大学生物理竞赛试题及解答
物理竞赛题目及答案
学校 姓名 学院 考号成都市第三届大学生普通物理知识竞赛初赛试题答案主办：成都市物理学会承办：四川大学、电子科技大学、西南交通大学、四川师范大学、 西华大学、成都理工大学、成都信息工程学院 一、选择题（2*20）1、在物理学的演化过程中，一直以来都存在着后者否定前者的传统， b 否定了 牛顿Newton 时代的绝对时空观，卢瑟福Rutherford 提出关于原子的核式模型否定了由 他的老师汤姆逊J.J.Thomson 主张的葡萄干模型。
a)普朗克 M.Planck b)爱因斯坦 A.Einstein c)汤普森S.P.Thompsond)薛定谔 E.Schrödinger2、一个平行板电容器，带有一定的电荷，然后让其放电，产生火花。
若让平行板再次 充上与上次完全一样的电量，但现在将两板间的距离拉大,如果让它们再一次短路， 产生的火花将： (a)a ）比第一次火花大b ）比第一次火花小c ）和第一次火花一样大 3、天琴座α星是蓝色的,而天蝎座α星是红色的,哪颗星比较热一些？ (a) a ）天琴座α星 b ）天蝎座α星 4、街上红色霓红灯中的氖和天蝎座星一样热吗？ (b) a ）是的 b ）不是 5、想从镜子里看到放大的像应该使用 ( b )。
a)、凸面镜 b)、凹面镜 c)、平面镜 6 、在游泳池的水下，仰望水面，水面 ( C )A 、清澈透明B 、浑浊C 、像水银一样反光 7、彩色电视荧光屏上的彩色是哪3种光合成的（ C ）。
A 、红、黄、蓝B 、红、黄、青C 、红、绿、蓝 8、如图1-8图所示，某质子加速器使每个质子获得动能E =2 keV ，很细的质子束射向一个远离加速器、半径为r 的金属球，从球心到质子束延长线的垂直距离为d =r /2，假定质子与金属球相碰后将其电荷全部交给金属球，经足够长时间后金属球的最高电势 （以无穷远处电势为零）为： (b)a)1000V b)1500V c)2000V d)3000V9、从以下的哪种镜子中看到的像是和你自己一模一样( B )。
大学生物理竞赛试题及答案
大学生物理竞赛试题及答案
一．填空题（每题两空，每空2分，共48分）
1．一火箭在环绕地球的椭圆轨道上运动，为使它进入逃逸轨道需要增加能量，为此发动机进行了短暂的点火，把火箭的速度改变了，只有当这次点火在轨道点，且沿
着方向时，所需为最小。
2．一个质量为的小球从一个半径为，质量为的光滑半圆柱顶点下滑，半圆柱底面和水平面光滑接触，写出小球在下滑过程中未离开圆柱面这段时间内相对地面的坐标系的运动轨迹方程。
如果半圆柱固定，小球离开半圆柱面时相对y轴的偏转角。
3.常温下，氧气可处理成理想气体，氧气分子可视为刚性双原子分子。
的氧气在温度下体积为.（1）若等温膨胀到，则吸收热量为
_______________________________；(2)若先绝热降温，再等压膨胀到（1）中所达到的终态，则吸收热量为___________________。
4．我们可以用热机和热泵（逆循环热机）构成一个供暖系统：燃烧燃料为锅炉供热，令热机工作于。
届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及答案
全非弹性碰撞，，最后恰好一起停在木块 1 的初始位置，全 过程中木块 1 绕行圆环一周。 （1）将四个木块构成的系统的质心记为 C，木块 1、2、3、 4 和 C 的初始位置已在图 2 所示的 o-xy 坐标平面上给出。 通过分析，请在此坐标平面上准确画出 从木块 1 开始运动到最后停下的全过 程中 C 的运动轨迹； （2）试求推力 F； （3）以环心为参考点，试求全过程中
附注：（1）如果你在 S 系中直接运用费马原理 求解，本题最高得分为 20 分； （2）如果你运用相对论知识结合静态抛物线光 学聚焦知识求解，本题最高得分只能为 6 分。
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第 28 届全国部分地区大学生物理竞赛试卷
参考答案
1. v v0 ,
v|| 2v0 cot ;
2.各边中点，
1 Ma 2 ；
系为 =
。人眼瞳孔直径为 2mm，对波长为 550nm 的黄绿光，人眼瞳
孔的最小分辨角为
rad.
