全国中学生物理竞赛公式概要
全国中学生物理竞赛公式
全国中学生物理竞赛 力学 公式
一、运动学
1.椭圆的曲率半径
22
12,b a a b
ρρ== 2.牵连加速度
'2'()
''a a r v r a a v βωωωωβ=+?+?+??其中为绝对加速度
为相对加速度为转动系的角速度,为转动系的角加速度
为物体相对于转动系的速度
3.等距螺旋线运动的加速度
22v v a R ρ
==⊥ 二、牛顿运动定律
1.科里奥利力
2'F ma m v ω=-=-?科里奥利
三、动量
1.密舍尔斯基方程（变质量物体的动力学方程）
()dv dm m F u v dt dt
=+-（其中v 为主体的速度，u 为即将成为主体的一部分的物体的速度） 四、能量
1.重力势能
GMm W r
=-（一定有负号，而在电势能中，如果为同种电荷之间的相互作用的电势能，则应该为正号，但在万有引力的势能中不存在这个问题，一定是负号！！！！）
2.柯尼希定理
21''2
k k c k kc E E M v E E =+=+（E k ’为其在质心系中的动能） 3.约化质量
1212
m m m m μ=+ 4.资用能（即可以用于碰撞产生其他能量的动能（质心的动能不能损失（由动量守恒决定）））
资用能常用于阈能的计算
221212
1122kr m m E u u m m μ==+（u 为两个物体的相对速度） 5.完全弹性碰撞与恢复系数
（1）公式
1212211221211212
()2()2m m u m u v m m m m u m u v m m -+=
+-+=+ （2）恢复系数来表示完全弹性碰撞
11221122
2112
m v m v m u m u u u v v +=+-=-（用这个方程解比用机械能守恒简单得多）
五、角动量
1.定义 L p r mv r =?=?
2.角动量定理
dL M I dt
β==（I 为转动惯量） 3.转动惯量
2i i i
I m r =∑
4.常见物体的转动惯量
（1）匀质球体225
I mr = （2）匀质圆盘（圆柱）2
12I mr =
（3）匀质细棒绕端点213
I mr =
（4）匀质细棒绕中点2112
I mr = （5）匀质球壳223
I mr = （6）薄板关于中心垂直轴221()12I m a b =+ 5.平行轴定理
2D C I I md =+（I c 为相对质心且与需要求的轴平行的轴）
6.垂直轴定理
（1）22x y z i i i I I I m r
++=∑
（2）推论：一个平面分布的质点组，取z 轴垂直于此平面，x ，y 轴取在平面内，则三根轴的转动惯量之间有关系 z x y I I I =+（由此可以推出长方形薄板关于中心垂直轴的转动惯量221()12
I m a b =
+) 7.天体运动的能量 2GMm E a
=-（a 为椭圆轨道的半长轴，当然，抛物线轨道的能量为0，双曲线轨道的能量大于0） 8.开普勒第三定律：22
34T a GM
π=
六、静力学
1.利用矢量的叉乘来解决空间受力平衡问题
例如x 方向上的力矩：x y z z y M F r F r F r =?=-
选一点为轴的话，可以直接列三个力矩平衡的方程来解决问题
七、振动与波动
1.简谐振动的判定方法
（1）F kx =-
（2）221122
E mv kx =+ （3）2a x ω=-
2.简谐振动中的量的关系
222m k T k m ππωω==?= 0220()v A x ω
=+ 000t a n v x ?ω=- 3.驻波
min 2x λ=（x 为相邻的波节或波腹间的距离，即驻波的图形中一个最小重复单位的长度）
4.多普勒效应
（1）宏观物体的多普勒效应
①观察者运动，波源不动
'V u V νν+= ②观察者不动，波源运动 0
'V V u νν=- ③观察者与波源都运动
0'V u V v νν+=- （2）光的多普勒效应
001'1c v c v βνννβ
++==-- 注：多普勒效应中的速度的正负单独判断后带入公式中，其实只用记住观察者的运动影响在分子上，而波源运动的影响在分母下。
5.有效势能及其应用
2
2
()()2eff L V r U r mr =+（()U r 为传统意义的势能，如引力势能、静电势能、弹性势能，222L mr 是惯性离心力的势能） 振动的角频率满足：0''()
eff V r m ω=（物体在0r 附近振动，但应该满足''0eff V >，否则轨道不稳定）
任意物体在0x 附近做简谐振动的条件为：00'()0,''()0U x U x => 其中求简谐振动的角频率的办法为：''()U x m
ω=（即"()k U x =）
全国中学生物理竞赛 电学 公式
一、静电场：
1．高斯定理：
4επ∑?∑==?q q k S d E 封闭面 2．安培环路定理：0=??l d E
3．均匀带电球壳表面的电场强度：22R kQ
E =（在计算相互作用的时候应该用这个公式）
4．无限长直导线产生的电场强度：r k E η
2=
5．无限大带电平板产生的场强：
022εσ
σπ==k E 6．电偶极矩产生的场强 ①沿着两点连线方向：3
3r p k r ql k
E == ②垂直方向：3322r p k r ql k E == 其中p 为电偶极矩=ql 7．实心球内部电势：322123R
Q r k R Q k -=? 8．实心球内部场强：3Qr E k
R = 9．同心球形电容器：介电常数指内外球壳之间充满的其中εε)(122
1R R k R R C -=
即电解质会使电场强度变小但让电容变大
10．静电场的能量：2
022
22
8E 22121E k C Q QU CU W επω=====电场能量密度为
11．电场的极化：kd
S
C r kQ
U r Q kQ F E E r r r r r πεεεεε4)
1(2
2
10
==
=≥=平行板电容器的电容：点电荷的电势：库仑定律： 对于平行板电容器有：000,Q Q CU S
σ==（不论是否有介质，用这个公式计算出的是自由电荷的密度，而极化电荷密度在平行板电容器中总是满足：01'r r
εσσε-=，如果有多个介质在板中串联或并联，将它们分开为许多个电容，然后将电荷密度进行叠加就可以得到最终的自由电荷的密度及极化电荷的密度。）
12．电像法：无限大的接地平板的电像法略
接地的球体：q h
r q h r h -==','2 可以看做将距离和电荷量都乘上一个比例系数
h
r 只不过电荷的性质相反！ 二、稳恒电流 1. 法拉第电解定律：为化合价）为摩尔质量，为电化当量）
n M Fn
Mq m k kq m (:)2((:)1(==
2. 电阻定律：)
1()1(00t R R t ααρρ+=+=即（t 为摄氏温度） 3. △-Y 变换：31
23122331331
23121223231
231231121Y
R R R R R R R R R R R R R R R R R R ++=++=
++=?→?? 1
1
33221232
1332213131
3322112R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R Y ++=++=++=
??→? 即△-Y 为下求和，Y-△为上求和
电容的△-Y 变换与电阻的恰好相反，△-Y 为上求和，Y-△为下求和
4. 电流密度的定义：n j S
I ??= 5. 欧姆定律的另一表达形式：
)1(,ρσ==E σj 6. 焦耳定律的微分形式：ρσ
22
2j j V R I V P p ==== 7. 微观电流neSu
jS I neu
j === 8. 电阻率对电子产生的加速度：
2,,l Ee E j E nev R F S m ne vRS eRI a a lm lm
ρρρ
=?==?=?=又=
9. 晶体三极管的电流分布：
e b c
b c
c
b I I I I I I I β=+=?=?放大率
三、磁场与电磁感应
1. 洛伦兹力B v q F ?=
2. 毕奥-萨伐尔定律：20cos 4r
L I B ?πμ?∑
