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全国中学生数理化学科能力竞赛物理学科笔试部分竞赛大纲(2014年)
全国中学生数理化学科能力竞赛物理学科笔试部分竞赛大纲（2014 年）为了提高广大青少年走进科学、热爱科学的兴趣，培养和发现创新型人才， 团中央中国青少年发展服务中心、全国“青少年走进科学世界”科普活动指导委 员会办公室共同举办首届 “全国中学生数理化学科能力竞赛” （以下简称 “竞赛” ） 。 竞赛由北京师范大学《高中数理化》杂志社承办。为保证竞赛活动公平、公正、 有序地进行，现将物理学科笔试部分竞赛大纲颁布如下：一、命题指导思想和对能力的要求 根据教育部《全日制义务教育物理课程标准》和《全日制普通高级中学物理 课程标准》的要求，着重考查学生的基础知识、基本能力、科学素养和运用所学 知识分析问题、解决问题的能力及创新能力。命题吸收各地高考和中考的成功经 验，以能力测试为主导，体现新课程标准对能力的要求，注重对物理知识和物理 规律的理解，强调知识点间的内在联系；注重考查应用语言文字 、数学方法准 确表述物理思想与物理过程的能力；注重理论联系实际，注意科学技术和社会、 经济发展的联系，注重物理知识在生产生活中的广泛应用，激发学生学科学的兴 趣， 培养实事求是的科学态度和创新能力， 促进新课程标准提出的 “知识与技能” 、 “过程与方法” 、 “情感、态度与价值观”三维目标的落实。初三组和高一组中涉 及初中内容的命题，把“注重学生发展，改变学科本位；从生活走向物理，从物 理走向社会；注重科学探究，提倡学习方式多样化；注重学科渗透，关心科技发 展，构建新的评价体系”作为命题的最重要的指导思想。高中竞赛组则把对理解 能力、推理能力、综合分析能力、创新能力、应用数学处理物理问题的能力和实 验与探究能力的考查作为命题的最重要的指导思想。二、竞赛对学科能力考查的说明 （一）初三组和高一组考查初中部分知识时对学科能力的考查要求 ⒈ 科学探究能力科学探究能力的考查，在内容上可以是《全日制义务教育物理课程标准》所 要求的科学内容，也可以是与《全日制义务教育物理课程标准》科学内容有关的 学科交叉的内容；在形式上可以是实验探究，也可以是问题研究、调查分析等学 习活动。 ⒉ 观察、实验能力 试卷中强调实验题的比重，考查内容包括实验基本技能和简单的实验设计。 实验基本技能主要是指能利用实验器材和已知的规律进行有目的的实验， 会正确 使用仪器，会做必要的实验记录，会归纳实验结果并撰写简单的实验报告。简单 的实验设计能力主要是指能综合运用所学知识设计简单的实验方案。 ⒊ 应用知识能力和分析、概括能力 会应用物理知识解释简单的现象，会应用物理公式进行简单的推导与计算， 会分析解决简单的实际问题，包括与生活、科技、环境和社会相联系的一些实际 问题，能区分有关因素和无关因素，找出共同的特征，从而概括出概念和规律。 ⒋创新意识、自学能力、信息收集和处理能力 能进行相关的资料收集和有针对性的阅读，从中发现问题，思考问题，并解 答相关的简单问题。在试卷中增强试题的开放性，以便于考查学生运用知识解决 问题的创新意识。 （二）高中竞赛组对学科能力的考查要求 1.理解能力 理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们 在简单情况下的应用；能够清楚认识概念和规律的表述形式（包括文字表述和数 学表述） ；能够鉴别关于知识和规律的似是而非的说法；理解相关知识的区别和 联系。 2.推理能力 能够根据已知的物理知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论 证，得出正确的结论或作出正确的判断，并把推理过程正确地表述出来。 3.综合分析能力 能够独立地对所遇到的问题进行具体分析、研究，弄清其中的物理状态、物 理过程和物理情境，找出起决定作用的因素及相关条件；能够把一个复杂的问题 分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系；能够提出解决问题的方法，运用物理知识解决所遇到的综合问题。 4.应用数学处理物理问题的能力 能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导，并根据结果得出物 理结论。能运用几何图形、函数图象进行表述、分析。 5.实验与探究能力 能够独立地完成考查内容和课程标准要求的实验，能够明确实验目的、实验 原理和方法，能够控制实验条件，会使用实验仪器，会观察、分析实验现象，会 记录、处理，并得出结论，能够对结论进行分析和评价；能够发现问题，提出问 题， 并根据所发现的问题制定解决方案； 能够运用已学过的物理理论、 实验方法， 正确使用实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验并写出实验报告。三、命题范围 依据教育部《全日制义务教育物理课程标准》和《全日制普通高级中学物理 课程标准》的要求，初赛和决赛所考查的知识点范围，不超出相关年级在相应的 时间段内的普遍教学进度。高一组由于学生刚进入高中阶段的物理学习，所学新 知识有限，其考查范围包括初中内容。四、考试形式 1.高一、高二组：闭卷。笔答。考试时间为 120 分钟，试卷满分为 150 分。 2.初三组：闭卷。笔答。考试时间为 120 分钟，全卷满分为 100 分。五、试卷结构 1.高一、高二组：全卷选择题 10 题，非选择题 8 题（包括实验题两题） 2.初三组：全卷选择题 4 题，填空题 4 题，简答题 4 题，解答及实验探究题 6 题。六、难度系数 1.初赛试卷的难度系数控制在 0.6 左右； 2.决赛试卷的难度系数控制在 0.5 左右。首届全国中学生数理化学科能力竞赛初三物理学科能力解题技能竞赛样题一、选择题（每题 3 分，共 12 分） 1. 一个鸡蛋的质量、课本中一张纸的厚度、一块橡皮从桌面落到地面所用的时间，下 列估算较接近的是 A. 60g C. 60g 0.8mm 80μ m 0.5s 0.5 s B. 10 g D. 10g （ 80μ m 0.8mm ） 5s 5s2．无论是酷暑还是严冬，在使用冷暖空调的房间的窗户玻璃上，一般会出现凝结水珠 的现象。则下列说法中正确的是 （ ） A．无论是冬天还是夏天，小水珠总是凝结在窗户玻璃的内表面 B．无论是冬天还是夏天，小水珠总是凝结在窗户玻璃的外表面 C．夏天小水珠凝结在窗户玻璃的内表面，冬天小水珠凝结在窗户玻璃的外表面 D．夏天小水珠凝结在窗户玻璃的外表面，冬天小水珠凝结在窗户玻璃的内表面 3．在一个不透明的木板上，钻一个小孔，用眼睛通过小孔可以观察到一定的范围，如 图 1 所示。为了扩大观察的范围，在小孔中嵌入各种形状的玻璃制品。在图中的四个截面中 能获得最大观察范围的是（ ）图1 4．如图 2 所示，乙是电磁铁，在乙正上方用弹簧悬挂 一条形磁铁，设电源电压不变，闭合开关 S 待电磁铁稳定后， 当滑动变阻器 R 的滑片 p 由上向下缓缓地滑动过程中，弹 簧的长度将 A． 变长 C．先变长后变短 （ ） B．变短 D．先变短后变长二、填空题（每空 2 分，共 16 分） 图2 5．眼睛和照相机都可以成像，但它们的调节不相同。如照相机要照远处景物时，必须 （填“增大”或“减小”） 镜头到底片的距离， 使像成在胶片上； 而正常人的眼睛看远处物体时， 调节晶状体的厚度使之 （填“增大”或“减小”） ，从而使像成在视网膜上。 （如图 3）胶 片 镜头SS，图36．按照我国交通管理的规定“红灯停、绿灯行、黄灯预备” ，有人在科技活动中设计了 一个实验电路，用以模拟十字路口的红绿灯，如图 4 所示。当单刀多掷开关接通位置“1” 时，东西方向的 灯发光。当单刀多掷开关接通位置“3”时，允许 方向的 车辆通行。北绿 黄 红红绿 黄 红123西 黄绿东电源红 黄 绿南图4图57．遵守交通法规是每一个市民应该具备的最基本的道德素养，否则会对人身安全带来 重大威胁。 如图 5 所示为某道路由南向北机动车及非机动车的道路示意图。 已知一条机动车 车道宽 D=3m，甲、乙两部轿车分别在慢车道和快车道上向北匀速行驶，V 甲=36km/h，V 乙 =54km/h。两部轿车的尺寸均为：长度 L1=4．5m，宽度 d=1．8m。当甲、乙两车沿南北方 向上的距离为 S2=3m 时，在甲车前方慢车道与非机动车道交界处的 C 点（与甲车相距 S1， 且 S1=10．5m） ，突然有一人骑自行车横穿马路（假设匀速） ，自行车车长 L2=1．8m。那么 当自行车车速在____________范围内将与甲车相撞； 当自行车车速在____________范围内将 与乙车相撞。 （设两轿车均在车道中间位置行驶，且不考虑轿车的制动情况） 8．有A、B、C、三个由同种材料制成的金属球，它们的质量分别为128g、400g、60g， 体积分别为16cm3、50 cm3、12 cm3。在A、B、C三个金属球中，若只有一个是空心的，那么 球是空心的，这种材料的密度为 。 三、简答题（每题 4 分，共 16 分） 9．小汽车的前挡风玻璃有一定的倾斜角度，而卡车、公交车等大型车辆的前挡风玻璃 却几乎是竖直的。请用光学知识分析小汽车前挡风玻璃这样安装的原因。 10．压缩式电冰箱是利用制冷剂在制冷系统中的周期性物态变化来循环制冷的，一种电 冰箱的一般构造如图 6。上层为速冻室（冷源） ，下层为冷藏室，它分为上、中、下三格。 现在有一批鲜鱼、肉、蔬菜、水果，把这批食物放在冷藏室的格子中储藏，怎样做最科学？ 