2
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8
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所在学校
16. （20 分，非物理 A 组必做，其他组不做） 如图所示，半径为 4d 的圆环固定在水平桌面上，内侧四个 对称位置上静放着质量同为 m 的小木块 1、2、3、4，小木 块与环内壁间没有摩擦，小木块与桌面间的摩擦因数同为
大一物理竞赛试题及答案
大一物理竞赛试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 3×10^8 m/sB. 3×10^5 km/sC. 3×10^4 km/sD. 3×10^3 km/s2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
若物体的质量为m，作用力为F，则加速度a的大小为（）。
A. a = F/mB. a = mFC. a = F^2/mD. a = m^2/F3. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，初速度为0，加速度为a，经过时间t后，物体的位移s为（）。
A. s = 1/2at^2B. s = at^2C. s = 2atD. s = at4. 根据能量守恒定律，一个物体在没有外力作用下，其总机械能保持不变。
若物体的动能为Ek，势能为Ep，则总机械能E为（）。
A. E = Ek + EpB. E = Ek - EpC. E = 2EkD. E = 2Ep5. 一个质量为m的物体在水平面上受到一个大小为F的水平力作用，物体与水平面之间的动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力f的大小为（）。
A. f = μmgB. f = F - μmgC. f = F + μmgD. f = μF6. 一个质量为m的物体从高度为h的平台上自由落下，忽略空气阻力，物体落地时的速度v为（）。
A. v = √(2gh)B. v = √(gh)C. v = 2ghD. v = gh7. 一个电荷量为q的点电荷在距离为r处产生的电场强度E为（）。
A. E = kq/r^2B. E = kq/rC. E = q/r^2D. E = q/r8. 一个电流为I的直导线在距离为r处产生的磁场强度B为（）。
A. B = μ₀I/2πrB. B = μ₀I/rC. B = 2μ₀I/rD. B = μ₀I/πr9. 一个电阻为R的导体两端的电压为U，通过导体的电流为I，则欧姆定律表达式为（）。
大一物理竞赛试题及答案
大一物理竞赛试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 3×10^8 m/sB. 3×10^5 km/sC. 3×10^11 m/sD. 3×10^7 km/s2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
如果一个物体受到10 N的力，其质量为2 kg，那么它的加速度是多少？（）A. 5 m/s²B. 2.5 m/s²C. 10 m/s²D. 20 m/s²3. 一个电子在电场中从A点移动到B点，电场力做功为-5 eV。
如果电子的初始动能为10 eV，那么它到达B点时的动能是多少？（）A. 5 eVB. 15 eVC. 10 eVD. 20 eV4. 以下哪个选项不是热力学第一定律的表述？（）A. 能量守恒B. 能量可以转换形式C. 系统内能的增加等于系统吸收的热量与对外做功的和D. 热量可以从低温物体自发地流向高温物体5. 一个理想的气体经历一个等压过程，其体积从V1增加到V2，温度也随之增加。
根据理想气体状态方程，这个过程中气体的内能变化是多少？（）A. 0B. ΔU = nCv(T2 - T1)C. ΔU = nCp(T2 - T1)D. ΔU = nR(T2 - T1)6. 以下哪个现象不能用波动理论解释？（）A. 光的干涉B. 光的衍射C. 光的偏振D. 光电效应7. 一个质量为m的物体在高度为h的悬崖上静止，然后自由下落。
忽略空气阻力，当它落到悬崖底部时的速度是多少？（）A. √(2gh)B. √(gh)C. 2ghD. gh8. 根据狭义相对论，当一个物体以接近光速的速度运动时，其质量会增加。