= 3. 无限长直流导线产生的磁场：r I r I k B πμ20== 4. 无限长密绕螺线管内部磁场：为单位长度的匝数）n nI B (0μ=
5. 安培环路定理：?∑=?)0
内（L I l d B μ（可用此轻易推出无限长直导线的磁场）
6. 高斯定理：0S (=??∑）封闭面S B
7. 复阻抗：)
(1i j C
j X L
j X R X C L R 学中的为单位复数，相当与数ωω=== 8. 安培力产生的力偶矩：((M m B m m NISn n =?=为磁矩）且：为线圈的法向量且方向满足电流的右手螺旋定则）
当然力偶矩的大小与所旋转轴无关，甚至所选转轴可以不在线圈平面内，只要满足转轴与力偶矩的方向平行即可（即与力的方向垂直）
即BISN M =
9. 磁矩产生的磁感应强度：032m
B x μπ=
10. 自感：I L t ε?=-?自感 磁场能量：212
L W LI = 11. 变压器中阻抗变换：2112'(
)(n R R n n =为原线圈的匝数）
全国中学生物理竞赛 光学 公式
一、几何光学
1.平面镜反射：
v u
f v M u
=-=+∞=-
2.平面折射（视深公式）
'000'n n u v
u v nv M n u
+=><=-时在左边，虚像
3.球面反射
(2
111R f R R u v f
v M u =
+==-凹面镜为正，凸面镜为负） 4.球面折射
''n n n n u v R
-+=（圆心在像方半径取正，圆心在物方半径取负） 'nv M n u
=- 5.透镜
111u v f
f f v M u
+==-凸透镜为正，凹透镜为负
以上所有：
0,00,0u u v v ><><实物，，虚物实像，，虚像
6.光楔 (1)h n s
α=-
物点水平距离不变
二、波动光学
1.杨氏双缝干涉
D x d λ?= 2.菲涅尔双面镜
2(L r x r L r λε
ε+?=
为两镜交点到光屏的距离）（为光源到两镜交点的距离）
（为两镜的夹角）
3.菲涅尔双棱镜
(1)22(1)2(1)h n s
d h n s n s
x D
αααλ=-==--?=
4.牛顿环干涉公式
注意关注牛顿环干涉的原理，尤其是注意是在球面上反射的光线（没有半波损失）与在最低的平面处反射的光线（有半波损失）进行干涉，而不是在最上面的平面反射的光线进行干涉！而且牛顿环作为一种特殊的等厚干涉，光在空气层中的路径要计算两次！所以可以得到牛顿环的公式如下：
,3,2,1,0()21(=+=k R k r k λ……）（指的是第k 级明纹的位置，中央为暗纹）
5.等倾干涉
22cos 2i h n =?（注意等倾干涉的半波损失有两种情况）
（2i 指的是第一次进入2n 介质的折射角）
6.等厚干涉（略）
7.牛顿物像公式
''ff xx =（其中x 与'x 为以焦距计算的物距和像距）
对于物方与像方折射率相同的透镜有
2'f xx =
牛顿公式的符号规则为:
以物方焦点的远离光心的距离为牛顿物距（即当经典物距小于焦距的物体的牛顿物距小于零）；以像方焦点的远离光心的距离为牛顿像距。
x
d D
8.齐明点
针对于玻璃球而言
A 为齐明点，
R n n AO 12=
（即从任何位置看A 点的像在同一位置）
9.望远镜的放大率 21
f f M -=
10.夫琅禾费单缝衍射
2(d d λθ=为圆孔到光屏的距离）
11.夫琅禾费圆孔衍射
1.22
d λθ=（即艾里斑）
全国中学生物理竞赛 近代物理学 公式
一、洛伦兹变换及其推论：
x ?? 2222121222
011'
'1c v c v t t t t t c
v l l -?=--=-=?-=τ钟慢效应：尺缩效应：（这两个公式最好不要用，最好用最基础的洛伦兹变换来进行推导，否则
容易在确定不变量的时候出现问题）
小心推导钟慢效应与尺缩效应的时候不要弄反了
一定要分析到底在哪一个参考系中x 或者t 是不变的
速度变换：（这个可以由洛伦兹变换求导推出）(系的速度系相对为S S v ')
正向：222
222211'11'1'c
vu c v u u c vu c v u u c vu v
u u x z z x y y x x x --=--=--= 逆向：2222222'11''11''1'c
v u c v u u c
v u c v u u c
v u v u u x z z x
y y x
x x +-=+-=++= 时间与空间距离变换： 22'1x v t x v c ?-??=- 2
2
2'1v t x c t v c ?-??=
- 二、相对论力学：
动量：002
21m v
p mv m v v c γ===- 能量：222002
2=1m c E mc m c v c γ==- 动能满足：202c m mc E k -=
全国中学生物理竞赛 热学 公式
一、理想气体
1.理想气体状态方程
(PV nRT NkT N ==为分子数）
2.平均平动动能与温度的关系
3=2
kT ε
3.能均分定理 12(2E kT i E kT i =
∑=为自由度) 二、固体液体气体和热传导方式
4.热传导定律
Q T p S t l
κ??==?? 5.辐射
4
4
()()P t T S
t T εσσ=Φ=Φ=对于黑体： 6.膨胀
0(1)
3l T l
l l t ααβα
?=?=+=体膨胀系数
7.表面张力 2F l
F l
σσ?=??=?对于上下两面都是气体的液面有
8.液体形成的球形空泡（两面都是空气）由于表面张力产生的附加压强为：
4p R
σ?= 三、特殊准静态过程
9.等容过程
2
V i U nC T nR T ?=?=? 10.等压过程
22
p i U nC T nR T +?=?=
? 11.等温过程 V
12.绝热过程
(1)状态方程（泊松方程）
()p V V V PV Const
C C R C C γγ=+== 完整的应为：)(,1
11Const T P Const P
T Const TV
Const
PV ====---γγγ
γγγ (2)做功 212211
1d ()1V V W p V p V p V γ==--?（整个方程实际的意义就是：V W nC T =?，本来是很简单的,所以对于绝热过程来说，一般不要乱用泊松方程，否则会误入歧途，因为泊松方程好像与热力学第一定律加上理想气体状态方程完全等效）
13.热力学第一定律
W Q U +=?（Q 指系统吸收的热量，W 指外界对系统做的功） 14.特殊过程的有关关系列表如下：
特殊过程 W Q 摩尔热容
等压
?-=?-=-=)(21V V p V p pdV W T C Q p ?=ν R C C V p += 等容
0 T C Q V ?=ν V C 绝热
)(111122V P V P W --=γ 0 0 等温
2
11212ln ln ,ln V V RT V V RT W V V RT W Q ννν=-==-= ∞ 15.卡诺循环 2
121T T Q Q = 16.热力学第二定律
开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。（第二类永动机是不可能造成的） 克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
全国中学生物理竞赛原子物理 公式
1.波尔相关理论：
o 11212120.53A 53pm
13.6n n r E eV
n m r r ZM
Z M E E n m
===-==（m 为电子的质量，M 为相当于电子的粒子的质量，比如μ-子） 2.阈能
12212(th M M E Q M M M +=为运动粒子质量，为静止粒子的质量）
（最好用资用能来进行推导，这个比较保险，公式容易记错）
3.康普顿散射
=(1cos )(c λλθθ?-为光子的散射角） (c e e h
m c m λ=将换为其他粒子的质量，即可得到其他粒子的康普顿波长）
4.不确定关系
1.p x h ??≥
2.E t h ??≥ （另有说法为,44h h p x E t ππ
??>??>） 5.光电效应
光子携带能量：E h ν=
光电子的动能：k E h W ν=-逸出功 反向截止电压：k h W E V e e