为什么这样放置保鲜效果最佳？速冻 室 上 中 下冷源冷藏 室图611．如图 7 所示，一女孩给站在桥上的朋友拍照.图 8 中左、右两张图，哪一张是小女 孩拍出的照片（从桥的倒影上判断）?为什么？图7图812．白炽灯泡的灯丝常制成螺旋状，请你说出这样做的目的是什么？四、综合题（共 56 分） 13． （7 分）19 世纪末，英国物理学家瑞利在精确测量各种气体的密度时，发现由空气中取 得的氮的密度是 1.2572 kg/m3，而从氨中取得的氮的密度是 1.2505 kg/m3。虽然多次重复 测量，仍然存在这个令人奇怪的差异。瑞利不放过这一细微差异而执著地研究下去。后 来他与化学家拉姆塞合作，发现了气体氩，从而获得了诺贝尔物理学奖。原来空气中取 得的氮里混有密度较大的氩气，假设气体氩的体积占从空气中取得的氮的体积的 1/10， 请你计算出氩的密度。 14．家庭电路的引线均有一定的电阻（约几欧） ，因此，当家中空调、电炉等大功率用电器 工作时，家中原来开着的电灯会变暗。某科技小组的同学通过测试就可以估算出家庭电 路引线部分的电阻。如图 9 所示，用 r 表示家庭电路引线部分的总电阻，L 为一只普通 家用白炽灯泡，M 是一台空调节器。在测试时，先断开开关 S，接通灯泡 L，测得灯泡1 ；再闭合开关 S ，测得灯泡两端的电压为 U 2 ，空调 两端的电压为 U1 ，灯泡的功率为 P 2（P 2 远大于 P 1） 2 表示，设电源 的功率为 P 。试写出估算 r 的表达式（只用 U1 、 U 2 和 P 电压恒定） （8 分）图9 15． （14 分）如图 10（甲）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中 S 为一激光源，R1 为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大） ，R2 为 定值保护电阻，a、b 间接一“示波器”(示波器的接入不影响电路)。光敏电阻两端的电 压随时间变化的图象，可由示波器显示出来。水平传送带匀速前进，每当产品从传送带 上通过 S 与 R1 之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若运送边长为 0.1m，质量 为 0.6kg 的均匀正方体产品时，示波器显示的电压随时间变化的图象如图 10（乙）所示。 请回答下列问题： （1）此产品的密度为多大？（2）传送带对产品的支持力是多大？（g 取 10N/kg） （3）已知计数器电路的电源电压恒为 6V，保护电阻 R2 的阻值为 40Ω ，求光敏电阻在 两种状态下的阻值分别为多大？光敏电阻 1h 消耗的电能为多少？S4 R1 2U/Vab （甲）R200.2 0.4 0.60.8 1.0 1.2t/s（乙） 图 1016． （12 分）在机械制造中有一个给大飞轮定重心的工序，该工序的目的是使飞轮的重心发 生微小的位移， 以使它准确位于轴心上。 如图 11 所示， 一个质量为 M=80kg、 半径为 R=0.6m 的金属大飞轮可在竖直平面内绕轴心（图中两虚线的交点）自由转动。用力推动一下大 飞轮，飞轮转动若干周后停止。多次试验，发现飞轮边缘上的标记 F 总是停在图示位置。 （1）根据以上情况，可以初步确定飞轮重心 P 可能在图中 。 A．轴心正下方的某一位置 B．轴心左侧的某一位置 C．轴心右侧的某一位置 （2）工人在飞轮边缘上 的某点 E 处，焊接上质量为 m=0.4 kg 的金属后，再用力推动飞 ．．． 轮，当观察到 明飞轮的重心已调整到轴心上了。 （3）请在图 11 中标出 E 的位置。 （4）试求调整前飞轮的重心 P 到轴心的距离 l。 的现象时，说F图 1117． （7 分）小明和小红在课堂上测量了老花眼镜的焦距。他们联想到：能否测量近视眼镜 的焦距呢？于是，他们在课后对此问题展开了探究： （1）他们想到近视眼镜属于凹透镜，回忆了凹透镜对光线的作用，请你帮他们完成图 12 中的光路图。 （2）如果要利用太阳光测量近视眼镜的焦距，他们还需要选择什么器材?答： 。 （3）请你在方框里帮他们写出实验的操作步骤（也可以画出示意图说明） 。 （4）根据你的设计，近视眼镜焦距的表达式是： 。 （5）若要使焦距测量得更准确些，在操作中要注意： 。图 12 18．（8 分）小明同学坐竖直升降的电梯从一楼到六楼时，感觉刚上升时 有一种向下沉的感觉，快到六楼时却有一种向上抛的感觉；而从六楼 到一楼时，刚开始向下时也有一种向上抛的感觉，快到一楼时又有一 种向下沉的感觉。小明对此产生了兴趣，觉得这种感觉应该与人对电 梯地板的压力有关。 于是他找来了一只弹簧测力计和一块铁块来做实 验。他把弹簧测力计固定在电梯的天花板上，再把铁块挂在弹簧测力 计上，如图 13 所示。当电梯静止时，弹簧测力计的示数为 10 牛，然 图 13 后他开始研究电梯整个上升过程中弹簧测力计的示数变化， 每隔 1 秒 记录一次数据， 如表一所示， 并画出了弹簧测力计示数 F 随时间 t 变化的图线 （如甲图） 。 从甲图中小明领悟到了向下沉的感觉是人对地板的压力在增大， 向上抛的感觉是人对地 板的压力在减小。接着他又开始研究电梯整个下降过程中弹簧测力计的示数变化，记录 数据如表二所示。 表一 一楼到六楼的实验数据时间 t(秒) 弹簧秤的 示数 F(牛) 0 10 1 11.5 2 11.0 3 10.5 4 10.0 5 10.0 6 10.0 7 10.0 8 9.5 9 9.0 10 8.5 11 10.0表二 六楼到一楼的实验数据时间 t(秒) 弹簧秤的 示数 F(牛) 0 10 1 8.5 2 9.0 3 9.5 4 10.0 5 10.0 6 10.0 7 10.0 8 10.5 9 11.0 10 11.5 11 10.0F（牛） 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 t (秒) 甲 图 14 12 11 10 9 8F（牛）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 t (秒) 乙请分析回答下列问题： （1）根据表二数据，请在乙图中画出电梯在整个下降过程中弹簧秤示数 F 随时间 t 变 化的图线。（2）该铁块的质量是 千克(g 取 10 牛/千克)。当电梯刚上升或下降时，弹簧测 力计示数发生变化的原因是铁块具有 性。 （3）小明同学认为弹簧测力计示数变大时电梯在上升，变小时电梯在下降，你认为他 的观点对吗？ 。 （4）仅从弹簧测力计示数的变化如何来判断电梯在整个运动过程中是在上升还是在下 降？ 。参考答案一、选择题 1．C 2．D 3．D 4．C 二、填空题 5．减小 减小 6．红 东西 7．0.4m/s~4m/s，4m/s~6m/s 3 8．C 8g/ cm 三、简答题 9．为保证夜间行车的安全。小汽车前挡风玻璃倾斜安装是因为后面车辆射来的光，照射到 前挡风玻璃后，斜向下反射；当车内景物被照亮时，通过前挡风玻璃所成的像在驾驶员 前面的斜上方。这样车内驾驶员都不至由于反射光而受到干扰。 10．科学的储藏方法是上层放鲜鱼和肉，中层放水果，下层放蔬菜。因为电冰箱的冷源在最 上层，冷藏室内上面的空气遇冷温度降低，密度增大而下沉。因此冷藏室上层的温度最 低，中层次之，下层最高。从食物的含水结构、耐寒能力和食用情况来考虑，这样放置 效果最好。 11．右边的图是照片。因为景物的像并非只是景物的颠倒，而应该是从水面观察到的景色， 因此在倒影中能看到桥的下表面。 12．减少灯丝散热，提高灯丝的温度，使灯更容易达到炽热状态而发光。 四、综合题 13．解：设从空气中取得的不纯的氮的体积为 V，则含氮 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． U 2 (U1 ? U 2 ) / P 2 15．解：⑴ρ ?m m 0.6 = 3 ? 3 kg/m3=0.6×103 kg/m3 V L 0.1（2）支持力为 F=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N （3）有光照射时，U1=2V U2=U－U1=4V R1 U 1 U 2 ? R1= 1 R 2 = ? 40 Ω =20Ω R2 U 2 U2 4 光被挡住时，U1′=4V U2′=U－U1′=2V? ? R1 U ? 1 R2 U ? 2 ?R1′=4 R2 = ? 40 Ω =80Ω ? 2 U2U1光敏电阻 1h 消耗的电能 W1=?2 ? t2 ＝U1 22 2 t1 = ? ? J R1 20 32W2=U1R142 1 ? ? 3600J＝240J 80 3W 总＝W1＋W2＝（480＋240）J＝720J 16． （1）A （2）每次推动飞轮后，飞轮边缘上的标记 F 可以停在任意位置 （3）E 点位置如图 1 所示 （4）考虑到调整后，飞轮可以停在任意位置， 那么当飞轮的重心 P 和焊接点 E 转动到同一水平线 E 上时（如图 2 所示） ，根据杠杆平衡条件 Mgl = mgR P 解得 l = mR/M F = 0.4 kg×0.6m/80kg Mg = 3×10-3m = 3mm 图1 图2 17 （1）如图 3 所示 （2）刻度尺、白纸 （3）步骤：①．将近视眼镜正对着太阳光，白纸与眼镜平行；②．用刻度尺量出白纸 上亮环的直径为 D；③．量出白纸到眼镜的离为 L；④．量出玻璃镜片的直径为 d. 