香港物理竞赛试题

香港物理竞赛试题
香港物理竞赛试题

Answers Part I

Q1. The plane should follow the parabola 飞机须沿抛物线运动。

2001

cos , sin 2

x t y v t gt νθθ==- (3 points)

Q2 (6 points)

I T ω

= The center of the rod will not move in the horizontal direction 杆中心在水平方向不动。

22272()12212

ml l I m ml =+=

(2 points)

There are two ways to find the torque.

Method-1方法-1

The forces acting upon the rod are shown. The torque to the center of the rod is 由如图力的分析,可得

3(2) 22

l l

T mg mg mg θθ=-+=-. (2 points)

Method-2方法-2

Given a small angle deviation θ from equilibrium, the potential energy is 给定一个角度的小位移θ ,势能为

233(1cos )24l l

U mg mg θθ=- .

3 2

U l T mg θθ?=-=-? (2 points)

Finally , 最后得273122ml mgl θθω=?=

(2 points)

Q3 (6 points)

(a) The bound current density on the disk edge is 盘边的束缚电流密度为

K M n M =-?=-

, (1 point)

The bound current is 束缚电流I Jd Md ?==-, (1 point)

The B-field is 磁场为22003322222

2

()2()2()

R I

R Md

B z h R h R h μμ==

=-

++ (1 point)

(b) The bound current density is K M n M =-?=-

, which is on the side wall of the cylinder. (1 point)

柱侧面上的束缚电流密度为K M n M =-?=-

The problem is then the same as a long solenoid. Take a small Ampere loop we get 00B K M μμ== inside;

为求一长线圈的磁场,取一小闭合路径,得介质内00B K M μμ== (1 point) Outside 介质外 B = 0 (1 point)

Q4 (5 points)

Each unit charge in the slab experiences the Lorentz force 0 vB y -

. (1 point) The problem is then the same as a dielectric slab placed between two parallel conductor plates that carry surface charge density 0

, and vB σ

σε±=. In such case, the electric displacement is D σ=. 001

(

)D

P D E D vB εεεε

ε

-=-=-=. (2 point)

介质内单位电荷受力0 vB y -

。问题变成两电荷面密度为0

, and vB σσε±=的

导电板间充满介质。因此D σ=. 001

(

)D P D E D vB εεεε

ε

-=-=-=. Finally, the bound surface charge is 01

(

)b P vB εσεε

-==. The upper surface carries positive bound charge, and the lower surface carries negative charge. (1 point)

最后得束缚电荷密度01

()b P vB εσεε

-==,上表面带正电,下表面带负电。 The electric field is 0001()b E y vB y σεεε-==

, which is along the y-direction

(opposite to the Lorentz force). (1 point)

电场为000

1()b E y vB y σεεε

-==

,与Lorentz 力方向相反。

Q5. (10 points)

(a) Because of the spherical symmetry, the E-field and the current density J

are all along the radial direction. In steady condition, the electric current I through any spherical interfaces must be equal. Since the area of the sphere is

proportional to r 2

, J must be proportional to 1/r 2

. So let r r

K J ?2= , where K

is a constant to be determined, and the expression holds in both media. (1 point)

由对称性可知,电场和电流密度J

须沿半径方向。稳态时,流过每个包住

球心的球面的电流相等,因此J 与1/r 2

成正比。设在两介质里r r K J ?2= ,K 为待定常数。

In medium-1介质-1,121

11

1K

E J r

σσ=

=

, and the voltage drop from R 1 to R 2 is 11

12

1

11

(

)V K R R σ=

- (1 point)

介质-1,12

1

11

1K

E J r

σσ=

=

,从R 1 到 R 2 的电压为1112111()V K R R σ=- Likewise, in medium-2,22

21K

E r σ=

, and the voltage drop from R 2 to R 3 is 22

23

1

11(

)V K R R σ=

-. (1 point)

同样,在介质-2, 2221K

E r

σ=,从R 2 到 R 3 的电压为2223111()V K R R σ=-

The total voltage drop between R 1 and R 3 is 总电压 V = V 1 + V 2.

So 得

11222311111111()()K V R R R R σσ??=-+-????

The current is 电流为2114()4I R J R K ππ==.

(1 point)

The electric displacement in media are 1,2

1,21,2

D J εσ=

, so the charge on the inner, outer, and boundary shells are 114K επσ,224K ε

πσ-, and 21214K εεπσσ??- ???

, respectively.

介质-1里电位移1,21,21,2

D J εσ=

, 因此在各面上的电荷为114K επσ,224K ε

πσ-,

21214K εεπσσ??- ???

(b) Due to symmetry, the electric field is of the form 2?K

E r r

= , so 1

311V K R R ??=- ???, and 31

13R R K V R R -=?. (2 point)

由对称性可知,电场为2?K E r r = ,因此电压为1311V K R R ??

=- ???

,得31

13

R R K V R R -=?

。 The current densities in the two hemispheres are 11J E σ= and 22J E σ=

. The

total current is 22111121122()2()2()I R J R R J R K πππσσ=?+?=+. (2 point)

上下半部的电流密度为11J E σ= ,22J E σ=

。 总电流为

22111121122()2()2()I R J R R J R K πππσσ=?+?=+.

The total free charge is 2101111012()2Q R E R K πεεπεε=?= on the upper half and 2022Q K πεε= on the lower half of the inner shell. On the outer shell the charges are negative of the corresponding ones of the inner shell. (1 point)

内球面上半部总自由电荷为2

1011

11012()2Q R E R K πεεπεε=?=,下半部总自由电荷为2022Q K πεε=。外球面的电呵与内球面相反。

Q6. (12 points)

a) h h dh dP

P P gdh g dh

ρρ+-=?

=- (1 point)

775

05

5

7

75

Constant (),()P P PV P C where C C ρρρ=?=?== (1 point)

Combine these two equations, 合并两式得

270

007

5

)721()(P gh P P g C P dh dP ρ-=?-= (2 point)

5

0200

2(1)7gh P ρρρ=-, and 0002(1)7gh T T P ρ=-.