这种现象称为（）。
A. 质量守恒B. 质量增加C. 长度收缩D. 时间膨胀9. 在一个串联电路中，有三个电阻分别为R1, R2, R3，总电阻为12 Ω。
25届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及解答
一、填空题（必做，共 12 题，每题 2 空，每空 2 分，共 48 分）
1. 沿x轴运动的质点，速度υ = αx，α > 0。t = 0 时刻，质点位于x0 > 0 处，而后的运动过程中，
质点加速度与所到位置x之间的函数关系为a =
，加速度与时刻t之间的函数
关系为a =
。
2. 质量可忽略的圆台形薄壁容器内，盛满均匀液体。
。将其厚度增加一倍，波
长为λ的线偏振光通过这一新波片后将成为
偏振光。（填：“线”、“圆”或“椭圆”。）
11. 核潜艇中U238核的半衰期为 4.5×109年，衰变中有 0.7%的概率成为U234核，同时放出一
个高能光子，这些光子中的 93%被潜艇钢板吸收。1981 年，前苏联编号U137 的核潜艇
透射到艇外的高能光子被距核源（处理为点状）1.5m处的探测仪测得。仪器正入射面积
为 22cm2，效率为 0.25%（每 400 个入射光子可产生一个脉冲讯号），每小时测得 125 个
讯号。据上所述，可知U238核的平均寿命τ =
年（ln2=0.693），该核潜艇中U238
的质量m =
kg（给出 2 位数字）。
12. 惯性系S、S' 间的相对运动关系如图所示，相对
y y'
速度大小为υ。一块匀质平板开始时静止地放在
一个内半径为R2、外半径为R3本不带电的导体球壳，两者
间有一个电量为q、与球心相距r（R2 > r > R1）的固定点电
荷。静电平衡后，导体球电势U球 =
，
导体球壳电势U壳 =
。
Qr
R2
q
R3 R1
2
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物理竞赛大学试题及答案
物理竞赛大学试题及答案一、选择题（每题4分，共20分）1. 下列关于光的波粒二象性的描述中，正确的是：A. 光在传播过程中，有时表现为波动性，有时表现为粒子性。
B. 光的波动性与粒子性是相互排斥的。
C. 光的波粒二象性是指光既具有波动性又具有粒子性。
D. 光的粒子性只有在与物质相互作用时才会表现出来。
答案：C2. 根据牛顿第二定律，下列说法正确的是：A. 物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
B. 物体的加速度与作用力成反比，与物体的质量成正比。
C. 物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成正比。
D. 物体的加速度与作用力无关，与物体的质量无关。
答案：A3. 在理想气体状态方程中，下列哪个变量是温度的函数？A. 压强B. 体积C. 分子数D. 摩尔质量答案：A4. 根据电磁感应定律，下列说法正确的是：A. 感应电动势与导体运动速度成正比。
B. 感应电动势与导体运动速度成反比。
C. 感应电动势与导体运动速度无关。
D. 感应电动势与导体运动速度的关系取决于磁场的强度。
答案：C5. 根据能量守恒定律，下列说法正确的是：A. 能量可以在不同形式之间相互转换，但总量不变。
B. 能量可以在不同形式之间相互转换，总量可以增加。
C. 能量可以在不同形式之间相互转换，总量可以减少。
D. 能量不可以在不同形式之间相互转换。
答案：A二、填空题（每题4分，共20分）1. 根据库仑定律，两点电荷之间的力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成______。
答案：反比2. 一个物体在水平面上以恒定加速度运动，若其初速度为零，加速度为2m/s²，则在第3秒内通过的位移为______。
答案：9m3. 理想气体的内能只与温度有关，对于一定质量的理想气体，其内能与温度的关系为U=______。
答案：nRT4. 根据麦克斯韦方程组，电场的旋度与______成正比。
答案：变化的磁场5. 在量子力学中，波函数的平方代表粒子在空间某点出现的概率密度，波函数的归一化条件是∫ψ²dτ=______。
物理竞赛试题及答案