ν-==逸出功 [附]三角函数公式
sin sin 2sin()cos()22αβαβαβ+-+= sin sin 2cos()sin()22αβαβαβ+--=
cos cos 2cos()cos()22αβαβαβ+-+= cos cos 2sin()sin()22αβαβαβ+--=- 1sin sin [cos()cos()]2
αβαβαβ=-+-- 1cos cos [cos()cos()]2
αβαβαβ=++- 1sin cos [sin()sin()]2αβαβαβ=++-
第33届全国中学生物理竞赛决赛试题
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。从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，比例系数为常数μ，火车由大同出发时携带的电能为零。 （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。
高中物理竞赛辅导讲义-7.1简谐振动
7.1简谐振动 一、简谐运动的定义 1、平衡位置：物体受合力为0的位置 2、回复力F ：物体受到的合力，由于其总是指向平衡位置，所以叫回复力 3、简谐运动：回复力大小与相对于平衡位置的位移成正比，方向相反 F k x =- 二、简谐运动的性质 F kx =- ''mx kx =- 取试探解（解微分方程的一种重要方法） cos()x A t ω?=+ 代回微分方程得： 2m x kx ω-=- 解得： 22T π ω== 对位移函数对时间求导，可得速度和加速度的函数 cos()x A t ω?=+ sin()v A t ωω?=-+ 2cos()a A t ωω?=-+ 由以上三个方程还可推导出： 222()v x A ω += 2a x ω=- 三、简谐运动的几何表述 一个做匀速圆周运动的物体在一条直径 上的投影所做的运动即为简谐运动。 因此ω叫做振动的角频率或圆频率， ωt +φ为t 时刻质点位置对应的圆心角，也叫 做相位，φ为初始时刻质点位置对应的圆心 角，也叫做初相位。
四、常见的简谐运动 1、弹簧振子 (1)水平弹簧振子 (2)竖直弹簧振子 2、单摆（摆角很小） sin F mg mg θθ=-≈- x l θ≈ 因此： F k x =- 其中： mg k l = 周期为：222T π ω=== 例1、北京和南京的重力加速度分别为g 1=9.801m/s 2和g 2=9.795m/s 2，把在北京走时准确的摆钟拿到南京，它是快了还是慢了？一昼夜差多少秒？怎样调整？ 例2、三根长度均为l=2.00m 、质量均匀的直杆，构成一正三角彤框架 ABC ．C 点悬挂在一光滑水平转轴上，整个框架可绕转轴转动．杆AB 是一导轨，一电动玩具松鼠可在导轨运动，如图所示．现观察到松鼠正在导轨上运动，而框架却静止不动，试论证松鼠的运动是一种什么样的运动?
物理竞赛所有公式
第一章 质点运动学和牛顿运动定律 1.1平均速度 v =t △△r 1.2 瞬时速度 v=lim 0 △t →△t △r =dt dr 1. 3速度v=dt ds = =→→lim lim △t 0 △t △t △r 1.6 平均加速度a = △t △v 1.7瞬时加速度（加速度）a=lim 0 △t →△t △v =dt dv 1.8瞬时加速度a=dt dv =2 2dt r d 1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度 v=v 0+at 1.13变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+ 21at 2 1.14速度随坐标变化公式:v 2-v 02 =2a(x-x 0) 1.15自由落体运动 1.16竖直上抛运动 ?????===gy v at y gt v 22122 ???? ???-=-=-=gy v v gt t v y gt v v 2212 0220 0 1.17 抛体运动速度分量???-==gt a v v a v v y x sin cos 00 1.18 抛体运动距离分量?? ? ??-?=?=20021sin cos gt t a v y t a v x 1.19射程 X=g a v 2sin 2 1.20射高Y=g a v 22sin 20 1.21飞行时间y=xtga —g gx 2 1.22轨迹方程y=xtga —a v gx 2 202 cos 2 1.23向心加速度 a=R v 2 1.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n 1.25 加速度数值 a=2 2n t a a + 1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相 同a n =R v 2 1.27切向加速度只改变速度的大小a t = dt dv 1.28 ωΦR dt d R dt ds v === 1.29角速度 dt φ ωd = 1.30角加速度 22dt dt d d φ ωα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系 a n =22 2)(ωωR R R R v == a t =αω R dt d R dt dv == 牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直 线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。 牛顿第二定律：物体受到外力作用时，所获得的加速度a 的大小与外力F 的大小成正比，与物体的质量m 成反比；加速度的方向与外力的方向相同。 1.37 F=ma 牛顿第三定律：若物体A 以力F 1作用与物体B ，则同时物体B 必以力F 2作用与物体A ；这两个力的大小相等、方向相反，而且沿同一直线。 万有引力定律：自然界任何两质点间存在着相互吸引力，其大小与两质点质量的乘积成正比，与两质点间的距离的二次方成反比；引力的方向沿两质点的连线
2020年第27届全国中学生物理竞赛复赛试卷及答案 精品
第 27 届全国中学生物理竞赛复赛试卷 本卷共九题，满分 160 分．计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后结果的不能得分．有数字计算的题．答案中必须明确写出数值和单位．填空题把答案填在题中的横线上，只要给出结果，不需写出求解的过程． 一、（ 15 分）蛇形摆是一个用于演示单摆周期与摆长关系的实验仪器（见图）．若干个摆球位于同一高度并等间距地排成一条直线，它们 的悬挂点在不同的高度上，摆长依次减小．设重 力加速度 g = 9 . 80 m/ s2 , 1 ．试设计一个包含十个单摆的蛇形摆（即求 出每个摆的摆长），要求满足： ( a ）每个摆的 摆长不小于 0 . 450m ，不大于1.00m ; ( b ） 初始时将所有摆球由平衡点沿 x 轴正方向移动 相同的一个小位移 xo ( xo <<0.45m ) ，然后同 时释放，经过 40s 后，所有的摆能够同时回到初 始状态． 2 ．在上述情形中，从所有的摆球开始摆动起，到它们的速率首次全部为零所经过的时间为________________________________________. 二、（ 20 分）距离我们为 L 处有一恒星，其质量为 M ，观测发现其位置呈周期性摆动，周期为 T ，摆动范围的最大张角为△θ．假设该星体的周期性摆动是由于有一颗围绕它作圆周运动的行星引起的，试给出这颗行星的质量m所满足的方程． 若 L=10 光年， T =10 年，△θ = 3 毫角秒， M = Ms （Ms为太阳质量），则此行星的质量和它运动的轨道半径r各为多少？分别用太阳质量 Ms 和国际单位 AU （平均日地距离） 作为单位，只保留一位有效数字．已知 1 毫角秒=1 1000角秒，1角秒= 1 3600 度，1AU=1.5×108km, 光速 c = 3.0 ×105km/s.
