2012年第二十二届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题及答案
初中物理竞赛-第22届全国中学生复赛答案
第22届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答一、1．如图所示，设滑块出发点为1P ，离开点为2P ，按题意要求11P O 、22P O 与竖直方向的夹角相等，设其为θ，若离开滑道时的速度为v ，则滑块在2P 处脱离滑道的条件是θcos 2mg Rm =v(1)由机械能守恒221)cos 1(2v m mgR =-θ(2)(1)、(2)联立解得54cos =θ或253654arccos '== θ (3)2．设滑块刚能在O 点离开滑道的条件是mg Rm =2v （4）v 0为滑块到达O 点的速度，由此得Rg =0v （5）设到达O 点的速度为v 0的滑块在滑道OA 上的出发点到1O 的连线与竖直的夹角为0θ，由机械能守恒，有2021)cos 1(v m mgR =-θ （6）由（5）、（6）两式解得3π0=θ （7）若滑块到达O 点时的速度0v v >，则对OB 滑道来说，因O 点可能提供的最大向心力为mg ，故滑块将沿半径比R 大的圆周的水平切线方向离开O 点．对于0v v >的滑块，其在OA 上出发点的位置对应的θ角必大于0θ，即0θθ>，由于2π=max θ，根据机械能守恒，到达O 点的最大速度Rg max 2=v（8）由此可知，能从O 点离开滑道的滑块速度是v 0到max v 之间所有可能的值，也就是说，θ从3π至2π下滑的滑块都将在O 点离开滑道．以速度v 0从O 点沿水平方向滑出滑道的滑块，其落水点至2O 的距离t x 00v =（9）O 1O 2OABP 1P 2θθ221gt R =（10）由（5）、（9）、（10）式得R x 20=（11）当滑块以max v 从O 点沿水平方向滑出滑道时，其落水点到2O 的距离t x max max v =（12）由（8）、（10）、（12）式得R x max 2=（13）因此，凡能从O 点脱离滑道的滑块，其落水点到2O 的距离在R 2到R 2之间的所有可能值．即 R x R 22≤≤ （14）二、1．由静电感应知空腔1、2及3的表面分别出现电量为1q -、2q -和3q -的面电荷，由电荷守恒定律可知，在导体球的外表面呈现出电量321q q q ++．由静电屏蔽可知，点电荷q 1及感应电荷（1q -）在空腔外产生的电场为零；点电荷q 2及感应电荷（2q -）在空腔外产生的电场为零；点电荷q 3及感应电荷（-3q -）在空腔外产生的电场为零．因此，在导体球外没有电荷时，球表面的电量321q q q ++作球对称分布．当球外P 点处放置电荷Q 后，由于静电感应，球面上的总电量仍为()321q q q ++，但这些电荷在球面上不再均匀分布，由球外的Q 和重新分布在球面上的电荷在导体球内各点产生的合场强为零．O 3处的电势由位于P 点处的Q 、导体球表面的电荷()321q q q ++及空腔3表面的感应电荷（3q -）共同产生．无论()321q q q ++在球面上如何分布，球面上的面电荷到O 点的距离都是R ，因而在O 点产生的电势为R q q q k321++， Q 在O 点产生的电势为RQk 2，这两部分电荷在O 3点产生的电势U '与它们在O 点产生的电势相等，即有⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++='R q q q Q k R Q R q q q k U 22222321321 （1）因q 3放在空腔3的中心处，其感应电荷3q -在空腔3壁上均匀分布．这些电荷在O 3点产生的电势为rq kU 3-='' (2)根据电势叠加定理，O 3点的电势为⎪⎭⎫⎝⎛-+++=''+'=r q R q q q Q k U U U 33212222(3)故q 3的电势能⎪⎭⎫⎝⎛-+++==r q R q q q Q kq U q W 3321332222(4)2． 由于静电屏蔽，空腔1外所有电荷在空腔1内产生的合电场为零，空腔1内的电荷q 1仅受到腔内壁感应电荷1q -的静电力作用，因q 1不在空腔1的中心O 1点，所以感应电荷1q -在空腔表面分布不均匀，与q 1相距较近的区域电荷面密度较大，对q 1的吸力较大，在空腔表面感应电荷的静电力作用下，q 1最后到达空腔1表面，与感应电荷1q -中和．同理，空腔2中q 2也将在空腔表面感应电荷2q -的静电力作用下到达空腔2的表面与感应电荷2q -中和．达到平衡后，腔1、2表面上无电荷分布，腔3表面和导体球外表面的电荷分布没有变化．O 3的电势仍由球外的电荷Q 和导体球外表面的电量()321q q q ++及空腔3内壁的电荷3q -共同产生，故O 3处的电势U 与q 3的电势能W 仍如(3)式与(4)式所示．三、答案如图所示．附计算过程：电阻通电后对气体缓慢加热()0T T C Q -=(1)此过程将持续到气体对活塞的作用力等于外界大气对活塞的作用力和器壁对活塞的最大静摩擦之和．若abdQTT 0Sp CFT Q 001=()001T Sp F S p T +=tan θ2=()FRS Rp CF S Cp F S p ++++0002222 C1tan 1=θθ1θ2用T 1表示此过程达到末态的温度，p 表示末态的压强，Q 1表示此过程中气体从电阻丝吸收的热量，由等容过程方程有10T T p p =(2)由力的平衡可知F S p pS +=0(3)由（2）、（3）两式可得()Sp T F S p T 0001+=(4)代入(1)式得Sp CFT Q 001=(5)由以上讨论可知，当1Q Q ≤时，T 与Q 的关系为0T CQT +=(6)在Q T ~图中为一直线如图中ab 所示，其斜率CK ab 1=(7)直线在T 轴上的截距等于T 0，直线ab 的终点b 的坐标为（T 1，Q 1）．当电阻丝继续加热，活塞开始向外运动以后，因为过程是缓慢的，外界大气压及摩擦力皆不变，所以气体的压强不变，仍是p ，气体经历的过程为等压过程．