物理竞赛试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 光在真空中的传播速度是：A. 299,792,458 m/sB. 3.00 x 10^8 m/sC. 3.00 x 10^5 km/sD. 3.00 x 10^8 km/s答案：B2. 牛顿第三定律指出：A. 作用力和反作用力总是相等的B. 作用力和反作用力方向相反C. 作用力和反作用力大小相等，方向相反D. 作用力和反作用力大小相等，方向相同答案：C3. 以下哪种物质具有超导性质？A. 铜B. 铝C. 汞D. 铅答案：C4. 根据热力学第一定律，以下哪种说法是正确的？A. 能量守恒B. 能量可以被创造或消灭C. 能量可以转化为质量D. 能量可以在不同形式间转换，但总量不变答案：D二、填空题（每题5分，共20分）1. 国际单位制中，力的单位是______。
答案：牛顿（N）2. 一个物体在水平面上以恒定速度运动，其受到的摩擦力等于______。
答案：牵引力3. 根据欧姆定律，电流I与电压V和电阻R之间的关系是I = ______。
答案：V/R4. 根据理想气体定律，一定质量的理想气体在等压条件下，体积V与温度T之间的关系是V ∝ ______。
答案：T三、计算题（每题10分，共40分）1. 一个质量为5kg的物体从静止开始自由落体，忽略空气阻力，求物体下落10秒后的速度。
答案：根据自由落体运动的公式 v = gt，其中 g = 9.8 m/s²（重力加速度），t = 10s。
v = 9.8 m/s² × 10s = 98 m/s2. 一个电阻为20Ω的电阻器通过一个电流为2A的电流，求电阻器两端的电压。
答案：根据欧姆定律 V = IR，其中 I = 2A，R = 20Ω。
V = 2A × 20Ω = 40V3. 一个质量为2kg的物体在水平面上受到一个10N的力，求物体的加速度。
答案：根据牛顿第二定律 F = ma，其中 F = 10N，m = 2kg。
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与上述状态的差别何在?
21 ( 3 分) 设在 y - z 平面内放置一个边
长为 a 的正六角形线框, 其中心位于坐标原 点 O. 现有电量为 q 的电荷均匀分布在线框 上, 有人得出在 x 轴上电场强度的表达式为 qax ^ i E = 4 2 32 2 2 2 1 2 4Π Ε x ) (a + x ) 0 (a + 3
i 从 a 流向 b. 在长直电流 I 产生的垂直于纸
2 l1 g co sΥ v = m l1 l1
2
即 1- co sΥ = 2co sΥ 1 ∴Υ = a rcco s 3 21 ( 3 分) (B ) 简要说明 选向上为坐标正向, 对铁锤, 由动量定理
面向里的磁场 (B ) 作用下, 棒受的力方向向 右, 故 ab 棒向右运动 . 61 ( 3 分) (B ) 简要说明: 当管内磁场增强时, 将激发出涡旋电场 . 由 E 感 , 其电力线为沿逆时针方向的同心圆 对称性可知, E 感 在 R 1 和 R 2 两段半圆上产生
五、( 6 分) 一绝热容器被一活塞分隔成两部
的频率为 f , 片的厚度为 d.
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答案及参考解法
一、 选择题 11 ( 5 分) (A ) 简要说明: 在 a 球离地前, 释放后的 b 球一直以 l1 为半径作竖直圆周运动, 设 b 球下摆至任一 位置时, 速度为 v , 摆线与水平和铅垂方向分 别成 Η角和 Υ角, 如图. 得
( 6 分 ) 湖面上方 h = 0. 50m 处放一电磁 七、 波接收器 . 当某射电星从地平面渐渐升起时, 接收器可测到一系列极大值 . 已知射电星所 发射的电磁波的波长为 20cm , 求出现第一个
极大值时射电星的射线与铅垂线间的夹角 Η ( 湖水可看作是电磁波的反射体).
21 倔强系数为 k 的水平轻弹簧一端固
11 半径为 R 、 质量为 M 、 表面光滑的半
球放在光滑水平面上, 在其正上方置一质量 为 m 的小滑块. 当小滑块从顶端无初速地下 滑后, 在图示的 Η角位置处开始脱离半径. 已 知 co sΗ = 0. 7, 求 确的, 供参考: 3186, 2143, 1100, 0187).
