全国中学生物理竞赛——复赛模拟卷
第36届物理竞赛复赛模拟题(第1套)
全国中学生物理竞赛复赛模拟试题第一套说明：考试时间3个小时，允许使用非编程计算器一、 空间中存在着磁场，满足条件;0;;x y z B x B B z αβ===则,αβ之间应当满足的规律为 ，理由是二、 如图所示，在墙角中放着一个足够长的轻杆，铰接在墙根处。
两个质量为m 的小球如图放置。
上方的小球是光滑的，下方的小球与轻杆和地面之间的摩擦系数均为μ。
求体系保持平衡时，轻杆与地面之前的角度θ应当满足的条件。
三、 “愤怒的小鸟”：一只质量为3m 的小鸟从地面以45度角，速率v 发射，在最高点发生爆炸，变为三只质量为m 的小鸟，爆炸之后瞬间三只小鸟速度均沿水平方向，且中间的一只小鸟速度和爆炸前没有区别。
已知落地的时候，最近和最远的小鸟相距为d 。
（1）求爆炸至少使得小鸟们动能增加了多少？（2）把“爆炸之后瞬间三只小鸟速度均沿水平方向”的条件改为，爆炸之后空中三只小鸟水平方向速度相等，那么当中点的小鸟落地的时候，还在空中的小鸟距离地面有多高？（3）保持爆炸增加的能量不变，中间的小鸟的速度与爆炸前相同，问空间中有可能可以被小鸟经过的范围。
d四、 一颗小行星沿着直线向地球飞来。
某天发现小行星距离地球l ，速度为0v 。
为了避免灾难，人们决定在小行星内部引爆一颗氢弹，将其炸为等质量的两块，设爆炸能量能够全部转为动能。
地球半径为R ，为了保证不小行星碎片不撞击地球，问核燃料质量至少为多少（设反应中有4%的质量专为能量）？如果炸成的两块质量之比可能出现误差，最大偏差为1.1:0.9，在这种情况下核燃料的质量应当至少增加多少？五、 如图，有一个足够长的导体滑轨，电阻为0，光滑。
左半段宽度为2l ，右半段宽度为l 。
上方放着两根相同的金属棒，质量为m ，单位长度上电阻为r 。
整个空间存在垂直于纸面向里的强度为B 的磁场。
初始时刻右方棒子以速度v 向右运动，左边棒子静止。
足够长时间（左边棒子没有进入右方导轨），两棒速度都不随之间发生变化。
第28届中学生物理竞赛复赛模拟试卷及答案
第28届中学生物理竞赛复赛模拟试卷及答案第28届全国中学生物理竞赛复赛模拟试卷一、填空题．（本题共4小题，共25分）1．图1所示的电阻丝网络，每一小段电阻同为r ，两个端点A 、B 间等效电阻R 1=r 209153若在图1网络中再引入3段斜电阻丝，每一段电阻也为r ，如图2 所示，此时A 、B 间等效电阻R 2=r 322．右图为开尔文滴水起电机示意图。
从三通管左右两管口形成的水滴分别穿过铝筒A 1、A 2后滴进铝杯B 1、B 2，当滴了一段时间后，原均不带电的两铝杯间会有几千伏的电势差。
试分析其原理。
图中铝筒A 1用导线与铝杯B 2相连；铝筒A 2用导线与B 1相连。
解答：本装置的几何结构尽管十分对称，但由于空气中离子分布及宇宙射线等因素的不确定性，使铝筒A 1、A 2的电势会略有不同。
譬如，A 1的电势比A 2高，由于静电感应，使A 1上方的水滴带负电，A 2上方的水滴带正电，带电水滴分别滴入下方的铝杯后，使B 1杯带负电，由于B 1与A 2用导线相连，又使A 2电势进一步降低，同理A 1电势则进一步升高，这又使A 1上方的水滴带更多的负电，A 2上方的水滴带更多的正电，如此下去，使铝杯B 2的电势越来越高，B 1的电势越来越低，最终可使两铝杯间产生几千伏的电势差。
当然，由于各种因素的不确定性，下次实验开始时，可能A 2的电势比A 1高，最终使B 1的电势比B 2的电势高几千伏。
但A 1、A 2因偶然因素造成的电势差因上述正反馈效应而得到放大却是不变的。
【点评】物理系统的对称性因某种原因受到破坏，这种现象称为对称破缺。
对称破缺在物理学的许多分支及其他许多学科里已成为一个重要的概念。
本题是这方面的一个例子。
3．受迫振动的稳定状态由下式给出)cos(ϕω+=t A x ，2222204)(ωβωω+-=hA ，220arctan ωωβωϕ--=。