或 者画图 4 （4） （5）答出太阳光正对着近视眼镜即可得 1 分。E mg图3 18． （1）如图 5 所示 （2）1 惯、 （3）不对 （4）弹簧测力计示数变化如甲图趋势 的说明电梯在上升， 弹簧测力计示数变 化如乙图趋势的说明电梯在下降。 或弹 簧测力计示数先变大后变小然后不变 再又先变小后变大的说明电梯在上升， 弹簧测力计示数先变小后变大然后不 变再又先变大后变小的说明电梯在下 降。 12 11 10 9 8图4 F（牛）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 t (秒) 图5高一物理学科能力解题技能竞赛样题第一部分 选择题 （共 40 分）一、本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确， 有的小题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有错选或不答的得 0 分。 1.北京奥运会在 8 月 10 日下午进行的女子双人 3 米板决赛中，中国组合郭 晶晶/吴敏霞以 343.50 的总分毫无悬念的摘得冠军。双人跳除要求高难度动作以 外，还要求参赛的两位选手动作的高度一致，如图 1 所示是郭晶晶/吴敏霞完美一 跳的瞬间，在忽略空气阻力的情况下，下列说法中正确的是（） A．若以水平面为参考系，郭晶晶/吴敏霞做自由落体运动 B．在研究郭晶晶和吴敏霞跳水运动时可以把她们当作质点 C．若以跳台侧面的某静止的摄像机的镜头为参考系，郭晶晶/吴敏霞的运动 轨迹是一条抛物线 D．晶晶和吴敏霞的运动过程是变加速运动。 解析：由于跳水是在跳板振动后运动员向上跳起后开始的运动，所以在忽 略空气阻力情况下，相对地面静止的参考系，运动员做斜抛运动，则 A 错，C 对；跳水运动主要是向观众 展示她们优美的空中肢体动作，因此不能当质点处理，则 B 错；在忽略空气阻力时她们只受重力作用，做 加速度为 g 的匀变速运动，则 D 错。 答案：C 2．课外活动时，小明和小华均在操作上沿直线进行跑步训练.在某次 训练中，他们通过的位移和时间的关系如图 2 所示，则下列说法中正确的 是（ ） A．两人都做匀速直线运动 B. 两人都不是做匀速直线运动 C. 前 2s 内，小华跑得较快 D．全程中，两人跑步的平均速度相同 在前 2s 内小华发生的位移多，则 CD 正确。 答案：CD 3.在 2008 年 8 月 16 日，牙买加选手尤塞恩-博尔特在国家体育 场 “鸟巢” 进行的北京奥运会男子 100 米决赛中以 9 秒 69 的成绩夺得 金牌并打破 9 秒 72 的世界纪录。设高度为 H 的博尔特正在进行 100m 短跑就要到达比赛的终点处，有一摄影记者用照相机拍摄下了运动员 冲刺的一幕。 已知摄影记者使用的照相机的光圈 （控制进光量的多少） 是 16，快门（曝光时间）是 1/60s，得到照片后测得照片中人高度为 图2 解析：由图象可知，小明做匀速直线运动，小华做变速运动，AB 错。在 8s 内两人发生的位移相等，图1h，胸前号码布上模糊部分的宽度是 ? L 。则由以上数据可以知道运动员的（①100m 成绩 A．①② ②冲刺速度 B．①③ ③100m 内的平均速度）图3④冲刺时 1/60s 内的位移C．②④D．③④解析：照片中模糊部分的宽度就是最后冲刺时的 1/60s 运动员号码布对应的运动位移，由放大比例关 系可知其大小 ? x 为H ?L h ? ?x H ? ?L 60 H?L ? ? ．由以上分析可知 C 选项正确。 ?t h ? 1 / 60 h对应运动员的最后冲刺速度为 v 【答案】C4.小雪和她所在的物理学习兴趣小组在探究摩擦力过程中，用两完全相同的木板把一个正方形木块夹 住，设其正方形木块 A 重 6N，用力 F=10N 的水平推力通过 P、Q 两木板把 A 物夹住，木板与 A 物间的动 摩擦因数为 0.4，图 4 为它的正视图.现要将 A 物体匀速拉出，则拉力大小可能为（ ） A.1 牛 C. 7 牛 B. 2 牛 D.14 牛解析： 物块相对接触面滑动时， 其摩擦力为：f ? 2? F ? 2 ? 0.4 ?10 N ? 8N若从上端拉出物体，则拉力 T? f ? mg ? (8 ? 6) N ? 14 N ，图4若从下端拉出物体，则拉力 T ? ? 若从侧面拉出物体，则拉力 T ?? ? 则综上所述 BCD 正确。 答案：BCDf ? mg ? (8 ? 6) N ? 2 N f ? 8N5. 随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，近期油价不断攀升， 已对各国人民的日常生活造成了各种影响．如图所示排长队等待加油的情景已经多 次在世界各地发生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一，下列有关能源转 化的说法中错误 的是（ ） ．． A．少驾私家车，多乘公交车上下班，是节约能源的具体措施之一 B．提倡使用太阳能热水器可减少不可再生能源的消耗 C．利用铀核裂变释放能量发电的过程，实质上就是将化学能转化为电能的过 程 D．尽管能的转化与转移过程中能量是守恒的，但是如果燃料中的化学能转化 成了热能，就无法将此燃料释放的热能 100％地复原成原来的化学能 解析：要求对各种能源有一定的了解，知道能的转化和转移有一定的方向性，能关注日常生活中的能 耗，有节约能源的意识。 答案：C 6．王勇同学在宾馆饭店看到一种自动门，当有人靠近时，门会实现自动开闭。王勇同学对此产生了 浓厚的兴趣，他很想知道自动门是如何实现自动控制的。为此他反复做了几次试验：当他轻轻地靠近自动 门时，门自动打开；当把一个足球滚向自动门时，门自动打开；当把一面底部装有滚珠的无色透明大玻璃 板，直立着滑向自动门时，门不打开。王勇同学根据探究试验的结果，对自动门的自控原理提出了以下几 种猜想，你认为其中最合理的猜想是［ ］ A．自动门“听”到来者的声音时，通过声控装置实现自动开闭 图5B．自动门探测到靠近的物体发射出的红外线，通过光控装置实现自动开闭 C．自动门本身能发射出一种红外线信号，当此种信号被靠近的物体反射时，就会实现自动开闭 D．靠近门的物体通过空气能产生一种压力传给自动门，实现自动开闭 解析：任何物体都可以发出红外线。根据题意，当把一个足球滚向自动门时，门自动打开；当把一面 底部装有滚珠的无色透明大玻璃板，直立着滑向自动门时，门不打开，可以判断是自动门本身发射红外线， 选项 C 正确。 答案：C 7. 在 2008 年 5 月四川汶川大地震救援中，某空降兵从飞机上跳下，先做自由落体运动，在 t1 时刻， 速度达较大值 v1 时打开降落伞，做减速运动，在 t2 时刻以较小速度 v2 着地。他的速度图象如图 6 所示。下 列关于该空降兵在 0～t1 或 t1～t2 时间内的的平均速度 v 的结论正确的是（ ）v1 2 v ? v2 C．t1～t2， v ? 1 2A．0～t1， v ?B．t1～t2， v ?v1 ? v 2 2 v ? v2 D．t1～t2， v ? 1 2图6解析：根据题意 0～t1 时间内，空降兵做自由落体运动，平均速度为v s v ? ，t ? ， 选项 A 正确.t ～t 时间内， 空降兵做变速直线运动， v ?t 2 v1 2图线与两坐标轴所包围的 “面积” 小于他做匀减速直线运动时图线所包围的 “面积” ， 故v 选项 D 正确。 答案：AD 8.如图 7 所示，电源电压不变，在滑动变阻器的滑片 P 从 a 端滑到 b 端的过程中（ ）?s v1 ? v2 ? , t 2AA、电流表、电压表示数都减小 B、电流表、电压表示数都增大 C、电流表示数减小，电压表示数增大 D、电流表示数增大，电压表示数减小 解析： 当滑动变阻器的滑片 P 从 a 端滑到 b 端的过程中， 电阻 R2 变大， 干路电流就变小，电流表读数变小，电阻 R1 两端电压变小，故电阻 R2 两端 电压变大，电压表读数变大，选项 C 正确。 答案：C 9. 奥运会中的撑杆跳是一项非常受欢迎的运动 项目，小艳同学在网上找到两张照片，一个某运动 员在撑杆达到最高处瞬间的照片如图8右图所示， 她 又找到一个漫画如图8左图所示， 她认为此图与运动 员撑杆跳有相似之处，接着她把杆的支点与地面接 触到运动员松手离开杆的过程中，其受 A.如果木块一直静止在木板上，则木块所 受的重力和支持力的合力逐渐增大 B.如果木块一直静止于长木板上，则木块 所受重 图8 力情况可简化为一个长木板上有一木块的模型，如图9所示，当长木板的倾角θ 逐渐增大时，则（ ）R1aPbR2V 图7O 图9θO 图 10θ力、支持力和静摩擦力的合力逐渐增大 C.如果木块一直静止在木板上，则木块所受的重力、支持力和静摩擦力的合力逐渐增大 D.如果θ 从0°一直增大到90°，则木块所受的摩擦力一直增大 【解析】物体受力情况如图10所所示，其中木板对木块支择持力的合力等于重力，木块重力的大小不变， 而木块重力与木板对木块支持力的合力等于木块和木板间的间摩擦力，对木块动态分析可知，木块若静止 在木板上，则静摩擦力一直增大，直至运动为止，此后摩擦力变为滑动摩擦力并不断减小，则A正确D错； 木块所受重力支持力和静摩擦力的合力为零，BC错。 【答案】A 10.一辆汽车从静止开始匀加速开出，然后保持匀速运动，最后匀减速运动直到停止。从汽车开始运动 起计时，下表给出了某些时刻汽车的瞬时速度，根据表中的数据通过分析，计算可以得出（） 时刻(s) 速度（m/s）1.0 3.02.0 6.03.0 9.05.0 127.0 129.5 9. 