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全國中學生物理競賽試題，2022年全國高中物理競賽試題

物理
2023-04-13

目錄
初三物理競賽題2022
初中物理競賽有多難
初二可以參加物理競賽嗎
物理競賽最難的一屆
全國中學生化學競賽試題

初三物理競賽題2022

對于學生們而言，做好每枝首乎一份試卷的練習，能夠讓芹仔你在考試中越戰越勇并讓我們鼓足勇氣去迎接試題中的困難與挑戰!下面是我網絡整理的2017年全國中學生物理競賽試題，相信這些文字會對你有所幫助!

2017年全國中學生物理競賽試題

以上就是我帶來的2017年全國中學生物理競賽試題的全部猛悉內容，希望這部分您能夠喜歡!

初中物理競賽有多難

江蘇揚州與福建因疫情原廳腔因，物理競賽復賽推遲舉辦。據此前公布的各省決賽名額分配方案，可能將有15人挺進省隊（揚州2人；福建省13人）。自主選拔在線對試題及參考答案進行了匯總，供各位考生參扮梁衫考。

1、理論試題

2、參渣消考答案

初二可以參加物理競賽嗎

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物理競賽最難的一屆

第24屆全國中學生物理競賽決賽試卷(2008-07-19 18:22:01)標簽：雜談

第24屆全國中學生物理競賽決賽試卷

（最近幾年比較簡單的一屆，但是相當容易出錯。雖然有白給分的題，但都不太好拿全分。）

（考試時間：180分鐘；滿分：140分）

一、（本題25分）

質量均為m的三個小球A,B,C處于光滑水平面上。A和B，B和C之間分別用長為l的細線相連。AB的延長線與BC的夾角α=π/3。在平面內建立xOy系，其中O點與B球重合。x軸和y軸的方向如圖所示。今有一質量同為m的小球D，沿y軸負方向以速度v0向B球運動。在碰撞結束的一瞬間，兩條繩均斷。問在此之后，經多長時間D球與ABC三球的質心間距最小？

二、（本題20分）

為了近距離探測太陽并讓探測器能回到地球附近，可發射一艘以橢圓軌道繞太陽運行的攜帶探測器的宇宙飛船，要求其軌道與地球繞太陽的運動軌道在同一平面內，軌道的近日點到太陽的距離為百分之一AU（AU為距離的天文單位，表示太陽和地球之間的平均距離，1AU=1.495*10 E12m），并與地球具有相同的繞日運行周期（為簡單計算，設地球以圓軌道繞太陽運動）。試問從地球表面應以多大的相對于地球的發射速度u(發射速度是指在關閉火箭發動機，停止對飛船加速時飛船的速度)發射此飛船，才能使飛船在克服地球引力作用后，仍在地球繞太陽運行軌道附近（也就是說克服了地球引力作用的飛船仍可看作在地球軌道上）進蘆棚入符合要求的橢圓軌道繞日運行？

已知地球半徑R=6.37*10E6m,地面處的重力加速度g=9.80m/s2，不考慮空氣阻力。

三、（本題10分）

如圖所示，在灶嘩慶一個封閉的高為H的桶中，內橫截面積為S的絕熱氣缸中，有一個質量為m的活塞A把氣缸分成上下兩部分，活塞可在缸內貼著缸壁無摩擦地上下滑動。氣缸頂部與A之間串聯著勁度系數分別為k1和k2的輕質彈簧。A的上方為真空，下方充有一定質量的理想氣體。已知體系處于平衡狀態，A所在處的高度（其下表面距氣缸地面的距離）與兩彈簧總共的壓縮量相等，皆為h1=H/4。獻給電爐絲R通以電流對氣體加熱，使A從高度h1處開始上升，停止加熱后達到平衡時，活塞的高度為h2=3H/4.求此過程中氣體吸收的熱量ΔQ。