在气体的体积从初始体积V 0增大到V ，温度由T 1升高到T 的过程中，设气体从电阻丝吸收的热量为Q '，活塞运动过程中与器壁摩擦生热的一半热量为q ，由热力学第一定律可知()()01V V p T T C q Q -+-=+'(8)q 可由摩擦力做功求得，即⎪⎭⎫ ⎝⎛-=S V V F q 021 (9)代入（8）式得()()()0102V V p T T C SV V F Q -+-=-+' (10)由状态方程式可知()()10T T R V V p -=-(11)将（11）式和（4）式代入（10）式，得()()102T T F S p FRR C Q -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=' 即()10002222T Q FRS Rp CF S Cp F S p T +'++++=（12）从开始对气体加热到气体温度升高到T ( >T 1)的过程中，气体从电阻丝吸收的总热量Q Q Q '+=1（13）把（13）式代入到（12）式，并注意到（4）式和（5），得()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛=≥++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++++=S p CFT Q Q S p T F S p S p CFT Q FR S Rp CF S Cp F S p T 001000000002222 （14） 由此可知，当S p CFT Q Q 001=≥时，T 与Q 的关系仍为一直线，此直线起点的坐标为Sp CFT Q Q 001==，1T T =；斜率为()FRS Rp CF S Cp F S p ++++0002222（15）在Q T ~图中，就是直线bd ，当热量Q 从零开始逐渐增大，气体温度T 将从起始温度T 0沿着斜率为K ab 的直线ab 上升到温度为T 1的b 点，然后沿着斜率为K bd 的直线bd 上升，如图所示．四、1．相对于车厢参考系，地面连同挡板以速度v 趋向光源S 运动．由S 发出的光经小孔射出后成锥形光束，随离开光源距离的增大，其横截面积逐渐扩大．若距S 的距离为L 处光束的横截面正好是半径为R 的圆面，如图所示，则有LRl r = 可得rRl L = (1)设想车厢足够长，并设想在车厢前端距S 为L 处放置一个半径为R 的环，相对车厢静止，则光束恰好从环内射出．当挡板运动到与此环相遇时，挡板就会将光束完全遮住．此时，在车厢参考系中挡板离光源S 的距离就是L ．在车厢参考系中，初始时，根据相对论，挡板离光源的距离为()21c x A v -(2)故出现挡板完全遮住光束的时刻为()vv L c x t A --=21(3)由（1）、（3）式得()vv v r Rl c x t A --=21(4)2．相对于地面参考系，光源与车厢以速度v 向挡板运动．光源与孔之间的距离缩短为()2c 1'v -=l l(5)而孔半径r 不变，所以锥形光束的顶角变大，环到S 的距离即挡板完全遮光时距离应为221cr Rl r Rl'L'v -==(6)初始时，挡板离S 的距离为x A ，出现挡板完全遮住光束的时刻为rRlLS221cr Rl x L'x t A A v v v v --=-='(7)五、用半径分别为r 1（>a 1），r 2，…，r i ，…，r n –1（<a 2）的n -1个同心圆把塑料薄圆环分割成n 个细圆环．第i 个细圆环的宽度为1Δ--=i i i r r r ，其环带面积()i i i i i i r r r r ππr Δπ2ΔΔS 22=--=式中已略去高阶小量2)Δ(i r ．，该细圆环带上、下表面所带电荷量之和为iii i i i i r r πr r r σS q Δ4Δπ22σΔ2Δ020σ=== 设时刻t ，细圆环转动的角速度为ω ，t βωω-=0单位时间内，通过它的“横截面”的电荷量，即为电流iiii r r q I Δ2π2ΔΔ0ωσω== 由环形电流产生磁场的规律，该细圆环的电流在环心产生的磁感应强度为20Δr 2ΔΔi ii i i r kr I kB ωσ== (1) 式中i r Δ是一个微小量，注意到()21Δi i i i i i r r r r r r ≈-=-，有i i i i i i i i r r r r r r r r 11Δ1112-=-=--- (2)将各细圆环产生的磁场叠加，由（1）、（2）式得出环心O 点处的磁感应强度：21120)(2a a a a k B -=ωσ(3)由于a 0<<a 1，可以认为在导线圆环所在小区域的磁场是匀强磁场，可由O 点的场表示．磁场对导线环的磁通量2021120π)(2a a a a a k BS Φ-==ωσ(4)由于ω是变化的，所以上述磁通量是随时间变化的，产生的感应电动势的大小为21201202120120π)(2π)(2a a a a a k t a a a a a k t βσωσΦ-=∆∆-=∆∆=E (5)由全电路欧姆定律可知，导线环内感应电流的大小为Ra a a a a k R I 2120120π)(2βσ-==E (6)设题图中薄圆环带正电作逆时针旋转，穿过导线圆环的磁场方向垂直纸面向外，由于薄圆环环作减角速转动，穿过导线圆环的磁场逐渐减小，根据楞次定律，导线圆环中的感应电流亦为逆时针方向，导线圆环各元段∆l 所受的安培力都沿环半径向外．