(2 point)

b) 2

5

25

Constant,

Constant T

TV ρ

==

(1 point)

The density at 40?C is

2255

5

21.183131.18()313293293

ρ

ρ=?=? (1 point)

40?C 的空气密度为

2

2555

21.183131.18()313293293

ρ

ρ=?=? The fraction of water vapor at 40?C at sea level 40?C 的水蒸汽分压为,

155.35

90%760

η=

? (1 point)

The fraction of water at 5?C at high altitude 5?C 的水蒸汽分压为,

2

72)313

278

(

7605.6=

η (1 point)

Rain 下雨量

= 5

2127

2

55.35

6.5313()(90%) 1.18()0.07760

293278760()

313

V kg ηηρ-??=?-

??= (1 point)

高度:5

2 1.189.8278313(1)35007 1.0310

h

h m ???=-

?=?? (1 point)

Q7. (8 points)

i) E p

? (1 point)

ii) E P

? (1 point)

iii) 00(1) 0D E P P E P E εεε=+?=-??=

(1 point) iv) 0000[(1)(1)]X X Y Y P D E E X E Y εεεε=-=-+-

(1 point)

**200111Re()Re()()cos()222

X Y T P E D E E kz εεε=

?=?=-? , (1 point)

Where

其中k c

ω

?≡. (1 point)

v) 2

200000

11()cos()()sin()22d X Y X Y T E kz dz E kd k εεεεεε=-?=

-???. (1 point) Maximum occurs when 最大值在2

2kd d k

π

π

?=

?=

?. (1 point)

Part II

Q1. (6 points)

a) ,.......3,2,1,==

?=n a n k n a k x x π

π (1 point) b) 22,1,2,3,......y x m

k b m k m b

ππ=?==

(3 points)

c) 12

10W == 12121012391239

10102102m b nm b ππ

--?

?≈? (2 points)

Q2. (22 points)

i) 22

123

m I m l l =+

(2 points)

222120()()3m I F t l m l l kl ω

θθω=??+=-?= (2 points)

ii) 1211()cos()3

m l

m l x F t l xkl ω+

=- (2 points)

1112

12111111111cos()

()cos()cos()cos()3

x A t m m A t F t A t k

ωφωωφωωφ=+?-++=-+ 1

112

1210,()3

F A m

k m φω?==

-+ (2 points)

iii) 1

21122()cos()cos()3

m m x F t F t xk ωω+

=+- (2 points)

11221

2

122

2

112122cos cos ,()()3

3

x A t A t

F F A A k m k m ωωωω=+?=

=

-+-+ (2 points)

iv) cos n

n n x A t ω=∑ 2

12()3

n

n n F A m

k m ω?=

-+ (2 points)

v) t i t

i t

i out e V C

iR C L C L C iR e

V iL R C

i iL R e

V V ωωωωωωωωωω02

20011

+--=+++=

=

222

2

20

222

()()||(1)()out R C L C V V

L C R C ωωωω+=-+ (1 point)

To make the denominator minimum, we should have 使分母最小

2

21

01ωωC L LC =?=- (1 point) (vi) For a given L , only the signal

with n ω=

in the answer of (iv) can pass through the filter, (1 point) and the output is proportional to A n . (1 point) By varying L one selects different n ω, and the output is proportional to the selected A n . (1 point)

From (iv), the maximum A n is the one when 21

2(

)3

n m k m ω=+. (1 point) So as L is varied, one finds a particular L max at which the signal peaks, and 12max ()3

m

k m CL =+.

(1 point)

给定 L ,

则只有频率为n ω=

, (1 point) 其大小正比于 A n . (1 point) L 的变化等于选择不同的n ω的信号. (1 point) 由(iv)知,

21

2(

)3n m k m ω=+时A n 最大. (1 point) 因此可得使输出信号最大的电感L max ,并有12max ()3m

k m CL =+.

Correct sketch is a flat line with a peak at L max 正确的简图是一平线,在L max 有一尖峰 (1 point)

Q3. (22 points) i) Only the charge 3

3r q Ze R

= that is inside the sphere r will have a non-zero net

force on the nucleus. (2 points)

只有3

3r q Ze R

=这么多的负电荷对原子核的合力不为零。

30000230041144E R Zeq rZe

ZeE E r r R Ze

πεπεπε=?=?=

(2 points)

ii) 3

0()4e Ze rZe

Zm r ZeE t R πε=-?

(2 points)

()cos(),cos()E t A t r B t ωω?==+

(1 point)

222

3

0cos()

cos()cos()4e Z e B t Zm B t ZeA t R

ω?ωω?ωπε+?-+=-? 2

2

300,1

4e eA

B Ze m R

?ωπε?==

?- (2 points)

222

30cos()1

4e Ze A

p Zer t Ze m R

ωωπε?==?-

(1 point)

iii) 2

2

2

30()()1

4e NZe P t Np E t Ze m R

ωπε==?- (2 points)

iv) 00(1)(1)()ext total ext self P CE E E E εεεε==-=-+ (2 points)

The electric field E in a uniform polarized ball with polarization vector P can be calculated by considering the surface bound charge cos P θ distributed on the ball. 均匀极化球内的电场E 可由球面的束缚电荷cos P θ求得。 220

1cos (cos )sin 43self P P

E R d d R θθθθ?πεε-=

=-

??

(2 points)

01

33

self ext P E CE ε=-

= (1 point) 00

2

022

3022

222

2

30(1)()31312

4()(), 1()4ext

ext ext e e e CE CE E NZe C Ze m R

NZe N Ze K C Ze Zm m R

εεεεεεωπεωωωωπε?=--

-?==

+?-?===-?-

3

2

00

2

4where is the resonant frequenc of an atom ()

and 2

e R Zm Ze n πεω≡= (2 points)

3

200

2

4 ()

e R Zm Ze πεω≡是原子的共振频率。 v) For air K is very small and ()εωis close to 1. So the L-L relation becomes

1

()1()K εωωε-=

(1 point)

Air density decreases with height. So refractive index decreases with height. (1 point)

Light rays are bent in such condition. (1 point)

空气的()εω接近1,K 很小,上述结果简化为0

1

()1()K εωωε-=

。空气的密

度随高度减小,因此折射率也减小,形成如图所示的光线弯曲。

【2019年整理】物理竞赛试题

2010年第二十届全国初中应用物理竞赛复赛试题 注意事项: 1.请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。 2.用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。 3.本试卷共有六个大题,满分为100分。 4.答卷时间:2010年4月18日(星期日)上午9:30~11:10。 一、(16分)干簧管(也叫干簧继电器)比一般机械开关结构简单、 体积小、速度高、工作寿命长;而与电子开关相比,它又有抗负 载冲击能力强的特点,工作可靠性很高。如图1甲所示为干簧管 的结构简图,其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片,被固定于玻璃 管上。 1.当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时,如图1乙,干簧管的 磁簧片触点就会闭合,将电路接通;当条形磁铁远离干簧管时, 触点就会断开。请简述其原理。 2.某同学设想用干簧管制作水位自动报警器,图2是他设计的一 部分情况,请帮助他完成其余部分的设计: (1)设永久磁铁所受的重力为3N,浮球的体积为200cm3,不计滑轮处的摩擦。则要想让此装置能正常工作,浮球的质量应满足什么条件(取g=10N/kg)? (2)他手边还有开关、红灯、绿灯和电铃各一个,导线若干,请在图中的虚线方框内画出报警电路,要求:水位到达A处时,红灯亮,电铃报警;水位到达B处时,绿灯亮,电铃报警。 二、(16分)小星同学为实验室设计了一个多挡位电加热器,其工作原理图如图3所示。其中R1、R2、R3为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻相应的的工作指示灯,其所消耗的电功

