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全國中學(xué)生數(shù)理化學(xué)科能力競賽物理學(xué)科筆試部分競賽大綱
全國中學(xué)生數(shù)理化學(xué)科能力競賽
物理學(xué)科筆試部分競賽大綱(2014年)
為了提高廣大青少年走進科學(xué)、熱愛科學(xué)的興趣，培養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型人才，團中央中國青少年發(fā)展服務(wù)中心、全國“青少年走進科學(xué)世界”科普活動指導(dǎo)委員會辦公室共同舉辦首屆“全國中學(xué)生數(shù)理化學(xué)科能力競賽”(以下簡稱“競賽”)。競賽由北京師范大學(xué)《高中數(shù)理化》雜志社承辦。為保證競賽活動公平、公正、有序地進行，現(xiàn)將物理學(xué)科筆試部分競賽大綱頒布如下：
一、命題指導(dǎo)思想和對能力的要求
根據(jù)教育部《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和《全日制普通高級中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，著重考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識、基本能力、科學(xué)素養(yǎng)和運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力及創(chuàng)新能力。命題吸收各地高考和中考的成功經(jīng)驗，以能力測試為主導(dǎo)，體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)對能力的要求，注重對物理知識和物理規(guī)律的理解，強調(diào)知識點間的內(nèi)在聯(lián)系;注重考查應(yīng)用語言文字 、數(shù)學(xué)方法準(zhǔn)確表述物理思想與物理過程的能力;注重理論聯(lián)系實際，注意科學(xué)技術(shù)和社會、經(jīng)濟發(fā)展的聯(lián)系，注重物理知識在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新能力，促進新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的“知識與技能”、“過程與方法”、“情感、態(tài)度與價值觀”三維目標(biāo)的落實。初三組和高一組中涉及初中內(nèi)容的命題，把“注重學(xué)生發(fā)展，改變學(xué)科本位;從生活走向物理，從物理走向社會;注重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化;注重學(xué)科滲透，關(guān)心科技發(fā)展，構(gòu)建新的評價體系”作為命題的最重要的指導(dǎo)思想。高中競賽組則把對理解能力、推理能力、綜合分析能力、創(chuàng)新能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力和實驗與探究能力的考查作為命題的最重要的指導(dǎo)思想。
二、競賽對學(xué)科能力考查的說明
(一)初三組和高一組考查初中部分知識時對學(xué)科能力的考查要求
�、� 科學(xué)探究能力
科學(xué)探究能力的考查，在內(nèi)容上可以是《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》所要求的科學(xué)內(nèi)容，也可以是與《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》科學(xué)內(nèi)容有關(guān)的學(xué)科交叉的內(nèi)容;在形式上可以是實驗探究，也可以是問題研究、調(diào)查分析等學(xué)習(xí)活動。
�、� 觀察、實驗?zāi)芰?/p>
試卷中強調(diào)實驗題的比重，考查內(nèi)容包括實驗基本技能和簡單的實驗設(shè)計。實驗基本技能主要是指能利用實驗器材和已知的規(guī)律進行有目的的實驗，會正確使用儀器，會做必要的實驗記錄，會歸納實驗結(jié)果并撰寫簡單的實驗報告。簡單的實驗設(shè)計能力主要是指能綜合運用所學(xué)知識設(shè)計簡單的實驗方案。
�、� 應(yīng)用知識能力和分析、概括能力
會應(yīng)用物理知識解釋簡單的現(xiàn)象，會應(yīng)用物理公式進行簡單的推導(dǎo)與計算，會分析解決簡單的實際問題，包括與生活、科技、環(huán)境和社會相聯(lián)系的一些實際問題，能區(qū)分有關(guān)因素和無關(guān)因素，找出共同的特征，從而概括出概念和規(guī)律。
�、磩�(chuàng)新意識、自學(xué)能力、信息收集和處理能力
能進行相關(guān)的資料收集和有針對性的閱讀，從中發(fā)現(xiàn)問題，思考問題，并解答相關(guān)的簡單問題。在試卷中增強試題的開放性，以便于考查學(xué)生運用知識解決問題的創(chuàng)新意識。
(二)高中競賽組對學(xué)科能力的考查要求
1.理解能力
理解物理概念、物理規(guī)律的確切含義，理解物理規(guī)律的適用條件，以及它們在簡單情況下的應(yīng)用;能夠清楚認(rèn)識概念和規(guī)律的表述形式(包括文字表述和數(shù)學(xué)表述);能夠鑒別關(guān)于知識和規(guī)律的似是而非的說法;理解相關(guān)知識的區(qū)別和聯(lián)系。
2.推理能力
能夠根據(jù)已知的物理知識和物理事實、條件，對物理問題進行邏輯推理和論證，得出正確的結(jié)論或作出正確的判斷，并把推理過程正確地表述出來。
3.綜合分析能力
能夠獨立地對所遇到的問題進行具體分析、研究，弄清其中的物理狀態(tài)、物理過程和物理情境，找出起決定作用的因素及相關(guān)條件;能夠把一個復(fù)雜的問題分解為若干較簡單的問題，找出它們之間的聯(lián)系;能夠提出解決問題的方法，運
用物理知識解決所遇到的綜合問題。
4.應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力
能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關(guān)系式，進行推導(dǎo)，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論。能運用幾何圖形、函數(shù)圖象進行表述、分析。
5.實驗與探究能力
能夠獨立地完成考查內(nèi)容和課程標(biāo)準(zhǔn)要求的實驗，能夠明確實驗?zāi)康�、實驗原理和方法，能夠控制實驗條件，會使用實驗儀器，會觀察、分析實驗現(xiàn)象，會記錄、處理，并得出結(jié)論，能夠?qū)Y(jié)論進行分析和評價;能夠發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，并根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的問題制定解決方案;能夠運用已學(xué)過的物理理論、實驗方法，正確使用實驗儀器去處理問題，包括簡單的設(shè)計性實驗并寫出實驗報告。
三、命題范圍
依據(jù)教育部《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和《全日制普通高級中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，初賽和決賽所考查的知識點范圍，不超出相關(guān)年級在相應(yīng)的時間段內(nèi)的普遍教學(xué)進度。高一組由于學(xué)生剛進入高中階段的物理學(xué)習(xí)，所學(xué)新知識有限，其考查范圍包括初中內(nèi)容。
四、考試形式
1.高一、高二組：閉卷。筆答�？荚嚂r間為120分鐘，試卷滿分為150分。
2.初三組：閉卷。筆答�？荚嚂r間為120分鐘，全卷滿分為100分。
五、試卷結(jié)構(gòu)
1.高一、高二組：全卷選擇題10題，非選擇題8題(包括實驗題兩題)
2.初三組：全卷選擇題4題，填空題4題，簡答題4題，解答及實驗探究題6題。
六、難度系數(shù)
1.初賽試卷的難度系數(shù)控制在0.6左右;
2.決賽試卷的難度系數(shù)控制在0.5左右。
首屆全國中學(xué)生數(shù)理化學(xué)科能力競賽
初三物理學(xué)科能力解題技能競賽樣題
一、選擇題(每題3分，共12分)
1. 一個雞蛋的質(zhì)量、課本中一張紙的厚度、一塊橡皮從桌面落到地面所用的時間，下列估算較接近的是 ( )
A. 60g 0.8mm 0.5s B. 10 g 80μm 5 s
C. 60g 80μm 0.5 s D. 10g 0.8mm 5 s
2.無論是酷暑還是嚴(yán)冬，在使用冷暖空調(diào)的房間的窗戶玻璃上，一般會出現(xiàn)凝結(jié)水珠的現(xiàn)象。則下列說法中正確的是 ( )
A.無論是冬天還是夏天，小水珠總是凝結(jié)在窗戶玻璃的內(nèi)表面
B.無論是冬天還是夏天，小水珠總是凝結(jié)在窗戶玻璃的外表面
C.夏天小水珠凝結(jié)在窗戶玻璃的內(nèi)表面，冬天小水珠凝結(jié)在窗戶玻璃的外表面
D.夏天小水珠凝結(jié)在窗戶玻璃的外表面，冬天小水珠凝結(jié)在窗戶玻璃的內(nèi)表面
3.在一個不透明的木板上，鉆一個小孔，用眼睛通過小孔可以觀察到一定的范圍，如圖1所示。為了擴大觀察的范圍，在小孔中嵌入各種形狀的玻璃制品。在圖中的四個截面中能獲得最大觀察范圍的是( )
圖
1
4.如圖2所示，乙是電磁鐵，在乙正上方用彈簧懸掛
一條形磁鐵，設(shè)電源電壓不變，閉合開關(guān)S待電磁鐵穩(wěn)定后，
當(dāng)滑動變阻器R的滑片p由上向下緩緩地滑動過程中，彈
簧的長度將 ( )
A. 變長 B.變短
C.先變長后變短 D.先變短后變長
二、填空題(每空2分，共16分) 圖
2
5.眼睛和照相機都可以成像，但它們的調(diào)節(jié)不相同。如照相機要照遠處景物時，必須 (填“增大”或“減小”)鏡頭到底片的距離，使像成在膠片上;而正常人的眼睛看遠處物體時，調(diào)節(jié)晶狀體的厚度使之 (填“增大”或“減小”)，從而使像成在視網(wǎng)膜上。(如圖3)
圖3
6.按照我國交通管理的規(guī)定“紅燈停、綠燈行、黃燈預(yù)備”，有人在科技活動中設(shè)計了
一個實驗電路，用以模擬十字路口的紅綠燈，如圖4所示。當(dāng)單刀多擲開關(guān)接通位置“1”時，東西方向的 燈發(fā)光。當(dāng)單刀多擲開關(guān)接通位置“3”時，允許 方向的車輛通行。
北
西 南 圖5
圖
4
7.遵守交通法規(guī)是每一個市民應(yīng)該具備的最基本的道德素養(yǎng)，否則會對人身安全帶來
重大威脅。如圖5所示為某道路由南向北機動車及非機動車的道路示意圖。已知一條機動車車道寬D=3m，甲、乙兩部轎車分別在慢車道和快車道上向北勻速行駛，V甲=36km/h，V乙=54km/h。兩部轎車的尺寸均為：長度L1=4.5m，寬度d=1.8m。當(dāng)甲、乙兩車沿南北方向上的距離為S2=3m時，在甲車前方慢車道與非機動車道交界處的C點(與甲車相距S1，且S1=10.5m)，突然有一人騎自行車橫穿馬路(假設(shè)勻速)，自行車車長L2=1.8m。那么當(dāng)自行車車速在____________范圍內(nèi)將與甲車相撞;當(dāng)自行車車速在____________范圍內(nèi)將與乙車相撞。(設(shè)兩轎車均在車道中間位置行駛，且不考慮轎車的制動情況)
8.有A、B、C、三個由同種材料制成的金屬球，它們的質(zhì)量分別為128g、400g、60g，
體積分別為16cm3、50 cm3、12 cm3。在A、B、C三個金屬球中，若只有一個是空心的，那么 球是空心的，這種材料的密度為 。
三、簡答題(每題4分，共16分)
9.小汽車的前擋風(fēng)玻璃有一定的傾斜角度，而卡車、公交車等大型車輛的前擋風(fēng)玻璃
卻幾乎是豎直的。請用光學(xué)知識分析小汽車前擋風(fēng)玻璃這樣安裝的原因。
10.壓縮式電冰箱是利用制冷劑在制冷系統(tǒng)中的周期性物態(tài)變化來循環(huán)制冷的，一種電
冰箱的一般構(gòu)造如圖6。上層為速凍室(冷源)，下層為冷藏室，它分為上、中、下三格�，F(xiàn)在有一批鮮魚、肉、蔬菜、水果，把這批食物放在冷藏室的格子中儲藏，怎樣做最科學(xué)?為什么這樣放置保鮮效果最佳?