《全国中学生物理竞赛大纲》2020版
《全国中学生物理竞赛大纲2020版》 (2020年4月修订，2020年开始实行) 2011年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，修订稿经全国中学生物理竞赛委员会第30次全体会议通过，并决定从2020年开始实行。修订后的“内容提要”中，凡用※号标出的内容，仅限于复赛和决赛。 力学 1.运动学 参考系 坐标系直角坐标系 ※平面极坐标※自然坐标系 矢量和标量 质点运动的位移和路程速度加速度 匀速及匀变速直线运动及其图像 运动的合成与分解抛体运动圆周运动 圆周运动中的切向加速度和法向加速度 曲率半径角速度和※角加速度 相对运动伽里略速度变换 2．动力学 重力弹性力摩擦力惯性参考系 牛顿第一、二、三运动定律胡克定律万有引力定律均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式(不要求导出) ※非惯性参考系※平动加速参考系中的惯性力 ※匀速转动参考系惯性离心力、视重 ☆科里奥利力 3．物体的平衡 共点力作用下物体的平衡 力矩刚体的平衡条件 ☆虚功原理 4．动量 冲量动量质点与质点组的动量定理动量守恒定律※质心 ※质心运动定理 ※质心参考系 反冲运动 ※变质量体系的运动 5．机械能 功和功率
动能和动能定理※质心动能定理 重力势能引力势能 质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式(不要求导出)弹簧的弹性势能功能原理机械能守恒定律 碰撞 弹性碰撞与非弹性碰撞恢复系数 6．※角动量 冲量矩角动量 质点和质点组的角动量定理和转动定理 角动量守恒定律 7．有心运动 在万有引力和库仑力作用下物体的运动 开普勒定律 行星和人造天体的圆轨道和椭圆轨道运动 8．※刚体 刚体的平动刚体的定轴转动 绕轴的转动惯量 平行轴定理正交轴定理 刚体定轴转动的角动量定理刚体的平面平行运动9．流体力学 静止流体中的压强 浮力 ☆连续性方程☆伯努利方程 10．振动 简谐振动振幅频率和周期相位 振动的图像 参考圆简谐振动的速度 （线性）恢复力由动力学方程确定简谐振动的频率简谐振动的能量同方向同频率简谐振动的合成 阻尼振动受迫振动和共振(定性了解) 11．波动 横波和纵波 波长频率和波速的关系 波的图像 ※平面简谐波的表示式 波的干涉※驻波波的衍射(定性) 声波 声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声
高中物理竞赛热学公式整合
高中物理竞赛热学公式整合 第一章 热力学平衡态和气体物态方程 1> pV TR ν= ——理想气体物态方程 8.314R =11??J mol kg -- 2> 222213 x y z v v v v === ——分子的速度分布 3> 213 p nmv = 23 k p n E = ——理想气体的压强公式 4> 32k E kT = ——分子运动的能量公式 231.3810A R k N -==?1?J K - 5> p nkT = ——阿伏伽德罗定律 6> 12i p p p p =++???+ ——道尔顿分压定律 第二章 气体分子的统计分布律 1> 23/2224()2mv kT dN m v e dv N kT ππ-= ——麦克斯韦速率分布律 2> P v = ——最概然速率 v =——平均速率 r v ==——方均根速率 3> /0 P E kT n n e -= ——玻尔兹曼分布律 /0m g z k T n n e -= ——气体分子在重力场中按高度的分布律 4> 0Mgz RT z p p e -= ——等温气压公式 0ln z p RT z Mg p =
5> 1(2)2 E t r s kT = ++ ——分子的平均总能量（能量按自由度均分定理） 6> 1(2)2 m U t r s RT M =++ ——理想气体的内能 1(2)2 m U t r s R T M ?=++? 7> ,1(2)2V m C t r s R =++ ——理想气体的摩尔定容热容 第三章 略 第四章 热力学第一定律 1> A pdV δ= ——元功的表达（系统对外界所做的） 2> 2 1V V A pdV =? ——系统对外界所做的功 3> 21U U Q A '-=+ 或 21U U Q A -=- ——热力学第一定律（积分形式） d U Q A δδ'=+ 或 dU Q A δδ=- ——热力学第一定律（微分形式） 4> ()U U T = ——焦耳定律 5> 0lim T Q Q C T dT δ?→?==? ——热容 ()V V U C T ?=? ——定容热容 ()()[]p p p Q U pV C dT T δ?+==? ——定压热容 6> ,()V V m V C u C T ν?==? ——气体摩尔定容热容 ,()()p m p m p C u pV C T ν?+= =? ——气体摩尔定压热容 U u ν = 7> ——理想气体的摩尔热容 8> ,,p m V m C C R =+ ——迈耶公式
高中物理竞赛讲座讲稿
高中物理竞赛讲座讲稿 课题：固体与液体的性质 主讲人：桐城中学华奎庭 一、基础知识部分 （一）固体的特性 （1）晶体与非晶体 固体可以分为晶体与非晶体。晶体又可分为单晶体与多晶体。从本质上说，非晶体是粘滞性很大的液体。因此，固体严格地讲主要指晶体。 晶体的特点：具有一定的熔点。在熔解或凝固的过程中，固、液态并存，温度保持不变。而单晶体，除此之外还具有天然的规则几何外形。物理性质（如弹性模量、导热系数、电阻率、吸收系数等）具有各向异性。 多晶体是由许多小的单晶粒组成。（晶粒的线度约为10-3cm）由于晶粒的排列的无序性，故物理性质表现为各向同性。外形也不具有规则性。 （2）晶体的微观结构 所有的晶体从微观结构上看，都是大量的相同的粒子（分子或原子或离子，统称为结构基元）在空间周期性规则排列组成的。由这些结构基元在空间周期性排列的总体称之为空间点阵结构。每个几何点称之为结点。空间点阵是一种数学抽象。只有当点阵中的结点被晶体的结构基元代替后，才成为晶体结构。各粒子（即结构基元）并不是被束缚在结点不动，而是在此平衡位置不停地无规则振动。 由于这种周期性的并且有某种对称性晶体点阵的规则排列，决定了晶体宏观上的规则的天然几何形状决定了物理性质呈现出出各向异性。又由于晶体的空间点阵决定的每个粒子所保持的严格的相互位置关系，即结合关系，当晶体被加热时达到瓦解程度的温度是一样的，不断
加热，不断对结合关系进行瓦解直到瓦解完成，完全变成液体，温度始终不必升高。因此，晶体有一定的熔点。 （3）物体的热膨胀 在外界压强不变的条件下，物体的长度、面积、体积随温度升高而增加的现象叫热膨胀。在相同的条件下，气体、液体、固体的热膨胀不同。气体最显著，固体最不明显。也有极少数物质，在某一温度范围内（如：水在0℃～4℃）当温度升高时体积反而减小。这种现象叫反常膨胀。水、锑、铋、铸铁等都有反常膨胀。 在温度变化范围不太大时，线度膨胀近似遵从如下关系： l=l 0（1+αt ）或△l=αl △T 式中的α叫膨胀系数。一般金属的膨胀系数约为10-5/度。 大多数物体都具有热胀冷缩的性质，在一定的温度下固体的线度(如长度、直径、周长)是一定的，当温度升高时固体的线度会增加．设温度为0℃时固体的长度0l ，温度升高到t ℃时长度为t l ，长度增量0t l l l ?=-与温度的增量t t ?=成正比，也跟0l 成正比，即00t l l l t α-=，0(1)t l l t α=+．式中α称为固体的线膨胀系数，与材料的性质有关，其数量级为10－6K －1～10－5K －1． 当固体的线度发生膨胀时，固体的表面积和体积也在发生膨胀，分别称为面膨胀和体膨胀，其变化规律分别为 0(1)t S S t β=+，0(1)t V V t γ=+． 式中0S 、0V 分别为固体在0℃时的表面积和体积，β、γ分别为面胀系数和体胀系数． 对于各向同性的固体有：2βα=，3γα=． （二）液体的性质