率可忽略不计。小星设想通过开关的组合,使电加热器能有200W、300W、……、900W共七挡功率。为此他还设计了下面这份简单的表格,表中的“√”表示对应的开关闭合,相应的指示灯亮:“×”表示对应的开关断开,相应的指示灯熄灭。功率栏给出了相应状态时电加热器的功率值。 1.按照他的设想,帮他计算出R1、R2、R3的阻值各为多少? 三、(16分)如图4为过去邮局里用来称量邮件质量的双杆台秤的主要结构简图,这种台秤的两条秤杆是固定在一起的,两条秤杆分别装有秤锤A、B,其中秤锤A只能处于其所在秤杆上有槽的特定位置处,秤锤B则可停在其所在秤杆上的任意位置。 1.这个台秤的量程和分度值分别是多少? 2.写出用这种秤测量一个邮包的质量时的操作步骤(包括校零的具体步骤) 3.若用调整好的台秤称量一个邮包的质量时,秤杆水平平衡后,秤锤A、B所处的位置如图4所示,则这个邮包的质量为多少? 4.由图中的信息推导出A、B两秤锤的质量m A、m B的关系 四、(16分)小华家买了新房,准备改装客厅顶灯的电路时,他发现爸爸拿来一幅如图5所示电路图,他很好奇,看了一会儿之后,发 现这幅图有些眼熟,但又和过去所看的图不 同,他拿着图去问爸爸:S3是什么开关,爸 爸告诉他这叫“双刀双掷”开关,相当于两 个单刀双掷开关“联动”。爸爸还告诉他要将 这三个开关分别装在三个与客厅相连的房间 的门旁边。这是为什么?这样装有什么好处 呢?小华决定仔细研究一下。 1.小华准备首先用列表的方法分析开关的状 态与灯泡亮灭的关系。为此他设计了如下的 表格,并用“1”和“2”表示开关接通的位置,用“1”和“0”表示灯泡的“亮”和“灭”。请你也参与到他的研究中来,并帮他在表格中记录下三个开关所有可能的组合对灯的控制情况,完成下表:

高中物理竞赛试题及答案

高中物理竞赛模拟试卷(一) 说明:本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共150 分,考试时间 120 分钟. 第Ⅰ卷(选择题 共 40 分) 一、本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分,在每小题给出的 4 个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全部选对的得 4 分,选不全的得 2 分,有错选或不答的得 0 分. 1.置于水平面的支架上吊着一只装满细砂的漏斗,让漏斗左、右摆动,于是桌面上漏下许多砂子,经过一段时间形成一砂堆,砂堆的纵剖面最接近下图Ⅰ-1中的哪一种形状 2.如图Ⅰ-2所示,甲乙两物体在同一光滑水平轨道上相向运动,乙上连有一段轻弹簧,甲乙相互作用过程中无机械能损失,下列说法正确的有 A.若甲的初速度比乙大,则甲的速度后减到 0 B.若甲的初动量比乙大,则甲的速度后减到0 C.若甲的初动能比乙大,则甲的速度后减到0 D.若甲的质量比乙大,则甲的速度后减到0 3.特技演员从高处跳下,要求落地时必须脚先着地,为尽量保证安全,他落地时最好是采用哪种方法 A.让脚尖先着地,且着地瞬间同时下蹲 B.让整个脚板着地,且着地瞬间同时下蹲 C.让整个脚板着地,且着地瞬间不下蹲 D.让脚跟先着地,且着地瞬间同时下蹲 4.动物园的水平地面上放着一只质量为M 的笼子,笼内有一只质量为 m 的猴子.当猴以某一加速度沿竖直柱子加速向上爬时,笼子对地面的压力为F 1;当猴以同样大小的加速度沿竖直柱子加速下滑时,笼子对地面的压力为 F 2(如图Ⅰ-3),关于 F 1 和 F 2 的大小,下列判断中正确的是 A.F 1 = F 2>(M + m )g B.F 1>(M + m )g ,F 2<(M + m )g C.F 1>F 2>(M + m )g D.F 1<(M + m )g ,F 2>(M + m )g 5.下列说法中正确的是 A.布朗运动与分子的运动无关 B.分子力做正功时,分子间距离一定减小 C.在环绕地球运行的空间实验室里不能观察热传递的对流现象 D.通过热传递可以使热转变为功 6.如图Ⅰ-4所示,虚线a 、b 、c 代表电场中的三个等势面,相邻等势面之 图Ⅰ -3 图Ⅰ -4 图Ⅰ-2

第十四届全国中学生物理竞赛预赛试题

第十四届全国中学生物理竞赛预赛试题 ( 全卷共九题,总分为 140 分) 一 .(10 分 ) 一质点沿χ轴作直线运动 , 其中ν随时间 t 的变化如图 1(a) 所示 , 设 t=0 时 , 质点位于坐标原点Ο处 . 试根据ν -t 图分别在图 1(b) 及图 1(c) 中尽可能准确的画出 : 1. 表示质点运动的加速度α随时间 t 变化关系的α -t 图 . 2. 表示质点运动的位移χ随时间 t 变化关系的χ -t 图 . 二 .(12 分 ) 三个质量相同的物块 A,B,C 用轻弹簧和一根轻线相连 ,, 挂在天花板上 , 处于平衡状态 , 如图 2 所示。现将 A,B 之间的轻线剪断 , 在刚剪断的瞬间 , 三个 ` 物体的加速度分别是 ( 加速度的方向以竖直向下为正 ):

A 的加速度是 ________; B 的加速度是 _________; C 的加速度是 _________; 三 (10 分 ) 测定患者的血沉 , 在医学上有助于医生对病情作出判断 , 设血液是由红血球和血浆组成的悬浮液 . 将次悬浮液放入竖直放置的血沉管内 , 红血球就会在血浆中匀速下沉 , 其下沉速率称为血沉 . 某人的血沉υ的值大约是 10毫米/小时. 如果把红血球近似看作是半 径为 R 的小球 , 且认为它在血浆中所受的粘滞阻力为f=6πηRυ . 在室温下η≈ 1.8 × 10-3帕. 秒 . 已知血浆的密度ρ0≈1.0 × 103千克 / 米3, 红血球的密度ρ≈1.3 × 103千克 / 米3 . 试由以上数据估算红血球半径的大小 ( 结果取一位有效数字 ). 四 .(12 分 ) 有一半径为 R 的不导电的半球薄壳 , 均匀带电 , 倒扣在χΟ y 平面上 , 如图 3 所示图中Ο为球心 ,ABCD 为球壳边缘 ,AOC 为直径 . 有一电量为 q 的点电荷位于 OC 上的 E 点 ,OE=r. 已知将此点电荷由 E 点缓慢移至球壳顶点 T 时 , 外力需要作功 W,W>0, 不计重力影响 . 1. 试求将次点电荷由 E 点缓慢移至 A 点外力需做功的正负大小 , 并说明理由 .