现取对于y 轴两对称点U 、V ，对应的二段电流元l I ∆所受的安培力的大小为 l BI f ∆=∆(7)方向如图所示，它沿x 及y 方向分量分别 y BI l BI f x ∆=⋅∆=∆θcos(8)x BI l BI f y ∆=⋅∆=∆θsin(9)根据对称性，作用于沿半个导线圆环QMN 上的各电流元的安培力的x 分量之和相互抵消，即0ΔΔ∑∑===y BI y BI f x(10)（式中θcos l y ∆=∆，当2π<θ时，y ∆是正的，当2π>θ时，y ∆是负的，故∑=∆0y ），而作用于沿半个导线圆环QMN 上的各电流元的安培力的y 分量之和为2ΔΔaBI x BI x BI f y ===∑∑(11)（式中θsin l x ∆=∆，由于θ 在0~π之间x ∆都是正的，故∑=∆02ax ），即半个导线圆环上受的总安培力的大小为02a BI ，方向沿y 正方向，由于半个圆环处于平衡状态，所以在导线截面Q 、N 处所受（来自另外半个圆环）的拉力（即张力）F 应满足022a BI F =．由（3）、（6）两MNQθ∆θ ∆f∆f x∆f y xyO∆x∆y ∆l ∆f∆f x ∆f y ∆lU V式得()t Ra a a a a k BIa F βωβσ--==02221212302020)(π4(12)由（12）式可见，张力F 随时间t 线性减小．六、如图所示，t 时刻汽车B 位于()t B 处，距O 点的距离为v B t ．此时传播到汽车B 的笛声不是t 时刻而是较早时刻t 1由A 车发出的．汽车A 发出此笛声时位于()1t A 处，距O 点的距离为1A t v ．此笛声由发出点到接收点（t 时刻B 车所在点）所传播的路程为u (t –t 1)，由几何关系可知 ()2121A 2B )]([)(t t u t t -=+v v (1)即0)(2)(222122122=-+--t u tt u t u B A v v这是以t 1为变量的一元二次方程，其解为t u u u t ABA B A ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+±=222222221)(v v v v v 由于222A u u v ->，但t 1< t ，所以上式中只能取减号t uu u t 2A22B2A 2B 2A 221)(v v v v v --+-=(2)t u u t t 2A22A2B 2A 2B 2A 21)(v v v v v v ---+=- (3)令k u B A B A =-+22222)(v v v v(4)有t u ku t 2A 221v --=， t u k t -t 2A22A 1v v --= (5)在1t 时刻，位于()1t A 处的汽车A 发出的笛声沿直线（即波线）()()t B t A 1在t 时刻传到()t B 处，以()1t A θ、()t B θ分别表示车速与笛声传播方向的夹角，有A (t 1)B (t )θB (t )A (t )v Bv AOθA (t 1)()())()(cos 2A 2A 11A A 1v v v --==k u k u t -t u t t θ (6)()())()(cos 2221A A B B t B k u u t -t u t v v v v --==θ (7)令ν 表示B 车司机接收到的笛声的频率，由多普勒效应可知()()01cos cos νθθνt A A t B B u u v v +-=(8)由（6）、（7）、（8）式，得()()()()022222222222222222ννBA B A A AB A B A B A u u u u u v v v v v v v v v v v v -+---⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=(9)七、解法一：对于由小球A 、B 和弹簧构成的系统，当A 、B 之间的距离为l 时，已知m A = m ，m B = 2m ，由质心的定义，可知系统的质心C 离A 的距离l l C 32=（1）故A 、B 到质心C 的距离分别为l l ll B A 3132==（2）若以质心C 为参考系（质心系），则质心C 是固定不动的，连接A 、B 的弹簧可以分成两个弹簧CA 和CB ．设弹簧CA 的自然长度为l A 0，劲度系数为k A ，一端与小球A 相连，另一端固定在C 点；弹簧CB 的的自然长度为l B 0，劲度系数为k B ，一端与小球B 相连，另一端亦固定在C 点．若连接A 、B 的自然长度为l 0，根据题意有()mg l l k 20=-（3）由（2）式可知弹簧CA 和CB 的自然长度分别为 00003132l l l l B A ==（4）当A 被悬挂，系统处于静止时，已知连接A 、B 的弹簧长度为l ，由（2）式可知，此时弹簧CA 和CB的长度分别为l l ll B A 3132==（5）弹簧CA 、CB 作用于A 、B 的弹簧力分别为()()0032l l k l l k f A A A A A -=-= ABkxOl C()()0031l l k l l k f B B B B B -=-=但f A 、f B 就是连接A 、B 的弹簧因拉伸而产生的弹力f ，即有 ()0l l k f f f B A -===由此得k k k k B A 323==（6）相对地面，质心C 是运动的，在t = 0 时刻，即细线刚烧断时刻，A 位于Ox 轴的原点O 处，即()00=A x ；B 的坐标()l x B =0．由（1）式，可知此时质心C 的坐标为()l x C 320=（7）在细线烧断以后，作用于系统的外力是重力()g m m 2+．故质心以g 为加速度做匀加速直线运动，任意时刻t ，质心的坐标22213221)0()(gt l gt x t x C C +=+= （8）由于质心作加速运动，质心系是非惯性系．在非惯性参考系中，应用牛顿第二定律研究物体的运动时，物体除受真实力作用外，还受惯性力作用．若在质心系中取一坐标轴x O ''，原点O '与质心C 固连，取竖直向下为x O ''轴的正方向，当小球B 在这参考系中的坐标为B x '时，弹簧CB 作用于B 的弹性力()0B B B B l x k f -'-=当0B B l x >'时，方向竖直向上．此外，B 还受到重力mg ，方向竖直向下；惯性力大小为mg ，方向竖直向上．