其中mH h =，而)cos(t H ω为胁迫力，mγβ=2，其中dtdx γ-是阻尼力。
全国中学生物理竞赛复赛模拟试题汇编(PDF版 共6套)
M 3m T g (2分) 1 2 T M m g (2分) 2 2
第 29 届复赛模拟赛题
12
其中 M sv0 (
3gl 2l l 2l l ) s ( ) g u1 g u1 2
第三题（20 分） 在光滑平面上放有一个质量为 m 的匀质圆环，内径为 r 。从圆环的三个三等分点上各连出一根轻 质弹簧，原长几乎为 0，劲度系数为 k ，三根弹簧连到一个质量为 m 的质点上。 （1）用一个恒力 F 沿着 x 方向作用于圆环，若质点与圆环保持相对静止，则 m 相对圆心位移为多少？ （2）初态圆环和质点保持静止，沿着某根弹簧方向给圆环一个冲量，使得速度为 v0 圆环和质点的运动方程。
A
B k。 t
C B
第 29 届复赛模拟赛题
7
第七题（20 分） 井底之蛙 在一个圆柱形的井底中心有一只青蛙。当水注满整个井的时候，青蛙刚好能看见全部天空，水的 折射为 n 1.33 。 （1）若此时月亮位于天顶，则青蛙看见的月亮和此时地上的人看到的月亮的大小之比为多少？ （2）当水漏掉一半的时候，青蛙看到的星星数目和此时地上的人看到的星星数目之比约为多少？（认 为星星很多，均匀的分布在天空中） （3）接上一问，青蛙的视野中， “天空”的边缘与“天空”的中心，星星的密度之比为多少？
度。记下段绳子为 n 方向，上段绳子为 方向。轮子的角加速度为 a0 r a0
M
第 29 届复赛模拟赛题
10
在地面上看 B 的加速度：
aBn a0 2 2 r
2 2 ， aB 2 r 2 2
（3 分）
地面上看墙角 M 加速为 aM 0 ，由于下段绳子没有转动，所以下端绳子上靠近滑轮的点沿绳加 速度为 0，所以相对滑轮下段绳子进入绳子的加速度为
全国中学生物理竞赛复赛试卷及参考解答
全国中学生物理竞赛复赛试卷（本题共七大题，满分160分）一、（20分）如图所示，一块长为m L 00.1=的光滑平板PQ 固定在轻质弹簧上端，弹簧的下端与地面固定连接。
平板被限制在两条竖直光滑的平行导轨之间（图中未画出竖直导轨），从而只能地竖直方向运动。
平板与弹簧构成的振动系统的振动周期s T 00.2=。
一小球B 放在光滑的水平台面上，台面的右侧边缘正好在平板P 端的正上方，到P 端的距离为m h 80.9=。
平板静止在其平衡位置。
水球B 与平板PQ 的质量相等。
现给小球一水平向右的速度0μ，使它从水平台面抛出。
已知小球B 与平板发生弹性碰撞，碰撞时间极短，且碰撞过程中重力可以忽略不计。
要使小球与平板PQ 发生一次碰撞而且只发生一次碰撞，0μ的值应在什么范围内？取2/8.9s m g =二、（25分）图中所示为用三角形刚性细杆AB 、BC 、CD 连成的平面连杆结构图。
AB 和CD 杆可分别绕过A 、D 的垂直于纸面的固定轴转动，A 、D 两点位于同一水平线上。
BC 杆的两端分别与AB 杆和CD 杆相连，可绕连接处转动（类似铰链）。
当AB 杆绕A 轴以恒定的角速度ω转到图中所示的位置时，AB 杆处于竖直位置。
BC 杆与CD 杆都与水平方向成45°角，已知AB 杆的长度为l ，BC 杆和CD 杆的长度由图给定。
求此时C 点加速度c a 的大小和方向（用与CD 杆之间的夹角表示）三、（20分）如图所示，一容器左侧装有活门1K ，右侧装有活塞B ，一厚度可以忽略的隔板M 将容器隔成a 、b 两室，M 上装有活门2K 。
容器、隔板、活塞及活门都是绝热的。
隔板和活塞可用销钉固定，拔掉销钉即可在容器内左右平移，移动时不受摩擦作用且不漏气。
整个容器置于压强为P 0、温度为T 0的大气中。
初始时将活塞B 用销钉固定在图示的位置，隔板M 固定在容器PQ 处，使a 、b 两室体积都等于V 0；1K 、2K 关闭。
第39届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案