大学物理竞赛选拔试卷及答案

大学物理竞赛选拔试卷 1. (本题6分)一长度为l 的轻质细杆,两端各固结一个小球A 、B (见图),它们平放在光滑水平面上。另有一小球D ,以垂直于杆身的初速度v 0与杆端的Α球作弹性碰撞.设三球质量同为m ,求:碰后(球Α和Β)以及D 球的运动情况. 2. (本题6分)质量m =10 kg 、长l =40 cm 的链条,放在光滑的水平桌面上,其一端系一细绳,通过滑轮悬挂着质量为m 1 =10 kg 的物体,如图所示.t = 0时,系统从静止开始运动, 这时l 1 = l 2 =20 cm< l 3.设绳不伸长,轮、绳的质量和轮轴及桌沿的摩擦不计,求当链条刚刚全部滑到桌面上时,物体m 1速度和加速度的大小. 3. (本题6分) 长为l 的匀质细杆,可绕过杆的一端O 点的水平光滑固定轴转动,开始时静止于竖直位置.紧挨O 点悬一单摆,轻质摆线的长度也是l ,摆球质量为m .若单摆从水平位置由静止开始自由摆下,且摆球与细杆作完全弹性碰撞,碰撞后摆球正好静止.求: (1) 细杆的质量. (2) 细杆摆起的最大角度θ. 4. (本题6分)质量和材料都相同的两个固态物体,其热容量为C .开始时两物体的温度分别为T 1和T 2(T 1 > T 2).今有一热机以这两个物体为高温和低温热源,经若干次循环后,两个物体达到相同的温度,求热机能输出的最大功A max . 5. (本题6分)如图所示,123415641 为某种一定量的理想气体进行的一个循环过程,它是由一个卡诺正循环12341 和一个卡诺逆循环15641 组成.已知等温线温度比T 1 / T 2 = 4,卡诺正逆循环曲线所包围面积大小之比为S 1 / S 2 = 2.求循环123415641的效率η. 6. (本题6分)将热机与热泵组合在一起的暖气设备称为动力暖气设备,其中 带动热泵的动力由热机燃烧燃料对外界做功来提供.热泵从天然蓄水池或从地下水取出热量,向温度较高的暖气系统的水供热.同时,暖气系统的水又作为热机的冷却水.若燃烧1kg 燃料,锅炉能获得的热量为H ,锅炉、地下水、暖气系统的水的温度分别为210℃,15℃,60℃.设热机及热泵均是可逆卡诺机.试问每燃烧1kg 燃料,暖气系统所获得热量的理想数值(不考虑各种实际损失)是多少? 1 2 T 1 6 5 4 3 V p O T 2

第31届全国中学生物理竞赛决赛试题与解答(word版)

第 31 届全国中学生物理竞赛决赛理论考试试题 一、(12 分)一转速测量和控制装置的原理如图 所示. 在 O 点有电量为 Q 的正电荷,内壁光滑 的轻质绝缘细管可绕通过 O 点的竖直轴在水平 面内转动, 在管内距离 O 为 L 处有一光电触发 控制开关 A ,在 O 端固定有一自由长度为 L/4 的轻质绝缘弹簧,弹簧另一端与一质量为 m 、带 有正电荷 q 的小球相连 接. 开始时,系统处于静态平衡. 细管在外力矩作用下,作定轴转动,小球可在细管内运动. 当细管转速ω逐渐变大时,小球到达细管的 A 处刚好相对于细管径向平衡,并触发控制 开关, 外力矩瞬时变为零,从而限制转速过大;同时 O 点的电荷变为等量负电荷-Q.通 过测量此后小球相对于细管径向平衡点的位置 B ,可测定转速. 若测得 OB 的距离为 L/2, 求 (1)弹簧系数0k 及小球在 B 处时细管的转速; (2)试问小球在平衡点 B 附近是否存在相对于细管的径向微振动?如果存在,求出该微 振 动的周期. 二、(14 分)多弹头攻击系统是破解导弹防御体系的有效手 段. 如图所示,假设沿某海岸有两个军事目标 W 和 N , 两 者相距 L ,一艘潜艇沿平行于该海岸线的航线游弋,并 监视 这两个目标,其航线离海岸线的距离为 d . 潜艇接到攻击命令 后浮出海面发射一颗可分裂成多弹头的母弹,发射 速度为0 v (其大小远大于潜艇在海里游弋速度的大小),假设母弹到达最高点时分裂成三个分弹头, 每个分弹头的质量相等,分裂时相对原母弹的速度大小均为 v ,且分布在同一水平面内, 分弹头 1、2 为实弹,分弹头 3 迷惑对方雷达探测的假弹头. 如果两个实弹能够分别击中 军事目标 W 和 N ,试求潜艇发射母弹时的位置与发射方向,并给出相应的实现条件. 三、(14 分)如图所示,某绝热熔器被两块装有阀门 K 1 和 K 2 的固定绝热隔板分割成相 等体积0V 的三室 A 、B 、C ,0A B C V V V V ===.容器左端用绝热活塞 H 封闭,左侧 A 室 装有11ν=摩尔单原子分子气体,处在压强为 P 0、温度为 T 0 的平衡态;中段 B 室为真空; 右侧 C 室装 有ν2 = 2 摩尔双原子分子气体,测得其平衡态温度为 Tc = 0.50 T 0.初始时刻 K 1 和 K 2 都处在关闭状态.然后系统依次经历如下与外界无热量交换的热力学过程: (1)打开 K 1,让 V A 中的气体自由膨胀到中段真空 V B 中;等待气体达到平衡态时,缓 慢推动活塞 H 压缩气体,使得 A 室体积减小了 30%(A V ' = 0.70 V 0).求压缩过程前后,该部分气体的平衡态温度及压强; (2)保持 K 1 开放,打开 K 2,让容器中的两种气体自由混合后共同达到平衡态. 求此时混 合气体的温度和压强; (3)保持 K 1 和 K 2 同时处在开放状态,缓慢拉动活塞 H ,使得 A 室体积恢复到初始体 积 A V ''=V 0. 求此时混合气体的温度和压强.