11.如圖7所示，一女孩給站在橋上的朋友拍照.圖8中左、右兩張圖，哪一張是小女孩拍出的照片(從橋的倒影上判斷)?為什么?
圖
7 圖8
12.白熾燈泡的燈絲常制成螺旋狀，請你說出這樣做的目的是什么?
四、綜合題(共56分)
13.(7分)19世紀(jì)末，英國物理學(xué)家瑞利在精確測量各種氣體的密度時，發(fā)現(xiàn)由空氣中取
得的氮的密度是1.2572 kg/m3，而從氨中取得的氮的密度是1.2505 kg/m3。雖然多次重復(fù)測量，仍然存在這個令人奇怪的差異。瑞利不放過這一細(xì)微差異而執(zhí)著地研究下去。后來他與化學(xué)家拉姆塞合作，發(fā)現(xiàn)了氣體氬，從而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。原來空氣中取得的氮里混有密度較大的氬氣，假設(shè)氣體氬的體積占從空氣中取得的氮的體積的1/10，請你計算出氬的密度。
14.家庭電路的引線均有一定的電阻(約幾歐)，因此，當(dāng)家中空調(diào)、電爐等大功率用電器
工作時，家中原來開著的電燈會變暗。某科技小組的同學(xué)通過測試就可以估算出家庭電路引線部分的電阻。如圖9所示，用r表示家庭電路引線部分的總電阻，L為一只普通家用白熾燈泡，M是一臺空調(diào)節(jié)器。在測試時，先斷開開關(guān)S，接通燈泡L，測得燈泡
1;再閉合開關(guān)S ，測得燈泡兩端的電壓為U2，空調(diào)兩端的電壓為U1，燈泡的功率為P
2(P2遠大于P1)2表示，設(shè)電源的功率為P。試寫出估算r的表達式(只用U1、U2和P
電壓恒定)(8分)
圖9
15.(14分)如圖10(甲)所示是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計數(shù)裝置示意圖。其中S
為一激光源，R1為光敏電阻(有光照射時，阻值較小;無光照射時，阻值較大)，R2為定值保護電阻，a、b間接一“示波器”(示波器的接入不影響電路)。光敏電阻兩端的電壓隨時間變化的圖象，可由示波器顯示出來。水平傳送帶勻速前進，每當(dāng)產(chǎn)品從傳送帶上通過S與R1之間時，射向光敏電阻的光線會被產(chǎn)品擋住。若運送邊長為0.1m，質(zhì)量為0.6kg的均勻正方體產(chǎn)品時，示波器顯示的電壓隨時間變化的圖象如圖10(乙)所示。請回答下列問題：
(1)此產(chǎn)品的密度為多大?
(2)傳送帶對產(chǎn)品的支持力是多大?(g取10N/kg)
(3)已知計數(shù)器電路的電源電壓恒為6V，保護電阻R2的阻值為40Ω，求光敏電阻在兩種狀態(tài)下的阻值分別為多大?光敏電阻1h消耗的電能為多少?
2 (甲) (乙)
圖10
16.(12分)在機械制造中有一個給大飛輪定重心的工序，該工序的目的是使飛輪的重心發(fā)
生微小的位移，以使它準(zhǔn)確位于軸心上。如圖11所示，一個質(zhì)量為M=80kg、半徑為R=0.6m的金屬大飛輪可在豎直平面內(nèi)繞軸心(圖中兩虛線的交點)自由轉(zhuǎn)動。用力推動一下大飛輪，飛輪轉(zhuǎn)動若干周后停止。多次試驗，發(fā)現(xiàn)飛輪邊緣上的標(biāo)記F總是停在圖示位置。
(1)根據(jù)以上情況，可以初步確定飛輪重心P可能在圖中 。
A.軸心正下方的某一位置
B.軸心左側(cè)的某一位置
C.軸心右側(cè)的某一位置
(2)工人在飛輪邊緣上的某點E處，焊接上質(zhì)量為m=0.4 kg的金屬后，再用力推動飛...
輪，當(dāng)觀察到 的現(xiàn)象時，說明飛輪的重心已調(diào)整到軸心上了。
(3)請在圖11中標(biāo)出E的位置。
(4)試求調(diào)整前飛輪的重心P到軸心的距離l。
圖11
17.(7分)小明和小紅在課堂上測量了老花眼鏡的焦距。他們聯(lián)想到：能否測量近視眼鏡
的焦距呢?于是，他們在課后對此問題展開了探究：
(1)他們想到近視眼鏡屬于凹透鏡，回憶了凹透鏡對光線的作用，請你幫他們完成圖12中的光路圖。
(2)如果要利用太陽光測量近視眼鏡的焦距，他們還需要選擇什么器材?答： 。
(3)請你在方框里幫他們寫出實驗的操作步驟(也可以畫出示意圖說明)。
(4)根據(jù)你的設(shè)計，近視眼鏡焦距的表達式是： 。
(5)若要使焦距測量得更準(zhǔn)確些，在操作中要注意： 。
圖12
18.(8分)小明同學(xué)坐豎直升降的電梯從一樓到六樓時，感覺剛上升時
有一種向下沉的感覺，快到六樓時卻有一種向上拋的感覺;而從六樓到一樓時，剛開始向下時也有一種向上拋的感覺，快到一樓時又有一種向下沉的感覺。小明對此產(chǎn)生了興趣，覺得這種感覺應(yīng)該與人對電梯地板的壓力有關(guān)。于是他找來了一只彈簧測力計和一塊鐵塊來做實驗。他把彈簧測力計固定在電梯的天花板上，再把鐵塊掛在彈簧測力
計上，如圖13所示。當(dāng)電梯靜止時，彈簧測力計的示數(shù)為10牛，然圖13 后他開始研究電梯整個上升過程中彈簧測力計的示數(shù)變化，每隔1秒記錄一次數(shù)據(jù)，如表一所示，并畫出了彈簧測力計示數(shù)F隨時間t變化的圖線(如甲圖)。從甲圖中小明領(lǐng)悟到了向下沉的感覺是人對地板的壓力在增大，向上拋的感覺是人對地板的壓力在減小。接著他又開始研究電梯整個下降過程中彈簧測力計的示數(shù)變化，記錄數(shù)據(jù)如表二所示。
t (秒) t (秒)
甲 乙
圖14 請分析回答下列問題：
(1)根據(jù)表二數(shù)據(jù)，請在乙圖中畫出電梯在整個下降過程中彈簧秤示數(shù)F隨時間t變化的圖線。
(2)該鐵塊的質(zhì)量是 千克(g取10牛/千克)。當(dāng)電梯剛上升或下降時，彈簧測力計示數(shù)發(fā)生變化的原因是鐵塊具有 性。
(3)小明同學(xué)認(rèn)為彈簧測力計示數(shù)變大時電梯在上升，變小時電梯在下降，你認(rèn)為他的觀點對嗎? 。
(4)僅從彈簧測力計示數(shù)的變化如何來判斷電梯在整個運動過程中是在上升還是在下降? 。
參考答案
一、選擇題
1.C 2.D 3.D 4.C
二、填空題
5.減小 減小 6.紅 東西 7.0.4m/s~4m/s，4m/s~6m/s
8.C 8g/ cm3
三、簡答題
9.為保證夜間行車的安全。小汽車前擋風(fēng)玻璃傾斜安裝是因為后面車輛射來的光，照射到
前擋風(fēng)玻璃后，斜向下反射;當(dāng)車內(nèi)景物被照亮?xí)r，通過前擋風(fēng)玻璃所成的像在駕駛員前面的斜上方。這樣車內(nèi)駕駛員都不至由于反射光而受到干擾。
10.科學(xué)的儲藏方法是上層放鮮魚和肉，中層放水果，下層放蔬菜。因為電冰箱的冷源在最
上層，冷藏室內(nèi)上面的空氣遇冷溫度降低，密度增大而下沉。因此冷藏室上層的溫度最低，中層次之，下層最高。從食物的含水結(jié)構(gòu)、耐寒能力和食用情況來考慮，這樣放置效果最好。
11.右邊的圖是照片。因為景物的像并非只是景物的顛倒，而應(yīng)該是從水面觀察到的景色，
因此在倒影中能看到橋的下表面。
12.減少燈絲散熱，提高燈絲的溫度，使燈更容易達到熾熱狀態(tài)而發(fā)光。
四、綜合題
13.解：設(shè)從空氣中取得的不純的氮的體積為V，則含氮V1=9V/10，V2=V/10，故m1=ρ1V1，
m2=ρ2V2，又ρ混=m混/V=(m1+m2)/V，可求得ρ2=1.3175 kg/m3
14.U2(U1?U2)/P2
15.解：⑴ρ?mm0.6=3?3kg/m3=0.6×103 kg/m3 VL0.1
(2)支持力為F=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N
(3)有光照射時，U1=2V U2=U-U1=4V
R1U1U2? R1=1R2=?40Ω=20Ω R2U2U24
光被擋住時，U1′=4V U2′=U-U1′=2V
???R1U1U14 R1′=?R2=?40Ω=80Ω 2R2UU22
U1222t1= 光敏電阻1h消耗的電能W1=??3600J=480J R12032
421t=W2=??3600J=240J 2803R1U1?2
W總=W1+W2=(480+240)J=720J
16.(1)A
(2)每次推動飛輪后，飛輪邊緣上的標(biāo)記F可以停在任意位置
(3)E點位置如圖1所示
(4)考慮到調(diào)整后，飛輪可以停在任意位置，
那么當(dāng)飛輪的重心P和焊接點E轉(zhuǎn)動到同一水平線 上時(如圖2所示)，根據(jù)杠桿平衡條件
Mgl = mgR
解得 l = mR/M = 0.4 kg×0.6m/80kg
= 3×10-3m
= 3mm
圖1 圖2 17 (1)如圖3 所示
(2)刻度尺、白紙
(3)步驟：①.將近視眼鏡正對著太陽光，白紙與眼鏡平行;②.用刻度尺量出白紙上亮環(huán)的直徑為D;③.量出白紙到眼鏡的離為L;④.量出玻璃鏡片的直徑為d. 或者畫圖 4 (4) (5)答出太陽光正對著近視眼鏡即可得1分。 E mg
圖3
18.(1)如圖5 所示
(2)1 慣、(3)不對 (4)彈簧測力計示數(shù)變化如甲圖趨勢的說明電梯在上升，彈簧測力計示數(shù)變化如乙圖趨勢的說明電梯在下降�；驈椈蓽y力計示數(shù)先變大后變小然后不變
再又先變小后變大的說明電梯在上升，
彈簧測力計示數(shù)先變小后變大然后不變再又先變大后變小的說明電梯在下降。 )
圖5
高一物理學(xué)科能力解題技能競賽樣題
第一部分 選擇題 (共 40 分)
一、本題共 10小題，每小題 4 分，共 40分。在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確，全部選對的得 4 分，選不全的得 2 分，有錯選或不答的得 0 分。
1.北京奧運會在8月10日下午進行的女子雙人3米板決賽中，中國組合郭
晶晶/吳敏霞以343.50的總分毫無懸念的摘得冠軍。雙人跳除要求高難度動作以
外，還要求參賽的兩位選手動作的高度一致，如圖1所示是郭晶晶/吳敏霞完美一
跳的瞬間，在忽略空氣阻力的情況下，下列說法中正確的是()
A.若以水平面為參考系，郭晶晶/吳敏霞做自由落體運動
B.在研究郭晶晶和吳敏霞跳水運動時可以把她們當(dāng)作質(zhì)點
C.若以跳臺側(cè)面的某靜止的攝像機的鏡頭為參考系，郭晶晶/吳敏霞的運動
軌跡是一條拋物線
D.晶晶和吳敏霞的運動過程是變加速運動。
解析：由于跳水是在跳板振動后運動員向上跳起后開始的運動，所以在忽
