最新国际奥林匹克物理竞赛题的分析
奥林匹克物理竞赛之力学解题方法 (共138张PPT)
a1 g (sin 1 cos1 ) a2 g (sin 2 cos2 )
Fx MaM m1a1x m2a2 x
aM 0
答案：劈块受到地面的摩擦力的大小为2.3N，方向水平向右。
例5．如图所示，质量为M的平板小车放在倾角为θ的光滑斜面 上（斜面固定），一质量为m的人在车上沿平板向下运动时， 车恰好静止，求人的加速度。
A B tan
由绳的弹力的特点得 A B 绳上才有弹力。
f B B N B B mB g cos
变形练习 １．其他条件不变，将轻质绳换成轻质杆。
２．将A、B“匀速下滑”改为“下滑”，再分轻质绳和轻质 杆两种情况讨论。
例3．如图所示，物体系由A、B、C三个物体构成，质量分别为 mA、mB、mC。用一水平力F作用在小车C上，小车C在F的作用 下运动时能使物体A和B相对于小车C处于静止状态。求连接A和 B的不可伸长的线的张力T和力F的大小。（一切摩擦和绳、滑轮 的质量都不计）
例8．质量为1.0kg的小球从高20m处自由下落到软垫上，反弹 后上升的最大高度为5.0m，小球与软垫接触的时间为1.0s，在 接触时间内小球受合力的冲量大小为（空气阻力不计，取 g=10m/s2） （ ） A．10N· s B．20N· s C．30N· s D．40N· s 点评：
将三个阶段作为一个整体来研究
三．等效法 1．方法简介
将一个情境等效为另一个情境
2d v0 cos t
2v0 sin gt
2F a M m
点评：五说题意
例2.用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示， 今对小球a持续施加一个向左偏下30°的恒力，并对小球b持续 施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力，最后达到平衡，表 示平衡状态的图可能是
奥林匹克物理竞赛之力学解题方法
潘爱国panaiguopanqi@
高中物理竞赛辅导
例3．如图所示，物体系由A、B、C三个物体构成，质量分别为 mA、mB、mC。用一水平力F作用在小车C上，小车C在F的作用 下运动时能使物体A和B相对于小车C处于静止状态。求连接A和 B的不可伸长的线的张力T和力F的大小。（一切摩擦和绳、滑轮 的质量都不计）
T cos N sin ma
T sin N cos mg
解析：
对整体
F 3ma F T ma
求极值得？
600
3mg sin F 2 cos
对B
Fmax 3mg
潘爱国panaiguopanqi@
高中物理竞赛辅导
1．方法简介:从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律 的方法。 层次深、理论性强，运用价值高。变繁为简、变 难为易。 2．赛题精讲 例1．如图所示，人和车的质量分别为m和M，人用水平力F拉 绳子，图中两端绳子均处于水平方向，不计滑轮质量及摩擦， 若人和车保持相对静止，且水平地面是光滑的，则车的加速度 为多少？
对M
对M-m
F kMg
对m kmg kma2
2 v0 2a2 x2
关闭油门前 kMg k (M m) g (M m)a1 1 2 x L x1 x2 L v0t a1t 2 v v0 a1t M x L 关闭油门后 k (M m) g (M m)a2 M m
a1 g (sin 1 cos1 ) a2 g (sin 2 cos2 )
Fx MaM m1a1x m2a2 x
aM 0
答案：劈块受到地面的摩擦力的大小为2.3N，方向水平向右。
国际奥林匹克物理竞赛题的分析
式（即光脉冲不交迭）。计算在1000m处两
个相继信号脉冲可以分辨的最高重复频率f。
（1.75分）
.
30
解答
1.a. 入射点：x=0, y=0,
n0siqni =n1siqnl
在xoz平面里，折射率n=n(x)
n si= n (n d)snii n d)(i
q
n cq o = (s n d)c no q d s q)(
n12 -n22
1-s2inn212qi
z1 =a
n12 -s in2q
n12 -n22
siqniM= n12-n22
vM=n1 2 2cn 2n2 2=1.991880 (m/s)
.