第4届全国中学生物理竞赛预赛试题

第四届全国中学生物理竞赛预赛试题 姓名 成绩 1.将下列各量用国际单位制的主单位表示(取三位有效数字,第一横线填数字,第二横线填单位)。 (1)1光年= 。 (2)1标准大气压= 。 (3)1电子伏特= 。 (4)1原子质量单位= 。 2.在赤道上的A 处静止放置一个小物体。现在设想地球对小物体的万有引力突然消失,则在数小时内,小物体相对于A 点处的地面来说,将 。 A .水平向东飞去 B .原地不动,物体对地面的压力消失 C .向上并渐偏向西方飞去 D .向上并渐偏向东方飞去 E .一直垂直向上飞去 3.根据现代天文知识,恒星演化到最后可成为 或 或 。 4.某地大气中的水汽没有达到饱和状态,若无其他水汽来源,则当气温升高后,以下各物理量: A .饱和水汽压 ; B .相对湿度 ; C .绝对湿度 ; D .露点 。 5.近年来,人们制成了高转变温度的超导材料,其中一种成分是钇、钡、 、 四种元素,据报导,我国研制的这类超导材料的零电阻温度已达到 K 左右。在这类超导材料出现以前,超导材料的零电阻温度只达到 左右。 6.如图4-1示,P 为一块均匀的半圆形薄电阻合 金片。先将他它按图甲的方式接在电极A 、B 之间,测得它的电阻为R 。然后再将它按图乙的方式接在电极C 、 D 之间,这时,P 的电阻为 。 7.在航天飞机坐舱中原来有两个圆柱形洁净的玻璃容 器,其中分别封装有水和水银(如图4-2示)当航天飞 机处于失重状态时,试把水和水银的表面形状分别画在两空框内。 A B P 甲P C D 乙图4-1

8.将200个电阻连成如图4-3所示 的电路,图中各P 点是各支路中连接两个电阻的导线上的点,所有导线的电阻都可忽略。现将一电动势为ε,内阻为r 0的电源接到任意两个P 点处,然后将任一个没接电源的支路在P 点处切断, 发现流过电源的电流与没切断前一样,则这200个电阻R 1、R 2、R 3…R 100,r 1、 r 2、r 3…r 100应有下列的普遍关系: 。 这时图中AB 导线与CD 导线之间的电压等于 。 9.图4-4所示的杯中盛有密度均匀的混合液体, 其密度为ρ。经过一段时间后变为密度分别为ρ1和ρ 2(ρ2>ρ1)的两层均匀液体。设其总体积不变,问杯中底面所受的液体的压强是否变化?若有变化?试证 明你的结论。 10.在一密闭的容器中装有放射性同位素氪 (3536Kr )气,在温度为20℃时,其压强为1大气压。将容器埋入地下深处,经过22年后取出,在此期间有些氪经β衰变成铷(3537Rb ),铷最后是固体状态。现在,在温度仍为20℃时,测得容器中压强为0.25大气压,并测得容器中有固体铷0.75×10-3摩尔,铷的体积与容器体积比较可忽略不计。试计算埋入时氪的质量以及氪的半衰期。 水 水 水银 图 4-2 A B 图4-3 ρρ1ρ 2图4-4

第33届全国中学生物理竞赛预赛试题

第33届全国中学生物理竞赛预赛试卷 本卷共16题,满分200分. 一、选择题.本题共5小题,每小题6分.在每小题给出的4个选项中,有的 小题只有一项符合题意,有的小题有多项符合题意.把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后页的括号内.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分. 1.如图,球心在坐标原点O 的球面上有三个彼此绝缘的金属环,它们分别与x y -平面、y z -平面、z x -平面与球面的交线(大圆)重合,各自通有大小相等的电流,电流的流向如图中箭头所示.坐标原点处的磁场方向与x 轴、y 轴、z 轴的夹角分别是 A .- ,-, B ., C . arcsin D .,, [ ] 2.从楼顶边缘以大小为0v 的初速度竖直上抛一小球;经过0t 时间后在楼顶边缘 从静止开始释放另一小球.若要求两小球同时落地,忽略空气阻力,则0v 的取值范围和抛出点的高度应为 A .00012gt v gt ≤<,2 2000001122v gt h gt v gt ?? ?-= ? ?-?? B .00v gt ≠,20020001122v gt h gt v gt ??- ?= ?- ??? - - -arcsin - arcsin

C .00012gt v gt ≤<,20020001122v gt h gt v gt ??- ?= ?- ??? D .0012v gt ≠,22000001122v gt h gt v gt ?? ?-= ? ?-?? [ ] 3.如图,四个半径相同的小球(构成一个体系)置于水平桌面的一条直线上,其中一个是钕永磁球(标有北极N 和南极S ),其余三个是钢球;钕球与右边两个钢球相互接触.让另一钢球在钕球左边一定距离处从静止释放,逐渐加速,直至与钕球碰撞,此时最右边的钢球立即以很大的速度被弹开.对于整个过程的始末,下列说法正确的是 A .体系动能增加,体系磁能减少 B .体系动能减少,体系磁能增加 C .体系动能减少,体系磁能减少 D .体系动能增加,体系磁能增加 [ ] 4.如图,一带正电荷Q 的绝缘小球(可视为点电荷)固定在光滑绝缘平板上,另一绝缘小球(可视为点电荷)所带电荷用(其值可任意选择)表示,可在平板上移动,并连在轻弹簧的一端,轻弹簧的另一端连在固定挡板上;两小球的球心在弹簧的轴线上.不考虑可移动小球与固定小球相互接触的情形,且弹簧的形变处于弹性限度内.关于可移动小球的平衡位置,下列说法正确的是 A .若0q >,总有一个平衡的位置 B .若0q >,没有平衡位置 C .若0q <,可能有一个或两个平衡位置 D .若0q <,没有平衡位置 [ ] 5.如图,小物块a 、b 和c 静置于光滑水平地面上.现让a 以速度V 向右运动,与b 发生弹性正碰,然后b 与c 也发生弹性正碰.若b 和c 的质量可任意选择,碰后c 的最大速度接近于 A .2V B .3V C .4V D .5V [ ] 二、填空题.把答案填在题中的横线上.只要给出结果,不需写出求得结果的