略空氣阻力情況下，相對地面靜止的參考系，運動員做斜拋運動，則A錯，C對;跳水運動主要是向觀眾展示她們優(yōu)美的空中肢體動作，因此不能當(dāng)質(zhì)點處理，則B錯;在忽略空氣阻力時她們只受重力作用，做加速度為g的勻變速運動，則D錯。
答案：C
2.課外活動時，小明和小華均在操作上沿直線進行跑步訓(xùn)練.在某次
訓(xùn)練中，他們通過的位移和時間的關(guān)系如圖2所示，則下列說法中正確的
是( )
A.兩人都做勻速直線運動
B. 兩人都不是做勻速直線運動
C. 前2s內(nèi)，小華跑得較快
D.全程中，兩人跑步的平均速度相同 圖2
解析：由圖象可知，小明做勻速直線運動，小華做變速運動，AB錯。在8s內(nèi)兩人發(fā)生的位移相等，在前2s內(nèi)小華發(fā)生的位移多，則CD正確。
答案：CD
3.在2008年8月16日，牙買加選手尤塞恩-博爾特在國家體育
場“鳥巢”進行的北京奧運會男子100米決賽中以9秒69的成績奪得
金牌并打破9秒72的世界紀(jì)錄。設(shè)高度為H的博爾特正在進行100m
短跑就要到達比賽的終點處，有一攝影記者用照相機拍攝下了運動員
沖刺的一幕。已知攝影記者使用的照相機的光圈(控制進光量的多少)
是16，快門(曝光時間)是1/60s，得到照片后測得照片中人高度為圖
1
h，胸前號碼布上模糊部分的寬度是?L。則由以上數(shù)據(jù)可以知道運動員的( ) 圖3
�、�100m成績 ②沖刺速度 ③100m內(nèi)的平均速度 ④沖刺時1/60s內(nèi)的位移
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
解析：照片中模糊部分的寬度就是最后沖刺時的1/60s運動員號碼布對應(yīng)的運動位移，由放大比例關(guān)系可知其大小?x為H?L h
??xH??L60H?L??.由以上分析可知C選項正確。 ?th?1/60h對應(yīng)運動員的最后沖刺速度為v
【答案】C
4.小雪和她所在的物理學(xué)習(xí)興趣小組在探究摩擦力過程中，用兩完全相同的木板把一個正方形木塊夾住，設(shè)其正方形木塊A重6N，用力F=10N的水平推力通過P、Q兩木板把A物夾住，木板與A物間的動摩擦因數(shù)為0.4，圖4為它的正視圖.現(xiàn)要將A物體勻速拉出，則拉力大小可能為( )
A.1牛 B. 2牛
C. 7牛 D.14牛
解析： 物塊相對接觸面滑動時，
其摩擦力為：f?2?F?2?0.4?10N?8N
若從上端拉出物體，則拉力T?f?mg?(8?6)N?14N，
圖
4
若從下端拉出物體，則拉力T??
若從側(cè)面拉出物體，則拉力T???
則綜上所述BCD正確。
答案：BCD f?mg?(8?6)N?2N f?8N
5. 隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺問題日顯突出，近期油價不斷攀升，
已對各國人民的日常生活造成了各種影響.如圖所示排長隊等待加油的情景已經(jīng)多
次在世界各地發(fā)生，能源成為困擾世界經(jīng)濟發(fā)展的重大難題之一，下列有關(guān)能源轉(zhuǎn)
化的說法中錯誤的是( ) ..
A.少駕私家車，多乘公交車上下班，是節(jié)約能源的具體措施之一
B.提倡使用太陽能熱水器可減少不可再生能源的消耗
C.利用鈾核裂變釋放能量發(fā)電的過程，實質(zhì)上就是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過
程
D.盡管能的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過程中能量是守恒的，但是如果燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化 圖5
解析：要求對各種能源有一定的了解，知道能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有一定的方向性，能關(guān)注日常生活中的能耗，有節(jié)約能源的意識。
答案：C
6.王勇同學(xué)在賓館飯店看到一種自動門，當(dāng)有人靠近時，門會實現(xiàn)自動開閉。王勇同學(xué)對此產(chǎn)生了濃厚的興趣，他很想知道自動門是如何實現(xiàn)自動控制的。為此他反復(fù)做了幾次試驗：當(dāng)他輕輕地靠近自動門時，門自動打開;當(dāng)把一個足球滾向自動門時，門自動打開;當(dāng)把一面底部裝有滾珠的無色透明大玻璃板，直立著滑向自動門時，門不打開。王勇同學(xué)根據(jù)探究試驗的結(jié)果，對自動門的自控原理提出了以下幾種猜想，你認(rèn)為其中最合理的猜想是[ ]
A.自動門“聽”到來者的聲音時，通過聲控裝置實現(xiàn)自動開閉
成了熱能，就無法將此燃料釋放的熱能100%地復(fù)原成原來的化學(xué)能
B.自動門探測到靠近的物體發(fā)射出的紅外線，通過光控裝置實現(xiàn)自動開閉
C.自動門本身能發(fā)射出一種紅外線信號，當(dāng)此種信號被靠近的物體反射時，就會實現(xiàn)自動開閉
D.靠近門的物體通過空氣能產(chǎn)生一種壓力傳給自動門，實現(xiàn)自動開閉
解析：任何物體都可以發(fā)出紅外線。根據(jù)題意，當(dāng)把一個足球滾向自動門時，門自動打開;當(dāng)把一面底部裝有滾珠的無色透明大玻璃板，直立著滑向自動門時，門不打開，可以判斷是自動門本身發(fā)射紅外線，選項C正確。
答案：C
7. 在2008年5月四川汶川大地震救援中，某空降兵從飛機上跳下，先做自由落體運動，在t1時刻，速度達較大值v1時打開降落傘，做減速運動，在t2時刻以較小速度v2著地。他的速度圖象如圖6所示。下列關(guān)于該空降兵在0～t1或t1～t2時間內(nèi)的的平均速度的結(jié)論正確的是( )
v1v?v2 B.t1～t2，?1 22
v?v2v?v2C.t1～t2， ?1 D.t1～t2，?1 22A.0～t1，?
解析：根據(jù)題意0～t1時間內(nèi)，空降兵做自由落體運動，平均速度為
?vs， t?，選項A正確.t～t時間內(nèi)，空降兵做變速直線運動，v?t2v12圖6
圖線與兩坐標(biāo)軸所包圍的“面積”小于他做勻減速直線運動時圖線所包圍的“面積”，故選項D正確。
答案：AD
8.如圖7所示，電源電壓不變，在滑動變阻器的滑片P從a端滑到b
端的過程中( )
A、電流表、電壓表示數(shù)都減小
B、電流表、電壓表示數(shù)都增大
C、電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大
D、電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)減小
解析：當(dāng)滑動變阻器的滑片P從a端滑到b端的過程中，電阻R2變大，
干路電流就變小，電流表讀數(shù)變小，電阻R1兩端電壓變小，故電阻R2兩端
電壓變大，電壓表讀數(shù)變大，選項C正確。
答案：C
9.奧運會中的撐桿跳是一項非常受歡迎的運動
項目，小艷同學(xué)在網(wǎng)上找到兩張照片，一個某運動
員在撐桿達到最高處瞬間的照片如圖8右圖所示，她
又找到一個漫畫如圖8左圖所示，她認(rèn)為此圖與運動
員撐桿跳有相似之處，接著她把桿的支點與地面接
觸到運動員松手離開桿的過程中，其受 圖8 ?sv1?v2?,t2
圖7
力情況可簡化為一個長木板上有一木塊的模型，如圖9所示，當(dāng)長木板的傾角θ逐漸增大時，則( )
A.如果木塊一直靜止在木板上，則木塊所
受的重力和支持力的合力逐漸增大
B.如果木塊一直靜止于長木板上，則木塊
所受重
圖9
圖10
力、支持力和靜摩擦力的合力逐漸增大
C.如果木塊一直靜止在木板上，則木塊所受的重力、支持力和靜摩擦力的合力逐漸增大 D.如果θ從0°一直增大到90°，則木塊所受的摩擦力一直增大
【解析】物體受力情況如圖10所所示，其中木板對木塊支擇持力的合力等于重力，木塊重力的大小不變，而木塊重力與木板對木塊支持力的合力等于木塊和木板間的間摩擦力，對木塊動態(tài)分析可知，木塊若靜止在木板上，則靜摩擦力一直增大，直至運動為止，此后摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮Σ⒉粩鄿p小，則A正確D錯;木塊所受重力支持力和靜摩擦力的合力為零，BC錯。 【答案】A
10.一輛汽車從靜止開始勻加速開出，然后保持勻速運動，最后勻減速運動直到停止。從汽車開始運動起計時，下表給出了某些時刻汽車的瞬時速度，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)通過分析，計算可以得出()
A.汽車加速運動經(jīng)歷的時間為4s B.汽車加速運動經(jīng)歷的時間為5s C.汽車勻速運動的時間為2s D.汽車減速運動時間為1s
【解析】本題考查勻變速運動基本規(guī)律，由表格獲取信息的能力。 加速階段的加速度a1
?
6.0?3.09.0?3.0
?3m/s2，減速階段的加速度a2??6m/s2，勻
2.0?1.010.5?9.5
加速階段時間t1=12.0/3=4s，減速階段時間t2=12/6=2s，10.5s后又運動了?t=3.0/6=0.5s停下，所以物體共運動t=11s，勻速運動的時間t3=t-t1-t2=5s，綜合以上分析可知選項A正確。
答案：A
第二部分 非選擇題(共110分)
二、本題共8小題，滿分110分。其中11、12題為實驗題，要按題目要求做答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。
11.為鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識設(shè)計了一個電子拉力計，圖11是原理圖。硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計，P與R1間的摩擦不計)。定值電阻R0=5Ω，a、b是一根長為5cm的均勻電阻絲，阻值R1=25Ω，電源電壓
U=3V，電流表的量程為 O～0.6A。
(1)小明在電路中連入RO的目的是______________。 (2) 當(dāng)拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為___________A.