作用于B 的合力()mg mg l x k F B B B B +--'-=0由（3）、（4）式得 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛--'-=k mg l x k F B B B 231 （9）令 ⎪⎭⎫ ⎝⎛--'=k mg l x X BB 231 （10）有B B B X k F -=（11）当X B = 0，作用于B 的合力F B = 0，B 处于平衡状态，由（10）式，可知在质心系中，B 的平衡位置的坐标⎪⎭⎫ ⎝⎛-='k mg l x B 2310（12）X B 为B 离开其平衡位置的位移，（11）式表明，作用于B 的合力具有弹性力的性质，故在F B 作用下， B 将在平衡位置附近作简谐振动，振动圆频率mk m k BBB 23==ω （13）离开平衡位置的位移()B B B B t A X ϕω+=cos（14）A B 为振幅，B ϕ为初相位．在t = 0时刻，即细线刚烧断时刻，B 是静止的，故此时B 离开其平衡位置0B x '的距离就是简谐振动的振幅A B ，而在t = 0时刻，B 离开质心的距离即（5）式给出的l B ，故B 离开平衡位置的距离即振幅0B B B x l A '-=由（5）式、（12）式得kmg k mg l l A B 32)2(3131=--= （15）因t = 0，X B =A B ，且X B 是正的，故 0=B ϕ由此得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=t m k k mgX B 23cos 32 （16）由（10）式，t 时刻B 在质心系中的坐标()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-='t m k k mg k mg l t x B 23cos 32)2(31（17）在地面参考系的坐标 ()()()t x t x t x B C B '+=（18）得()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=t m k kmggt l t x B 23cos 132212 （19）同理，当小球A 在质心系中的坐标为A x '时，注意到A x '是负的，这时，弹簧CA 的伸长量为⎪⎭⎫⎝⎛-+=+'=+'k mg l x l x l x A A A A 2323200， 当0A A l x +'为负时，弹力向下，为正，当0A A l x +'为正时，弹力向上，为负，故有⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=k mg l x k f A A A 232 作用于A 的合力为 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=k mg l x k F A A A 232 令 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=k mg l x X A A 232 有A A A X k F -=当X A =0，作用于A 的合力F B = 0，A 处于平衡状态，A 的平衡位置的坐标⎪⎭⎫⎝⎛--=k mg l x A 2320（20）X A 为A 离开其平衡位置的位移，故在合力F A 作用下， A 将在平衡位置附近作简谐振动，振动圆频率mkm k A A 23==ω （21）离开平衡位置的位置()A A A A t A X ϕω+=cosA A 为振幅，A ϕ为初相位．在t = 0时刻，即细线刚烧断时刻，A 是静止的，A 离开质心C 的距离为l A ，A 的平衡位置离开质心的距离为0A x 故此时A 离开平衡位置的距离即为振幅A A ，kmg k mg l l x l A A A A 34232320=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-= 而此时A A A X -=，故π=A ϕ由此得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=t m k k mgX A 23cos 34 （22）在时刻t ，A 在地面参考系中的坐标()())23(23cos 134213cos 342322132220⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=-⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=++=t m k k mg gt t mkk mg k mg l gt l X x t x t x A A C A解法二：当A 球相对于地面参考系的坐标为x 时，弹簧CA 的伸长量为x l x C --032，A 所受的合力为 ⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=x l x k mg F C A 03223 其加速度为⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=x l x k m g a C A 03223 )1('其相对于质心的加速度为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-='0032233223l x x k m x l x k m g a a C C A A 其中⎪⎭⎫ ⎝⎛--032l x x C 表示A 球相对于其平衡位置的位移，在相互平动的两个参考系中，相对位移与参考系无关．上式表明，相对质心，A 球的加速度与其相对于平衡位置的位移成正比且反向．也就是说，A 球相对质心作简谐振动． 同理可证，⎪⎭⎫ ⎝⎛---=3320l x x k mg F C B⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=3230l x x m k g a CB )2('其相对于质心的加速度为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---='03223l x x k m a C B )3('其中⎪⎭⎫ ⎝⎛+-30l x x C 表示B 球相对于其平衡位置的位移，相对质心，B 球的加速度与其相对于平衡位置的位移成正比且反向，即B 球相对质心也作简谐振动．