M ( 在下列结果中有一个正 m
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分, 其中分别充有一摩尔的氦气和氮气, 设初 始时 H e 的压强为 2a tm , 温度为 400K, N 2 的 压强为 1a tm , 温度为 300K. 由于两侧压力不 等, 活塞将在容器内滑动 . 假定活塞是导热 的, 摩擦可以忽略不计, H e 和 N 2 均可视为刚 性分子理想气体, 求最终达到平衡时 H e 的 压强和温度 . ( 8 分) 有一平行板电容器, 其间充有两层 六、 均匀介质, 厚度分别为 l 1 和 l2. 设介质是漏电 的, 电阻率分别为 Θ 1 和 Θ 2; 介质的介电常数 分别为 Ε . 今在电容器两极板间接上电 1 和 Ε 2 池, 设电流达到稳定时极板间电势差 U 1 - U 2 = U , 求两种介质分界面上所带的自由电荷 面密度 .
中 P 1 和 P 2 的偏振化方向互相垂直, P 和 P ′ 的偏振化方向互相平行, 且与 P 1、 P 2 的偏振 化方向皆成 45° 角. 在下列四种情况下, 屏上 有无干涉条纹. ( 四种情况全部填对才能得 分).
① 撤 掉 P 、P ′ , 保 留 P 1、P 2 , 屏 上 干涉条纹; ② 撤掉 P ′ 保留 P 、 P 1、 P 2 , 屏上 干涉条纹; ③ 撤 掉 P , 保 留 P 1、P 2、P ′ , 屏上 干涉条纹; ④ P 1、P 2、P 、P ′ 同 时 存 在, 屏 上 干涉条纹; ( 81 2 分) 卢瑟福 Α粒子散射实验证实了 , 斯 特 恩—盖 拉 赫 实 验 证 实 了
逊一革末实验证实了 . (A ) 光的粒子性, (B ) 玻尔的能级量子化假设, (C ) X 射线的存在,
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②体积 a 3 的绝对误差是 , 相对 误差是 . 71 ( 4 分) 有三个透射光栅, 分别为 100 条 mm , 500 条 mm 及 1000 条 mm. 以钠灯 为光源, 经准直正入射光栅, 要求两条黄谱线 分离得尽量远. 如果观察的是一级衍射谱, 应 选用 光栅; 如果观察的是二级衍射 谱, 应选用 光栅. ( ) 81 4 分 利用单摆测定重力加速度 g. 已知摆的周期 T 为 2s, 测量摆长的相对误差 为 0105◊ , 用 秒 表 测 量 时 间 的 误 差 约 为 0105s. 如果要求测量结果 g 的相对误差小于 011◊ , 则至少要数 个周期的摆动. 三、 问答题 11 ( 4 分) 在地面上竖立一根弯管, 管的 两端各连接一个盛水容器, 弯管和容器都是 绝热的, 设初始时两容器中的温度相同 ( 都等 于 T ) , 管内并充满温度为 T 的饱和水蒸汽. 在考虑重力作用的情况下, 上述状态能否保 持不变? 为什么? 如果发生变化, 则最终状态
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(D ) 电子的波动性, ( E ) 原子的有核模型, ( F ) 原子磁矩取向量子化 .
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二、 填空题 11 ( 2 分) 选择适当的温度计: 测量液氮 温度用 , 测量白炽灯钨丝的温 度用 . 21 ( 5 分) 设气体分子服从麦克斯韦速率 分布律, v 代表平均速率, v p 代表最可几速
( 6 分) 今有某种介质做成的片, 已知垂直 八、 入射的左旋圆偏振光 ( 对着光射来的方向看, 光矢量的矢端做左旋圆周运动) 和右旋圆偏
振光在其中传播的速度分别为 v 左 和 v 右 , 且 v 左 > v 右. 试求一垂直入射的线偏振光通过介 质片后振动面转过的角度, 并指出振动面是 向左还是向右旋转 ( 对着光线看). 设入射光
61 ( 3 分) 无限长密绕螺线管半径为 r , 其
中通有电流, 在螺线管内部产生一均匀磁场
B. 在螺线管外同轴地套一粗细均匀的金属
(A )
31 ( 3 分) 一力学系统由两个质点组成,
它们之间只有引力作用. 若两质点所受外力 的矢量和为零, 则此系统 . (A ) 动量、 机械能以及对一轴的角动量 都守恒. (B ) 动量、 机械守恒, 但角动量是否守恒 还不能断定.