39
• 沿轴线传播速度为
时间延迟为
v0
=
c n1
t= z -z =z(n1-n2)2 vM v0 c 2n2
对应的脉冲频率
2。光纤中光束传播问题
3。两种气体系统的压缩和膨胀
2004年国际奥赛题
1。乒乓电阻
2。升空 的气球
3。原子探针显微镜
.
3
2005年亚赛题 1。气缸里的弹簧活塞与秋千问题 2。磁聚焦 3。运动平面镜的光反射
2005年国际奥赛题
1。失足的卫星
2。电学量的绝对测量（欧姆的确定，安培的确 定）
3。重力场中的中子 .
fm = (t)-1 如果 z = 1000 m时
. f m = 547 .1MHz
40
难度较大的题 原子的激光冷却
－2006年亚赛理论题
.
41
理论介绍
这道题目是关于激光辐射下的原子冷却的机理。 这一领域的研究大大地促进了对冷原子量子气属性 的理解，并被授予1997和2001年的诺贝尔奖。
关于一道物理奥赛试题的学习及思考
关于一道物理奥赛试题的学习及思考杨思锋（安徽省教育科学研究院安徽合肥230061）摘要：物理奥林匹克竞赛是一项非常专业的物理学习和研究活动，深受广大高中理科学生的欢迎。
它已经成为中学物理课程学习中有益的补充。
本文通过对一道竞赛试题的解析，说明物理学习与实际生产、生活的关系。
关键词：物理奥林匹克竞赛试题分析每年物理奥赛的复赛试题都是由国内几个一流高校的教师命制的。
试题基本是他们科研工作的另一种形式的呈现,既有科学理论的探索,也有科学实验结果的反映，其特点就是理论和实际相结合。
与其他物理题相比（如高考试题、学业水平考试试题、教材上的习题等），它们更接近运用物理学的知识解决实际的问题一这是物理学习目的的重要方面。
2019年的全国复赛试题,在联系实际方面表现得更为合理,对高中物理课堂教学具有很好地启示作用。
下面举一例进行说明。
如图a,旅行车上有一个半径为R的三脚圆凳（可视为刚性结构），三个相同凳脚的端点连线（均水平）构成边长为a的等边三角形，凳子质心位于其轴上的G点,半径为r的一圆筒形薄壁茶杯放在凳面上，杯底中心位于凳面中心O点处，茶杯质量为賦远小于凳子质量），其中杯底质量为年（杯壁和杯底各自的质量分布都是均匀的）,杯高为H（与杯高相比,杯底厚度可忽略）。
杯中盛有茶水，茶水密度为P。
重力加速度为g。
（1）为了使茶水杯所盛茶水尽可能多并保持足够稳定，杯中茶水的最佳高度是多少？（2）现该茶水杯的底面边缘刚好缓慢滑移到与圆凳的边缘内切于D点时静止（凳面边有小凸缘,防止物体滑出;凳面和凳面边的凸缘各自的质量分布都是均匀的），且OD丄AC（见图b）,求此时旅行车内底板对各凳脚的支持力相对于滑移前（该茶水杯位于凳面中心处）的改变。
我们可以从以下几方面对该试题进行学习和体会。
一、用物理知识解决实际问题的第一步，是建构知识模型。
由于中学生的知识水平状况，试题明确了几个模型：（1）三脚圆凳一刚体（即结构,包括形状不发生变化）；（2）薄壁茶杯一不考虑茶杯的侧壁厚度,即认为杯壁的半径为r不变;（3）茶杯质量远小于凳子质量证凳子不翻到（车底板对三个脚的支持力大于零）；（4）杯壁和杯底各自的质量分布都是均匀的;凳面和凳面边的凸缘各自的质量分布都是均匀的一可以用一般的几何知识进行计算（避免微积分等过于细致、复杂的运算）。
2023年高中奥林匹克物理竞赛解题方法图像法