且有A 与B 振动的圆频率相等，mkB A 23==ωω )4('解法三：在地面参考系中，列A 、B 的牛顿定律方程)(0121l x x k mg ma --+= )1(''2)(20122l x x k mg ma ---= )2('' x 1、x 2是A 、B 的坐标，l 0是弹簧的自然长． 0=t 时，有0,011==v x0,22==v l xl 为初始时即细线刚烧断时刻，弹簧的长度，有关系mg l l k 2)(0=-所以 kmgl l 20-= 由)1(''+)2(''，g a a 3221=+令g a a a 3221=+=，a 是一个恒定的加速度，结合初始条件，a 对应的坐标和运动方程是，2212322gt l x x +=+ )3(''再由)2(''⨯-2)1(''，)(3)(201212l x x k a a m ---=-)4(''这是一个以A 为参考系描写B 物体运动的动力学方程，且是简谐的，所以直接写出解答，⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=--αt m k A l x x 23cos 012 x 1x 2k xOA B结合初条件，αcos 0A l l =-0sin 23=αmkA得到0=αkmgl l A 20=-= 所以 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-t m k k mgl x x 23cos 2012 即⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-t m k k mg k mg l x x 23cos 2212 )5(''由)3(''⨯-2)5(''，得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=t m k k mg gt x 23cos 1342121 )6(''由)3(''+)5(''，得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=t m k k mg gt l x 23cos 1322122 ()7''。
物理应用知识竞赛试题及答案
物理应用知识竞赛试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是多少？A. 300,000 km/sB. 299,792 km/sC. 200,000 km/sD. 100,000 km/s答案：B2. 以下哪个物体是绝缘体？A. 铁B. 橡胶C. 盐水D. 铜答案：B3. 一个物体的质量为2千克，受到的力为10牛顿，那么它的加速度是多少？A. 5 m/s²B. 15 m/s²C. 20 m/s²D. 50 m/s²答案：A4. 电流的单位是：A. 米B. 安培C. 瓦特D. 焦耳答案：B5. 以下哪个现象不是由于能量守恒定律？A. 机械能守恒B. 能量转换C. 永动机D. 能量转移答案：C6. 一个理想气体的体积和压强成反比，这个关系称为：A. 查理定律B. 波义耳定律C. 盖-吕萨克定律D. 阿伏伽德罗定律答案：B7. 电磁波的传播不需要介质，这是因为电磁波是：A. 横波B. 纵波C. 需要介质传播的波D. 不需要介质传播的波答案：D8. 以下哪个不是基本力？A. 强力B. 电磁力C. 弱力D. 重力E. 摩擦力答案：E9. 根据相对论，一个物体的质量会随着速度的增加而增加，这是由于：A. 质量增加效应B. 长度收缩效应C. 时间膨胀效应D. 多普勒效应答案：A10. 以下哪个公式描述了电场力和电势能之间的关系？A. F = qEB. U = qVC. F = m*aD. E = m*g答案：B二、填空题（每题2分，共20分）11. 牛顿第一定律又称为________。
答案：惯性定律12. 一个电路的电阻为50欧姆，通过它的电流为0.5安培，那么这个电路的电压是________伏特。
答案：2513. 光的三原色是红、绿、________。
答案：蓝14. 物体在平衡状态下，所受合力为________。
答案：零15. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热并将其完全转化为功而不引起其他变化，这是________定律的表述。
2012 年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题(佛山市自行命题)
2012 年第二十二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，直接答在试卷上。
3.本试卷共有六个大题，满分为100 分。
4.答卷时间：2012 年4 月15日（星期日）上午9 :30－11 :10 。
一、（18 分）随着我国经济建设的快速发展，对各类石材的需求也不断增大。
右图为某采石过程的示意图，电动机通过滑轮组和提篮匀速提升山下的石材，石材的密度为2.4×103 kg/m3，电动机第一次提升的石材的体积为1.5m3，第二次石材的体积是第一次的2 倍，第一次提升石材时整个提升系统的机械效率为75 % .忽略细绳和滑轮的重量及细绳与滑轮之间的摩擦，若两次石材被提升的高度均为20m 。
（g = 10N／kg）(1).第一次提升石材电动机对绳的拉力，电动机所做的总功分别是多少？(2).第二次提升石材时，滑轮组下端的挂钩对提篮的拉力和电动机所做的功分别是多少？(3).第二次提升石材提升系统的机械效率是多少？二、（18 分）我国载人潜水器下潜深度5000m，长、宽、高分别是8.0m、3.0m与 5.0m，空重为22 t，舱内的压强为 1 标准大气压，最大荷载是300kg，最大工作设计深度为7000m。