第39届全国中学生物理竞赛复赛试题（2022年9月17日上午9:00-12:00）考生必读1、考生考试前请务必认真阅读本须知。
2、本试题共7道题，4页，总分为320分。
3、如遇试题印刷不清楚情况，请务必向监考老师提出。
4、需要阅卷老师评阅的内容一定要写在答题纸上；写在试题纸和草稿纸上的解答一律不能得分。
一、（40分）迈克尔逊干涉仪是光学干涉仪中最常见的一种，发明者是美国物理学家阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊。
最初设计迈克尔逊干涉仪的目的是为测量“以太”（假想的传播光的媒质）的漂移速度，目前它广泛应用于精密测量。
迈克尔逊干涉仪的光路图如图1a 所示：照明光为单色激光，入射光经过半反半透的镜子分为沿干涉仪的两个臂（反射臂和透射臂）传播的两束光。
半反半透镜与入射光轴方向之间的夹角为45°，反射臂和透射臂相互垂直。
在两个臂端上各放置与相应的臂垂直的反射镜，反射镜可以沿臂的方向移动。
反射和透射光线经反射镜反射，再次经过半反半透镜透射和反射，两束光在空间重叠，发生干涉。
如果照明光为发散光源，我们观察到的干涉条纹为同心圆环。
半反半透镜是在一个平整的石英基板上蒸镀一层薄金属膜制成，迈克尔逊干涉仪中参与叠加的两束光都经过半反半透镜的反射，一束光是在石英和金属界面上的反射，另一束光是在空气和金属界面上的反射。
因为反射界面不同，所以两束光反射时相位突变不同，两者的差异为ϕ∆，下面我们通过实验测量ϕ∆。
开始时，观察到干涉场中心是亮斑，干涉场最外侧是亮圆环，一共20个亮条纹（计及中心亮斑）。
现在缓慢调节一个臂的反射镜，让反射镜沿臂的方向平移，观察到干涉条纹发生明暗变化，并发现同心圆环条纹越来越稀疏。
干涉场中心明暗变化了23个周期，干涉场最外侧的明暗变化了20个周期。
（本题中，条纹数目均视为精确计数值，干涉仪两臂的长度在cm 量级。
）（1）求相位突变差异ϕ∆。
（2）反射镜移动后，可以观察到多少个干涉亮条纹（计及中心亮斑）？（3）使用此干涉仪测量某一透明液体的折射率，将扁平的石英空槽插入迈克尔逊干涉仪的一个臂，使得石英槽的表面与臂的方向垂直。
全国中学生物理竞赛复赛模拟
全国中学生物理竞赛复赛模拟一、如图所示，定滑轮B、C与动滑轮D组成一滑轮组，各滑轮与转轴间的摩擦、滑轮的质量均不计．在动滑轮D上，悬挂有砝码托盘A，跨过滑轮组的不可伸长的轻线的两端各挂有砝码2和3．一根用轻线（图中穿过弹簧的那条竖直线）拴住的压缩轻弹簧竖直放置在托盘底上，弹簧的下端与托盘底固连，上端放有砝码1（两者未粘连）．已知三个砝码和砝码托盘的质量都是m，弹簧的劲度系数为k，压缩量为l0，整个系统处在静止状态．现突然烧断拴住弹簧的轻线，弹簧便伸长，并推动砝码1向上运动，直到砝码1与弹簧分离．假设砝码1在以后的运动过程中不会与托盘的顶部相碰．求砝码1从与弹簧分离至再次接触经历的时间．二、足球射到球门横梁上时，因速度方向不同、射在横梁上的位置有别，其落地点也是不同的。
已知球门的横梁为圆柱形，设足球以水平方向的速度沿垂直于横梁的方向射到横梁上，球与横梁间的滑动摩擦系数??0.70，球与横梁碰撞时的恢复系数e=0.70。
试问足球应射在横梁上什么位置才能使球心落在球门线内（含球门上）？足球射在横梁上的位置用球与横梁的撞击点到横梁轴线的垂线与水平方向（垂直于横梁的轴线）的夹角?（小于90）来表示。
不计空气及重力的影响。
三、一质量为m＝3000kg的人造卫星在离地面的高度为H＝180 km的高空绕地球作圆周运动，那里的重力加速度g＝9.3m·s-2．由于受到空气阻力的作用，在一年时间内，人造卫星的高度要下降△H＝0.50km．已知物体在密度为ρ的流体中以速度v运动时受到的阻力F可表示为F ＝1/2ρACv2，式中A是物体的最大横截面积，C是拖曳系数，与物体的形状有关．当卫星在高空中运行时，可以认为卫星的拖曳系数C=1，取卫星的最大横截面积A=6.0m2．已知地球的半径为R0＝6400km．试由以上数据估算卫星所在处的大气密度．?。