010.5 3.0A.汽车加速运动经历的时间为 4s B.汽车加速运动经历的时间为 5s C.汽车匀速运动的时间为 2s D.汽车减速运动时间为 1s 【解析】本题考查匀变速运动基本规律，由表格获取信息的能力。 加速阶段的加速度 a1?6.0 ? 3.0 9.0 ? 3.0 ? 3m / s 2 ，减速阶段的加速度 a2 ? ? 6m / s 2 ，匀 2.0 ? 1.0 10.5 ? 9.5加速阶段时间 t1 =12.0/3=4s，减速阶段时间 t 2 =12/6=2s，10.5s 后又运动了 ?t =3.0/6=0.5s 停下，所以 物体共运动 t =11s，匀速运动的时间 t3 = t - t1 - t 2 =5s，综合以上分析可知选项 A 正确。 答案：A第二部分 非选择题（共 110 分）二、本题共 8 小题，满分 110 分。其中 11、12 题为实验题，要按题目要求做答。解答题应写出必要的 文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得 分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 11．为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子 拉力计， 图 11 是原理图。 硬质弹簧右端和金属滑片 P 固定在一 起(弹簧的电阻不计，P 与 R1 间的摩擦不计)。定值电阻 R0=5Ω ， a、b 是一根长为 5cm 的均匀电阻丝，阻值 R1=25Ω ，电源电压U=3V，电流表的量程为 O～0.6A。(1)小明在电路中连入 RO 的目的是______________。 (2) 当拉环不受拉力时， 滑片 P 处于 a 端， 闭合开关后电 流表的读数为___________A. (3) 已知该弹簧伸长的长度Δ L 与所受拉力 F 间的关系如R0 A a P 弹簧 图 11 拉环 R1 b图 12 所示。通过计算说明, 开关 S 闭合后，当电流表指针指在 0.3A 处，作用在拉环上水平向右的拉力为 多大? 解析：考查考生从电路图、实验数据图分析、读取信息、 得出结论的科学探究能力，涉及的知识内容包括①串联电路及 串联电路中总电阻与分电阻的关系；②欧姆定律；③电阻大小 与电阻线长度的关系等多个方面的问题。此题综合性强。 （1）防止电流过大而烧坏电流表(或答保护电路)； （2）滑片 P 处 于 a 端 ， 闭 合 开 关 后 电 流 表 的 读 数 为△L/cm6 5 4 3 2U 3 A=0.1A； I? ? R0 ? R1 5 ? 25（3）当电流为 0.3A 时变阻器连入电路中的电阻为：1 0200 400 图 12 600F/NR1=R―R0=U/I―R0=3V/0.3A―5Ω =5Ω连入电路中的电阻线长度为 L′=5? ×5cm=1 25 ?cm则弹簧的伸长量为△L＝5cm－1 cm＝4cm 由图象可知拉力 F=400N 答案：400N 12．广东佛山九江大桥撞船事故后，佛山交通部门加强了对佛山市内各种大桥的检测与维修，其中对 西樵大桥实施了为期近一年的封闭施工，置换了大桥上所有的斜拉悬索。某校研究性学习小组的同学们很 想知道每根长 50m、 横截的圆面积为 400cm2 的新悬索能承受的最大拉力。 由于悬索很长， 抗断拉力又很大， 直接测量很困难，同学们则取来了同种材料制成的样品进行实验探究。由胡克定律可知，在弹性限度内， 弹簧的弹力 F 与形变量 x 成正比，其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关。因而同学们猜想，悬 索可能也遵循类似的规律。 （1）同学们准备象《探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系》的实验一样将样品竖直悬挂，再在其下 端挂上不同重量的重物，来完成本实验。但有同学说悬索的重力是不可忽略的，为了避免悬索所受重力对 实验的影响，你认为可行的措施应该是： 。（2）同学们通过游标卡尺测样品的直径来测定其截面积，某次测量该样品的直径为 0.830cm。 （3）经过同学们充分的讨论，不断完善实验方案，最后实验取得数据如下： 样 品 长 度 伸长量 截面积 样品 A 样品 B 样品 C 样品 D 样品 E 1m 2m 1m 3m 1m 0.50cm2 0.50cm2 1.00cm2 0.50cm2 0.25cm2 0.02cm 0.08cm 0.01cm 0.18cm 0.04cm 0.04cm 0.16cm 0.02cm 0.36cm 0.08cm 0.06cm 0.24cm 0.03cm 0.54cm 0.12cm 0.08cm 0.32cm 0.04cm 0.72cm 0.32cm 拉力 200N 400N 600N 800N①分析样品 C 的数据可知，其所受拉力 F（单位 N）与伸长量 X(单位 m)遵循的函数关系式 是 。 成 ②对比各样品的实验数据可知，悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比，其比例系数与悬索长度正比、与悬索的横截面积 答案：。（1）将悬索样品水平放置在光滑水平面上，用滑轮将竖直向下的重力变为水平的拉力。 （3）①F＝2×106X（N） ②平方的倒数； ；成正比。 13.如图 13 所示是利用潮汐发电的 原理图。 左方为陆地和海湾， 中间为水坝， 其下有通道，无论涨潮或落潮，水流经过 通道均可带动发电机发电。一昼夜中两次 涨、落潮，四次发电。涨潮时，堵住通道， 潮水涨至最高水位时打开通道， 进水发电， 如图 13 甲所示；当海湾水位涨至最高时， 堵住通道， 如图 13 乙所示； 落潮至最低水 位时，打开通道放水发电，如图 13 丙所示。 （g 取 10N/kg，海水的密度 1.0×10 kg/m ） 以下是某小型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题： 水坝高度 涨潮海湾最高水位 退潮海湾最低水位 15m 10m 6m 海湾面积 发电机日平均发电量 水轮发电机总效率 4.5×10 m4 6 3 3 3图 134.4×10 kWh 10％（1）当海湾水位涨至最高时，海湾底部所受水的压强是多少？ （2）每次涨潮（或落潮）经过通道水的质量为多少？ （3）试计算每日水流对水轮发电机做了多少功？ 解析： （1）由水的压强公式：p＝ρ gh 可得：p＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10m＝1.0×105Pa（2）每次涨潮（或落潮）经过通道水的质量为：m＝ρ V＝ρ Sh m＝1.0×103kg/m3×4.5×106m2×（10m－6m）＝1.8×1010kg （3）每日水流对水轮发电机做的功为：W 水＝W 电/η W 水=（4.4×104×3.6×106J）/0.1＝1.58×1012J答案：见解析 14.小芳是一个善于思想的乡村女孩， 她在学过自由落体运 动规律后，对自家房上下落的雨滴产生了兴趣，她坐在窗前发 现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，当第 5 滴正欲滴下时，第 1 滴刚好落到地面， 而第 3 滴与第 2 滴分别位于高 1m 的窗子的 上、 下沿， 小敏同学在自己的作业本上画上了如图 14 右图所示 雨滴下落同自家房子的关系，其中 2 点和 3 点之间的小矩形表 示小敏正对的窗，请问： （1） （2） 此屋檐离地面多高？ 滴水的时间间隔是多少？5 4 3 2 1 图 14【解析】由图可知，如果将这 5 滴水的运动等效为一滴水 的自由落体运动，并且将这一滴水运动的全过程分成时间相等的 4 段，设时间间隔为 T，则这一滴水在 0 时刻、Ts 末、2Ts 末、3Ts 末、4Ts 末所处的位置，分别对应图示第 5 滴水，第 4 滴水，第 3 滴水，第 2 滴 水，第 1 滴水所处的位置，据此可做出解答。 解法一：设屋檐离地面高为 h，滴水间隔为 T。 由 h=gt /2 得2第 2 滴水的位移 h2=g(3T) /2 第 3 滴水的位移 h3=g(2T) /2 且 h2- h3=1 由①②③得22① ② ③T=0.2s2则屋檐高 h=g(4T) /2=3.2m 解法二：比例法 （1） 由于初速度为零的匀加速直线运动从开始运动起， 在连续相等的时间间隔内的位移之比为 1： 3： 5： ? （2n-1） ，所以令相邻两水滴之间的间距从上到下依次是 1s：3s：5s：7s。 由题意知，窗高为 5s，则 5s=1 ， s=0.2m 屋檐高 h= 1s+3s+5s+7s=16， s=3.2m。 （2）由 h=gt /2 得滴水的时间间隔 T 为：2T=2x g=0.2s解法三：平均速度法 设滴水间隔为 T，则雨滴经过窗户过程中的平均速度为 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=3.2m2答案： （1）3.2m； （2）0.2s. 15.阅读短文，回答问题 微波炉是现代家庭中的烹饪工具．接通电源后微波炉内的磁控管能产生频率很高波长很短的电磁波， 故称为微波．微波有以下重要特性：(1)微波的传播速度等于光速，微波遇到金属物体，会像光遇到镜子一 样地发生反射．