已知當體積不變時，每摩爾該氣體溫度每升高1K吸收的熱量為3R/2。R為普適氣體常量。在隱握整個過程中假設彈簧始終服從胡克定律。

四、（本題25分）

為了減少線路的輸電損耗，電力的遠距離輸送一般采用高電壓的交流電傳輸方式。在傳輸線路上建造一系列接地的鐵塔，把若干絕緣子連成串（稱為絕緣子串，如圖1）。其上端A掛在鐵塔的橫臂上，高壓輸電線懸掛在其下端B。絕緣子的圖示如圖2所示。在半徑為R1的導體球外緊抱有耐高壓的半球形陶瓷絕緣介質。介質外是一內半徑為R2的導體球殼。已知導體球與導體球殼之間的電壓為U時，介質中離球心距離為r處的場強為E=R1R2U/[(R1-R2)r2],場強方向沿徑向。

1.已知絕緣子導體球殼的內半徑R2=4.6cm,陶瓷介質的擊穿強度為Ek=135kV/cm,當介質內任一點的場強E>Ek時，介質即被擊穿，失去絕緣性能。為使絕緣子所能承受的電壓（即加在絕緣子的導體球和導體球殼間的電壓）為最大，導體球的半徑R1應取什么值？此時對應的交流電壓的峰值是多少？

2.一個鐵塔下掛有四個絕緣子組成的絕緣子串（如圖1），每個絕緣子的兩極間有電容C0,每一絕緣子的下部導體（即導體球）對于鐵塔（即對地）有分布電容C1（導體球與鐵塔相當于電容器的兩個極板，它們之間有一定的電容，這種電容稱為分布電容），每個絕緣子的上部導體（即導體球殼）相對于高壓輸電線有分布電容C2，若高壓輸電線對地電壓有效值？？，試計算所能承受的最大電壓。

3.若C0=70pF=7×10-11F,C1=5pF,C2=1pF,試計算所能承受的最大電壓（指有效值）。

五、（本題25分）

如圖所示，G為一豎直放置的細長玻璃管，以其底端O為原點，建立一直角坐標系Oxy，y與玻璃管的軸線重合。在x軸上與原點距離為d處固定放置一帶電量為Q的正點電荷A，一個電荷量為q(q>0)的粒子P位于關內，可沿y軸無摩擦地運動。設兩電荷間的庫侖相互作用力不受玻璃管的影響。

1.求放在管內的帶電粒子P的質量m滿足什么條件時，可以在y>0的區域內存在平衡位置。

2.上述平衡狀態可以是穩定的，也可能是不穩定的，它依賴于粒子的質量m。以y(m)表示質量為m的帶電粒子P處于平衡位置時的y坐標。當粒子P處于穩定平衡狀態時，y（m）的取值區間是

;當粒子P處于不穩定平衡狀態時，y(m)的取值區間是

。

3.已知質量為m的粒子P處于穩定平衡狀態，粒子的y坐標為y1

。現給P沿y軸一微小擾動，試證明以后的運動為簡諧運動，并求此簡諧運動的周期。

4.已知質量為m的粒子P的不穩定平衡位置的y坐標為y2,先設想把P放在坐標y3處，然后由靜止開始釋放P，求釋放后P能夠到達玻璃管底部的所有可能的y3。（只要列出y3滿足的關系式，不需要求解）

六、（本題20分）

透明球體置于n0=1的空氣中，其球心位于圖中光軸的O處，左右球面與光軸的交點為O1與O2,球體右半球面為一球面反射鏡，組成球形反射器。光軸上O1左側有一發光物點P，P到球面頂點O1的距離為s，由P發出的光線滿足傍軸條件。不考慮其他球面上的反射。

1.問發光物點P經此反射器后，最后的像點位于何處？

2.當P沿光軸方向以大小為v的速度由左向右移動時，試問最后的像點將以怎樣的速度運動？并說明當玻璃折射率n股取何值時，像點亦作勻速運動。

七、（本題15分）

已知鈉原子從激發態(記作P3/2)躍遷到基態（記作S1/2）,發出的光譜線的波長λ0=588.9965nm。現有一團鈉原子氣，其中的鈉原子作無規則的熱運動（鈉原子的運動不必考慮相對論效應），被一束沿z軸負方向傳播的波長為588.0080nm的激光照射。以θ表示鈉原子的運動方向與z軸正向之間的夾角（如圖所示）。問在30o<θ<45o的角度區間內的鈉原子中速率u在什么范圍內能產生共振吸收，從S(1/2)態激發到P(3/2)？并求共振吸收前后鈉原子速度（矢量）變化的大小。（已知鈉原子質量為M=3.79×10-26kg,普朗克常量h=6.626069×10-34J·s，真空中的光速c=2.997925×108m·s-1）