已知ρ海水＝l.0×103kg /m3，g＝10N/kg, p 0 ＝76cmHg = 1 . 0l3×103Pa = l0.336m水柱。
设海水密度不随深度的变化而改变，计算结果保．．．留．3 ．位小数．．．。
(1).若把潜水器简化成如图所示的长方体，当它悬停在水中长方体的六个面是否都受到来自水的压力？哪些力之间是相互平衡的力？请在右图中画出竖直方向的受力。
（设前、后、左、右、上、下各表面依次用S1、S2 、S3 、S4、S5、S6表示）(2).当潜水器下潜深度达5000m时（长方体的下表面距水面距离），下表面S6所受的压强和压力各是多少？(3).若空重为22 t，荷载300kg的潜水器下潜深度达到7000m ，当潜水器悬停在海水中时受到的浮力是多少？水箱中应注入多少kg 的海水？三、（16 分）小明跳入水中时感觉受到很大的浮力作用。
初中物理 初中应用物理知识竞赛题练习---压强及答案解析.docx
xx学校xx学年xx学期xx试卷姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________题型选择题填空题简答题xx题xx题xx题总分得分一、xx题（每空xx 分，共xx分）试题1:（2011上海初中物理知识竞赛题）两块相同的海绵分别置于相同的磅秤上，取两个相同的物块分别置于海绵上，如图所示。
下列关于甲、乙两图中磅秤示数F甲、F乙大小及海绵下陷浓度h甲、h乙的比较，正确的是 ( )A．F甲=F乙，h甲>h乙B．F甲=F乙，h甲=h乙C．F甲<F乙，h甲=h乙D．F甲>F乙，h甲>h乙试题2:(2009全国初中应用物理知识竞赛题) 6．如图甲所示，煤气管道包括户外和户内两部分，二者之间连接着一只煤气表。
工人师傅给每户安装完户内管道后，都要检查一下管道是否漏气。
有一种检测装置如图乙所示，在两端开口的透明的U型管中装有水，当U型管两端压强相等时，两侧水面相平。
检测时，关闭开关后，用力向用户管道口Y内吹气，然后迅速将U型管的一端Y与用户管道口Y相连接，U型管内水面出现高度差(如图丙所示)。
观察U型管中水面的变化可以判断户内管道是否漏气( )A．若水面高度差逐渐增大，则表明不漏气B．若水面高度差逐渐减小，则表明不漏气C．若水面高度差保持不变，则表明漏气评卷人得分D．若水面高度差保持不变，则表明不漏气试题3:（2011上海初中物理知识竞赛题）如图所示，置于水平桌面上的一个密闭的圆锥形容器内装满了重力为G的某种液体。
已知：圆锥形容器的容积公式为V=πR2h,，其中，R、h分别为容器的底面半径和高。
则容器内的液体对容器侧面的压力大小为（）A．1G B．2G C．3G D．0试题4:你是否有过这样的经历：撑一把雨伞行走在雨中，如图5所示，一阵大风吹来，竖直方向伞面可能被“吸”，发生形变。
下列有关这一现象及其解释，正确的是A．伞面被向下“吸”B．伞上方的空气流速大于下方C．伞上方的空气流速等于下方D．伞上方的空气流速小于下方试题5:一块长为L，质量分布均匀的木板A放在水平桌面上，板A右端与桌边相齐（如下图所示）。
第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题
2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题注意事项：1．请在密封钱内填写所在地区、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: 2012年4月15日(星期日)上午9：30~11:10。
题 号 一 二 三 四 五 六 总 分分 数复核人 来发电。
该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：图1 (1)在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度? (2)己知汽油的热值是q=4.6×l07J/kg ，密度是0.71×103kg/m 3，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大?(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少?二、(16分)长期以来，我国北方地区城镇居民的冬季采暖计量一般都按住宅面积收费，导致用户节能意识差，造成严重的资源浪费。
作为建筑节能的一项基本措施，近几年部分地区试点以热量表作为计量收费的依据和手段，经测算可节能约20%~30%。
如图2所示，一个完整的热量 表由以下三个部分组成：一只液体流量计，用以测量经热交换的热水流量；一对用铂电阻制作的温度传感器，分别测量供暖进水和回水温度；一低功耗的单芯片计算机，根 据与其相连的流量计和温度传感器 提供的流量和温度数据，利用热力 学公式可计算出用户从热交换系统 获得的热量，通过液晶显示器将测量数据和计算结果显示出来。
以下是某用户家中的热量表的部分参数，已知水的比热容取4.2×l03J/(kg·C)，7J/m 3最大流量/m 3h -1 2.5 测温范围℃ 4 ~100 温差范围/K2~50 最大水压/MPa 1.6电源 3.6V 2Ah 电源寿命 ≥5年得 分 评卷人发动机(汽油机) 发电机 型号 XGQF5.0 型号 XGQF5.0 额定功率 8.3kW 额定输出功率 5kW 噪声 73db 额定输出电压 220V 连续运行时间 8h 额定频率 50H z 强制水冷四冲程 自动电压保护 得 分 评卷人 进回测温三水量调节热量表 热量表热量计量系统用 户 图2（2）在一次要查看热量表记录情况时，通过逐次点按计量表上的信息显示按钮，液晶显示器逐项显示出了下列数据： 根据这些数据推算，求此次查看时该用户家平均每小时从暖气中得到的热量燃烧了多少m 3的天然气？(3)如果出现大风降温天气，住宅通过外墙散热的速度会加大。
第22届全国中学生物理竞赛决赛试题