物理竞赛公式大全
第一章 质点运动学和牛顿运动定律 1.1平均速度 v = t △△r 1.2 瞬时速度 v=lim 0 △t →△t △r =dt dr 1. 3速度v= dt ds = =→→lim lim △t 0 △t △t △r 1.6 平均加速度a = △t △v 1.7瞬时加速度（加速度）a=lim 0△t →△t △v =dt dv 1.8瞬时加速度a= dt dv =22 dt r d 1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度 v=v 0+at 1.13变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+ 2 1at 2 1.14速度随坐标变化公式:v 2 -v 02 =2a(x-x 0) 1.15自由落体运动 1.16竖直上抛运动 ?????===gy v at y gt v 22122 ??? ? ???-=-=-=gy v v gt t v y gt v v 2212 0220 0 1.17 抛体运动速度分量?? ?-==gt a v v a v v y x sin cos 00 1.18 抛体运动距离分量?? ? ??-?=?=20021sin cos gt t a v y t a v x 1.19射程 X=g a v 2sin 2 1.20射高Y=g a v 22sin 20 1.21飞行时间y=xtga —g gx 2 1.22轨迹方程y=xtga —a v gx 2 202 cos 2 1.23向心加速度 a=R v 2 1.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n 1.25 加速度数值 a=2 2 n t a a + 1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同 a n =R v 2 1.27切向加速度只改变速度的大小a t = dt dv 1.28 ωΦR dt d R dt ds v === 1.29角速度 dt φ ωd = 1.30角加速度 22dt dt d d φ ωα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系 a n =222)(ωωR R R R v == a t =αω R dt d R dt dv == 牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动 状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。 牛顿第二定律：物体受到外力作用时，所获得的加速度a 的大小与外力F 的大小成正比，与物体的质量m 成反比；加速度的方向与外力的方向相同。 1.37 F=ma 牛顿第三定律：若物体A 以力F 1作用与物体B ，则同时物体B 必以力F 2作用与物体A ；这两个力的大小相等、方向相反，而且沿同一直线。 万有引力定律：自然界任何两质点间存在着相互吸引力，其大小与两质点质量的乘积成正比，与两质点间的距离的二次方成反比；引力的方向沿两质点的连线 1.39 F=G 2 2 1r m m G 为万有引力称量=6.67×10-11 N ?m 2 /kg 2 1.40 重力 P=mg (g 重力加速度)
物理竞赛所有公式(完整资料).doc
此文档下载后即可编辑 第一章 质点运动学和牛顿运动定律 1.1平均速度 v = t △△r 1.2 瞬时速度 v=lim 0△t →△t △r =dt dr 1. 3速度v=dt ds = =→→lim lim 0 △t 0△t △t △r 1.6 平均加速度a =△t △v 1.7瞬时加速度（加速度）a=lim △t →△t △v =dt dv 1.8瞬时加速度 a=dt dv =2 2dt r d 1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度 v=v 0+at 1.13变速运动质点坐标 x=x 0+v 0t+2 1 at 2 1.14速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2a(x-x 0) 1.15自由落体运动 1.16竖直上抛运动 ?????===gy v at y gt v 22122 ???????-=-=-=gy v v gt t v y gt v v 2212 022 00 1.17 抛体运动速度分量???-==gt a v v a v v y x sin cos 00 1.18 抛体运动距离分量 ?? ? ?? -?=?=20021sin cos gt t a v y t a v x 1.19射程 X=g a v 2sin 20 1.20射高Y=g a v 22sin 20 1.21飞行时间y=xtga — g gx 2 1.22轨迹方程 y=xtga —a v gx 2202 cos 2 1.23向心加速度 a=R v 2 1.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n 1.25 加速度数值 a=22n t a a + 1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n = R v 2 1.27切向加速度只改变速度的大小 a t =dt dv 1.28 ωΦR dt d R dt ds v === 1.29 角速度 dt φωd = 1.30 角加速度 22dt dt d d φ ωα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系 a n =22 2)(ωωR R R R v == a t =αω R dt d R dt dv == 牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。 牛顿第二定律：物体受到外力作用时，所获得的加速度a 的大小与外力F 的大小成正比，与物体的质量m 成反比；加速度的方向与外力的方向相同。 1.37 F=ma 牛顿第三定律：若物体A 以力F 1作用与物体B ，则同时物体B 必以力F 2作用与物体A ；这两个力的大小相等、方向相反，而且沿同一直线。 万有引力定律：自然界任何两质点间存在着相互吸引力，其大小与两质点质量的乘积成正比，与两质点间的距离的二次方成反比；引力的方向沿两质点的连线 1.39 F=G 2 21r m m G 为万有引力称量 =6.67×10-11N ?m 2/kg 2
全国中学生物理竞赛决赛试题及答案