(完整版)第23届全国中学生物理竞赛复赛试题
第23届全国中学生物理竞赛复赛试卷一、（23分）有一竖直放置、两端封闭的长玻璃管，管内为真空，管内有一小球自某处自由下落（初速度为零），落到玻璃管底部时与底部发生弹性碰撞．以后小球将在玻璃管内不停地上下跳动。
现用支架固定一照相机，用以拍摄小球在空间的位置。
每隔一相等的确定的时间间隔T拍摄一张照片，照相机的曝光时间极短，可忽略不计。
从所拍到的照片发现，每张照片上小球都处于同一位置。
求小球开始下落处离玻璃管底部距离（用H表示）的可能值以及与各H值相应的照片中小球位置离玻璃管底部距离的可能值。
二、（25分）如图所示，一根质量可以忽略的细杆，长为2l，两端和中心处分别固连着质量为m的小球B、D和C，开始时静止在光滑的水平桌面上。
桌面上另有一质量为M的小球A，以一给定速度v沿垂直于杆DB的方间与右端小球B作弹性碰撞。
求刚碰后小球A,B,C,D的速度，并详细讨论以0后可能发生的运动情况。
三、（23分）有一带活塞的气缸，如图1所示。
缸内盛有一定质量的气体。
缸内还有一可随轴转动的叶片，转轴伸到气缸外，外界可使轴和叶片一起转动，叶片和轴以及气缸壁和活塞都是 绝热的，它们的热容量都不计。
轴穿过气缸处不漏气。
如果叶片和轴不转动，而令活塞缓慢移动，则在这种过程中，由实验测得，气体的压强p 和体积V 遵从以下的过程方程式k pVa=其中a ,k 均为常量, a ＞1（其值已知）。
可以由上式导出，在此过程中外界对气体做的功为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=--1112111a a V V a k W 式中2V 和1V ,分别表示末态和初态的体积。
如果保持活塞固定不动，而使叶片以角速度ω做匀角速转动，已知在这种过程中，气体的压强的改变量p ∆和经过的时间t ∆遵从以下的关系式ω⋅-=∆∆L Va t p 1 式中V 为气体的体积，L 表示气体对叶片阻力的力矩的大小。
上面并没有说气体是理想气体，现要求你不用理想气体的状态方程和理想气体的内能只与温度有关的知识，求出图2中气体原来所处的状态A 与另一已知状态B 之间的内能之差（结果要用状态A 、B 的压强A p 、B p 和体积A V 、B V 及常量a 表示）四、（25分）图1所示的电路具有把输人的交变电压变成直流电压并加以升压、输出的功能，称为整流倍压电路。
【金牌打造】全国中学生物理竞赛复赛模拟测试(一)(含解析)
全国中学生物理竞赛复赛模拟测试（一）一、四个小球（40分）如右图所示，四个质量同为m的小球，用长度相同且不可伸长的轻绳连接成菱形ABCD，静放在光滑的水平桌面上。
今突然给小球A一个历时极短沿CA方向的冲击，使A最终获得速度v。
已知∠BAD=2α（α<π4）。
（1）求系统受到冲击后瞬间具有的动量p以及B,C,D球各自的速度v B,v C,v D。
（26分）（2）已知绳长为L，以冲击时开始计时，求出在BD碰撞前绳上张力T随时间的变化关系式。
（14分）参考解答：（1）由整体的动量定理，由于是光滑的水平桌面，因此A受到的冲量I等于整体的动量p。
即I=p(1)2分记AD或AB传递的冲量为I1，DC或BC传递的冲量为I2，A球获得的动量mv为A球所受三个冲量合成I−2I1cosα=mv(2)2分A球沿BA方向的分速度与B球沿BA方向的分速度相同I cosα−I1−I1cos2α=I1−I2cos2α(3)2分B球沿CB方向的分速度与C球沿CB方向的分速度相同I1cos2α−I2=I2+I2cos2α(4)2分解得系统具有的总动量p（方向沿CA方向）为p=I=4mv2−cos2α(5)3分以及各绳中的张力冲量为I1=2+cosα2−cos2αmv2cosα(6)3分I2=cos2α2−cos2αmv2cosα(7)3分C的速度沿CA方向v c=2I2cosαm=cos2α2−cos2αv(8)3分而v B和v D可以用平行于CA方向的速度v∥和垂直于AC并向指向线段CA方向的速度v⊥表示v∥=I1cosα−I2cosαm=v2−cos2α(9)3分A Cv⊥=I1sinα+I2sinαm=sin2α2−cos2αv(10)3分（2）由对称性，各段绳子张力均为T。