(2)微波遇到绝缘材料，如玻璃、塑料等，会像光透过玻璃一样顺利通过．(3)微波遇到含 水的食品，能够被其大量吸收，引起食品内部分子发生剧烈的振动，达到加热食品的目的．(4)过量的微波 照射对人体有害． （1）微波在真空中的传播速度为_______ m/s。 （2）若一微波束与金属板成 30 角射向金属板，反射时反射角为______。 （3）为防止微波泄漏对人体造成伤害，在玻璃炉门内侧应装有____________。 （4）小明家使用的微波炉功率为 1000W，小明用该微波炉加热质量为 300g、温度为 20℃的水至沸腾， 用时 2 min，这段时间内微波炉的效率为________。 【c 水=4．2×10 J/(kg?℃)，盛水容器吸热不计，气压 为一个标准大气压】 解析：⑴微波的传播速度等于光速，即 3 ?10 m/s.83⑵根据光的反射定律知， 反射角等于入射角， 而入射角为 i? 90 ? 30 ? 60， 所以反射角为 60 .⑶根据题意， 微波遇到金属物体， 会像光遇到镜子一样地发生反射． 为防止微波泄漏对人体造成伤害， 在玻璃炉门内侧应装有金属网或金属板。 ⑷加热质量为m ? 300g=0.3kg ， 温 度 为 T1 ?20 ℃ 的 水 至 沸 腾 即 温 度 为T2 ?100 ℃ ， 用 时t ? 2min=120s，这段时间内该微波炉产生的热量为 Q ? cm?T? 4.2 ?103 ? 0.3? (100 ? 20) J ? 1.0 ?105 J,W=833.3W ， 微 波 炉 的 效 率 为每 秒 钟 产 生 的 热 量 为P? ?Q 1.0 ?105 ? t 120??P? 833.3 ? ?100% ? 83.3% P 10008答案(1)3×lO(2)60。(3)金属网(答金属板也算对)(4)83.3%16.某校兴趣小组模仿这一现象，制作了一把“浮力秤” 。将厚底直筒形 状的玻璃杯浸入水中，如图 15 所示。已知玻璃杯的质量为 200g，底面积为 30cm2，高度为 15cm。 （水的密度ρ 水＝1×103kg/m3）求： （1）将杯子开口向上竖直放入水中时（注：水未进入杯内） ，杯子受 到的浮力。 （2）此时杯子浸入水中的深度（即为该浮力秤的零刻度位置） 。 （3）此浮力秤的最大称量（即量程） 。 解析： （1）杯子的重量为 G 杯 G 杯＝mg＝0.2kg×10N/kg＝2N ∵杯子在水中处于漂浮状态，根据二力平衡的条件 杯子受到的浮力 F 浮＝G 杯＝2N （2）设杯子浸入水中时，浸入的深度为 h，有 F 浮＝G 排＝ρ gSh 则有：h＝图 15F浮 ?gS－h＝（2N）/（103kg/m3×10N/kg×30×10 4m2）＝1 m=0.067m 15（3）当往杯子内放被测物时，若杯子下沉到水面刚好到杯口（水未进杯内） 此时杯子下沉的深度为 h′＝15×10-2m 受到的浮力 F′浮＝ρ gS h′ F′浮＝103kg/m3×10N/kg×30×10-4m2×15×10-2m F′浮＝4.5N 设能称量的最大值为 F F＝F′浮－G 杯＝4.5N－2N＝2.5N 答案： （1）2N； （2）0.067m； （3）2.5N. 17.某餐馆为招来顾客想制作一块 1m 的特大豆腐，结果因豆腐瘫软而告失败， 其实硬的岩石处在太高的山体底部也会瘫软，这是因为山峰高到一定程度后岩石基 部压强过大，会发生溶化而开始流动的缘故。 （1）若每摩尔岩石熔化时要吸收热量为λ m,岩石的摩尔质量为μ ，山体可看作 均匀的圆柱体。当山高达极限高度 H 时继续增高一点就熔化掉一点，既不能再增高 了。试从能量的角度写出山的极限高度表达式。 （2）设岩石的主要成分为 SiO2 ，其 ?m2? 8540 J / mol，求山的最大高度 H图 16值。 （SiO2 的摩尔质量μ =0.06kg/mol） 解析： （1）画出示意图，如图 16，首先假设一个横截面积为 S，高为 H 的圆柱。若山增加Δ h 高度后 （增加的质量为 m） ，底部就溶化掉Δ h 高度，如图 17 所示。这表明 H 这个数值已经是极限高度了。这时 m 的势能减少量转化为熔化岩石的内能。 设山体总质量为 M， M? ? sH1 ○熔化岩石的质量为 m， m ?? s?h? m2 ○熔化岩石需要吸收的热量是 Q， Q??m ?? s?h?m ?4 ○3 ○Δh H根据能量守恒定律有： Mg ?h ? Q引○ 2 ○ 3 ○ 4 解得：既 由○H???m ?g图 17Δh（2）代入数据后得： H8540 m ? 1 ?10? 14233m答案： （1） H??m ?g， （2） H18. 一质点沿直线运动，其速度随时间变化的关系 1 图象恰好是与坐标轴相切的 圆弧， 如图 18 甲所示， 则 4 质点在这 20s 内的位移 s 为多少？质点在 10 s 时的加速 度α 为多少？ 【解析】 物体在 20s 内的位移是速度图线与两坐 标轴围成的图形面积，甲乙1 ? R 2 ? ? R 2 （R 表示圆弧的半径） 4 1 考虑到物理意义，则 s ? 8 ? 20 ? ? ? 20 ? 8 ? 34.4( m) 4若仅从图形考虑，则 s 如上图乙所示，过 10s 对应的圆弧上的 B 点作切线 FE，设圆弧的半径为 R，由图形方面考虑，易得 R sinθ =BC/O′ B=（ ）/R=1/2，所以θ =30° 2 由图中几何关系还可知道，△EOF～△O′ CB，故 tanθ =BC/O′ C=OF/OE 因速度图象的斜率表示加速度的大小，则：α =kB=tan∠OEF=OF BC = OE O′ C由加速度的概念知：BC 应表示的是速度，O′ C 表示的是时间。在△O′ BC 中，BC=O′ Bsinθ ，因 BC 表示 的是速度，因为 O′ B=O′ D=AO=8m?s , 故 BC=8?sin30°=4m/s。 在△O′ BC 中，O′ C=O′ Bcosθ ，因 O′ C 表示的是时间，故 O′ B=O′ A=DO=20s,-1O′ C=20?cos30°=103 s，所以加速度α=BC 4 2 3 2 = = （m/s ） O′ C 10 3 152 3 答案：34.4m； 15。首届全国中学生数理化学科能力竞赛物理高二样题第一部分 选择题 （共 40 分）二、本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确， 有的小题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有错选或不答的得 0 分。 1.北京奥运火炬实现了成功蹬上珠峰的预定目标，如图 1 所示是火炬手攀蹬珠峰的线路图，请跟据此 图判断下列说法正确的是（） A． 由起点到终点火炬手所走线路的总长度是火炬的位移 B． 线路总长度与火炬所走时间的比等于蹬山的平均速度 C． 在计算蹬山运动的速度时可以把火炬手当成质点 D． 顶峰的重力加速度要比拉萨的重力加速度小 解析：线路的总长度是路程，则 A 错；路程与位移的比是速 率，则 B 错；计算蹬山运动的速度不必考虑蹬山运动员的大小和 形状，则 C 对；由万有引力规律 g 重力加速度比拉萨的小，则 D 对。 答案：CD 2.在今年 5.12 汶川大地震的救援行动中，千斤顶发挥了很大作用，如图 2 所示是剪式千斤顶，当摇动 把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶 起。 当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为 1.0×105Ｎ， 此 时千斤顶两臂间的夹角为 120°，则下列判断正确的是（ Ａ. 此时两臂受到的压力大小均为 1.0×10 Ｎ Ｂ. 此时千斤顶对汽车的支持力为 1.0×105Ｎ Ｃ. 若继续摇动手把，两臂受到的压力将增大 Ｄ. 若继续摇动手把，两臂受到的压力将减小 解析：根据力的平行四边形定则可知千斤顶所受的压力 与两臂的分力相等，则 AB 对；若继续摇动手把则两臂的所受 的分力在合力不变情况下将减小，则 C 错，D 对。 答案：ABD 3. 来自黑龙江的侯斌身后系着一条从高空垂下的滑轮 绳索，火炬插在轮椅支架上，侯斌紧拽着从天而降的绳索， 一尺一尺、一寸一寸往上攀 ， “攀登”就是侯斌生活的主题， 也是无数顽强求生、奋力拼搏的残疾人的生命写照。在人生 几乎遭遇绝境的时候，抓住黑暗中垂下的一条绳索，努力攀 上去，就能翻越绝壁，获得光明、温暖和希望。经过艰苦卓 绝的５分钟的攀登，侯斌手暴青筋，汗如雨下。最后，侯斌 右手高擎起祥云火炬，一条火龙迅速呼啸而上――北京残奥 会的主火炬，以一种大朴若拙但却震撼人心的方式被点燃了。 图 3 是侯斌攀登过程和点燃主火炬两个瞬间的照片，请根据以上情况判断下列说法正确的是（） 图35?GM ( R ? h) 2可知在峰顶的图1）图2A. B. C. D.侯斌攀登过程中所做的功转换为侯斌和轮椅等装备 的重力势能和动能 若把侯斌攀登过程看做是匀速运动，则手对绳的拉力等于侯斌和轮椅等装备的重力 火炬燃烧过程是把储存在燃料中的化学能以燃烧的形式转化为热能和光能 与李宁点燃主火炬上升过程相比，侯斌在攀登过程中消耗了更多的体能解析：根据功能原理可知 A 正确；侯斌和轮椅等装备共受三个力的作用，两根绳向上的拉力，这两个 力大小相等，方向相同，其代数和等于侯斌和轮椅等装备的重力，则 B 错；侯斌在攀登过程中克服重力做 功释放了大量的能量，而李宁上升过程是靠机械的拉力做功，在上升过程中，李宁只需保持身体的平衡， 因此并不需要释放太多的体能。