(3) 已知該彈簧伸長的長度ΔL與所受拉力F間的關(guān)系如
R0
a P
彈簧
圖11
拉環(huán)
R1 b
圖12所示。通過計算說明, 開關(guān)S閉合后，當(dāng)電流表指針指在0.3A處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為多大?
解析：考查考生從電路圖、實驗數(shù)據(jù)圖分析、讀取信息、得出結(jié)論的科學(xué)探究能力，涉及的知識內(nèi)容包括①串聯(lián)電路及串聯(lián)電路中總電阻與分電阻的關(guān)系;②歐姆定律;③電阻大小與電阻線長度的關(guān)系等多個方面的問題。此題綜合性強。 (1)防止電流過大而燒壞電流表(或答保護電路);(2)滑片P
處于
a端，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為
△L/I?
U3
A=0.1A; ?
R0?R15?25
R1=RR0=U/IR0=3V/0.3A5Ω=5Ω
圖12
(3)當(dāng)電流為0.3A時變阻器連入電路中的電阻為：
/N
連入電路中的電阻線長度為L′=
5?
×5cm=1 cm 25?
則彈簧的伸長量為△L=5cm-1 cm=4cm 由圖象可知拉力F=400N 答案：400N
12.廣東佛山九江大橋撞船事故后，佛山交通部門加強了對佛山市內(nèi)各種大橋的檢測與維修，其中對西樵大橋?qū)嵤┝藶槠诮荒甑姆忾]施工，置換了大橋上所有的斜拉懸索。某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們很想知道每根長50m、橫截的圓面積為400cm2的新懸索能承受的最大拉力。由于懸索很長，抗斷拉力又很大，直接測量很困難，同學(xué)們則取來了同種材料制成的樣品進行實驗探究。由胡克定律可知，在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力F與形變量x成正比，其比例系數(shù)與彈簧的長度、橫截面積及材料有關(guān)。因而同學(xué)們猜想，懸索可能也遵循類似的規(guī)律。
(1)同學(xué)們準(zhǔn)備象《探究彈簧彈力與彈簧伸長量之間關(guān)系》的實驗一樣將樣品豎直懸掛，再在其下端掛上不同重量的重物，來完成本實驗。但有同學(xué)說懸索的重力是不可忽略的，為了避免懸索所受重力對實驗的影響，你認(rèn)為可行的措施應(yīng)該是： 。
(2)同學(xué)們通過游標(biāo)卡尺測樣品的直徑來測定其截面積，某次測量該樣品的直徑為0.830cm。 (3)經(jīng)過同學(xué)們充分的討論，不斷完善實驗方案，最后實驗取得數(shù)據(jù)如下：
①分析樣品C的數(shù)據(jù)可知，其所受拉力F(單位N)與伸長量X(單位m)遵循的函數(shù)關(guān)系式是 。
�、趯Ρ雀鳂悠返膶嶒灁�(shù)據(jù)可知，懸索受到的拉力與懸索的伸長量成正比，其比例系數(shù)與懸索長度 成
正比、與懸索的橫截面積 。 答案：
(1)將懸索樣品水平放置在光滑水平面上，用滑輪將豎直向下的重力變?yōu)樗降睦Α?(3)①F=2×106X(N)
�、谄椒降牡箶�(shù);;成正比。 13.如圖13所示是利用潮汐發(fā)電的原理圖。左方為陸地和海灣，中間為水壩，其下有通道，無論漲潮或落潮，水流經(jīng)過通道均可帶動發(fā)電機發(fā)電。一晝夜中兩次漲、落潮，四次發(fā)電。漲潮時，堵住通道，潮水漲至最高水位時打開通道，進水發(fā)電，如圖13甲所示;當(dāng)海灣水位漲至最高時，堵住通道，如圖13乙所示;落潮至最低水
位時，打開通道放水發(fā)電，如圖13丙所示。(g取10N/kg，海水的密度1.0×10kg/m)
以下是某小型潮汐發(fā)電站的一組數(shù)據(jù)，據(jù)此回答下列問題：
3
3
圖13
(1)當(dāng)海灣水位漲至最高時，海灣底部所受水的壓強是多少? (2)每次漲潮(或落潮)經(jīng)過通道水的質(zhì)量為多少? (3)試計算每日水流對水輪發(fā)電機做了多少功? 解析：(1)由水的壓強公式：p=ρgh可得：
p=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1.0×105Pa
(2)每次漲潮(或落潮)經(jīng)過通道水的質(zhì)量為：m=ρV=ρSh m=1.0×103kg/m3×4.5×106m2×(10m-6m)=1.8×1010kg
(3)每日水流對水輪發(fā)電機做的功為：W水=W電/η
W水=(4.4×104×3.6×106J)/0.1=1.58×1012J
答案：見解析
14.小芳是一個善于思想的鄉(xiāng)村女孩，她在學(xué)過自由落體運動規(guī)律后，對自家房上下落的雨滴產(chǎn)生了興趣，她坐在窗前發(fā)現(xiàn)從屋檐每隔相等時間滴下一滴水，當(dāng)?shù)?滴正欲滴下時，第1滴剛好落到地面，而第3滴與第2滴分別位于高1m的窗子的上、下沿，小敏同學(xué)在自己的作業(yè)本上畫上了如圖14右圖所示雨滴下落同自家房子的關(guān)系，其中2點和3點之間的小矩形表示小敏正對的窗，請問：
(1) 此屋檐離地面多高? (2) 滴水的時間間隔是多少?
【解析】由圖可知，如果將這5滴水的運動等效為一滴水
的自由落體運動，并且將這一滴水運動的全過程分成時間相等的4段，設(shè)時間間隔為T，則這一滴水在0時刻、Ts末、2Ts末、3Ts末、4Ts末所處的位置，分別對應(yīng)圖示第5滴水，第4滴水，第3滴水，第2滴水，第1滴水所處的位置，據(jù)此可做出解答。 解法一：設(shè)屋檐離地面高為h，滴水間隔為T。 由h=gt/2得
2
圖14
第2滴水的位移h2=g(3T)/2 ①
第3滴水的位移h3=g(2T)/2 ②
且h2- h3=1 ③
由①②③得 T=0.2s
則屋檐高h=g(4T)/2=3.2m
解法二：比例法
(1)由于初速度為零的勻加速直線運動從開始運動起，在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之比為1：3：5：?(2n-1)，所以令相鄰兩水滴之間的間距從上到下依次是1s：3s：5s：7s。
由題意知，窗高為5s，則5s=1 ， s=0.2m
屋檐高h= 1s+3s+5s+7s=16， s=3.2m。
(2)由h=gt/2得滴水的時間間隔T為： 2222
T=2xg=0.2s
解法三：平均速度法
設(shè)滴水間隔為T，則雨滴經(jīng)過窗戶過程中的平均速度為v=h/T。
由v=gt知，雨滴2.5T的速度v2.5=2.5gT
由于v=v，所以1/T=2.5gT
解得T=0.2s 屋檐高h=g(4T)/2=3.2m
答案：(1)3.2m;(2)0.2s.
15.閱讀短文，回答問題
微波爐是現(xiàn)代家庭中的烹飪工具.接通電源后微波爐內(nèi)的磁控管能產(chǎn)生頻率很高波長很短的電磁波，故稱為微波.微波有以下重要特性：(1)微波的傳播速度等于光速，微波遇到金屬物體，會像光遇到鏡子一樣地發(fā)生反射.(2)微波遇到絕緣材料，如玻璃、塑料等，會像光透過玻璃一樣順利通過.(3)微波遇到含水的食品，能夠被其大量吸收，引起食品內(nèi)部分子發(fā)生劇烈的振動，達到加熱食品的目的.(4)過量的微波照射對人體有害.
(1)微波在真空中的傳播速度為_______ m/s。
(2)若一微波束與金屬板成30角射向金屬板，反射時反射角為______。
(3)為防止微波泄漏對人體造成傷害，在玻璃爐門內(nèi)側(cè)應(yīng)裝有____________。
(4)小明家使用的微波爐功率為1000W，小明用該微波爐加熱質(zhì)量為300g、溫度為20℃的水至沸騰，用時2 min，這段時間內(nèi)微波爐的效率為________�！綾水=4.2×10J/(kg℃)，盛水容器吸熱不計，氣壓為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓】
解析：⑴微波的傳播速度等于光速，即3?10m/s.
⑵根據(jù)光的反射定律知，反射角等于入射角，而入射角為i832?90?30?60，所以反射角為60. ⑶根據(jù)題意，微波遇到金屬物體，會像光遇到鏡子一樣地發(fā)生反射.為防止微波泄漏對人體造成傷害，在玻璃爐門內(nèi)側(cè)應(yīng)裝有金屬網(wǎng)或金屬板。
⑷加熱質(zhì)量為m?300g=0.3kg，溫度為T1?20℃的水至沸騰即溫度為T2?100℃，用時t?2min=120s，
這段時間內(nèi)該微波爐產(chǎn)生的熱量為Q?cm?T?4.2?103?0.3?(100?20)J?1.0?105J,
W=833.3W，微波爐的效率為每秒鐘產(chǎn)生的熱量為Q1.0?105P???t120
??P?833.3??100%?83.3% P1000
8。答案(1)3×lO (2)60 (3)金屬網(wǎng)(答金屬板也算對) (4)83.3%
16.某校興趣小組模仿這一現(xiàn)象，制作了一把“浮力秤”。將厚底直筒形
狀的玻璃杯浸入水中，如圖15所示。已知玻璃杯的質(zhì)量為200g，底面積為
30cm2，高度為15cm。(水的密度ρ水=1×103kg/m3)求：
(1)將杯子開口向上豎直放入水中時(注：水未進入杯內(nèi))，杯子受
到的浮力。
(2)此時杯子浸入水中的深度(即為該浮力秤的零刻度位置)。
(3)此浮力秤的最大稱量(即量程)。
解析：(1)杯子的重量為G杯
G杯=mg=0.2kg×10N/kg=2N
∵杯子在水中處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)二力平衡的條件
杯子受到的浮力F浮=G杯=2N
(2)設(shè)杯子浸入水中時，浸入的深度為h，有
F浮=G排=ρgSh
則有：h=圖15 F浮 ?gS
-h=(2N)/(103kg/m3×10N/kg×30×104m2)=1m=0.067m 15
(3)當(dāng)往杯子內(nèi)放被測物時，若杯子下沉到水面剛好到杯口(水未進杯內(nèi))
此時杯子下沉的深度為h′=15×10-2m
受到的浮力F′浮=ρgS h′
F′浮=103kg/m3×10N/kg×30×10-4m2×15×10-2m
F′浮=4.5N
設(shè)能稱量的最大值為F
F=F′浮-G杯=4.5N-2N=2.5N
答案：(1)2N;(2)0.067m;(3)2.5N.