第27届全国中学生物理竞赛决赛试题及答案 一、（25分）填空题 1．一个粗细均匀的细圆环形橡皮圈，其质量为M，劲度系数为k，无形变时半径为R。现将它用力抛向空中，忽略重力的影响，设稳定时其形状仍然保持为圆形，且在平动的同时以角速度ω绕通过圆心垂直于圆面的轴线匀速旋转，这时它的半径应为。 2．鸽哨的频率是f。如果鸽子飞行的最大速度是u，由于多普勒效应，观察者可能观测到的频率范围是从到。（设声速为V。） 3．如图所示，在一个质量为M、内部横截面积为A 的竖直放置的绝热气缸中，用活塞封闭了一定量温 度度为 T的理想气体。活塞也是绝热的，活塞质量 以及活塞和气缸之间的摩擦力都可忽略不计。已知 大气压强为 p，重力加速度为g，现将活塞缓慢上提，当活塞到达气 缸开口处时，气缸刚好离开地面。已知理想气体在缓慢变化的绝热过程中pVγ保持不变，其中p是气体的压强，V是气体的体积，γ是一常数。根据以上所述，可求得活塞到达气缸开口处时气体的温度为。
4．（本题答案保留两位有效数字）在电子显微镜中，电子束取代了光束被用来“照射”被观测物。要想分辨101.010m -?（即原子尺度）的结构，则电子的物质波波长不能大于此尺度。据此推测电子的速度至少需被加速到 。如果要想进一步分辨121.010m -?尺度的结构，则电子的速度至少需被加速到 ，且为使电子达到这一速度，所需的加速电压为 。 已知电子的静止质量 319.110kg e m -=?，电子的电量 191.610C e -=-?，普朗克常量346.710J s h -=??，光速813.010m s c -=??。
二、（20分）图示为一利用传输带输送货物的装置，物块（视为质点）自平台经斜面滑到一以恒定速度v运动的水平长传输带上，再由传输带输送到远处目的地，已知斜面高 2.0m h=，水平边长 4.0m L=，传输带宽 2.0m d=，传输带的运动速度 3.0m/s v=。物块与斜面间的摩擦系数 10.30 μ=。物块自斜面顶端下滑的初速度为零。沿斜面下滑的速度方向与传输带运动方向垂直。设斜面与传输带接触处为非常小的一段圆弧，使得物块通过斜面与传输带交界处时其速度的大小不变，重力加速度2 10m/s g=。 1．为使物块滑到传输带上后不会从传输边缘脱离，物块与传输带之 间的摩擦系数 2 μ至少为多少？ 2．假设传输带由一带有稳速装置的直流电机驱动，与电机连接的电源的电动势200V E=，内阻可忽略；电机的内阻10 R=Ω，传输带空载（无 输送货物）时工作电流 02.0A I=，求当货物的平均流量（单位时间内输送货物的质量），稳定在640kg/s 9 η=时，电机的平均工作电流等于多少？假设除了货物与传输带之间的摩擦损耗和电机的内阻热损耗外，其它部分的能量损耗与传输带上的货物量无关。
历届全国初中物理竞赛(物态变化)
最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题3--物态变化 一．选择题 1. （2013全国初中应用物理知识竞赛）在严寒的冬季，小明到滑 雪场滑雪，恰逢有一块空地正在进行人工造雪。他发现造雪机在工作 过程中，不断地将水吸入，并持续地从造雪机的前方喷出“白雾”， 而在“白雾”下方，已经沉积了厚厚的一层“白雪”，如图1所示。 对于造雪机在造雪过程中，水这种物质发生的最主要的物态变化，下 图1 列说法中正确的是( ) A.凝华 B.凝固 C.升华 D.液化 答案：B 解析：造雪机在造雪过程中，水这种物质发生的最主要的物态变化是凝固，选项B正确。2．(2012全国初中应用物理知识竞赛预赛)随着人民生活水平的提高，饭桌上的菜肴日益丰富，吃饭时发现多油的菜汤与少油的菜汤相比不易冷却。这主要是因为【】 A、油的导热能力比较差 B、油层阻碍了热的辐射 C、油层和汤里的水易发生热交换 D、油层覆盖在汤面，阻碍了水的蒸发 答案：D 解析：多油的菜汤不易冷却的原因是油层覆盖在汤面，阻碍了水的蒸发，选项D正确。 3．(2012全国初中应用物理知识竞赛)我国不少地区把阴霾天气现象并入雾，一起作为灾害性天气，统称为“雾霾天气”。关于雾和霾的认识，下列说法中正确的是（） A．霾是大量的小水滴或冰晶浮游在近地面空气层中形成的 B．雾和霾是两种不同的天气现象 C．雾是由悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等颗粒形成的 D．雾和霾是同一个概念的两种不同说法 解析：雾是大量的小水滴或冰晶浮游在近地面空气层中形成的，霾是由悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等颗粒形成的，雾和霾是两种不同的天气现象，选项B正确。 答案：．B 4（2011全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）如图所示的4种物态变化中，属于放热过程的是，( )
高中物理竞赛热学公式整合知识分享
高中物理竞赛热学公 式整合
高中物理竞赛热学公式整合 第一章 热力学平衡态和气体物态方程 1> pV TR ν= ——理想气体物态方程 8.314R =11??J mol kg -- 2> 222213 x y z v v v v === ——分子的速度分布 3> 213 p nmv = 23 k p nE = ——理想气体的压强公式 4> 32 k E kT = ——分子运动的能量公式 231.3810A R k N -==?1?J K - 5> p nkT = ——阿伏伽德罗定律 6> 12i p p p p =++???+ ——道尔顿分压定律 第二章 气体分子的统计分布律 1> 23/2224()2mv kT dN m v e dv N kT ππ-= ——麦克斯韦速率分布律 2> P v =——最概然速率 v =——平均速率 r v == ——方均根速率 3> /0P E kT n n e -= ——玻尔兹曼分布律 /0 mgz kT n n e -= ——气体分子在重力场中按高度的分布律
4> 0Mgz RT z p p e -= ——等温气压公式 0ln z p RT z Mg p = 5> 1(2)2 E t r s kT =++ ——分子的平均总能量（能量按自由度均分定理） 6> 1(2)2 m U t r s RT M =++ ——理想气体的内能 1(2)2 m U t r s R T M ?=++? 7> ,1(2)2 V m C t r s R =++ ——理想气体的摩尔定容热容 第三章 略 第四章 热力学第一定律 1> A pdV δ= ——元功的表达（系统对外界所做的） 2> 2 1V V A pdV =? ——系统对外界所做的功 3> 21U U Q A '-=+ 或 21U U Q A -=- ——热力学第一定律（积分形式） dU Q A δδ'=+ 或 dU Q A δδ=- ——热力学第一定律（微分形式） 4> ()U U T = ——焦耳定律 5> 0lim T Q Q C T dT δ?→?==? ——热容 ()V V U C T ?=? ——定容热容 ()()[]p p p Q U pV C dT T δ?+==? ——定压热容 6> ,()V V m V C u C T ν?==? ——气体摩尔定容热容 ,()()p m p m p C u pV C T ν?+= =? ——气体摩尔定压热容 U u ν =
高中物理竞赛讲座4(能量和动量1word)
第四章 能量和动量 1、功 W=FScos θ= 2、功率 P=dW/dt=FVcos θ 3、动能 4、重力势能 5、引力势能 6、弹性势能 7、机械能 8、动能定理 K E W ?= 9、势能定理 10、机械能定理 它 11、机械能守恒 0=?E （只有重力做功） 12、总能量守恒 0=?总E 13、冲量 I=Ft= 14、动量 P=mV 15、动量定理 16、动量守恒 △P=0 第一讲 功和动能定理 一、功 力的瞬时作用效果用加速度a 表示。力对空间的积累效果用功W 表示。力对时间的积累效果用冲量I 表示。 W= cos Fs θ 变力做功的几种计算方法 1、微元法。将整个过程分为无穷小段，每一小段可以认为是恒力做功，然后再累积起来。 ∑?=?=ds F s F W θθcos cos