那么A的加速度沿AC方向a A=2T cosαm(11)2分D的受力为T D沿DB方向为T D=2T sinα(12)2分在A的参考系中，D还受到惯性力沿CA方向F′=ma A=2T cosα(13)2分在A的参考系中，D受到合力恰好沿DA方向，为F D′=√F′2+T D2=2T(14)2分因此合力不做功，D的速度大小不会改变，因此2T=mv′2L(15)2分其中v′为D在A参考系中的速度，应为v′=√v⊥2+(v∥−v)2=2sinαv2−cos2α(16)2分因此T=2(sinα2−cos2α)2mv2L(17)2分二、被击中的杯子（40分）如左图所示，有一个竖直放置在粗糙水平桌面的圆柱形水杯。
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物理竞赛模拟试题1.试证明：物体的相对论能量E 与相对论动量P 的量值之间有如下关系：20222E c p E +=2. 在用质子)(11P 轰击固定锂)(73Li 靶的核反应中，（1）计算放出α粒子的反应能。
（2）如果质子能量为1兆电子伏特，问在垂直质子束的方向观测到α粒子的能量有多大？有关原子核的质量如下：H 11，1.007825；He 42，4.002603；Li 73，7.015999.3. 一个处于基态的氢原子与另一个静止的基态氢原子碰撞。
问可能发生非弹性碰撞的最小速度为多少？如果速度较大而产生光反射，且在原速度方向和反方向可以观察到光。
问这种光的频率与简正频率相差多少？氢原子的质量为1.67×10-27kg ，电离能J eV E 181018.26.13-⨯==。
4. 如图11-136所示，光滑无底圆筒重W ，放两个重量均为G的光滑球，圆筒半径为R ，球半径为r ，且r<R<2r ，试求圆筒发生倾倒的条件。
5. 两个完全相同的木板，长均为L ，重力均为G ，彼此以光滑铰链A 相连，并通过光滑铰力？所施加的最小外力为多大？6. 如图11-505所示，屋架由同在竖直面的多根无重杆绞接而成，各绞接点依次为1、2……9，其中绞接点8、2、5、7、9位于同一水平直线上，且9可以无摩擦地水平滑动。
各绞接点间沿水平方向上的间距和沿竖直方向上的间距如图所示，绞接点3承受有竖直向下的压力P/2，点1承受有竖直向下的压力P ，求绞接点3和4间杆的力。
1p 图51-21图11-136 图11-505（甲）7. 一平直的传送带以速度v=2m/s 匀速运行，传送带把A 点处的零件运送到B 点处，A 、B 两点之间相距L=10m ，从A 点把零件轻轻地放到传送带上，经过时间t=6s ，能送到B 点，如果提高传送带的运动速率，零件能较快地传送到B 点，要让零件用最短的时间从A 点传送到B 点处，说明并计算传送带的运动速率至少应多大？如要把求得的速率再提高一倍，则零件传送时间为多少（2/10s m g ）？8. 一物体以某一初速度v 0开始做匀减速直线运动直至停止，其总位移为s ，当其位移为2/3s 时，所用时间为t 1；当其速度为1/3v 0时，所用时间为t 2，则t 1、t 2有什么样的关系？ 9．一根长为1m 具有小截面的玻璃管，两端开口，一半埋在水中。
在上端被覆盖后，把玻璃管提升起来并取出水面。
问玻璃管留下的水柱高度为多少。
10． 静止的原子核衰变成质量为m 1,m 2,m 3的三个裂片，它们的质量损为Δm 。
若三裂片中每两片之间速度方向的夹角都是120°，求每个裂片能量。
11.玻璃圆柱形容器的壁有一定的厚度，装一种在紫外线照射下会发出绿色荧光的液体，即液体中的每一点都可以成为绿色光源。
已知玻璃对绿光的折射率为n 1，液体对绿光的折射率为n 2。