17.某餐館為招來顧客想制作一塊1m的特大豆腐，結(jié)果因豆腐癱軟而告失敗，
其實硬的巖石處在太高的山體底部也會癱軟，這是因為山峰高到一定程度后巖石基
部壓強過大，會發(fā)生溶化而開始流動的緣故。
(1)若每摩爾巖石熔化時要吸收熱量為λm,巖石的摩爾質(zhì)量為μ，山體可看作
均勻的圓柱體。當(dāng)山高達極限高度H時繼續(xù)增高一點就熔化掉一點，既不能再增高
了。試從能量的角度寫出山的極限高度表達式。
(2)設(shè)巖石的主要成分為SiO2 ，其?m2?8540J/mol，求山的最大高度
H圖
16
值。(SiO2的摩爾質(zhì)量μ=0.06kg/mol)
解析：(1)畫出示意圖，如圖16，首先假設(shè)一個橫截面積為S，高為H的圓柱。若山增加Δh高度后(增加的質(zhì)量為m)，底部就溶化掉Δh高度，如圖17所示。這表明H這個數(shù)值已經(jīng)是極限高度了。這時m的勢能減少量轉(zhuǎn)化為熔化巖石的內(nèi)能。
設(shè)山體總質(zhì)量為M，M1 ??sH ○
熔化巖石的質(zhì)量為m，m?2 ?s?h ○
熔化巖石需要吸收的熱量是Q，Q?m
??m??s?h?m
?3 ○
Δh
4 根據(jù)能量守恒定律有：Mg?h?Q ○
引○2○3○4解得：既 H由○??m
?g h
(2)代入數(shù)據(jù)后得：H?8540m?14233m 0.06?10
?14233m 答案：(1)H??m
?g，(2)H
18.一質(zhì)點沿直線運動，其速度隨時間變化的關(guān)系
1圖象恰好是與坐標(biāo)軸相切的圓弧，如圖18甲所示，則4
質(zhì)點在這20s內(nèi)的位移s為多少?質(zhì)點在10 s時的加速
度α為多少?
【解析】 物體在20s內(nèi)的位移是速度圖線與兩坐甲 乙
標(biāo)軸圍成的圖形面積，
1?R2??R2 (R表示圓弧的半徑) 4
1考慮到物理意義，則s?8?20???20?8?34.4(m) 4若僅從圖形考慮，則s
如上圖乙所示，過10s對應(yīng)的圓弧上的B點作切線FE，設(shè)圓弧的半徑為R，由圖形方面考慮，易得
Rsinθ=BC/O′B=()/R=1/2，所以θ=30° 2
由圖中幾何關(guān)系還可知道，△EOF～△O′CB，故tanθ=BC/O′C=OF/OE
因速度圖象的斜率表示加速度的大小，則：α=kB=tan∠OEF==OFBC OEO′C
由加速度的概念知：BC應(yīng)表示的是速度，O′C表示的是時間。在△O′BC中，BC=O′Bsinθ，因BC表示的是速度，因為 O′B=O′D=AO=8ms,
故BC=8sin30°=4m/s。
在△O′BC中，O′C=O′Bcosθ，因O′C表示的是時間，故O′B=O′A=DO=20s, -1
O′C=20cos30°，所以加速度α=BC423 2= = (m/s) O′C3 15
23 答案：34.4m;。 15
首屆全國中學(xué)生數(shù)理化學(xué)科能力競賽
物理高二樣題
第一部分 選擇題 (共 40 分)
二、本題共 10小題，每小題 4 分，共 40分。在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確，全部選對的得 4 分，選不全的得 2 分，有錯選或不答的得 0 分。
1.北京奧運火炬實現(xiàn)了成功蹬上珠峰的預(yù)定目標(biāo)，如圖1所示是火炬手攀蹬珠峰的線路圖，請跟據(jù)此圖判斷下列說法正確的是()
A. 由起點到終點火炬手所走線路的總長度是火炬的位移
B. 線路總長度與火炬所走時間的比等于蹬山的平均速度
C. 在計算蹬山運動的速度時可以把火炬手當(dāng)成質(zhì)點
D. 頂峰的重力加速度要比拉薩的重力加速度小
解析：線路的總長度是路程，則A錯;路程與位移的比是速率，則B錯;計算蹬山運動的速度不必考慮蹬山運動員的大小和
形狀，則C對;由萬有引力規(guī)律g
重力加速度比拉薩的小，則D對。
答案：CD
2.在今年5.12汶川大地震的救援行動中，千斤頂發(fā)揮了很大作用，如圖2所示是剪式千斤頂，當(dāng)搖動把手時，螺紋軸就能迫使千斤頂?shù)膬杀劭繑n，從而將汽車頂
起。當(dāng)車輪剛被頂起時汽車對千斤頂?shù)膲毫?.0×105N，此
時千斤頂兩臂間的夾角為120°，則下列判斷正確的是( )
A. 此時兩臂受到的壓力大小均為1.0×105N
B. 此時千斤頂對汽車的支持力為1.0×105N
C. 若繼續(xù)搖動手把，兩臂受到的壓力將增大
D. 若繼續(xù)搖動手把，兩臂受到的壓力將減小
解析：根據(jù)力的平行四邊形定則可知千斤頂所受的壓力
與兩臂的分力相等，則AB對;若繼續(xù)搖動手把則兩臂的所受
的分力在合力不變情況下將減小，則C錯，D對。
答案：ABD
3. 來自黑龍江的侯斌身后系著一條從高空垂下的滑輪
繩索，火炬插在輪椅支架上，侯斌緊拽著從天而降的繩索，
一尺一尺、一寸一寸往上攀 ，“攀登”就是侯斌生活的主題，
也是無數(shù)頑強求生、奮力拼搏的殘疾人的生命寫照。在人生
幾乎遭遇絕境的時候，抓住黑暗中垂下的一條繩索，努力攀
上去，就能翻越絕壁，獲得光明、溫暖和希望。經(jīng)過艱苦卓
絕的5分鐘的攀登，侯斌手暴青筋，汗如雨下。最后，侯斌
右手高擎起祥云火炬，一條火龍迅速呼嘯而上北京殘奧 圖3
會的主火炬，以一種大樸若拙但卻震撼人心的方式被點燃了。
圖3是侯斌攀登過程和點燃主火炬兩個瞬間的照片，請根據(jù)以上情況判斷下列說法正確的是()
?GM(R?h)2可知在峰頂?shù)膱D1 圖
2
A. 侯斌攀登過程中所做的功轉(zhuǎn)換為侯斌和輪椅等裝備 的重力勢能和動能
B. 若把侯斌攀登過程看做是勻速運動，則手對繩的拉力等于侯斌和輪椅等裝備的重力
C. 火炬燃燒過程是把儲存在燃料中的化學(xué)能以燃燒的形式轉(zhuǎn)化為熱能和光能
D. 與李寧點燃主火炬上升過程相比，侯斌在攀登過程中消耗了更多的體能
解析：根據(jù)功能原理可知A正確;侯斌和輪椅等裝備共受三個力的作用，兩根繩向上的拉力，這兩個力大小相等，方向相同，其代數(shù)和等于侯斌和輪椅等裝備的重力，則B錯;侯斌在攀登過程中克服重力做功釋放了大量的能量，而李寧上升過程是靠機械的拉力做功，在上升過程中，李寧只需保持身體的平衡，因此并不需要釋放太多的體能。則D對。
答案：ACD
4.某物體的運動圖象如圖4所示，以下說法正確的是( )
A.若x表示位移，則物體做往復(fù)運動
B.若x表示位移，則物體做勻速直線運動
C.若x表示速度，則物體做朝某一方向的直線運動
D.若x表示速度，則物體做勻變速直線運動
解析：分析圖象問題時，先要看縱坐標(biāo)表示什么，再看
圖線，注意圖線不代表物體運動的軌跡，物體做直線運動.若
x表示位移，位移圖線的斜率表示速度，圖線的斜率在0~2s、
4~6s為正，2~4s、6~8s為負(fù)，表示相應(yīng)的速度一會兒為正，
一會兒為負(fù)，故物體做往復(fù)直線運動，A正確.若x表示速
度，速度圖線的斜率表示加速度，圖線的斜率在0~2s、4~6s
為正，2~4s、6~8s為負(fù)，表示相應(yīng)的加速度一會為正，一會
為負(fù)，但大小相等.因而速度均為正，故物體先做勻加速直線運動，再做勻減速直線運動到速度為0，接著再做勻加速直線運動，然后再做勻減速直線運動到速度為0，所以物體一直向某一方向做直線運動.
答案：AC. 2
圖4
4 6 8 t
5.如圖5所示，在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處固定一點電荷，將質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點A由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低
點B時，對管壁恰好無壓力，則固定于圓心處的點電荷在A B弧中點處
的電場強度大小為( )
A.mg/q B.2mg/q C.3mg/q D.4mg/q
【解析】本題中要分析出小球受到重力、庫侖力和管道的壓力作用，
能解讀題目中給出的條件：小球沿細(xì)管滑到最低點B時管壁恰好對其無
壓力，即小球在這一位置不受管道的壓力作用。由于沿管道剛好是電場的等勢面，整個過程電場力不做功，只有重力做功，根據(jù)動能定理得mgR
2vB得Eq?mg?mR圖5 ?12mvB，根據(jù)牛頓第二定律2。電場強度大小為E?3mg/q。選項C
正確，其它選項錯誤。 【答案】C
6.某研究性學(xué)習(xí)小組為了測量地面對籃球的最大彈力，提出
了以下四個方案，你認(rèn)為可行的是()
A. 甲同學(xué)認(rèn)為可以通過測量籃球的質(zhì)量和落地后彈起的高
度，然后根據(jù)動能定理求最大作用力。
B. 乙同學(xué)認(rèn)為根據(jù)沖量的定義式及籃球落地前瞬間和跳離地 圖6
C. 面瞬間速度求最大作用力。
D. 丙同學(xué)認(rèn)為把一張白紙平放到地面，然后把籃球的表面灑上水，讓籃球擊到白紙上，留下水印，然后把白紙放到體重計上，把球慢慢的向下壓，當(dāng)球和水印重合時，體重計的讀數(shù)就是地面給球的最大彈力。
E. 丁同學(xué)認(rèn)為可以把球直接打到體重計上，直接讀數(shù)即可。 解析：彈力做功使籃球獲得初動能W律：mgh
?
12
mv，測量籃球落地后彈起的高度2
h，根據(jù)機械能守恒定
?