大学物理竞赛选拔试卷及答案

A B D l 0 v 大学物理竞赛选拔试卷 1.(本题6分)一长度为l的轻质细杆,两端各固结一个小球A、B(见 图),它们平放在光滑水平面上。另有一小球D,以垂直于杆身的初速度 v0与杆端的Α球作弹性碰撞.设三球质量同为m,求:碰后(球Α和Β) 以及D球的运动情况. 2.(本题6分)质量m=10kg、长l=40cm的链条,放在光滑的水平桌面上,其一端系一细绳,通过滑轮悬挂着质量为m1=10kg的物体,如图所示.t=0时,系统从静止开始运动,这时l1=l2=20cmT2).今有一热机以这两个物体为高温和低温热源,经若干次循环后,两个物体达到相同的温度,求热机能输出的最大功A max. 5.(本题6分)如图所示,为某种一定量的理想气体进行的一个循环过程,它是由一个卡诺正循环12341和一个卡诺逆循环15641组成.已知等温线温度比T1/T2=4,卡诺正逆循环曲线所包围面积大小之比为S1/S2=2.求循环的效率?. 6.(本题6分)将热机与热泵组合在一起的暖气设备称为动力暖气设备,其中带动热泵的动力由热机燃烧燃料对外界做功来提供.热泵从天然蓄水池或从地下水取出热量,向温度较高的暖气系统的水供热.同时,暖气系统的水又作为热机的冷却水.若燃烧1kg燃料,锅炉能获得的热量为H,锅炉、地下水、暖气系统的水的温度分别为210℃,15℃,60℃.设热机及热泵均是可逆卡诺机.试问每燃烧1kg燃料,暖气系统所获得热量的理想数值(不考虑各种实际损失)是多少? 7.(本题5分)如图所示,原点O是波源,振动方向垂直于纸面,波长是?.AB为波的反射平面,反射时无相位突变?.O点位于A点的正上方,h AO=.Ox轴平行于AB.求Ox轴上干涉加强点的坐标(限于x≥0). 8.(本题6分)一弦线的左端系于音叉的一臂的A点上,右端固定在B点,并用T=7.20N的水平拉力将弦线拉直,音叉在垂直于弦线长度的方向上作每秒50次的简谐振动(如图).这样,在弦线上产生了入射波和反射波,并形成了驻波.弦的线密度?=2.0g/m,弦线上的质点离开其平衡位置的最大位移为4cm.在t=0时,O点处的质点经过其平衡位置向下运动,O、B之间的距离为L=2.1m.试求: (1)入射波和反射波的表达式; (2)驻波的表达式. 9.(本题6分)用每毫米300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱.已知红谱线波长?R在0.63─0.76?m范围内,蓝谱线波长?B在0.43─0.49?m范围内.当光垂直入射到光栅时,发现在衍射角为24.46°处,红蓝两谱线同时出现. (1)在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现? (2)在什么角度下只有红谱线出现? 10.(本题6分)如图所示,用波长为?=632.8nm(1nm=10-9m)的单色点光源S照射厚度为e=1.00×10-5m、折射率为n2=1.50、半径为R=10.0cm的圆形薄膜F,点光源S与薄膜F的垂直距离为d=10.0cm,薄膜放在空气(折射率n1=1.00)中,观察透射光的等倾干涉条纹.问最多能看到几个亮纹?(注:亮斑和亮环都是亮纹). 11.(本题6分)50 7?双筒望远镜的放大倍数为7,物镜直径为50mm.据 瑞利判据,这种望远镜的角分辨率多大?设入射光波长为nm 550. 眼睛瞳孔的最大直径为7.0mm.求出眼睛对上述入射光的分辨率. 用得数除以7,和望远镜的角分辨率对比,然后判断用这种望远镜观 h a

第35届全国中学生物理竞赛决赛试题(word版)

第35届全国中学生物理竞赛决赛理论考试试题(上海交大) 1、(35分) 如图,半径为R 、质量为M 的半球静置于光滑水平桌面上,在半球顶点上有一质量为m 、半径为r 的匀质小 球。某时刻,小球收到微扰由静止开始沿半球表面运动。在运动过 程中,小球相对半球的位置由角位置θ描述,θ为两球心连线与竖直线的夹角。己知小球绕其对称轴的转动惯量为225 mr ,小球与半球间的动摩擦因数为μ,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加 速度大小为g 。 (1)(15分)小球开始运动后在一段时间内做纯滚动,求在此过程中,当小球的角位置为θ1时,半球运动的速度大小1()M V θ和加速度大小1()M a θ; (2)(15分)当小球纯滚动到角位置θ2时开始相对于半球滑动,求θ2所满足的方程(用半球速度大小2()M V θ和加速度大小2()M a θ以及题给条件表示); (3)(5分)当小球刚好运动到角位置θ3时脱离半球,求此时小球质心相对于半球运动速度的大小3()m v θ 2、(35分) 平行板电容器极板1和2的面积均为S ,水平固定放置,它们之间的距离为 d ,接入如图所示的电路中,电源的电动势记为U 。不带电的导体薄平板3(厚 度忽略不计)的质量为m 、尺寸与电容器极板相同。平板3平放在极板2的 正上方,且与极板2有良好的电接触。整个系统置于真空室内,真空的介电 常量为0ε。合电键K 后,平板3与极板1和2相继碰撞,上下往复运动。假设导体板间的电场均可视为匀强电场;导线电阻和电源内阻足够小,充放电时间可忽略不计;平板3与极板1或2碰撞后立即在极短时间内达到静电干衡;所有碰撞都是完全非弹性的。重力加速度大小为g 。 (1)(17分)电源电动势U 至少为多大? (2)(18分)求平板3运动的周期(用U 和题给条件表示)。 已知积分公式 ( 2ax b C =+++,其中a >0,C 为积分常数。

初中物理竞赛试题精选运动学

初中物理竞赛试题精选:运动学 1. A、B两辆车以相同速度v0同方向作匀速直线运动,A车在前,B车在后.在两车上有甲、乙两人分别用皮球瞄准对方,同时以相对自身为2v0的初速度水平射出,如不考虑皮球的竖直下落及空气阻力,则( ) A.甲先被击中 B.乙先被击中 C.两人同时被击中 D.皮球可以击中乙而不能击中甲 2. 如图所示,静止的传送带上有一木块正在匀速下滑,当传送带突然向 下开动时,木块图2滑到底部所需时间t与传送带始终静止不动所需时间 t0相比是( ) A.t=t0 B.t<t0 C.t>t0 D.A、B两种情况都有可能 3. 如图所示,A 、B 为两个大小和材料都相同而转向相反的轮子,它 们的转轴互相平行且在同一水平面内。有一把均匀直尺C ,它的长度 大于两轮转轴距离的2倍。把该直尺静止地搁在两转轮上,使尺的重 心在两轮之间而离B 轮较近。然后放手,考虑到轮子和尺存在摩擦, 则直尺将( ) A 保持静止。 B 向右运动,直至落下。 C 开始时向左运动,以后就不断作左右来回运动。 D 开始时向右运动,以后就不断作左右来回运动。 4. 在一辆行驶的火车车厢内,有人竖直于车厢地板向上跳起,落回地板时,落地点( ) A 在起跳点前面; B 在起跳点后面; C 与起跳点重合; D 与火车运动情况有关,无法判断。 5. 在水平方向作匀速直线高速飞行的轰炸机上投下一颗炸弹,飞机驾驶员和站在地面上的观察者对炸弹运动轨迹的描述如图12所示。其中有可能正确的是 ( ) 图12 6. 一列长为s 的队伍以速度V 沿笔直的公路匀速前进。一个传令兵以较快的速度v 从队末向队首传递文件,又立即以同样速度返回到队末。如果不计递交文件的时间,那么这传令兵往返一次所需时间是 。; ; ; 22222)D (2)C (2)B (2)A (V v sv V v s V v s V s -++ 7. 甲、乙两车站相距100千米,一辆公共汽车从甲站匀速驶向乙站,速度为40千米/时。当公共汽车从甲站驶出时,第一辆大卡车正好从乙站匀速开往甲站,而且每隔15分钟开出一辆。若卡车的速度都是25千米/时,则公共汽车在路途中遇到的卡车总共有( ) (A).20辆。 (B)15辆。 (C)10辆。 (D)8辆 8. 某高校每天早上都派小汽车准时接刘教授上班。一次,刘教授为了早一点赶到学校,比平时提前半小时出发步行去学校,走了27分钟时遇到来接他的小汽车,他上车后小汽车立即掉头前进。设刘教授步行速度恒定为v ,小汽车来回速度大小恒定为u , 刘教授上车以及小汽