利用F —s 图解释上面的积分公式。 例：F 和v 总是垂直的力，做的功为0。如：向心力不做功，洛仑兹力不做功。 例：大小不变，且F 和v 总是同线的力，做的功绝对值等于力和路程之积。如：摩擦力做的功。 2、图像法。F S -图中，图线和s 轴围成的面积在数值上等于功。 3、效果法。利用功能原理，从做功产生的效果上考虑。 例题：将立方体在地面上推翻需要做的功 例题：半径为r 的半球形水池装满密度为ρ的水，问要将池内的水抽干至少 要做多少功。 答案:44 1 gr πρ 解：先求匀质半球的质心位置，在距圆心x 处，取微元dx ，设密度为ρ，球半径为r ，质心坐标为 L 例题：一帆船在静水中顺风飘行，风速为υ0，船速多大时，风供给船的功率最大。（设帆面是完全弹性面，且与风向垂直） 答案:0/3υυ= 解：设每个空气分子的质量为m ，单位体积内的分子数为n ，帆船的面积为S ， 对船参考系，风以（0()υυ-的速度撞击帆，并原速反弹 00[()]2()Ft nm St υυυυ=-- 202()P F nSm υυυυ==- 由上可知，υ取不同值，有不同的功率。当0/3υυ=时，风供给船的功率最大。 在船参考系中风对船是不做功的。 二、功率 （Ｐ） θcos Fv t W P == （θ为F 和v 之间的夹角）
第29届全国中学生物理竞赛决赛试题及答案(word版)
29届全国中学生物理竞赛决赛试题 panxinw 整理 一、(15分) 如图，竖直的光滑墙面上有A 和B 两个钉子，二者处于同一水平高度，间距为l ，有一原长为l 、劲度系数为k 的轻橡皮筋，一端由A 钉固定，另一端系有一质量为m=g kl 4的小 球，其中g 为重力加速度．钉子和小球都可视为质点，小球和任何物体碰 撞都是完全非弹性碰撞而且不发生粘连．现将小球水平向右拉伸到与A 钉 距离为2l 的C 点，B 钉恰好处于橡皮筋下面并始终与之光滑接触．初始时刻小球获得大小为20gl v 、方向竖直向下的速度，试确定此后小球沿 竖直方向的速度为零的时刻．
二、(20分) 如图所示，三个质量均为m的小球固定于由刚性轻质杆构成的丁字形架的三个顶点A、B和C处．AD ⊥BC，且AD=BD=CD=a，小球可视为质点，整个杆球体系置于水平桌面上，三个小球和桌面接触，轻质杆架 悬空．桌面和三小球之间的静摩擦和滑动摩擦因数均为μ，在AD杆上距A点a／4 1．试论证在上述推力作用下，杆球体系处于由静止转变为运动的临界状态时， 三球所受桌面的摩擦力都达到最大静摩擦力； 2．如果在AD杆上有一转轴，随推力由零逐渐增加，整个装置将从静止开始绕 该转轴转动．问转轴在AD杆上什么位置时，推动该体系所需的推力最小，并求出 该推力的大小．
三、(20分) 不光滑水平地面上有一质量为m的刚性柱体，两者之间的摩擦因数记为μ．柱体正视图如图所示，正视图下部为一高度为h的矩形，上部为一半径为R的半圆形．柱体上表面静置一质量同为m的均匀柔软的链条，链条两端距地面的高度均为h／2，链条和柱体表面始终光滑接触．初始时，链条受到微小扰动而沿柱体右侧面下滑．试求在链条开始下滑直至其右端接触地面之前的过程中，当题中所给参数满足什么关系时， 1．柱体能在地面上滑动； 2．柱体能向一侧倾倒； 3．在前两条件满足的情形下，柱体滑动先于倾倒发生．
高中物理竞赛公式
物理竞赛公式 一、质点的运动(1)------直线运动 1)匀变速直线运动 1.平均速度V平=S/t (定义式) 2.有用推论Vt2 -Vo2=2as 3.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at 5.中间位置速度Vs/2=[(Vo2 +Vt2)/2]1/2 6.位移S= V平t=Vot + at2/2=Vt/2t 7.加速度a=(Vt-Vo)/t 以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0 8.实验用推论ΔS=aT2 ΔS为相邻连续相等时间(T)内位移之差 9.主要物理量及单位:初速(Vo):m/s 加速度(a):m/s2 末速度(Vt):m/s 时间(t):秒(s) 位移(S):米(m)路程:米速度单位换算:1m/s=3.6Km/h 注:(1)平均速度是矢量。(2)物体速度大,加速度不一定大。(3)a=(Vt-Vo)/t 只是量度式,不是决定式。(4)其它相关内容:质点/位移和路程/s--t图/v--t图/速度与速率/ 2) 自由落体 1.初速度Vo=0
2.末速度Vt=gt 3.下落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算) 4.推论Vt2=2gh 注:(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速度直线运动规律。 (2)a=g=9.8≈10m/s2 重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向竖直向下。 3) 竖直上抛 1.位移S=Vot- gt2/2 2.末速度Vt= Vo- gt (g=9.8≈10m/s2 ) 3.有用推论Vt2 -Vo2=-2gS 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g (抛出点算起) 5.往返时间t=2Vo/g (从抛出落回原位置的时间) 注:(1)全过程处理:是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值。(2)分段处理:向上为匀减速运动,向下为自由落体运动,具有对称性。(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。 二、质点的运动(2)----曲线运动万有引力 1)平抛运动
高中物理竞赛全套教程讲座之二：2.4 电路化简
§2. 4、电路化简 2．4．1、 等效电源定理 实际的直流电源 可以看作电动势为 ε，内阻为零的恒压 源与内阻r 的串联， 如图2-4-1所示，这部分电路被称为电压源。 不论外电阻R 如何，总是提供不变电流的理想电源为恒流源。实际电源ε、r 对外电阻R 提供电流I 为 r R r r r R I +? =+=ε ε 其中r /ε 为电源短路电流0I ，因而实际电源可看作是一定的内阻与恒流并 联的电流源，如图2-4-2所示。 实际的电源既可看作电压源，又可看作电流源，电流源与电压源等效的条件是电流源中恒流源的电流等于电压源的短路电流。利用电压源与电流源的等效性可使某些电路的计算简化。 等效电压源定理又叫戴维宁定理，内容是：两端有源网络可等效于一个电压源，其电动势等于网络的开路电压，内 阻等于从网络两端看除电源以外网络的电阻。 如图2-4-3所示为两端有源网络A 与电阻R 的串联，网络A 可视为一电压源， 图2-4-1 图 2-4-2 图2-4-3 图2-4-4