12
mv,籃球與地面作用的過程中彈力作用時間很短，彈力是變力，它的功不能由W?Fs來2
求，故A錯;由牛頓第二定律F?ma?m?
vt?v0
t
中，作用力是平均值，而且必須要測量籃球與地面
的作用時間t，故B錯;選項C利用的是等效法，可行;選項D把球直接打到體重計上， 體重計的讀數(shù)變化很快，不易讀取數(shù)據(jù)，不可行。
答案：C
7.同學(xué)們在由靜止開始向上運動的電梯里，把一測量加速度的小探頭固定在一個質(zhì)量為1kg的手提包上，到達某一樓層停止，采集數(shù)據(jù)并分析處理后列出下表：
取9.8m/s2)中正確的是( )
為此同學(xué)們在計算機上畫出了很多圖像，請你根據(jù)上表數(shù)據(jù)和所學(xué)知識判斷下列圖7(設(shè)F為手提拉力，g
① ②
�、� ④
圖7
A.①② B.②③ C.③④ D.①③
解析：由表中數(shù)據(jù)可判斷，電梯先做勻加速直線運動，物體處于超重狀態(tài)，速度均勻增加，由圖①、③可計算出加速度大小都為a1?0.4m/s2;然后做勻速直線運動，速度不變，物體受的拉力與重力相等，F(xiàn)?mg?9.8N，物體做勻減速直線運動時，處于失重狀態(tài)，物體速度不斷減小，由圖①、③可計算出加速度大小都為a2?0.4m/s2。則D正確。
答案：D
8.如圖8所示，a、b為水平放置的一對金屬板，兩板間有一質(zhì)量為m的帶電液滴，恰處于平衡狀態(tài)，若要使該液滴向上運動，可采用下述哪種辦法()
A、增大R1 B、減小R3 C、增大R2 D、減小R2 【解析】液滴處于平衡狀態(tài)時有qE?mg?
0,若要液滴有向上
的加速度，則有qE?mg?ma>0，由公式U?Ed;F?qE可知，要增大對液滴向上的作用力F，
只能增加平行板兩板間的電壓，而由于通過R1的電流為零，則電容兩端的電壓等于R3兩端的電壓，由于R2和R3串聯(lián)，增大R3兩端的電壓只有兩種辦法，即增加R3或減小R2的阻值，故選D
【答案】D
9.如圖9所示，質(zhì)量為M的小車放在光滑的水平面上.小車上用細(xì)線懸吊一質(zhì)量為m的小球，M>m.現(xiàn)用一力F水平向右拉小球，當(dāng)小球和車一起以加速度a向右運動時，細(xì)線與豎直方向成α角，細(xì)線的拉力為T;若用一力F/水平向左拉小車，當(dāng)小球和車一起以加速度a/向左運動時，細(xì)線與豎直方向也成α角，細(xì)線的拉力為T/.則( )
A.a/=a，T/=T B.a/>a，T/=T C.a/
1 F?(m?M)a ○
對于小球有：F2 ?Tsin??ma ○
圖9
3 Tcos??mg ○
由以上各式解得：a?
mg
4 tan? ○
M
5 對于右圖的小球有：ma??mgtan? ○
5解得a??由○6 gtan? ○
4和○6比較可知B正確。 由○
【答案】B
10.如圖10所示，兩平行金屬板間有一勻強電場，板長為L，板間距離為d，在板右端L處有一豎直放置的光屏M，一帶電量為q，質(zhì)量為m的質(zhì)點從兩板中央射入板間，最后垂直打在M屏上，則下列結(jié)論正確的是( )
A.板間電場強度大小為mg/q B.板間電場強度大小為2mg/q
C.質(zhì)點在板間的運動時間跟它從板的右端運動到光屏的時間相等
D.質(zhì)點在板間的運動時間大于它從板的右端運動到光屏的時間
【解析】如圖11所示，若不考慮質(zhì)點的重力，質(zhì)點在電場力作用下做類平拋運動，無論如何質(zhì)點也不能垂直打在屏上，同理若重力與電場力方向相同或重力與電場力方向相反且重力大于電場力，則質(zhì)點不能垂直打到屏上。只有電場力方向向上且大于重力時，質(zhì)點才可能垂直打到屏上。
由運動合成與分解知識可知，質(zhì)點在水平方向上一直做勻速直線運動，所以質(zhì)點在電場中做類平拋運動的時間和在重力場中做斜上拋運動的時間相等。由運動規(guī)律可知：
在x方向上：做勻速直線運動，vx = v0 在y方向上：在電場中vy = at
M
如圖12所示，離開電場后質(zhì)點做斜上拋運動，vy = gt a = g 由牛頓第二定律得：qE由上式解得：E
-mg=ma=mg
=2mg/q
綜上所述可知BC正確 【答案】BC
第二部分 非選擇題(共110分)
二、本題共8小題，滿分110分。其中11、12題為實驗題，要按題目要求做答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。
11.有一學(xué)生要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系，他的實驗如下：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸。當(dāng)彈簧處于自然長度時，小鋼球恰好在桌子邊緣。如圖13所示，讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為S。
(1)請你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢能EP與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h、水平距離s等物理量的關(guān)系式：______________________。 圖13
(2)彈簧長度的壓縮量x與對應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離S的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：
從上面的實驗數(shù)據(jù)，請你猜測彈簧的彈性勢能EP與彈簧長度的壓縮量x之間有何關(guān)系?為什么?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：(1)EP=mgs/4h (2)與x成正比，因為從表中可以看出，s與x成正比、所以s與x成正比，由E
P=mgs/4h的關(guān)系式可知EP與x成正比。
12.(1)用螺旋測微器測量一根電阻絲的直徑，測量結(jié)果如圖14，其讀數(shù)為mm.用游標(biāo)為50分度的卡尺測量一工件的直徑，測量結(jié)果如圖14所示，此工件的直徑為mm.
2
2
2222
圖14
(2)某同學(xué)要測一約為5Ω的未知電阻，為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：
A.電壓表0～3V，內(nèi)阻10kΩ
B.電壓表0～15V，內(nèi)阻50kΩ
C.電流表0～0.6A，內(nèi)阻0.05Ω
D.電流表0～3A，內(nèi)阻0.01Ω
E.滑動變阻器，0～10Ω
F.滑動變阻器，0～100Ω
�、� 要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選 ，電流表應(yīng)選 ，滑動變阻器應(yīng)
選 .(填序號)
�、� 實驗中他的實物接線如圖15所示，請指出該學(xué)生實物接線中的錯誤有哪些?
圖15
a. ;b. ;
c. ;d. ;
答案：(1)0.590 13.88(
(2)①A ; C; E。
�、� a、線不能接在滑動變阻器的滑片上;b、電流表的極性接反了;c、電壓表應(yīng)該直接并接在待測電阻兩端(或電流表應(yīng)該采用外接法)d、量程接錯
(注：如果認(rèn)為滑動變阻器應(yīng)該采用分壓式接法，不能給分)
13. 如圖16所示，當(dāng)磕頭蟲背朝下射在地面時，它會弓起它的背向上
突然彈起，而將體內(nèi)儲存的能量轉(zhuǎn)變成機械能。這樣的彈射動作會發(fā)出嗒嗒
響聲，因而使此蟲得名。磕頭蟲彈射的錄像顯示，一個質(zhì)量為m=4.0×10kg
的磕頭蟲的質(zhì)心在弓背過程中直接上升了0.77mm，彈射達到的最大高度有
h=0.30m。在它的彈射過程中，地面對磕頭蟲所施的外力的平均值是多少?
解析：在彈射過程中磕頭蟲的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠湎鄬Φ孛娴臋C械能，在磕頭
蟲在彈離地面瞬間和在空中上升過程中機械能守恒，設(shè)其上升的初速度為v1 圖16 -6
上升的最大高度為h
，則有：mgh=12mv1,v1=2設(shè)磕頭蟲在開始彈射到離開地面這段時間內(nèi)地球給它的平均作用力是F，則由動能定理得; WF=Fd=DEk=12mv1-0=mgh2
mgh4.0創(chuàng)10-69.8 0.3F==N=1.5 10-2N-4d7.7′10
答案：1.5×10N -2
14.如圖17所示的風(fēng)洞是對許飛機導(dǎo)彈性能進行檢測的一種高科技產(chǎn)
物，現(xiàn)代汽車的生產(chǎn)也有運用風(fēng)洞技術(shù)進行檢沒的，如圖18所示是小麗所在
興趣小組設(shè)計的一個類似于風(fēng)動的實驗裝置，他們在桌面上放有許多大小不
同的塑料球，測得它們的密度均為?，用水平向左恒定的風(fēng)作用在球上，使
它們做勻加速運動(摩擦不計)。已知風(fēng)對球的作用力與球的最大橫截面積成
正比，即F=kS，k為一常量。 圖17
(1)對塑料球來說，空間存在一個風(fēng)力場，請定義風(fēng)力場強
度并寫出其表達式
(2)在該風(fēng)力場中風(fēng)力對球做功與路徑無關(guān)，因此可引入風(fēng)
力勢能和風(fēng)力勢的概念。若以柵欄P為風(fēng)力勢能參考平面，寫出風(fēng)
力勢能EP和風(fēng)力勢U的表達式
(3)寫出風(fēng)力場中機械能守恒定律的表達式(小球半徑用r 圖
18
表示;第一狀態(tài)速度為v1，和P的距離為x1;第二狀態(tài)速度為v2，和P的距離為x2)
解析：(1)風(fēng)力場強度：風(fēng)對小球作用力與小球最大橫截面積之比，方向與風(fēng)力相同。 即風(fēng)力場強度E?F?k S
(2)距P為x處，Ep?Fx?kSx
?Ep
S?kx 風(fēng)力勢能EP和風(fēng)力勢U的表達式：U
1122m?1?kSx2?m?2 22
43 m??V???r 3(3)kSx1?
由以上兩式得風(fēng)力場中機械能守恒定律的表達式： kx1?22?r?12?kx2??r?22 33
?答案：(1)風(fēng)力場強度EEpF?k;?kx; (2)風(fēng)力勢能E和風(fēng)力勢U的表達式U?SSP
(3)風(fēng)力場中機械能守恒定律的表達式：kx1?22?r?12?kx2??r?22 33
15.如圖19所示，一帶電量為?q、質(zhì)量為m的小球，從距地面高h
處以一定的初速度水平拋出，在
距拋出點水平距離為L處有根管口比小球略大的豎直細(xì)管，管的上口距地面的。為了使小球能無碰撞地通過管子，可在管子上方整個區(qū)域內(nèi)2
加一水平向左的勻強電場，求：
(1)小球的初速度v0的大小;
(2)應(yīng)加電場的場強大小;
(3)小球落地時的動能。 圖19
【解析】本題涉及到自由落體運動、勻減速直線運動等多過程及多種規(guī)律。如運動學(xué)公式、牛頓第二定律、動能定理等的運用，考查學(xué)生對復(fù)雜過程的綜合分析能力和物理規(guī)律的綜合運用能力。
要使小球無碰撞地通過管口，則當(dāng)它到達管口時，速度方向為豎直向下，
2(1)
豎直方向小球做自由落體運動，則運動時間為：?gt?t?22 水平方向小球做勻減速運動，減速至0，位移為：L?
解得
v0v0?0t 2 ??2tm a
2(2)水平方向，根據(jù)牛頓第二定律 qE?又由運動學(xué)公式0?v0??2as
解得： E?2mgL hq
2(3)由動能定理得 mgh?qEL?Ek?mv0 2
解得 Ek?mgh
【答案】⑴v0?22mgL ⑵E? ⑶Ek?mgh hq
16.“頭腦風(fēng)暴法”是上個世紀(jì)風(fēng)靡美國的一種培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的方法，某學(xué)校的一個“頭腦風(fēng)暴實驗研究小組”以“攻擊距地面500km的軌道上人造地球衛(wèi)星”或“清理此軌道上的太空垃圾”為題請同學(xué)們提出最簡單、最適用、最省錢的方案，某同學(xué)提出用世界上彈性最好的納米材料制成一張大網(wǎng)，然后用多級火箭將其同衛(wèi)星正常運動方向相反發(fā)射到衛(wèi)星軌道上，可以把同一軌道上逆向運行的衛(wèi)星和太空垃圾一網(wǎng)打進，另一同學(xué)建議改用一大把彈丸(設(shè)彈丸的質(zhì)量為4.0g)，g取10m/s。
(1) 彈丸相對衛(wèi)星參考系的動能是多少?