则 D 对。 答案：ACD 4.某物体的运动图象如图 4 所示，以下说法正确的是（ ） A．若 x 表示位移，则物体做往复运动 B．若 x 表示位移，则物体做匀速直线运动 C．若 x 表示速度，则物体做朝某一方向的直线运动 D．若 x 表示速度，则物体做匀变速直线运动 解析：分析图象问题时，先要看纵坐标表示什么，再看 图线，注意图线不代表物体运动的轨迹， 物体做直线运动．若 x 表示位移，位移图线的斜率表示速度，图线的斜率在 0~2s、 4~6s 为正，2~4s、6~8s 为负，表示相应的速度一会儿为正， 一会儿为负，故物体做往复直线运动，A 正确．若 x 表示速 度，速度图线的斜率表示加速度，图线的斜率在 0~2s、4~6s 为正，2~4s、6~8s 为负，表示相应的加速度一会为正，一会 为负，但大小相等．因而速度均为正，故物体先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动到速度为 0，接 着再做匀加速直线运动，然后再做匀减速直线运动到速度为 0，所以物体一直向某一方向做直线运动． 答案：AC.x6O2 图4468t5.如图 5 所示，在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心 O 处固定一点电荷，将质量为 m，带电量为+q 的小球从圆弧管的水平直径端点 A 由静止释放，小球沿细管滑到最低 点 B 时，对管壁恰好无压力，则固定于圆心处的点电荷在 A B 弧中点处 的电场强度大小为（ ） A．mg/q B．2mg/q C．3mg/q D．4mg/q B 【解析】本题中要分析出小球受到重力、库仑力和管道的压力作用， 能解读题目中给出的条件：小球沿细管滑到最低点 B 时管壁恰好对其无 压力，即小球在这一位置不受管道的压力作用。由于沿管道刚好是电场 的等势面，整个过程电场力不做功，只有重力做功，根据动能定理得 mgR2 vB RCOA图5?1 2 mvB ，根据牛顿第二定律 2得 Eq ? mg?m。电场强度大小为 E? 3mg / q 。选项 C如何测量球对 地面压力？正确，其它选项错误。 【答案】C 6． 某研究性学习小组为了测量地面对篮球的最大弹力， 提出 了以下四个方案，你认为可行的是（） A. 甲同学认为可以通过测量篮球的质量和落地后弹起的高 度，然后根据动能定理求最大作用力。 B. 乙同学认为根据冲量的定义式及篮球落地前瞬间和跳离地 图6C. 面瞬间速度求最大作用力。 D.丙同学认为把一张白纸平放到地面，然后把篮球的表面洒上水，让篮球击到白纸上，留下水印，然 后把白纸放到体重计上，把球慢慢的向下压，当球和水印重合时，体重计的读数就是地面给球的最大弹力。 E. 丁同学认为可以把球直接打到体重计上，直接读数即可。 解析：弹力做功使篮球获得初动能 W 律： mgh?1 2 mv ，测量篮球落地后弹起的高度 2h，根据机械能守恒定?1 2 mv ,篮球与地面作用的过程中弹力作用时间很短，弹力是变力，它的功不能由 W ? Fs 来 2求，故 A 错；由牛顿第二定律 F? ma ? m ?vt ? v0 t中，作用力是平均值，而且必须要测量篮球与地面的作用时间 t，故 B 错；选项 C 利用的是等效法，可行；选项 D 把球直接打到体重计上， 体重计的读数变 化很快，不易读取数据，不可行。 答案：C 7.同学们在由静止开始向上运动的电梯里，把一测量加速度的小探头固定在一个质量为 1kg 的手提包 上，到达某一楼层停止，采集数据并分析处理后列出下表： 建立物理模型 时间段（s） 平均加速度（m/s ） 取 9.8m/s2）中正确的是( v/m?s1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 4 6 8 10 12 14－1匀加速直线 2.52匀速直线 9 0匀减速直线 2.5 0.400.40为此同学们在计算机上画出了很多图像，请你根据上表数据和所学知识判断下列图 7（设 F 为手提拉力，g ) a/m?s0.5 0.4 0.3 0.2 0.1－210.2 10.0 9.8 9.6 9.4 9.2F/N12.0 9.0 6.0 3.02 4 6 8 10 12 14s/mt/s0 2 4 6 8 10 12 14①②t/s9.0t/s0 2 4 6 8 10 12 14t/s③图7④A．①②B．②③C．③④D．①③解析：由表中数据可判断，电梯先做匀加速直线运动，物体处于超重状态，速度均匀增 加，由图①、③可计算出加速度大小都为 a1 ? 0.4m / s2 ；然后做匀速直线运动，速度不变， 物体受的拉力与重力相等， F ? mg ? 9.8N ，物体做匀减速直线运动时，处于失重状态， 物体速度不断减小，由图①、③可计算出加速度大小都为 a2 ? 0.4m / s 2 。则 D 正确。答案：D 8.如图 8 所示，a、b 为水平放置的一对金属板，两板间有一质量为 m 的带电液滴，恰处于平衡状态，若要使该液滴向上运动，可采用下述 哪种办法（） A、增大 R1 B、减小 R3 C、增大 R2 D、减小 R2R1 a b 图8 R3R2【解析】液滴处于平衡状态时有 qE ? m g ?0 ,若要液滴有向上的加速度，则有 qE ? mg? ma&0 ，由公式 U ? Ed; F ? qE 可知，要增大对液滴向上的作用力 F，只能增加平行板两板间的电压，而由于通过 R1 的电流为零，则电容两端的电压等于 R3 两端的电压，由于 R2 和 R3 串联，增大 R3 两端的电压只有两种办法，即增加 R3 或减小 R2 的阻值，故选 D 【答案】D 9.如图 9 所示， 质量为 M 的小车放在光滑的水平面上． 小车上用细线悬吊一质量为 m 的小球， M＞m． 现 用一力 F 水平向右拉小球，当小球和车一起以加速度 a 向右运动时，细线与竖直方向成α 角，细线的拉力 为 T；若用一力 F/水平向左拉小车，当小球和车一起以加速度 a/向左运动时，细线与竖直方向也成α 角， 细线的拉力为 T/．则( A．a =a，T =T C．a/＜a，T/=T/ /) B．a/＞a，T/=T D．a/＞a，T/＞Tα FM m F M/α【解析】 在左图中， 对小车和球组成的系统有：mF ? (m ? M )a对于小球有： F1 ○? T sin ? ? ma图92 ○ 3 ○T cos ? ? mg由以上各式解得： a?mg tan ? M4 ○对于右图的小球有： ma? ? mg tan ? 5 解得 a? ? 由○5 ○g tan ?6 ○4 和○ 6 比较可知 B 正确。 由○ 【答案】B 10．如图 10 所示，两平行金属板间有一匀强电场，板长为 L，板间距离为 d，在板右端 L 处有一竖直放置的光屏 M，一带 电量为 q， 质量为 m 的质点从两板中央射入板间， 最后垂直打在 M 屏上，则下列结论正确的是（ ） A．板间电场强度大小为 mg/q B．板间电场强度大小为 2mg/q C．质点在板间的运动时间跟它从板的右端运动到光屏的时 间相等 D．质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间 【解析】如图 11 所示，若不考虑质点的重力，质点在电场力作用下做类平抛运动，无论如何质点也不 能垂直打在屏上，同理若重力与电场力方向相同或重力与电场力方向相反且重力大于电场力，则质点不能 垂直打到屏上。 只有电场力方向向上且大于重力时， 质点 才可能垂直打到屏上。 由运动合成与分解知识可知， 质点在水平方向上一直 做匀速直线运动， 所以质点在电场中做类平抛运动的时间 和在重力场中做斜上抛运动的时间相等。由运动规律可 知： 在 x 方向上：做匀速直线运动，vx = v0 在 y 方向上：在电场中 vy = atM V0L 图 10LMV0 V L图 11mgL如图 12 所示，离开电场后质点做斜上抛运动，vy = gt 由牛顿第二定律得： qE 由上式解得： Ea=g- mg = ma = mgV V0 mgM= 2mg / q综上所述可知 BC 正确 【答案】BCL 图 12L第二部分非选择题（共 110 分）二、本题共 8 小题，满分 110 分。其中 11、12 题为实验题，要按题目要求做答。解答题应写出必要的 文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出 数值和单位。 11. 有一学生要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关 系，他的实验如下：在离地面高度为 h 的光滑水平桌面上，沿着与桌 子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为 m 的 一小钢球接触。当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘。如 图 13 所示，让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水 平方向射出桌面，小球在空中飞行后落到水平地面，水平距离为 S。 （1）请你推导出弹簧的弹性势能 EP 与小钢球质量 m、桌面离地 面高度 h、水平距离 s 等物理量的关系式：______________________。 