第六届全国中学生物理竞赛预赛试题

第六届全国中学生物理竞赛预赛试题 1.1988年10月,我国基本建成了对撞机,在此机中发生对撞的粒子是 和 。 2.提出原子的核式结构模型的物理学家是 ;发现中子的物理学家是 ;发现电子的物理学家是 ;指出弱相互作用下宇称不守恒的物理学家是 和 ,在实验上,证实此结论的物理学家是 。 3.一个焦距为f 的会聚透镜,在其左侧的主光轴上离透镜2f 处有一小光源,在右侧屏上观察到此光源的清晰的像。现在光源与透镜的位置保持不变而在光路中插入一厚度为d (d

6.画出日光灯的电路图,并回答问题:如果起动器丢失,而手头只有一段两端裸露的、有绝缘外皮的导线,用什么办法能将日光灯点亮?试就你所用的办法说明道理。 7.有一只狐狸以不变速度v 1沿着直线AB 逃跑,一猎犬以不变的速率v 2追击,其运动方向始终对准狐狸。某时刻狐狸在F 处,猎犬在D 处,FD ⊥L (如图6-2),试求此时猎犬的加速度的大小。 2图6-2

高一物理竞赛选拔考试题 题题经典

B A 物理竞赛选拔考试(时间90分钟总分120分) 姓名__________ 班级__________ 学号__________ 一、选择题15*3分,共45分 1.斜拉索大桥以其造型优美、建造方便等优点在现代跨江(河)大桥中占主导地位.根据你的观察和思考,你认为相邻两根斜拉钢绳间的距离应该是() A.离主桥墩越远的地方钢绳间的距离越大 B.离主桥墩越近的地方钢绳间的距离越大 C.大桥上各处钢绳间的距离都相等 D.不同的斜拉索大桥钢绳间的距离分布不一样 2.一家中外合资工厂要制造一种特殊用途的钢铝罐,钢罐内表面要压接一层0.25mm厚的铝膜,一时难倒了焊接专家和锻压专家.后经中外科学家联合攻关解决了这一难题.他们先把薄薄的铝片装到钢罐内表面相贴,再往钢罐内灌满水,水中插入冷冻管使水结冰,冷冻后铝膜就与钢罐接触牢了.这里使铝膜与钢罐接牢的原因是() A.铝膜与钢罐之间的水把它们冻牢了 B.水结冰时放出的热量把它们焊牢了 C.水结冰时膨胀产生的巨大压力把它们压牢了 D.水结冰时铝膜和钢罐间的冰把它们粘牢了 3.摄影师帮我们拍摄完全班合影后,又用同一照相机帮我们每个人拍照,这时摄影师应该()A.使照相机离人远些,同时将镜头向外旋出 B.使照相机离人近些,同时将镜头向内旋进 C.使照相机离人远些,同时将镜头向内旋进 D.使照相机离人近些,同时将镜头向外旋出 4.小强家的电表允许通过的最大电流是10安,她家有4个标有“220V、60W”的灯泡,1个标有“220V、2000W”的热水器,1台制冷时耗电为140瓦的电冰箱和1台耗电为80瓦的电视机,则() A. 所有用电器可以同时使用 B. 除热水器外其他用电器可以同时使用 C. 关闭电视机后其他用电器可以同时使 D. 电冰箱制冷时,其他任一用电器不能与之同时使用 5.如图所示,当传送带静止不动时,物体从静止开始滑动,沿传送带从上端A点滑到下端B点 所需时间为5分钟;则当皮带轮转动,传送带斜向上匀速运动时,物体从静止开始滑动,沿 传送带从上端A点滑到下端B点所需时间为() A.5分钟 B.大于5分钟 C.小于5分钟 D.无法确定 6.质量相等的甲、乙两金属块,其材质不同。将它们放入沸水中,一段时间后温度均达到100℃,然后将它们按不同的方式投入一杯冷水中,使冷水升温。第一种方式:先从沸水中取出甲,将其投入冷水,当达到热平衡后将甲从杯中取出,测得水温升高20℃;然后将乙从沸水中取出投入这杯水中,再次达到热平衡,测得水温又升高了20℃。第二种方式:先从沸水中取出乙投入冷水,当达到热平衡后将乙从杯中取出;然后将甲从沸水中取出,投入这杯水中,再次达到热平衡。若不考虑热量损失,则在第二种方式下,这杯冷水温度的变化是() A.升高不足40℃ B.升高超过40℃ C.恰好升高了40℃ D.条件不足,无法判断 7.某同学在实验室按图所示电路进行实验,当把滑动变阻器的滑动触头P分别滑到a、b、 c、d四个位置时,记下了每个位置所对应的电流表和电压表的示数.当他回到教室对测 量数据进行分析时,才发现由于自己在记录数据时的不规范和随意性,只记录了电流表 的示数分别为4A/3、6A/5、2A/3、和1A;电压表的示数分别为6V、8V、4V和4.8V。但 电表示数之间的对应关系、电表示数和滑动触头P所处位置之间的对应关系均已搞不清 楚.假如该同学实验测得的数据是准确的,则可以分析出当滑动触头P滑到b位置时电 流表和电压表的示数应该是() A.1A/3,8V B.1A,6V C.6A/5,4V D.2A/3,4.8V 8.如图12所示均匀细杆长为L,可以绕转轴A点在竖直平面内自由转动,在A点正上方距离L 处固定一定滑轮,细绳通过定滑轮与细杆的另一端B相连,并将细杆从水平位置缓慢向上拉起,已知细杆水平时,绳上的拉力为T1,当细杆与水平面的夹角为30°时,绳上的拉力为T2,则T1:T2是 ( )

物理竞赛试卷2

初中物理竞赛试卷 姓名成绩 一、填空: 1、物理量单位国际符号用英文表示,其中用大写字母的规定是于,用小写字母的规定是由于。国际单位制的基本单位,在初中阶段已经学习到的有: (填写单位的名称)。 物理学中的正负号具有一定的物理意义:例如速度V= +5米/秒,表示;势能Ep= +5焦,表示;热量Q= +5焦,表示 。 2、在二十世纪,有六位华裔科学家获得了诺贝尔奖,他们分别是: 、、、、。 3、实验前对测量仪器必须了解它的量程和最小刻度,量程的选择主要是考虑 ,最小刻度的选择主要是考虑 用天平测量物体质量时,将物体放在盘,砝码放在盘,其原因是 。用温度计测量液体的温度,读数时应注意: 二、选择 4、一个人在岸上看到水中的鱼,则鱼的像跟实物相比较应是:() A、变浅 B、不变 C、变深 D、不能确定 5、一艘大轮船浮在水面上,设轮船受到的浮力作用点为O1,重力作用点为O2,则() A、O1在O2正上方 B、O1在O2正下方 C、O1和O2重合 D、不