(2)若地面步槍質(zhì)量是4g子彈速率為950m/s，則子彈與彈丸的動能之比是多少?用納米材料制成大網(wǎng)將同一軌道上衛(wèi)星和垃圾一網(wǎng)打盡的方案是否可行?
【解析】設(shè)衛(wèi)星軌道半徑為r，地球半徑為R，地球質(zhì)量為M，彈丸質(zhì)量為m。由于彈丸和衛(wèi)星在同一軌道上，彈丸也相當(dāng)于衛(wèi)星，只是質(zhì)量小，運動方向于衛(wèi)星方向相反，速率相等。
mMv2GMm21 ?m?mv?(1)選地球為參考系，對于彈丸，由牛頓第二定律得G ○2rrr
對于在地面上的物體有mg?GMm2 ?GM?gR2 ○2R
GMmmgR2
1○2得mv?3 ?由○ ○rr2
選衛(wèi)星為參考系時，彈丸相對衛(wèi)星的速度v??
子彈相對衛(wèi)星參考系的動能 2v
12mgR22?4?10?3?10?(6400?103)2
2E?mv???J?4.75?105J 32r(6400?500)?10
(2)步槍子彈的動能為E??12mv1 2
天空中彈丸相對于衛(wèi)星參考系的動能與步槍子彈相對于地面參考系動能之比
1mv?2Ev?24gR24?10?(6400?103)2
?????26.31 E?mv2v12rv12(6400?500)?103?9502
12
無論制造網(wǎng)的材料如何好，若有衛(wèi)星或太空垃圾與網(wǎng)絡(luò)相互碰撞，網(wǎng)絡(luò)的運動速度一定會發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)也會開始因速的變化而改變運動軌道，則網(wǎng)絡(luò)同一軌上的另外衛(wèi)星或垃圾就會因網(wǎng)絡(luò)軌道的變化而不被清除。
答案：(1)E?4.75?105J;(2)E?26.31;見解析。 E?
17.某同學(xué)設(shè)計了一種測定風(fēng)力的裝置，其原理如圖20所示，迎風(fēng)板與一輕彈簧的一端N相連接，穿在光滑的金屬桿上。彈簧是絕緣材料制成的，其勁度系數(shù)k=1300N/m，自然長度為L0=0.5m，均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成，迎風(fēng)板面積S=0.5m2，工作時總是正對著風(fēng)吹來的方向。電路中左端導(dǎo)線與金屬桿M端相連，右端導(dǎo)線接在N點并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好。限流電阻的阻值R=1?，電源的電動勢E=12V，內(nèi)阻r=0.5?。合上開關(guān)，沒有風(fēng)吹時，彈簧處于原長，電壓表示數(shù)為U1=3.0V;如果某時刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓
縮彈簧，電壓表的示數(shù)為
U2 =2.0V，求：
(1)金屬桿單位長度的電阻;
(2)此時作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力。
【解析】設(shè)無風(fēng)時金屬桿接入電路的電阻
為R1，有風(fēng)時接入電路的電阻為R2，由題意得
(1) 無風(fēng)時， 風(fēng) 圖20 U1?ER1?3V R1?r?R
解得：R1?0.5?，所以金屬桿單位長度的電阻為
r0?R1?1?/m L0
有風(fēng)時，U2(2) ?ER2?2VR2?R?r
解得：R1?0.3?，此時彈簧的長度為L?R2?0.3m r0
彈簧的壓縮量為
x?L0?L?(0.5?0.3)m?0.2m
由于迎風(fēng)板受風(fēng)力和彈力而平衡，所以風(fēng)力大小為F
【答案】(1)r0?kx?1300?0.2N?260N ?R1(2)260N ?1?/m;L0
18.示波器的核心部分為示波管，如圖21甲所示,
真空室中電極K發(fā)出電子(初速不計)，經(jīng)過電壓為U1
的加速電場后，由小孔S沿水平金屬板A、B間的中
心線射入板中。板長L ，相距為d ，在兩板間加上
如圖21乙所示的正弦交變電壓，前半個周期內(nèi)B板
的電勢高于A板的電勢，電場全部集中在兩板之間，
且分布均勻。在每個電子通過極板的極短時間內(nèi)，電
場可看作恒定的。在兩極板右側(cè)且與極板右端相距D
處有一個與兩板中心線垂直的熒光屏，中心線正好與
屏上坐標(biāo)原點相交。當(dāng)?shù)谝粋�電子到達坐標(biāo)原點O時，
使屏以速度v沿-x方向運動，每經(jīng)過一定的時間后，
在一個極短時間內(nèi)它又跳回到初始位置，然后重新做
同樣的勻速運動。 (已知電子的質(zhì)量為m ，帶電量為
e , 不計電子重力)。求：
(1) 電子進入A、B板時的初速度; 要使所有的電子都能打在熒光屏上，圖21乙中電壓的最大值U0需滿足什么條件?
(2) 要使熒光屏上始終顯示一個完整的波形，熒光屏必須每隔多長時間回到初始位置? 計算這個波形的峰值和長度. 在如圖12丙所示的x - y坐標(biāo)系中畫出這個波形。
【解析】 (1)電子在加速電場中運動，據(jù)動能定理有eU1圖
21 ?12mv1, v1?22eU1
m
因為每個電子在板A、B間運動時，電場可看作恒定的，故電子在板A、B間做類平拋運動，在兩板之外做勻速直線運動打在屏上。
在板A、B間沿水平方向運動時有 L = vl t
豎直方向有 y=12a t 2 ，且 a?
eUmd eUL2?聯(lián)立解得：y?2mdv12
eU0L2d?? 設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓最大值為U0 , 則y?22mdv12
2d2U1得:U0?
L2
(2)要保持一個完整波形，需每隔周期T回到初始位置。
設(shè)某個電子運動軌跡如圖2所示,有: tan??
L 2v2eULy??? v1mdv12L?eUL2又知y??2mdv12 ， 聯(lián)立得L??
由相似三角形的性質(zhì)得L?Dy?m
Lym
2
則峰值 ym?(L?2D)LU0L?2Dym?L4dU1 。
波形長度為x1=v T 波形如圖3所示。
答案(1)v1?2eU1
m (2) 2d2U1U0? L2
要保持一個完整波形，需每隔周期T回到初始位置。波形如圖3所示。
物理實驗報告撰寫方法
物理實驗除了使學(xué)生受到系統(tǒng)的科學(xué)實驗方法和實驗技能的訓(xùn)練外，通過書寫實驗報告，還能為培養(yǎng)學(xué)生將來從事科學(xué)研究和工程技術(shù)開發(fā)的論文書寫打下基礎(chǔ)。因此，實驗報告是實驗的重要組成部分，希望同學(xué)們能認(rèn)真對待。
正規(guī)的實驗報告，應(yīng)包含以下六個方面的內(nèi)容：(1)實驗?zāi)康?(2)實驗原理;(3)實驗儀器設(shè)備;(4)實驗內(nèi)容(簡單步驟)及原始數(shù)據(jù);(5)數(shù)據(jù)處理及結(jié)論;(6)結(jié)果的分析討論。
現(xiàn)就物理實驗報告的具體寫作要點作一些介紹，供同學(xué)們參考。
一、實驗?zāi)康?/p>
不同的實驗有不同的訓(xùn)練目的，應(yīng)按實驗前對實驗的要求并結(jié)合自己在實驗過程的體會來寫。
如：實驗4-2 金屬楊氏彈性模量的測量
實驗?zāi)康?/p>
1.掌握尺讀望遠鏡的調(diào)節(jié)方法，能分析視差產(chǎn)生的原因并消除視差;
2.掌握用光杠桿測量長度微小變化量的原理，正確選擇長度測量工具;
3.學(xué)會不同測量次數(shù)時的不確定度估算方法，分析各直接測量對實驗結(jié)果影響大小;
4.練習(xí)用逐差法和作圖法處理數(shù)據(jù)。
二、實驗原理
實驗原理是科學(xué)實驗的基本依據(jù)。實驗設(shè)計是否合理，實驗所依據(jù)的測量公式是否嚴(yán)密可靠，實驗采用什么規(guī)格的儀器，要求精度如何?應(yīng)在原理中交代清楚。
1.必須有簡明扼要的語言文字?jǐn)⑹�。結(jié)合實驗?zāi)康暮蛯嶒炦^程用自己的語言進行歸納闡述。文字務(wù)必清晰、通順。
2.所用的公式及其來源，簡要的推導(dǎo)過程。
3.為闡述原理而必要的原理圖或?qū)嶒炑b置示意圖。如圖不止一張，應(yīng)依次編號，安插在相應(yīng)的文字附近。
如：實驗3-3 滑線變阻器的分壓與限流特性
實驗原理
滑線變阻器在電路中的連接不同，可構(gòu)成分壓器和限流器。
1.分壓特性研究
實驗電路如圖1。滑動頭將滑線電阻R0分成R1和R2兩部分，RL為負(fù)載電阻。電路總電
阻為
R E
圖2 分壓特性曲線 圖1 分壓電路
R?R2?
故總電流為 R1RL R1?RL
I?V0?RV0 R1RLR2?R1?RL
R1RL??V0R0R0V0為電源的端電壓，不是電源的電動勢E。負(fù)載電阻RL上的壓降為 V?IR1RLR1RLV0?? R1?RLR0R1?R0RL?R12R1RL?R1?2
????R0R0?R0?
RLR1、X?，K是負(fù)載電阻RL相對于滑線電阻R0阻值大小的參數(shù);X是滑線電R0R0
阻R0的滑動頭相對于低電位端的位置參數(shù)。則上式可改寫為
VKX? V0K?X?X2
在給定負(fù)載RL和滑線電阻R0的情況下，K為某一定值，則分壓比V/V0與滑線電阻R0滑動頭位置參數(shù)X有關(guān)，它們的函數(shù)關(guān)系曲線如圖2。
本實驗是通過實際測量來檢驗V/V0的函數(shù)關(guān)系曲線是否與理論曲線相吻合，并探討分壓電路的有關(guān)規(guī)律。 令K?2.限流特性研究
實驗電路如圖3。此時流過負(fù)載RL的電流為
I?
V0，則 RLV0 R2?RL令I(lǐng)0?