弹簧长度压缩量 x（cm） 钢球飞行水平距离 s（m）图 13（2）弹簧长度的压缩量 x 与对应的钢球在空中飞行的水平距离 S 的实验数据如下表所示： 0.50 1.01 0.75 1.50 1.00 2.01 1.25 2.48 1.50 3.01 1.75 3.50从上面的实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能 EP 与弹簧长度的压缩量 x 之间有何关系？为什么？ ____________________________________________________________________________________________ _________________________________________________ 。 答案： （1）EP＝mgs /4h2 2（2）与 x2 成正比，因为从表中可以看出，s 与 x 成正比、所以 s2 与 x2 成正2比，由 EP＝mgs /4h 的关系式可知 EP 与 x 成正比。 12.（1）用螺旋测微器测量一根电阻丝的直径，测量结果如图 14，其读数为 50 分度的卡尺测量一工件的直径，测量结果如图 14 所示，此工件的直径为 mm．用游标为 mm．30 15 10 0 5 5 10图 14 （2）某同学要测一约为 5Ω 的未知电阻，为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材： A．电压表 0～3V，内阻 10kΩ B．电压表 0～15V，内阻 50kΩ C．电流表 0～0.6A，内阻 0.05Ω D．电流表 0～3A，内阻 0.01Ω E．滑动变阻器，0～10Ω F．滑动变阻器，0～100Ω ① 要求较准确地测出其阻值，电压表应选 选 ． （填序号） ，电流表应选 ，滑动变阻器应 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 06 9101520② 实验中他的实物接线如图 15 所示，请指出该学生实物接线中的错误有哪些？V A3 15A0.6 3R图 15 a． c． 答案： （1）0.590 （2）①A ； C； 13.88（ E。 ；b． ；d． ； ；② a、线不能接在滑动变阻器的滑片上；b、电流表的极性接反了；c、电压表应该直接并接在待测 电阻两端（或电流表应该采用外接法）d、量程接错 （注：如果认为滑动变阻器应该采用分压式接法，不能给分） 13. 如图 16 所示，当磕头虫背朝下射在地面时，它会弓起它的背向上 突然弹起，而将体内储存的能量转变成机械能。这样的弹射动作会发出嗒嗒 响声，因而使此虫得名。磕头虫弹射的录像显示，一个质量为 m=4.0×10 kg 的磕头虫的质心在弓背过程中直接上升了 0.77mm，弹射达到的最大高度有 h=0.30m。在它的弹射过程中，地面对磕头虫所施的外力的平均值是多少？ 解析：在弹射过程中磕头虫的内能转变为其相对地面的机械能，在磕头 虫在弹离地面瞬间和在空中上升过程中机械能守恒，设其上升的初速度为 v1图 16 -6上升的最大高度为 h，则有： mgh=1 mv 2 , v = 2 1 12gh设磕头虫在开始弹射到离开地面这段时间内地球给它的平均作用力是 F，则由动能定理得;W F = Fd = D E k =1 2 mv1 - 0 = mgh 2 mgh 4.0 创10- 6 9.8 0.3 F = = N = 1.5 10- 2 N - 4 d 7.7 ? 10答案：1.5×10 N-214.如图 17 所示的风洞是对许飞机导弹性能进行检测的一种高科技产 物， 现代汽车的生产也有运用风洞技术进行检没的， 如图 18 所示是小丽所在 兴趣小组设计的一个类似于风动的实验装置，他们在桌面上放有许多大小不 同的塑料球，测得它们的密度均为 ? ，用水平向左恒定的风作用在球上，使 它们做匀加速运动 （摩擦不计） 。 已知风对球的作用力与球的最大横截面积成 正比，即 F=kS，k 为一常量。 （1）对塑料球来说，空间存在一个风力场，请定义风力场强 度并写出其表达式 （2）在该风力场中风力对球做功与路径无关，因此可引入风 力势能和风力势的概念。若以栅栏 P 为风力势能参考平面，写出风 力势能 EP 和风力势 U 的表达式 （3）写出风力场中机械能守恒定律的表达式（小球半径用 r 风 P 风向 图 17图 18表示；第一状态速度为 v1，和 P 的距离为 x1；第二状态速度为 v2，和 P 的距离为 x2） 解析： （1）风力场强度：风对小球作用力与小球最大横截面积之比，方向与风力相同。 即风力场强度 E?F ?k S（2）距 P 为 x 处， E p? Fx ? kSx? Ep S ? kx风力势能 EP 和风力势 U 的表达式： U（3） kSx11 1 2 2 m?1 ? kSx 2 ? m?2 2 2 4 m ? ?V ? ?? r 3 3 ? 2 2 ?r?12 ? kx 2 ? ?r?2 2 3 3?由以上两式得风力场中机械能守恒定律的表达式：kx1 ?答案： （1）风力场强度 EEp F ?k； ? kx ； （2）风力势能 E 和风力势 U 的表达式 U ? S SP（3）风力场中机械能守恒定律的表达式： kx1?2 2 ?r?12 ? kx 2 ? ?r?2 2 3 315.如图 19 所示，一带电量为 ? q 、质量为 m 的小球，从距地面高 h 处以一定的初速度水平抛出，在距抛出点水平距离为 L 处有根管口比小球略大的竖直细管，管的上口距 地面的 h 。为了使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方整个区域内2加一水平向左的匀强电场，求： （1）小球的初速度 v 0 的大小； （2）应加电场的场强大小； （3）小球落地时的动能。图 19【解析】本题涉及到自由落体运动、匀减速直线运动等多过程及多种规律。如运动学公式、牛顿第二 定律、动能定理等的运用，考查学生对复杂过程的综合分析能力和物理规律的综合运用能力。 要使小球无碰撞地通过管口，则当它到达管口时，速度方向为竖直向下， （1）2 竖直方向小球做自由落体运动，则运动时间为： h ? 1 gt ? t ?22h g水平方向小球做匀减速运动，减速至 0，位移为： L ? 解得v0 ? 0 t 2g v0 ? 2L ? 2L t hq E? ma2（2）水平方向，根据牛顿第二定律 又由运动学公式 0 ? v0 ? ?2as 解得：E?2mgL hq（3）由动能定理得 解得2 mgh ? qEL ? Ek ? 1 mv0 2Ek ? mgh【答案】⑴ v0? 2Lg h⑵E?2mgL hq⑶ Ek ? mgh16.“头脑风暴法”是上个世纪风靡美国的一种培养学生创新思维能力的方法，某学校的一个“头脑风 暴实验研究小组”以“攻击距地面 500km 的轨道上人造地球卫星”或“清理此轨道上的太空垃圾”为题请 同学们提出最简单、最适用、最省钱的方案，某同学提出用世界上弹性最好的纳米材料制成一张大网，然 后用多级火箭将其同卫星正常运动方向相反发射到卫星轨道上，可以把同一轨道上逆向运行的卫星和太空 垃圾一网打进，另一同学建议改用一大把弹丸（设弹丸的质量为 4.0g），g 取 10m/s。 （1） 弹丸相对卫星参考系的动能是多少？ （2）若地面步枪质量是 4g 子弹速率为 950m/s，则子弹与弹丸的动能之比是多少？用纳米材料制成大 网将同一轨道上卫星和垃圾一网打尽的方案是否可行？ 【解析】设卫星轨道半径为 r，地球半径为 R，地球质量为 M，弹丸质量为 m。由于弹丸和卫星在同一 轨道上，弹丸也相当于卫星，只是质量小，运动方向于卫星方向相反，速率相等。 （1）选地球为参考系，对于弹丸，由牛顿第二定律得 GmM v2 GMm ? m ? mv 2 ? 2 r r r2 ○1 ○对于在地面上的物体有 mg?GMm ? GM ? gR 2 2 R1○ 2 得 mv 2 由○?GMm mgR 2 ? r r2v3 ○选卫星为参考系时，弹丸相对卫星的速度 v? ? 子弹相对卫星参考系的动能1 2mgR2 2 ? 4 ?10?3 ?10 ? ( )2 E ? mv?2 ? ? J ? 4.75 ?105 J 3 2 r (6400 ? 500) ?10（2）步枪子弹的动能为 E ? ?1 2 mv1 2天空中弹丸相对于卫星参考系的动能与步枪子弹相对于地面参考系动能之比1 mv?2 E 2 v?2 4 gR 2 4 ?10 ? ( ) 2 ? ? 2 ? ? ? 26.31 E ? 1 mv 2 v1 rv12 (6400 ? 500) ?103 ? 无论制造网的材料如何好，若有卫星或太空垃圾与网络相互碰撞，网络的运动速度一定会发生变化， 网络也会开始因速的变化而改变运动轨道，则网络同一轨上的另外卫星或垃圾就会因网络轨道的变化而不 被清除。 答案：（1） E? 4.75 ?105 J ； （2）E ? 26.31 ；见解析。 E?17.某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图20所示，迎风板与一轻弹簧的一端Ｎ相连接，穿在 光滑的金属杆上。弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k=1300N/m，自然长度为Ｌ0＝０.５m，均匀金属杆 用电阻率较大的合金制成，迎风板面积Ｓ=0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金 属杆Ｍ端相连，右端导线接在Ｎ点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。