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第二届非物理类专业大学生物理竞赛试题及解答
( 1985)
试 题
一、 选择题 11 ( 5 分) 如图示, 一根跨越一固定的水 平光滑细杆的轻绳, 两端各系一个小球, 球 a 置放于地面, 球 b 被拉到与细杆同一水平的 位置 . 在绳刚被拉直时放手, 使球 b 从静止状 态向下摆动. 设两球质量相等, 则球 a 刚要离 开地面时, 跨越细杆的两段绳之间的夹角为 . 1 1 (A ) a rcco s (B ) a rcsin 3 3
(C ) 45° (D ) a rcsin
l1 l1 + l2
2 2
(C ) 动量守恒, 但机械能和角动量是否
守恒还不能断定 . (D ) 动量和角动量守恒, 但机械能是否 守恒还不能断定 . 41 ( 2 分 ) 一定量的理想气体盛于容器 中, 则该气体分子热运动的平均自由程仅决 定于 . (A ) 压强 P (B ) 体积 V (C ) 温度 T (D ) 分子的平均碰撞频率 51 ( 3 分) 在长直载流导线附近平行放置 两根金属导轨, 三者在同一平面内 . 在导轨上 有两根可沿导轨平行滑动的金属棒 ab 和 cd. 今以力 F 拉 cd 棒向右运动, 则 ab 棒将
其中 ^i 代表 x 轴正方向上的单位矢量. 你能否举出理由说明此结果并不正确. 31 ( 6 分) 用牛顿环测定透镜曲率半径实 验中, 为什么有时圆环条纹的中心并非暗斑, 甚至出现亮班 ( 理论上应是暗斑) ? 用什么数 据处理方法能消除它对曲率半径测量的影 响? 四、 在下面两题中任选一题作答. ( 10 分)
定, 另一端连接在质量为 m 的匀质圆柱体的 轴上, 圆柱可绕其轴在水平面上滚动. 令圆柱 体偏离其平衡位置, 使该系统作简谐振动, 设 圆柱与地面之间无滑动, 求系统的振动周期 T ( 在下列结果中有一个是正确的, 供参考:
2Π 2m
k
, 2Π
3m , 2Π 2k
5m , 4Π 3k
m ). 3k
(D ) 此问题中谈 a 点、 b 点的电势无意
义 .
71 ( 3 分) 如图示, S 、 S 1、 S 2 为狭缝, P 1、 为线偏振片 (P 及 P ′ 可以撤去) , 其 P 2、 P、 P′
率, ∃ v 为一固定的速率间隔, 则速率在 v ± ∃ v 范围内的分子的百分率随着温度的增加 将 , 速率在 v p 到 v 之间的分子 的百分率随着温度的增加将 . 31 ( 2 分) 从单一热源吸取热量并将其完 全用来对外作功, 是不违反热力学第二定律 的, 例如 过程就是这种情况 . 41 ( 5 分) 如图示, 截面积为 A 、 单位长度 上匝数为 n 的螺绕环上套一边长为 l 的方形 线 圈, 今 在 方 形 线 圈 中 通 以 交 流 电 流 I = I 0 sin Ξt, 螺绕环两端为开端, 则其间电动势的 大小为
, 康普顿效应证实了 , 戴维
51 ( 3 分) 下页左上图中 1、 2、 3、 4 为四条
等宽等间距的狭缝, 缝宽为 a , 相邻缝间距为 2a , 其中缝 1 总是打开的, 缝 2、 3、 4 可以打 开, 也可以关闭 . 设有波长为 Κ的单色平行光 垂直入射在狭缝上 . 下面画出了三种夫琅和 费衍射图样的相对光强分布曲线, 试分别填 出它们各对应的是哪几个缝打开时的衍射 . 61 ( 4 分) 一个正方体, 每边长 a = ( 10. 00 ±0. 04) mm , 则: ①其中一个面的面积 a 2 的绝对误差是 , 相对误差是 .
=