IK? I01?K?X
對于不同的參數(shù)K，電路的限流比I/I0與滑線電阻R0滑動頭位置參數(shù)XK、X定義同前。
有關(guān)，它們的函數(shù)關(guān)系曲線如圖4。
E
圖3 限流電路
本實驗是通過具體測量來了解它們的關(guān)系曲線及限流電路的基本特征。
圖4 限流特性曲線
三、實驗儀器設(shè)備
在科學(xué)實驗中，儀器設(shè)備是根據(jù)實驗原理的要求來配置的，書寫時應(yīng)記錄：儀器的名稱、型號、規(guī)格和數(shù)量(根據(jù)實驗時實際情況如實記錄，沒有用到的不寫);在科學(xué)實驗中往往還要記錄儀器的生產(chǎn)廠家、出廠日期和出廠編號，以便在核查實驗結(jié)果時提供可靠依據(jù);電磁學(xué)實驗中普通連接導(dǎo)線不必記錄，或?qū)懮蠈?dǎo)線若干即可。但特殊的連接電纜必須注明。
如：實驗5-7 用電位差計校準(zhǔn)毫安表 實驗儀器設(shè)備
HD1718-B型直流穩(wěn)壓電源(0-30V/2A)，UJ36a型直流電位差計(0.1級、量程230mV)，BX7D-1/2型滑線變阻器(550Ω、0.6A)，C65型毫安表(1.5級、量程2-10-50-100mA)，ZX93直流電阻器，ZX21旋轉(zhuǎn)式電阻箱，UT51數(shù)字萬用表，導(dǎo)線若干。
四、實驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)
概括性地寫出實驗的主要內(nèi)容或步驟，特別是關(guān)鍵性的步驟和注意事項。根據(jù)測量所得如實記錄原始數(shù)據(jù)，多次測量或數(shù)據(jù)較多時一定要對數(shù)據(jù)進行列表，特別注意有效數(shù)字的正確，指出各物理量的單位，必要時要注明實驗或測量條件。
如：實驗3-1 固體密度測量 實驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)
1.用游標(biāo)卡尺測量銅環(huán)內(nèi)、外徑，用螺旋測微計測量厚度。
螺旋測微計零位讀數(shù) 0.003 (mm)
2.用礦山天平測量銅環(huán)質(zhì)量
W?53.97 g
五、數(shù)據(jù)處理及結(jié)論
1.對于需要進行數(shù)值計算而得出實驗結(jié)果的，測量所得的原始數(shù)據(jù)必須如實代入計算公式，不能在公式后立即寫出結(jié)果;
2.對結(jié)果需進行不確定度分析(個別不確定度估算較為困難的實驗除外);
3.寫出實驗結(jié)果的表達式(測量值、不確定度、單位)，實驗結(jié)果的有效數(shù)字必須正確; 4.若所測量的物理量有標(biāo)準(zhǔn)值或標(biāo)稱值，則應(yīng)與實驗結(jié)果比較，求相對誤差。 5.需要作圖時，需附在報告中。 如：實驗3-1 固體密度測量 數(shù)據(jù)處理及結(jié)論
1
?(29.96?29.94???29.96)?29.95mm
7
?(Di?D)2(29.96?29.95)2???(29.96?29.95)2
SD???0.019mm
7?16
2
UD?SD??2儀?0.0192?0.022?0.03mm
?D?29.95?0.03mm
d?
1
(10.02?10.04???10.08)?10.04mm 7
?(di?d)2(10.02?10.04)2???(10.08?10.04)2
Sd???0.027mm
7?16
Ud?Sd2??2儀?0.0272?0.022?0.04mm ?d?10.04?0.04mm
1
?(9.644?9.646???9.642)?9.643mm
7
?(hi?h)2(9.644?9.643)2???(9.642?9.643)2
Sh???0.0016mm
7?16
Uh?Sh2??2儀?0.00162?0.0042?0.005mm ?h?9.643?0.005mm
???
1?17.9?17.5?17.26.5?7.0?
???12.1
2?32?
???1?15.0?14.8?14.46.0?6.1????10.4 2?32?
???
??1?12.1?11.9?11.65.8?6.1????8.9 2?32????
10?10.4?8.9???12.1?10.4?0.15，m?W??53.97??53.98g 101000?1000?0.15
Um??儀?0.05g
?m?53.98?0.05g
4m4?53.98?10?3
????8.952?103kg/m3 2222?9?(D?d)h?(29.95?10.04)?9.643?10
U??2DU??2dU??U?E????m???2D2???2d2???h???m??D?d??D?d??h?
22U?2222?0.05??2?29.95?0.03??2?10.04?0.04??0.005??????????? 22?22?53.9829.95?10.0429.95?10.049.643????????
?0.27%22
U???E??8.952?103?0.27%?0.024?103kg/m3
???(8.952?0.024)?103kg/m3
經(jīng)查表，20?C時銅的密度為8.960?103kg/m3，實驗結(jié)果的相對誤差為
E?8.952?8.960?100%?0.09% 8.960
六、結(jié)果的分析討論
一篇好的實驗報告，除了有準(zhǔn)確的測量記錄和正確的數(shù)據(jù)處理、結(jié)論外，還應(yīng)該對結(jié)果作出合理的分析討論，從中找到被研究事物的運動規(guī)律，并且判斷自己的實驗或研究工作是否可信或有所發(fā)現(xiàn)。
一份只有數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果計算的報告，其實只完成了測試操作人員的測試記錄工作。至于數(shù)據(jù)結(jié)果的好壞、實驗過程還存在哪些問題、還要在哪些方面進一步研究和完善?等等，都需要我們?nèi)ニ伎�、分析和判斷，進而提高理論聯(lián)系實際、綜合能力和創(chuàng)新能力。
1.首先應(yīng)對實驗結(jié)果作出合理判斷。
如果儀器運行正常，步驟正確、操作無誤，那就應(yīng)該相信自己的測量結(jié)果是正確或基本正確的。
對某物理量經(jīng)過多次測量所得結(jié)果差異不大時，也可判斷自己的測量結(jié)果正確。
如果被測物理量有標(biāo)準(zhǔn)值(理論值、標(biāo)稱值、公認(rèn)值或前人已有的測量結(jié)果)，應(yīng)與之比較，求出差異。
差異較大時應(yīng)分析誤差的原因：
(1) 儀器是否正常?是否經(jīng)過校準(zhǔn)?
(2) 實驗原理是否完善?
(3) 實驗環(huán)境是否合乎要求?
(4) 實驗操作是否得當(dāng)?
(5) 數(shù)據(jù)處理方法是否準(zhǔn)確無誤?
2.分析實驗中出現(xiàn)的奇異現(xiàn)象。
如果出現(xiàn)偏離較大甚至很大的數(shù)據(jù)點或數(shù)據(jù)群，則應(yīng)認(rèn)真分析偏離原因，考慮是否將其剔除還是找出新規(guī)律。
無規(guī)則偏離時，主要考慮實驗環(huán)境的突變、儀器接觸不良、操作者失誤等。
規(guī)則偏離時，主要考慮環(huán)境條件(溫度、濕度、電源等)的變異、樣品的差異(純度、缺陷、幾何尺寸不均等)。
如果能找出新的數(shù)據(jù)規(guī)律，則應(yīng)考慮是否應(yīng)該否定前人的結(jié)論。只有這樣，才能在科學(xué)研究中有所創(chuàng)新。但要切實做到“肯定有據(jù)、否定有理”。
3.對講義中提出的思考題作出回答
問題可能有好幾個，但不一定要面面具到一一作答。寧可選擇一兩個自己有深刻體會的問題，用自己已掌握的理論知識和實踐經(jīng)驗說深透些。
如：實驗3-3 滑線變阻器的分壓與限流特性
實驗結(jié)果的分析和討論
1.本實驗所得曲線與原理曲線相似，故可認(rèn)為實驗是基本成功的。
2.當(dāng)K?RL/R0?1時，分壓和限流特性曲線都接近線性，但不是一條直線。若要求
其呈一條直線，唯有RL??，即負(fù)載開路。
K值越小，曲線彎曲得越厲害，當(dāng)K?0時，曲線幾乎呈直角彎曲。
3.實驗結(jié)果表明，測量值比理論計算值高，尤其在小負(fù)載(K?0.0238)情況下更為突出。這可能由于：
(1) 負(fù)載電阻RL精度不高，誤差達5%以上;
(2) 滑線電阻的滑動頭位置不準(zhǔn)確，觸頭不是精密點接觸，可能同時跨越幾圈電阻線;
(3) 電表的內(nèi)阻帶來的影響;
(4) 電源的穩(wěn)定度不高。等等。
4.K?1時，曲線V/V0?X和I/I0?X近乎線性，這在電子線路中有廣泛應(yīng)用。例
如，前者作為音頻放大器的音量調(diào)節(jié)，音量隨電位器中心觸頭的位置在近乎線性地增減;后者多在電路中作偏流電阻使用;
5.除非特殊應(yīng)用，一般不采用K??1的電路設(shè)計。
物理實驗報告范例
實驗名稱：對蠟燭及其燃燒的探究
實驗?zāi)康模簩ο灎T在點燃前、點燃時和熄滅后的三個階段進行細(xì)致的觀察，學(xué)會完整地觀察物質(zhì)的變化過程及其現(xiàn)象。
實驗用品：一支新蠟燭、火柴、一支干凈燒杯、水、水槽、澄清的石灰水、一把小刀。 實驗步驟與方法：
1.觀察蠟燭的顏色、形狀、狀態(tài)、硬度;嗅其氣味。
現(xiàn)象：蠟燭是白色、較軟的圓柱狀固體，無氣味，由白色的棉線和石蠟組成。
2.用小刀切下一塊石蠟，放入水槽，觀察其在水中的現(xiàn)象。
現(xiàn)象：石蠟漂浮在水面上，不溶于水。
結(jié)論：石蠟是一種密度比水小，不溶于水的固體。
3.點燃蠟燭，觀察其變化及其火焰和其各層溫度的比較。
現(xiàn)象：石蠟受熱時熔化、蠟燭燃燒時發(fā)光、冒黑煙、放熱。
燭焰分三層：外焰、內(nèi)焰、焰心，外焰溫度最高，焰心最低。
結(jié)論：石蠟受熱會熔化，燃燒時形成炭黑。
4.干燥的燒杯罩在燭焰上方，觀察燒杯壁上的現(xiàn)象片刻，取下燒杯，倒入少量石灰水。振蕩，觀察其現(xiàn)象。
現(xiàn)象：干燥的燒杯壁上出現(xiàn)了許多小水珠。取下燒杯后迅速倒入澄清石灰水，振蕩，石灰水變得渾濁。
結(jié)論：蠟燭燃燒時產(chǎn)生了水和能使石灰水變渾濁的二氧化碳兩種物質(zhì)。
5.熄滅蠟燭，觀察其現(xiàn)象，用火柴點燃剛熄滅時的白煙，觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生。
現(xiàn)象：熔化的石蠟逐漸凝固，白色棉線燭心變黑，易碎。用火柴點燃剛熄滅時的白煙，蠟燭會重新燃燒。
結(jié)論：石蠟遇冷凝固，燃燒時產(chǎn)生炭黑，棉線炭化，白煙由細(xì)小的石蠟顆粒構(gòu)成，有可燃性。
實驗結(jié)論：
蠟燭在空氣中能夠燃燒，在燃燒過程中和過程后能產(chǎn)生許多新的物質(zhì)。
問題和建議：
蠟燭為什么能夠燃燒?蠟燭在什么樣的條件下才能燃燒?像這樣物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生新物質(zhì)的變化是化學(xué)變化還是物理變化?
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