一、在一大水銀槽中豎直插有一根玻璃管，管上端封閉，下端開口．已知槽中水銀液面以上的那部分玻璃管的長度l＝76cm，管內封閉有n＝1．0×10－3mol的空氣，保持水銀槽與玻璃管都不動而設法使玻璃管內空氣的溫度緩慢地降低10℃，問在此過程中管內空氣放出的熱量為多少?已知管外大氣的壓強為76cmHg，每摩爾空氣的內能U＝CVT，其中T為絕對溫度，常量CV＝20．5J·（mol·K）－1，普適氣體常量R＝8．31J·（mol·K）－1?

圖1

?二、如圖1所示，在真空中有一個折射率為n（n＞n0，n0為真空的折射率），半徑為r的質地均勻的小球，頻率為ν的細激光束在真空中沿直線BC傳播，直線BC與小球球心O的距離為l（l＜r），光束于小球體表面的點C經折射進入小球（小球成為光傳播的介質），并于小球表面的點D又經折射進入真空．設激光束的頻率在上述兩次折射后保持不變．求在兩次折射過程中激光束中一個光子對小球作用的平均力的大小．?三、1995年，美國費米國家實驗室CDF實驗組和DO實驗組在質子反質子對撞機TEVATRON的實驗中，觀察到了頂夸克，測得它的靜止質量m1＝1．75×1011eV／c2＝3．1×10－25kg，壽命τ＝0．4×10－24s，這是近十幾年來粒子物理研究最重要的實驗進展之一．?1．正、反頂夸克之間的強相互作用勢能可寫為U（r）＝－k（4as／3r），式中r是正、反頂夸克之間的距離，as＝0．12是強相互作用耦合常數，k是與單位制有關的常數，在國際單位制中k＝0．319×10－25J·m．為估算正、反頂夸克能否構成一個處在束縛狀態的，可把束縛狀態設想為正反頂夸克在彼此間的吸引力作用下繞它們連線的中點做勻速圓周運動．如能構成束縛態，試用玻爾理論確定處于基態中正、反頂夸克之間的距離r0．已知處于束縛態的正、反夸克粒子滿足量子化條件，即?2mv（r0／2）＝n（h／2π），n＝1，2，3……?式中mv（r0／2）為一個粒子的動量mv與其軌道半徑r0／2的乘積，n為量子數，h＝6．63×10－34J·s為普朗克常量．?2．試求正、反頂夸克在上述設想的基態中做勻速圓周運動的周期T．你認為正、反頂夸克的這種束縛態能存在嗎??四、宇宙飛行器和小行星都繞太陽在同一平面內做圓周運動，飛行器的質量比小行星的質量小得很多，飛行器的速率為v0，小行星的軌道半徑為飛行器軌道半徑的6倍．有人企圖借助飛行器與小行星的碰撞使飛行器飛出太陽系，于是他便設計了如下方案：（1）當飛行器在其圓周軌道的適當位置時，突然點燃飛行器上的噴氣發動機，經過極短時間后立即關閉發動機，已使飛行器獲得所需的速度，沿圓周軌道的切線方向離開圓軌道；（2）飛行器到達小行星的軌道時正好位于小行星的前緣，速度的方向和小行星在該處速度的方向相同，正好可被小行星碰撞；（3）小行星與飛行器的碰撞是彈性正碰，不計燃燒的燃料質量．?1．試通過計算證明按上述方案能使飛行器飛出太陽系；?2．設在上述方案中，飛行器從發動機取得的能量為E1．如果不采取上述方案而是令飛行器在圓軌道上突然點燃噴氣發動機，經過極短時間后立即關閉發動機，已使飛行器獲得足夠的速度沿圓軌道切線方向離開圓軌道后能直接飛出太陽系．采用這種辦法時，飛行器從發動機取得的能量的最小值用E2表示，問E1／E2為多少?