高中奥林匹克物理竞赛解题措施十一、图像法措施简介图像法是根据题意把抽象复杂旳物理过程有针对性地表到达物理图像，将物理量间旳代数关系转变为几何关系，运用图像直观、形象、简要旳特点，来分析处理物理问题，由此到达化难为易，化繁为简旳目旳，图像法在处理某些运动问题，变力做功问题时是一种非常有效旳措施。
赛题精讲例1：一火车沿直线轨道从静止发出由A 地驶向B 地，并停止在B 地。
AB 两地相距s ，火车做加速运动时，其加速度最大为a 1，做减速运动时，其加速度旳绝对值最大为a 2，由此可可以判断出该火车由A 到B 所需旳最短时间为 。
解析：整个过程中火车先做匀加速运动，后做匀减速运动，加速度最大时，所用时间最短，分段运动可用图像法来解。
根据题意作v —t 图，如图11—1所示。
由图可得11t v a =vt t t v s t v a 21)(212122=+==由①、②、③解得2121)(2a a a a s t +=例2：两辆完全相似旳汽车，沿水平直路一前一后匀速行驶，速度为v 0，若前车忽然以恒定旳加速度刹车，在它刚停住时，后车此前车刹车时旳加速度开始刹车。
已知前车在刹① ②车过程中所行旳距离为s ，若要保证两辆车在上述状况中不相碰，则两车在做匀速行驶时保持旳距离至少为 （ ）A ．sB ．2sC ．3sD ．4s解析：物体做直线运动时，其位移可用速度——时间图像中旳面积来表达，故可用图像法做。
作两物体运动旳v —t 图像如图11—2所示，前车发生旳位移s 为三角形v 0Ot 旳面积，由于前后两车旳刹车加速度相似，根据对称性，后车发生旳位移为梯形旳面积S ′=3S ，两车旳位移之差应为不相碰时，两车匀速行驶时保持旳最小车距2s.因此应选B 。
例3：一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出，已知爬出速度v 旳大小与距老鼠洞中心旳距离s 成反比，当老鼠抵达距老鼠洞中心距离s 1=1m 旳A 点时，速度大小为v 1=20cm/s ，问当老鼠抵达距老鼠洞中心s 2=2m 旳B 点时，其速度大小v 2=?老鼠从A 点抵达B 点所用旳时间t=?解析：由于老鼠从老鼠洞沿直线爬出，已知爬出旳速度与通过旳距离成反比，则不能通过匀速运动、匀变速运动公式直接求解，但可以通过图像法求解，由于在s v1图像中，所围面积即为所求旳时间。
第27-28届物理竞赛预复赛试题分析
第27届物理竞赛预赛试题九
拓展点：
• 对称性方法 • 静电场中的镜像方法 • 电势的叠加原理
第27届物理竞赛预赛试题十
拓展点：
• 运用图像描述处理问题 • 定性半定量的科学研究方法 • 探究性设计性的研究方法
第27届物理竞赛预赛试题十一
拓展点：
• 运用图像描述处理问题 • 动生电动势模型 • 安培力
第27届物理竞赛预赛试题十五
拓展点： • 运用图像描述处理问题
参考答案：
第27届物理竞赛复赛试题三
拓展点： • 类比方法 • 惯性力
参考答案：
第27届物理竞赛复赛试题五
拓展点： • 静电场中电场强度和电势的模型：球对称、轴对 称、面对称；静磁场中磁感应强度的模型：轴对 称、面对称。 • 静电场中电场强度和电势的叠加原理
参考答案：
第27届物理竞赛复赛试题六
拓展点： • 无源电阻网络的简化等效 • 分形（Fractal），（Soliton，Fractal，Chaos）
参考答案：
第27届物理竞赛复赛试
第28届物理竞赛 预复赛试题分析
第28届物理竞赛预赛试题十
拓展点： • 运用图像描述处理问题 • 非线性电阻（电路） • 电导
参考答案：