当容器壁的、外半径之比r:R 为多少时，在容器侧面能看到容器壁厚为零？12.（1）用折射率为2的透明物质做成半径、外半径分别为a 、b 的空心球，b 远大于a ，表面涂上能完全吸光的物质。
问当一束平行光射向此球时被吸收掉的光束横截面积为多大？（注意：被吸收掉的光束的横截面积，指的是原来光束的横截面积，不考虑透明物质的吸收和外表面的反射。
）图33-114所示是经过球心的截面图。
（2）如果外半径b 趋于a 时，第（1）问中的答案还能成立？为什么？v 12v 31 图12-3113.真空中有一个半径为R 的均匀透明球，今有两束相距为2d(d ≤R)对称地（即两光束与球的一条直径平行并且分别与其等距离）射到球上，试就球的折射率n 的取值围进行讨论 （1）n 取何值时两束光一定在球相交？ （2）n 取何值时两束光一定在球外相交？ （3）如果n 、d 、R 均已给定，如何判断此时两束光的交点是在球还是在球外。
、14．一点电荷+q 和半径为a 的接地导体的球心相距为h ，求空间的电势分布。
15．电荷q 均匀分布在半球面ACB 上，球面的半径为R ，CD 为通过半球顶点C 与球心O 的轴线，如图41-91。
P 、Q 为CD 轴线上在O 点两侧，离O 点距离相等的两点，已知P 点的电势为U p ，试求Q 点的电势U Q 。
物理竞赛复赛模拟卷解答1.试证明：物体的相对论能量E 与相对论动量P 的量值之间有如下关系：20222E c p E +=证明：()()222222c m mc c p E υ-=-()()222222022221υυυ--=-=c c cm c c m()2222420υυ--=c c c m20420E c m ==∴ 20222E c p E += 读者可试为之，从202E E -入手证明它等于22c p 。
2. 在用质子)(11P 轰击固定锂)(73Li 靶的核反应中，（1）计算放出α粒子的反应能。
（2）如果质子能量为1兆电子伏特，问在垂直质子束的方向观测到α粒子的能量有多大？有关原子核的质量如下：H 11，1.007825；He 42，4.002603；Li 73，7.015999.解：（1）核反应方程如下：He He P Li 42421173+→+静质量 0M 1M 3M 2M动 能0E 1E 3E 2E由总质量和总能量守恒：233222211200c E M c E M c E M c E M +++=+++由反应能Q 的定义得：)()(1032E E E E Q +-+=23210)]()[(c M M M M +-+=5.931]002603.42)007825.1015999.7[(⨯⨯--= 35.17=（兆电子伏特）1p 图51-21[其中：28272)/10997925.2()1066.1(1秒米千克⨯⨯⨯=⋅-c u6105.931⨯=兆电子伏特 =931.5兆电子伏特]（2）设锂靶是静止的，根据动量守恒，可知，反应所产生的两个相同的α粒子（He 42核），应沿入射质子的方向对称分开，如图51-21所示。
由动量守恒定律有 321p p p +=矢量321,,p p p 合成的三角形，两底角皆为θ，又因32M M =，因而有32E E =已知反应能Q=17.35兆电子伏特，且132E E E Q -+=其中11=E 兆电子伏特，可得)(21132E Q E E +== )135.17(21+⨯==9.175（兆电子伏特）即反应所生成的α粒子其能量为9.175兆电子伏特。