圖2

?五、如圖2所示，在真空中建立一坐標系，以水平向右為x軸正方向，豎直向下為y軸正方向，z軸垂直紙面向里．在0≤y≤L的區域內有勻強磁場，L＝0．80m，磁場的磁感強度的方向沿z軸的正方向，其大小B＝0．10T．今把一荷質比q／m＝50C·kg－1的帶正電質點在x＝0，y＝－0．20m，z＝0處靜止釋放，將帶電質點過原點的時刻定為t＝0時刻，求帶電質點在磁場中任一時刻t的位置坐標．并求它剛離開磁場時的位置和速度．（取重力加速度g＝10m·s－2）?六、普通光纖是一種可傳輸光的圓柱形細絲，由具有圓形截面的纖芯A和包層B組成，B的折射率小于A的折射率，光纖的端面和圓柱體的軸垂直，由一端面射入的光在很長的光纖中傳播時，在纖芯A和包層B的分界面上發生多次全反射．現在利用普通光纖測量流體F的折射率．實驗方法如下：讓光纖的一端（出射端）浸在流體F中．令與光纖軸平行的單色平行光束經凸透鏡折射后會聚光纖入射端面的中心O，經端面折射進入光纖，在光纖中傳播．由點O出發的光束為圓錐形，已知其邊緣光線和軸的夾角為α0，如圖3甲所示．最后光從另一端面出射進入流體F．在距出射端面h1處放置一垂直于光纖軸的毛玻璃屏D，在D上出現一圓形光斑，測出其直徑為d1，然后移動光屏D至距光纖出射端面h2處，再測出圓形光斑的直徑d2，如圖3乙所示．

圖3

?1．若已知A和B的折射率分別為nA與nB，求被測流體F的折射率nF的表達式．?2．若nA、nB和α0均為未知量，如何通過進一步的實驗以測出nF的值?

參考答案

?一、解：設玻璃管內空氣柱的長度為h，大氣壓強為p0，管內空氣的壓強為p，水銀密度為ρ，重力加速度為g，由圖4知?p＋（l－h）ρg＝p0， ①?根據題給的數據，可知p0＝lρg，得?p＝ρgh， ②?若玻璃管的橫截面積為S，則管內空氣的體積為?V＝Sh， ③?由②、③式，得?p＝（V／S）ρg， ④?即管內空氣的壓強與其體積成正比，由克拉珀龍方程pV＝nRT，得 ρg（V2／S）＝nRT， ⑤ 由⑤式可知，隨著溫度降低，管內空氣的體積變小，根據④式可知管內空氣的壓強也變小，壓強隨體積的變化關系為p－V圖上過原點的直線，如圖5所示．在管內氣體的溫度由T1降到T2的過程中，氣體的體積由V1變到V2，體積縮小，外界對氣體做正功，功的數值可用圖中劃有斜線的梯形面積來表示，即有

圖4

圖5

?W＝（1／2）ρg（（V1／S）＋（V2／S））（V1－V2）＝ρg（V12－V22）／2S，⑥?管內空氣內能的變化為?ΔU＝nCV（T2－T1）， ⑦ 設Q為外界傳給氣體的熱量，則由熱力學第一定律W＋Q＝ΔU，有?Q＝ΔU－W， ⑧ 由⑤、⑥、⑦、⑧式代入得 Q＝n（T2－T1）（CV＋（1／2）R）， ⑨?代入有關數據得?Q＝－0．247J， Q＜0，表示管內空氣放出熱量，故空氣放出的熱量為?Q′＝－Q＝0．247J．（10）??二、解：在由直線BC與小球球心O所確定的平面中，激光光束兩次折射的光路BCDE如圖6所示，圖中入射光線BC與出射光線DE的延長線交于點G，按照光的折射定律有