第28届物理竞赛预赛试题十五
拓展点： • 运动电荷在磁场中的运动规律
参考答案：
第28届物理竞赛复赛试题三
拓展点： • 航天器消旋方法 • 定轴刚体系统的动力学规律
参考答案：
第28届物理竞赛复赛试题四
拓展点： • • • • 运动电荷在电磁场中的运动规律 补偿方法 简谐振动模型 运动的叠加原理
参考答案：
第28届物理竞赛复赛试题五
物理竞赛试题讲解
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如下图所示是一种电梯的结构示意图，电梯厢在电梯井中沿竖直通道上下运行。钢链的两端分别固定在电梯井顶部的A点和B点，同时钢链绕过重15000N电梯厢下的滑轮而托起整个厢体E，又跨过电梯井顶部由电动机驱动并带动有齿轮的轮轴C，在C和B之间吊起与动滑轮相连的配重D。电梯载重量为10人（1人的质量按60Kg计算，g取10N/Kg，忽略摩擦及钢链的质量）。请回答： 配重的功能是什么？在已知电梯厢重和载重量的情况下，配重的质量最好是多大？ 当电梯满载匀速上升时，A、B两点受到的拉力各是多少？
(11分)"米线"是一种特色小吃。端上餐桌的有:一碗热汤，上面浮着一层油:一碟切成薄片的鲜肉:一碗已煮熟的米线。食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。 现有以下资料:汤的初温97°C，比热容4.2x103J / (kg. °C);肉片的质量为0.2kg，初温22 °C ，比热容3.5xl03J/(kg. °C )。基于健康缘故，肉片必须至少在大于80°C的汤中保持2min，在这2 min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2°C 。问: 碗中油层的作用是什么? 为实现上述的温度要求，碗中汤的质量多少应满足什么条件?
四、(12分)微波炉是一种利用向食物发射微波，进而将以微波形式存在的电磁能转化为内能来对食物加热的厨具。因为微波可以深入食物表面内约5 cm，因此与蒸烤类厨具比较，具有加热更加迅速的特点。 小明家最近买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备加热效率高的特点。为了验证后一种说法，他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率。 为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为1 200 W，他又查看了他家的单相电子电能表，上面注明3200 imp / kW·h(它表示每消耗电能1 kW·h，该电能表上面的发光二极管闪烁3 200次)。之后，他关闭其他所有家用电器，将体积为1L、温度为20°C的水放入微波炉并用高火开始加热，同时用钟表计时并记录电能表上 面的发光二极管闪烁的次数，历时4 min，电能表上面的发光二极管闪烁了256次，此时取出并测得水的温度为72 °C，请你帮助小明计算微波炉烧水时的效率。 微波炉中发射微波的器件叫做微波管，若某微波炉内的微波管只有一只，且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作，请回答这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实现在不同挡位工作的呢?