第22届全国中学生物理竞赛决赛试题1．一玻璃砖上下表面平行.一束光含有两种不同频率的单色光,以某角度由真空射入玻璃砖,砖对两种光的折射率为n和N,试在以下两种情况讨论两种光的传播时间(1)n=1.38,N=1.40(2)n=1.52,N=1.542．k=40.0N/m的弹簧连着一个M=3.00kg的小物体,物体与桌面的滑动摩擦系数为0.180,静摩擦系数为0.200,开始弹簧为原长。
现在把一m=2.00kg的物体轻挂在右边,然后松手。
求到系统静止经历的时间及克服摩擦力做的功。
3．此主题相关图片如下：如图,大气压强为p,质量都是m的活塞把物质的量都是n的同样理想气体封闭在内直径相同的汽缸内,汽缸的截面积是S,开始温度都是T,弹簧的劲度系数是k,开始弹簧处于原长,两汽缸中的气体缓慢降低到某相同的温度,右汽缸的气体体积是原来的倍,求两边气体放热之差。
4．此主题相关图片如下：缓冲器是用来减小车辆间冲击的装置,如图是一种常见的摩擦缓冲器的横截面。
楔块PQ与图中所有接触面的摩擦系数都是0.25,楔块的斜面与水平面的夹角是22度,竖弹簧的劲度系数K=1.2*10^7N/m,横弹簧的劲度系数k=1.5*10^6N/m。
由于需要,安装时竖弹簧已经压缩1.0mm,横弹簧已经压缩4.0cm,横弹簧最多还可以再压缩 6.3cm。
工程上定义的吸收率可以表示缓冲器的性能优劣。
左边的滑块在外力作用下缓慢压缩到最大程度,再缓慢恢复到原来位置。
压缩过程外力做功W,恢复时缓冲器反抗外力做功W',定义1-W'/W为吸收率,求这台缓冲器的吸收率。
5．原子核基态静止质量m,激发态的能量比基态高E。
（1）一个静止的激发态原子核发射一个光子跃迁回基态,求发光的波长（2）由于热运动,原子核一般不处于静止状态,仅考虑相对观察点沿连线方向运动的原子核,其速率最大为v,求发光的最大波长与最小波长之差。
真空光速记为c,普朗克常数h6．中间的圆柱半径为a,是一金属轴,电阻忽略。
2012年初中毕业升学统一考试物理模拟试题二十二(word版、答案+解析)
2012年初中毕业升学统一考试物理模拟试题二十二说明：本套试题由多年担任地区中考试题命题工作、从事一线教学工作的教师编写，知识点全面，难易度适中，是2012届中考考生不可缺少的资料！满分：100分时间：100分钟一、选择题（每小题3分，共30分，每小题只有一个正确答案，多选、错选均不得分）1．（2011年中考·湖北宜昌卷）声波可以用来传递信息和能量，下列事例中属于利用声波传递能量的是（）A．播放歌曲B．教师讲课C．超声波洁牙D．敲打西瓜鉴别生熟2．（2011年中考·甘肃天水卷）测试视力的时候，视力表放在被测者头部后上方，被测者识别对面墙上镜子中的像（如图所示），视力表在镜中的像与被测者相距（）A．5m B．4.2m C．2.6m D．2.4m3．（2011年中考·北京卷）下列物态变化中，属于熔化的是（）A．铁块化成铁水B．盘子里的水晾干了C．湖水表面结冰D．水沸腾时水面出现“白气” 4．（2011年中考·重庆卷）在下图所示的电路中，闭合开关后两盏灯都可能发光的是（）A．只闭合开关S1[来源:Z+xx+] B．只闭合开关S2C．只闭合开关S1、S2 D．开关S1、S2、S3都闭合2题4题5．（2011年中考·甘肃兰州卷）关于力和运动的关系，下列说法正确的是（）A．物体受到力的作用时就会运动B．物体不受力的作用时处于静止状态C．物体运动速度越大其惯性越大D．物体运动状态改变时，一定受到力的作用6．（2011年中考·广西桂林卷）如图所示的实例中，目的是为了增大压强的是（）S7．（2011年中考·四川成都卷）近年来，在世界那位内大地震、大海啸、龙卷风等自然灾害频发。
在灾害发生后救护伤员时，医生、护士所采取的措施和用到的器材中，包含着许多物理知识。
下列说法正确的是A ．用听诊器诊断伤员的心跳声和呼吸声，能起到改变这些声音音调和音色的作用B ．用B 超检查伤员内脏是否损伤，是利用了次声波传播时能量损失小的特点C ．夹取消毒棉擦伤口的镊子是费力杠杆，虽然费了力，但省了距离D ．用针筒抽取药液时，药液因受到针筒的吸引力作用而进入了针筒8．（2011年中考·四川乐山卷）蹦床运动是一种深受青年人喜爱的运动。
第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题
2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题注意事项：1．请在密封钱内填写所在地区、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:2012年4月15日(星期日)上午9：30~11:10。
发电。
该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：图1(1)在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度?(2)己知汽油的热值是q=4.6×l07J/kg，密度是0.71×103kg/m3，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大?(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少?二、(16分)长期以来，我国北方地区城镇居民的冬季采暖计量一般都按住宅面积收费，导致用户节能意识差，造成严重的资源浪费。
作为建筑节能的一项基本措施，近几年部分地区试点以热量表作为计量收费的依据和手段，经测算可节能约20%~30%。
如图2所示，一个完整的热量 表由以下三个部分组成：一只液体 流量计，用以测量经热交换的热水流量；一对用铂电阻制作的温度传感器，分别测量供暖进水和回水温度；一低功耗的单芯片计算机，根据与其相连的流量计和温度传感器提供的流量和温度数据，利用热力学公式可计算出用户从热交换系统获得的热量，通过液晶显示器将测量数据和计算结果显示出来。
以下是某用户家中的热量表的部分参数，已知水的比热容取4.2×l03J/(kg·C)，天然气的燃烧值约为8×107J/m 3。