能确定 6、一艘小船逆水而上,船上一只木箱掉落,经过时间t 后发现,立即回头寻找,自掉落后时间T 追上(设船速、水速保持不变),则T ( ) A 、>2t B 、=2t C 、<2t D 、都有可能 9、如图所示,两只 同样的杯子装有等质量 对杯底的压强p 1和p 2 ( ) A 、p 1>p 2 B 、p 1=p 2 C 、p 1

最新第33届全国中学生物理竞赛决赛试题(word版)

第33届全国中学生物理竞赛决赛理论考试试题 可能用到的物理常量和公式: 真空中的光速82.99810/c m s =?; 地球表面重力加速度大小为g ; 普朗克常量为h ,2h π=; 2111ln ,1121x dx C x x x +=+<--?。 1、(15分)山西大同某煤矿相对于秦皇岛的高度为c h 。质量为t m 的火车载有质量为c m 的煤,从大同沿大秦铁路行驶路程l 后到达秦皇岛,卸载后空车返回。吃泡面大同到秦皇岛的过程中,火车和煤总势能的一部分克服铁轨和空气做功,其余部分由发电机转换成电能,平均转换效率为1η,电能被全部存储于蓄电池中以用于返程。空车在返程中由储存的电能驱动电动机克服重力和阻力做功,储存的电能转化为对外做功的平均转换效率为2η。假设大秦线轨道上火车平均每运行单位距离克服阻力需要做的功与运行时(火车或火车和煤)总重量成正比, (1)若空车返回大同时还有剩余的电能,求该电能E 。 (2)问火车至少装载质量为多少的煤,才能在不另外提供能量的条件下刚好返回大同? (3)已知火车在从大同到达秦皇岛的铁轨上运行的平均速率为v ,请给出发电机的平均输出功率P 与题给的其它物理量的关系。 2、(15分)如图a ,AB 为一根均质细杆,质量为m ,长度为2l ;杆上端B 通过一不可伸长的软轻绳悬挂到固定点O ,绳长为1l 。开始时绳和杆均静止下垂,此后所有运动均在同一竖直面内。 (1)现对杆上的D 点沿水平方向施加一瞬时冲量I ,若 在施加冲量后的瞬间,B 点绕悬点O 转动的角速度和杆 绕其质心转动的角速度相同,求D 点到B 点的距离和B 点绕悬点O 转动的初始角速度0ω。

39届国际物理竞赛试题IPhO(英文)理论第一题

WATER-POWERED RICE-POUNDING MORTAR A. Introduction Rice is the main staple food of most people in Vietnam. To make white rice from paddy rice, one needs separate of the husk (a process called "hulling") and separate the bran layer ("milling"). The hilly parts of northern Vietnam are abundant with water streams, and people living there use water-powered rice-pounding mortar for bran layer separation. Figure 1 shows one of such mortars., Figure 2 shows how it works. B. Design and operation 1. Design . The rice-pounding mortar shown in Figure 1 has the following parts: The mortar , basically a wooden container for rice. The lever , which is a tree trunk with one larger end and one smaller end. It can rotate around a horizontal axis. A pestle is attached perpendicularly to the lever at the smaller end. The length of the pestle is such that it touches the rice in the mortar when the lever lies horizontally. The larger end of the lever is carved hollow to form a bucket. The shape of the bucket is crucial for the mortar's operation. 2. Modes of operation The mortar has two modes. Working mode . In this mode, the mortar goes through an operation cycle illustrated in Figure 2. The rice-pounding function comes from the work that is transferred from the pestle to the rice during stage f) of Figure 2. If, for some reason, the pestle never touches the rice, we say that the mortar is not working. Rest mode with the lever lifted up . During stage c) of the operation cycle (Figure 2), as the tilt angle α increases, the amount of water in the bucket decreases. At one particular moment in time, the amount of water is just enough to counterbalance the weight of the lever. Denote the tilting angle at this instant by β. If the lever is kept at angle β and the initial angular velocity is zero, then the lever will remain at this position forever. This is the rest mode with the lever lifted up. The stability of this position depends on the flow rate of water into the bucket, Φ. If exceeds some value Φ2Φ, then this rest mode is stable, and the mortar cannot be in the working mode. In other words, is the minimal flow rate for the mortar not to work. 2Φ

物理竞赛预赛试题

物理竞赛预赛试题 说明:全卷共八题,总分为140分 一。(24分,每小题6分) 1。下雨时,雨点竖直落到地面,速度为10米/秒。若在地面上发放一横截面积为80平方厘米,高10米的圆柱形量筒,则经30分钟,筒内接的雨水水面高度为1厘米。现因风的影响,雨水下落时偏斜30°,若用同样的量筒接的雨水量与无风时相同,则所需时间()分钟。 2。一个质量为。管口截面为S的薄壁长玻璃管内灌满密度为p的水银,现把它竖直倒插在水银槽中,再慢慢向上提起,直到玻璃管口刚与槽中的水银面接触。这时,玻璃管内水银高度为H,现将管的封闭端挂在天平另一个盘的挂钩上,而在天平另一个盘中放砝码,如图1。要使天平平衡,则所加砝码质量等于()。 3。考虑到地球上物体除受地球的引力外还受到太阳的引力作用,若用弹簧秤称量同一物体的重量时,白天的示数与夜晚的示数是否相同?试说明理由。(设地球上各点到太阳的距离之差忽略不计) 4。一个由日本和印度物理学家组成的工作小组作乐如下实验: 将6×104 kg铁放在很深的矿井中,以完全隔断宇宙射

线的影响,在铁旁有铁和中很多很多探测器,只要铁核中有核子(质子或中子)发生衰变,这个事件总能被记录下。 实验从1980年冬开始到1982年夏结速,历时1。5年,一共记录了三个核子的衰变。 已知N 个平均寿命为τ的粒子经过t时间后的数目为N=N0 e-t/τ个,根据以上事实,试估算出核子的平均寿命。 已知核子质量=1。66×10 -27kg,当0<x<<1时,e-x ≈1-x 二.(10分) 一固定的斜面,倾角为θ=45°,斜面长L=2.00米.在斜面下端有一与斜面垂直的挡板.一质量为的质点,从斜面的最高点沿斜面下滑,初速度为零.下滑到最底端与挡板发生弹性碰撞.已知质点与斜面间的滑动系数μ=0.20,试求此质点从开始到发生第11次碰撞的过程中运动的总路程. 三.(10分) 真空中,有五个电量均为q的均匀带电薄球壳,他们的半径分别为R,R/2,R/4,R/8,R/16,彼此内切于P点(图二).球心分别为1 ,2 3 4 5 ,求1 与5间的电势差. 四.(20分) 已知透镜主光轴′,发光点A,A经过透镜所成的像A′,以及两个互相垂直且几何尺寸,位置都已给定的平面镜1 和2,(图3)

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