初中物理竞赛题解析
初中物理竞赛题解析物理竞赛作为一种常见的学科竞赛形式，旨在培养学生对物理知识的理解能力和解题技巧。
以下将针对初中物理竞赛中的一些典型题型进行解析，帮助学生更好地应对物理竞赛。
一、选择题分析1. 题目：下列物体中哪个物体的密度最大？A. 铁块B. 泡沫塑料C. 木块D. 水解析：密度是物体质量和体积的比值，可以用以下公式表示：密度 = 质量 / 体积。
根据题目，我们需要比较各物体的密度大小。
从公式中可以看出，密度与质量成正比，与体积成反比。
而铁块的质量相对较大，体积相对较小，因此密度最大。
因此，选择答案为 A. 铁块。
2. 题目：下列物体中哪个物体的惯性最大？A. 跳水运动员B. 脚踩踏车的骑手C. 驾驶汽车的司机D. 骑摩托车的人解析：惯性是指物体保持运动状态或静止状态的性质。
根据牛顿第一定律，一个物体若受力为零，则保持静止；若受力不为零，则保持匀速直线运动。
根据题目，我们需要判断各物体的受力情况。
在四个选项中，只有骑摩托车的人身体所受的惯性力最大，因为摩托车的速度相对较快，惯性力也相对较大。
因此，选择答案为 D. 骑摩托车的人。
二、计算题分析1. 题目：已知一辆汽车以每小时 80 公里的速度向前行驶 8 小时，行驶的距离为多少？解析：速度是指单位时间内行驶的距离，可以用以下公式表示：速度 = 距离 /时间。
根据题目，我们已知速度和时间，需要计算距离。
通过速度计算公式的变形，得出距离等于速度乘以时间。
根据题目，距离等于 80 公里/小时乘以 8 小时，计算得到行驶的距离为 640 公里。
2. 题目：一根长为 40 厘米的木棍，左端和右端分别加上一个负电荷和一个正电荷。
如果将这根木棍的两个电荷相互靠拢至相距 10 厘米时，它们之间的电势能变化为多少？解析：电势能是由电荷之间的相互作用引起的。
根据电势能公式，电势能等于两个电荷的电荷量乘积再除以它们之间的距离。
根据题目，我们需要计算电势能的变化。
通过电势能公式，我们可以知道电势能的变化等于两个电荷的电荷量乘积的差再除以它们之间的距离。
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物理描述
考虑Collela, Overhauser and Werner著名的 中子干涉仪实验,在干涉仪中,我们将假设分束板和 反射镜是理想的,实验研究重力场对中子德布罗意 波影响.
a
a
M
IN
OUT2
BS
2q
a
2q
M a
BS OUT1
BS – 分束板
M –反射镜
IN
OUT2 OUT1
数量级为10－7
l0 l1
=1-
gM2 h2
l20H
Nopt=l0caoqsghM 22 l20H
Nop= t 2gh2M 2l0taqnsin
1.4 用题给定的参数V和A表示
Nopt=2lV0Asin
国际奥林匹克物理竞赛题的 分析
一、三年6届题型分析
奥林匹克物理竞赛中亚洲赛和国际赛大 纲基本相同，出现形式相同，难度也基本 相同，因此作为相同样本处理分析。这样 三年6届共有18道理论题8道实验题。
• 理论题内容为 2004年亚赛：
1。飞船中的失重问题 2。光纤中光束传播问题 3。两种气体系统的压缩和膨胀 2004年国际奥赛题 1。乒乓电阻 2。升空 的气球 3。原子探针显微镜
。
干涉仪中采用与光学类似的符号如图 1a .中子从入口IN进入干涉仪,沿图示的两 条路径到达两个输出端口，在输出端口 OUT1和OUT2检测,两条路经形成一个菱形， 其面积一般为数个平方厘米（cm2）。
• 中子的德布罗意波（波长约为10−10 m）产 生干涉，当干涉仪水平放置时，所有中子 都从输出端口out1输出。但如果将干涉仪以 中子入射方向为轴旋转角，则可以观察到 依赖于的中子输出量在out1与out2两个端口 之间的再分配。
g= 9.800 m s−2， h= 6.626 × 10−34 J s， 求V的值。
1.5(2.0) 如果把从强度相长到相消又回到相长作为 一个循环，问当=-90 的值由增加到=90 时， 输出端口out1共经历了多少个完整的循环？ 实验数据 在一次实验中，干涉仪的参数选为