最大流量/m 3h -12.5 测温范围℃ 4~100 温差范围/K2~50 最大水压/MPa 1.6 电源 3.6V2Ah 电源寿命 ≥5年 （1）试通过以上数据计算该型号热量表能测量的最大供热功率是多少？（2）在一次要查看热量表记录情况时，通过逐次点按计量表上的信息显示按钮，液晶显示器逐项显示出了下列数据：进回测温三水量调热量热量表热量计量用 户 图根据这些数据推算，求此次查看时该用户家平均每小时从暖气中得到的热量约为多少J ？到此次查看时为止，该用户从这套供暖系统得到的总能量相当于完全燃烧了多少m 3的天然气？(3)如果出现大风降温天气，住宅通过外墙散热的速度会加大。
2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题4.pptx
六、（18分）应急照明灯是在正常照明电源发生故障 得 分 评卷人 时，能持续照明而不间断工作的一类灯具， 如图6
所示。应急照明灯主要由灯泡(或LED灯珠)、蓄电池、 充电器、自动控制电路及相关部件组成。在照明电源正常情况下，应
急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件
自动将灯泡 (或LED灯珠)与蓄电池断开不发光。当照明电路突然停电
表由以下三个部分组成：一只液体
流量计，用以测量经热交换的热水
流量；一对用铂电阻制作的温度传
用
感器，分别测量供暖进水和回水温
度；一低功耗的单芯片计算机，根
据与其相连的流量计和温度传感器
提供的流量和温度数据，利用热力
学公式可计算出用户从热交换系统
图2
获得的热量，通过液晶显示器将测量数据和计算结果显示出来。 以下是某用户家中的热量表的部分参数，已知水的比热容取 4.2×l03J/(kg·C) ，天然气的燃
（5）相当于节约的天然气体积为 4×109m3×30%×20%=2.4×10 8m3 …………………2 分
ห้องสมุดไป่ตู้
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学海无 涯
得 分 评卷人 三、（16 分）双活塞气压计是一种可以消除活塞自重影响、对低压'容器内的 压强进行测量的装置。如图 3 所示，在甲、乙两个空腔容器中各有一个活塞 A 和 B，其中活塞 A 的截面上下一致，称为自由活塞，其横截面积为 S1；
活塞B 的上下截面不等，称为差动活塞，其上下两部分的横截面积分别为 S2 和 S3。乙容器的 上、下两部分彼此隔绝，不能相互渗气、渗油。C 为带有阀门 K1 的工作液体的接口，工作液 体充满甲容器和乙容器的上部空腔；D 为带有阀门 K2 的接口，可接待测容器；E 为带有阀门 K3 的接口，可与抽气机相连。测量前要先校正零位平衡：K1 关闭， K2 打开，D 口不连接待测 容器，在两活塞上面放置砝码(图中未画出)，调节砝码的
第22届全国中学生物理竞赛预赛题试卷 (4)
第22届全国中学生物理竞赛预赛题试卷本卷共九题，满分200分一、（10分）在横线上填上适当的内容：1、在2004年6月10日联合国大会第58次会议上，鼓掌通过了一项决议，决议摘录如下：联合国大会，承认物理学了解自然界提供了重要基础，注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的的基石，确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础设施的工具，意识到2005年是爱因斯坦科学发现一百周年，这些发现为近代物理学奠定了基础，ⅰ.……ⅱ. ……ⅲ.宣告2005年为年2、爱因斯坦在近代物理学领域作出了很多重要贡献，试举出其中两项：；二、（17分）现有一个弹簧测力计（可随便找地方悬挂），一把匀质的长为L的有刻度、零点位于端点的直尺，一个木块及质量不计的细线．试用这些器件设计一实验装置（要求画出示意图），通过一次测量（弹簧测力计只准读一次数），求出木块的质量和尺的质量．（已知重力加速度为g）三、（18分）内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R的黑球，距球心为2R处有一点光源S，球心O和光源S皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r最大为多少？四、（20分）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱．氢光谱线的波长λ可以用下面的巴耳末一里德伯公式来表示n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数．k二1，2，3，…，对于每一个k，有n＝k＋1，k＋2，k十3，…，R称为里德伯常量，是一个已知量．对于k＝1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；k＝2的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系．用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为UZ.己知电子电荷量的大小为。
，真空中的光速为c，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功．五、（25分）一质量为m的小滑块A沿斜坡由静止开始下滑，与一质量为km的静止在水平地面上的小滑块B发生正碰撞，如图所示．设碰撞是弹性的，且一切摩擦均不计．为使二者能且只能发生两次碰撞，则k的值应满足什么条件？六、（25分）如图所示，两根位于同一水平面内的平行的直长金属导轨，处于恒定磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直一质量为m 的均匀导体细杆，放在导轨上，并与导轨垂直，可沿导轨无摩擦地滑动，细杆与导轨的电阻均可忽略不计．导轨的左端与一根阻值为R。