α粒子飞出方向与入射质子的方向之间的夹角为θ，因此θcos 221222123p p P P P -+= 由于ME P22=，得：θcos 22121221133E E M M E M E M E M -+= 代入反应能Q 的定义式：132E E E Q -+=θcos 21132121131232M E E M M E M M E M M -⎪⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=将上式中质量数改为质量比得θcos 21132121131232A E E A A E A A E A A Q -⎪⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=其中11=A ，432==A A ，代入上式：θcos 4322112E E E E Q --=所以 2112432cos E E E Q E --=θ0825.0175.9114335.17175.92=⨯⨯--⨯=所以 6185'= θ由此可知，在垂直于质子束的方向上观察到He 42的能量近似就是9.175兆电子伏特。
3. 一个处于基态的氢原子与另一个静止的基态氢原子碰撞。
问可能发生非弹性碰撞的最小速度为多少？如果速度较大而产生光反射，且在原速度方向和反方向可以观察到光。
问这种光的频率与简正频率相差多少？氢原子的质量为1.67×10-27kg ，电离能J eV E 181018.26.13-⨯==。
解：处于基态的氢原子能量为1112⋅-=E E ，第二激发能量为.1222⋅-=E E 被氢原子吸收的最小能量子为[]J E E E E E 18341211121016.122-⨯==-=-=∆ 我们必须求出在碰撞中能量损失为以上数值的最小速度。
如果碰撞是完全非弹性的，则碰撞中能量损失最大，碰撞后的速度将是.2υ初动能和末动能之差为42)2(22222υυυm m m =- 这个值应等于最小的能量子42υ=∆m E 因此sm m E 41026.64⨯=∆=υ在非弹性碰撞后，两个原子的速度为s m41013.32⨯=υ本题第二间的解答与多普勒效应有联系。
对于比光速小很多的速度，相对速度之比给出频率相对变化的极好近似。
故有 0204841009.21009.2103:1026.6--⨯=⨯=⨯⨯两束光的频率按此比率稍小于或稍大于简正频率4. 如图11-136所示，光滑无底圆筒重W ，放两个重量均为G 的光滑球，圆筒半径为R ，球半径为r ，且r<R<2r ，试求圆筒发生倾倒的条件。
分析：如果对两个小球和无底圆筒分别隔离分析受力再列方程组，较复杂，采取整体法较好。
解：根据物体平衡条件，列出以下方程：选择两个小球作为研究对象，则在竖直方向上有N-2G=0 (1)以整体为研究对象，若翻倒必以A 为轴逆时针方向旋转，在临界态下对A 的力矩和为零。
此时，系统受力情况为：两物体的重力，桌面对球支持力N ，筒的重力W ，它们对A 的力矩不为零，桌面对筒的支持力过A 点，力矩为零，故有()()022≥-----=WR r R G G r R N M r A (2) 将1式代入2式有()WR r R G ≥-22()r R R WG -≥2 若该圆筒倾倒必须有()r R R WG ->2。
讨论：（1）从答案中可以看出，当G 大W 小，r 与R 很接近，就容易倾倒，这也符合重心高、支面小稳度就小的结论。
（2）如果是一个有底圆筒，则在没有其他力推它的情况下，就绝不会倾倒。
请同学们想一想，这是为什么？5. 两个完全相同的木板，长均为L ，重力均为G ，彼此以光滑铰链A 相连，并通过光滑铰链与竖直墙相连，如图11-245（甲）所示。
为使两木板达水平状态保持平衡，问应在何处施加外力？所施加的最小外力为多大？分析：要使两板均处于平衡状态，外力只能作用在板2上，作用点应位于铰链A 与板2的重心之间，以便使板1的右端受到向上的作用力，方可使板1也处于平衡状态。
为使作用力最小，外力应与木板垂直。
解：如图11-245（乙）、（丙）所示。
为使板1达水平平衡状态，其右端A 应受到向上的1F 作用，1F 的施力物体是板2左端。
根据力矩平衡条件有LG L F 211⋅=图11-1361F （乙）（丙）解之得G F 211=隔离木板2，其左端受到'1F （与1F 为作用力的反作用力）及重力mg 作用，为使板2呈水平且平衡，外力F 的作用点应在'1F 和G 的作用点之间。