a = 3.600 cm 及q =22.10°，结果观察到19.00
2005年亚赛题 1。气缸里的弹簧活塞与秋千问题 2。磁聚焦 3。运动平面镜的光反射
2005年国际奥赛题 1。失足的卫星 2。电学量的绝对测量（欧姆的确定，安培的确 定） 3。重力场中的中子
2006年亚赛题 1。理论题由四部分构成
平板电容器中电场电势问题 密封容器中活塞运动过程中热学问题 马里亚纳群岛海谷中重力与压力问题 光学系统的光焦度 2。滑动摩擦下的谐振子与相图 3。原子的激光冷却
几何描述 当=0时，干涉仪的平面是水平的；而
当=90 时，该平面是竖直的，且两个输出 端口皆在旋转轴的上方。
问题
• 1.1(1.0) 求两条路径所形成的菱形的面积。 1.2(1.0) 以旋转轴所在的水平面为基准，求 输出端口out1的高度。
• 将与的答案用a,q, 来表示。
光程 光程Nopt（为一个数）是几何路 径长度（距离）与波长的比值。但如果l的 值不是常数、而是沿着路径变化，则Nopt可 通过求1/l沿着路径的积分得到。
1.3(3.0) 当干涉仪被旋转了角后，求两条路径之间的 光程差Nopt。将答案用以下物理量来表示： a,q, ，中子质量M，入射中子的德布罗意波长l0，重 力加速度g，以及普朗克常数h。
1.4 (1.0) 引进体积参数
h2
V=
gM 2
并将Nopt用A，V，l0，来表示。 已知 M= 1.675×10−27 kg
个完整的循环。 1.6(1.0) 问在这次实验中的l0值为多少？ 1.7(1.0) 如果在另一次类似的实验中观察到了30.00
个求完A的整值的为循多环少，？而入射中子的l0 = 0.2000 nm，
解答
1.1 从图可知
菱形的边长为
a
a
M I
N
B
2
2
S
q
q
a
Ma
a BS – 分束板 M –反射镜 L=
2006年国际竞赛题 1。中子干涉仪中的重力 2。观察运动的细棒 3。有5个部分组成
数码相机中的分辩本领 煮鸡蛋需要的热量 闪电的能量利用 毛细管中的血液流动中的力学问题 摩天大厦中的压力和温度问题
实验题
• 霍耳效应和磁电阻效应（2004亚赛） • 电学黑盒子（2004亚赛） • 力学黑匣子（2004奥赛） • 用反射方法间接测量物体形状（2005亚赛） • 斜面上的磁刹车问题 （2005亚赛） • 用白炽灯测量普朗克常数 （2005奥赛） • 在45℃—65℃范围内测量铝的比热（2006亚赛） • 液氮的汽化热的测量（2006亚赛） • 用微波进行光学实验（测波长，折射率，受限全
N op= tlL 0-lL 1=l0cao q(s 1-l l1 0)
由于重力影响，在OUT1和IN波长不同，满足
1 2M
p02
=
1 2M
p12
MgH
1 ( h )2 = 1 ( h )2 MgH
2M l0 2M l1
得到：
l0 = l1
gM2 1-2 h2
l20H
由于
gM 2 h2
l20 H
cosq
OU
T2 B
S OU
T1
平行线的距离为 D=caoqs=2a2taqn
1.2 OUT1相对IN的高度
H = D s i= n2 a sq is n in
1.3根据给定光程的定 义两斜边光程相同.
OU
I
T2
N
OU
T1
OUT1与IN光程差为：
，磁刹车问题。 • 科研成果转化20％，如原子的激光冷却，重力场中的中子
。
• 题目的难度通常分三个层次 • 第一层次：一半选手能做，金牌一般是满分。 • 第二层次：一半选手能做50％，金牌一般能得分80％以上 • 第三层次：题型比较新，金牌能完成部分内容大约50％
2。三个不同层次难度理论题
基本题 考虑重力的中子干涉仪
反射，晶格周期） （2006奥赛）
• 从理论和实验考试内容的构成上看 • 力学占20％ • 电学占23％ • 光学占22％ • 热学占18％ • 近代物理占17％
• 从百分比比看，五科差不多，但由于实验 中近代物理实验没有，所以近代物理在理 论考试中占近30％。
• 题目来源 • 常规题占40％，如乒乓电阻，电学黑匣子等 • 与日常生活密切相关现象方面40％，如秋千中的能量问题