等效电源电动势0ε等于a 、b 两点开路时端电压，等效内阻0r 等于网络中除去电动势的内阻，如图2-4-4所示。 等效电流源定理 又叫诺尔顿定理，内容是：两端有源网络可等效于一个电流源，电流源的0I 等于网络两端短路时流经两端点的电流，内阻等于从网络两端看除电源外网络的电阻。 例4、如图2-4-5所示的电路中， Ω=Ω= Ω=Ω=Ω===0.194 ,5.43,0.101 ,0.12 ,5.01,0.12 ,0.31R R R R r r V V εε （1）试用等效电压源定理计算从电源()22r 、ε正极流出的电流2I ；（2）试用等效电流源定理计算从结点B 流向节点A 的电流1I 。 分析： 根据题意，在求通过2ε电源的电流时，可将ABCDE 部分电路等效为一个电压源，求解通过1R 的电流时，可将上下两个有源支路等效为一个电流源。 解： （1）设ABCDE 等效电压源电动势0ε，内阻0r ，如图2-4-6所示，由等效电压源定理，应有 V R R R r R 5.11321110=+++=εε ()Ω=+++++= 53 21132110R R R r R R r R r 电源00r 、ε与电源22r 、ε串联，故 A r R r I 02.02 400 22-=+++= εε A 2 图2-4-5 图2-4-6
第25届全国中学生物理竞赛复赛试题及答案
2008年第25届全国中学生物理竞赛复赛试卷 本卷共八题，满分160分 一、（15分） 1、（5分）蟹状星云脉冲星的辐射脉冲周期是0.033s 。假设它是由均匀分布的物质构成的球体，脉冲周期是它的旋转周期，万有引力是唯一能阻止它离心分解的力，已知万有引力常量 113126.6710G m kg s ---=???，由于脉冲星表面的物质未分离，故可估算出此脉冲星密度的下限是3kg m -?。 2、（522C -?，电荷量q 1洁的形式F q =C 。 3、（5强度B 当B 。 二、（21圆轨道，高 5 31 f H =1所示）使卫星以后的近地点点火，使卫星加速和变轨，抬高远地点，相继进入24小时轨道、转移轨道（分别如图中曲线3、4、5所示）。已知卫星质量32.35010m k g =?，地球半径 36.37810R km =?，地面重力加速度29.81/g m s =，月球半径31.73810r km =?。 1、试计算16小时轨道的半长轴a 和半短轴b 的长度，以及椭圆偏心率e 。 2、在16小时轨道的远地点点火时，假设卫星所受推力的方向与卫星速度方向相同，而且点火时间很短，可以认为椭圆轨道长轴方向不变。设推力大小F=490N ，要把近地点抬高到600km ，问点火时间应持续多长？ 3、试根据题给数据计算卫星在16小时轨道的实际运行周期。 4、卫星最后进入绕月圆形轨道，距月面高度H m 约为200km ，周期T m =127分钟，试据此估算月球质量与地球质量之比值。
三、（22分）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0.70μ=，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θ（小于90）来表示。不计空气及重力的影响。 四、（20分）图示为低温工程中常用的一种气体、蒸气压联合温度计的原理示意图，M 为指针压力表，以V M 表示其中可以容纳气体的容积；B 为测温饱，处在待测温度的环境中，以V B 表示其体积；E 为贮气容器，以V E 表示其体积；F 为阀门。M 、E 、B 由体积可忽略的毛细血管连接。在M 、E 、B 均处在室温T 0=300K 时充以压强50 5.210p Pa =?的氢气。假设氢的饱和蒸气仍遵从理想气体状态方125K 示的压强p 2时压力表M 在设25V T K =25K 时，3、的800五、（20个电子，时刻刚好到达电容器的左极板。电容器的两个极板上各开一个小孔，使电子束可以不受阻碍地穿过电容器。两极板图所示的周期性变化的电压AB V （AB A B V V V =-，图中只画出了一个周期的图线），电压的最大值和最小值分别为V 0和－V 0，周期为T 。若以τ表示每个周期中电压处于最大值的时间间隔，则电压处于最小值的时间间隔为T －τ。已知τ的值恰好使在V AB 变化的第一个周期内通过电容器到达电容器右边的所有的电子，能在某一时刻t b 形成均匀分布的一段电子束。设电容器两极板间的距离很小，电子穿过电容器所需要的时间可以忽略，且206mv eV =，不计电子之间的相互作用及重力作用。 1、满足题给条件的τ和t b 的值分别为τ=T ，t b =T 。 2、试在下图中画出t=2T 那一时刻，在0－2T 时间内通过电容器的电子在电容器右侧空间形成的电流I ，随离开右极板距离x 的变化图线，并在图上标出图线特征点的纵、横坐标（坐标的数字保留到小数点后第二位）。取x 正向为电流正方向。图中x=0处为电容器的右极板B 的小孔所在的位置，
物理竞赛用题 运动专题
2014竞赛讲座 专题1.参考系 相对运动与连接体的速度关联 〖典型例题〗 （1）灵活利用参考系解决物理问题，尤其是涉及两个物体的运动问题 【例1】t =0时刻从水平地面上的O 点在同一铅垂面上同时朝图示的两个方向发射初速率分别为v A =10m/s 和v B =20m/s 的两个质点A 、B ，试问t=1s 时A 、B 相距多远? （2）速度变换关系：A C A B B C v v v →→→=+ 【例2】如图所示, 一列相同汽车以等速度V 沿宽度为C 的直公路行驶,每车宽为b ,头尾间距为a 则人能以最小速度沿一直线穿过马路所用的时间为多少? 【例3】超声波流量计是利用液体流速对超声波传播速度的影响来测量液体流速，再通过流速来确定流量的仪器。一种超声波流量计的原理示意图如图所示。在充满流动液体（管道横截面上各点流速相同）管道两侧外表面上P 1和P 2处（与管道轴线在同一平面内），各置一超声波脉冲发射器T 1、T 2和接收器R 1、R 2。位于P 1处的超声波脉冲发射器T 1向被测液体发射超声脉冲，当位于P 2处的接收器R 2接收到超声脉冲时，发射器T 2立即向被测液体发射超声脉冲。如果知道了超声脉冲从P 1传播到P 2所经历的时间t 1和超声脉冲从P 2传播到P 1所经历的时间t 2，又知道了P 1、P 2两点间的距离l 以及l 沿管道轴线的投影b ，管道中液体的流速便可求得u 。试求u 。 （3）连接体的速度关联 【例4】两只小环O 和O '分别套在静止不动的竖直杆AB 和B A ''上。一根不可伸长的绳子，一端系在A '点上，绳子穿过环O ',另一端系在环O 上。如图所示，若环O '以恒定速度V 1沿杆向下运动,∠ AO O '=α。求环O 的运动速度为多大? 【例5】如图所示，AB 杆的A 端以匀速V 运动，在运动时杆恒与一水平半圆相切，半圆的半径为R ，当杆与水平线的交角为θ时，求杆的角速度及杆上与半圆相切点C 的速度和杆与圆柱接触点C 1的速度的大小。 （4）用微元法求物体的速度加速度 【例6】A 、B 、C 三质点同时从边长为L 的等边三角形三顶点A 、B 、C 出发，以相同的不变速率v 运动，运动中始终保持A 朝着B ，B 朝着C ，C 朝着A ，则经过时间t =_______后三质点相遇，当他们开始运动时加速度大小a =________________。 （5）利用导数示物体的速度加速度 【例7】如图所示，水平高台上有一小车，水平地面上有一拖车，两车之间用一根不可伸长的绳跨过定滑轮相连。拖车从滑轮正下方以恒定速度沿直线运动，则在拖车行进的过程中，小车的加速度? A.?逐渐减小? B ．逐渐增大? C ．先减小后增大? D ．先增大后减小? 【例8】如图所示，一个半径为R 的半圆柱体沿水平方向向右做加速度为a 的匀 加速度直线运动，在半圆柱体上放置一个竖直杆，此杆只能沿竖直方向运动。当半圆柱体的速度为v 时，杆与半圆柱体 接触点P 与圆柱柱心的连线OP ，与竖直方向的夹角为θ，求此时竖直杆运动的速度和 加速度。 v A v B 40° 80° o O P