限流电阻的阻值 Ｒ=1 ? ，电源的电动势Ｅ=12Ｖ，内阻r=0.5 ? 。合上开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表示数为Ｕ1=3.0 Ｖ；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表的示数为 Ｕ2 =2.0V，求： （１）金属杆单位长度的电阻； （２）此时作用在迎风板上的风力。 【解析】设无风时金属杆接入电路的电阻 为 R1，有风时接入电路的电阻为 R2，由题意得 （１） 无风时，M N迎风板 风E U1 ? R1 ? 3V R1 ? r ? R解得： R1R 图 20r? 0.5? ，所以金属杆单位长度的电阻为r0 ?R1 ? 1? / m L0有风时， U 2（２）?E R2 ? 2V R2 ? R ? r解得： R1? 0.3? ，此时弹簧的长度为 L ?R2 ? 0.3m r0弹簧的压缩量为x ? L0 ? L ? (0.5 ? 0.3)m ? 0.2m由于迎风板受风力和弹力而平衡，所以风力大小为 F 【答案】 （1） r0? kx ? 1300 ? 0.2 N ? 260 N?R1 （2）260N ? 1? / m ； L018.示波器的核心部分为示波管， 如图 21 甲所示, 真空室中电极 K 发出电子(初速不计)，经过电压为 U1 的加速电场后，由小孔 S 沿水平金属板 A、B 间的中 心线射入板中。板长 L ，相距为 d ，在两板间加上 如图 21 乙所示的正弦交变电压，前半个周期内 B 板 的电势高于 A 板的电势，电场全部集中在两板之间， 且分布均匀。在每个电子通过极板的极短时间内，电 场可看作恒定的。在两极板右侧且与极板右端相距 D 处有一个与两板中心线垂直的荧光屏，中心线正好与 屏上坐标原点相交。 当第一个电子到达坐标原点 O 时， 使屏以速度 v 沿－x 方向运动，每经过一定的时间后， 在一个极短时间内它又跳回到初始位置，然后重新做 同样的匀速运动。 (已知电子的质量为 m ，带电量为 e , 不计电子重力)。求： (1) 电子进入 A、B 板时的初速度； 要使所有的电子都能打在荧光屏上，图 21 乙中电压的最大值 U0 需 满足什么条件? (2) 要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置? 计算这个波形的 峰值和长度. 在如图 12 丙所示的 x - y 坐标系中画出这个波形。 【解析】 (1)电子在加速电场中运动，据动能定理有 eU 1图 21?1 2 mv1 , v1 ? 22eU1 m因为每个电子在板 A、B 间运动时，电场可看作恒定的，故电子在板 A、B 间做类平抛运动，在两板之 外做匀速直线运动打在屏上。 在板 A、B 间沿水平方向运动时有 L = vl t 竖直方向有 y'＝1 2a t 2 ，且a?eU md? 联立解得： y ?eUL2 2mdv12 ? 则y ? eU 0 L2 d ? 2mdv12 2设偏转电压最大值为 U0 ,得: U 0 ?2d 2U1 L2(2)要保持一个完整波形，需每隔周期 T 回到初始位置。 设某个电子运动轨迹如图 2 所示,有:tan ? ?L 2v2 eUL y? ? ? v1 mdv12 L?又知 y? ?eUL2 2mdv12， 联立得 L ? ?由相似三角形的性质得L ?D y 2 ? m L ym ' 2则峰值ym ?( L ? 2D) LU 0 L ? 2D ' ym ? L 4dU1波形如图 3 所示。。波形长度为 x1＝v T 答案（1） v1?2eU1 m(2)U0 ?2d 2U1 L2要保持一个完整波形，需每隔周期 T 回到初始位置。波形如图 3 所示。物理实验报告撰写方法物理实验除了使学生受到系统的科学实验方法和实验技能的训练外，通过书写实验报 告，还能为培养学生将来从事科学研究和工程技术开发的论文书写打下基础。因此，实验报 告是实验的重要组成部分，希望同学们能认真对待。 正规的实验报告，应包含以下六个方面的内容：(1)实验目的；(2)实验原理；(3)实验仪 器设备；(4)实验内容(简单步骤)及原始数据；(5)数据处理及结论；(6)结果的分析讨论。 现就物理实验报告的具体写作要点作一些介绍，供同学们参考。一、实验目的不同的实验有不同的训练目的， 应按实验前对实验的要求并结合自己在实验过程的体会 来写。 如：实验 4-2 金属杨氏弹性模量的测量 实验目的 1．掌握尺读望远镜的调节方法，能分析视差产生的原因并消除视差； 2．掌握用光杠杆测量长度微小变化量的原理，正确选择长度测量工具； 3．学会不同测量次数时的不确定度估算方法，分析各直接测量对实验结果影响大小； 4．练习用逐差法和作图法处理数据。二、实验原理实验原理是科学实验的基本依据。 实验设计是否合理， 实验所依据的测量公式是否严密 可靠，实验采用什么规格的仪器，要求精度如何？应在原理中交代清楚。 1．必须有简明扼要的语言文字叙述。结合实验目的和实验过程用自己的语言进行归纳 阐述。文字务必清晰、通顺。 2．所用的公式及其来源，简要的推导过程。 3．为阐述原理而必要的原理图或实验装置示意图。如图不止一张，应依次编号，安插 在相应的文字附近。 如：实验 3-3 滑线变阻器的分压与限流特性 实验原理 滑线变阻器在电路中的连接不同，可构成分压器和限流器。 1．分压特性研究 实验电路如图 1。滑动头将滑线电阻 R0 分成 R1 和 R2 两部分，RL 为负载电阻。电路总电阻为RLVR1 R0 V0ER2图 1 分压电路图 2 分压特性曲线R ? R2 ?故总电流为R1 R L R1 ? R LI?V0 ? RV0 RR R2 ? 1 L R1 ? RLR1 R L ? ? V0 R0 R0V0 为电源的端电压，不是电源的电动势 E 。负载电阻 RL 上的压降为V ?IR1 R L R1 R LV0 ? ? R1 ? R L R0 R1 ? R0 R L ? R12 R1 R L ? R1 ? 2 ? ?? ? R0 R0 ? R0 ?RL R1 、X ? ， K 是负载电阻 R L 相对于滑线电阻 R0 阻值大小的参数； X 是滑线电 R0 R0 阻 R0 的滑动头相对于低电位端的位置参数。则上式可改写为 V KX ? V0 K ? X ? X 2 在给定负载 R L 和滑线电阻 R0 的情况下， K 为某一定值，则分压比 V / V0 与滑线电阻 R0 滑动头位置参数 X 有关，它们的函数关系曲线如图 2。 本实验是通过实际测量来检验 V / V0 的函数关系曲线是否与理论曲线相吻合，并探讨分 压电路的有关规律。令K ? 2．限流特性研究 实验电路如图 3。此时流过负载 R L 的电流为I?令 I0 ?V0 R2 ? R LV0 ，则 RLI K ? I 0 1? K ? X 对于不同的参数 K ， 电路的限流比 I / I 0 与滑线电阻 R0 滑动头位置参数 X K 、X 定义同前。 有关，它们的函数关系曲线如图 4。RLA 。R1 R0R2E 图 3 限流电路本实验是通过具体测量来了解它 们的关系曲线及限流电路的基本特 征。图 4 限流特性曲线三、实验仪器设备在科学实验中， 仪器设备是根据实验原理的要求来配置的， 书写时应记录： 仪器的名称、 型号、规格和数量(根据实验时实际情况如实记录，没有用到的不写)；在科学实验中往往还 要记录仪器的生产厂家、出厂日期和出厂编号，以便在核查实验结果时提供可靠依据；电磁 学实验中普通连接导线不必记录，或写上导线若干即可。但特殊的连接电缆必须注明。 如：实验 5-7 用电位差计校准毫安表 实验仪器设备 HD1718-B 型直流稳压电源(0-30V/2A)，UJ36a 型直流电位差计(0.1 级、量程 230mV)， BX7D-1/2 型滑线变阻器(550Ω 、0.6A)，C65 型毫安表(1.5 级、量程 2-10-50-100mA)，ZX93 直流电阻器，ZX21 旋转式电阻箱，UT51 数字万用表，导线若干。四、实验内容及原始数据概括性地写出实验的主要内容或步骤， 特别是关键性的步骤和注意事项。 根据测量所得 如实记录原始数据， 多次测量或数据较多时一定要对数据进行列表， 特别注意有效数字的正 确，指出各物理量的单位，必要时要注明实验或测量条件。 如：实验 3-1 固体密度测量 实验内容及原始数据 1．用游标卡尺测量铜环内、外径，用螺旋测微计测量厚度。螺旋测微计零位读数 n 外径 D(mm) 内径 d(mm) 厚 h 测量读数(mm) 测量值(mm) 1 29.96 10.02 9.647 9.644 2 29.94 10.04 9.649 9.646 3 29.98 10.00 9.648 9.645 4 29.94 10.02 9.644 9.641 5 29.96 10.06 9.646 9.643 0.003 6 29.92 10.04 9.646 9.643 (mm) 7 29.96 10.08 9.645 9.6422．用矿山天平测量铜环质量W ? 53.97 g指针折回点读数 零 点α 停 点β 停 点γ S1 17.9 15.0 12.1 S2 6.5 6.0 5.8 S3 17.5 14.8 11.9 S4 7.0 6.1 6.1 S5 17.2 14.4 11.6五、数据处理及结论1．对于需要进行数值计算而得出实验结果的，测量所得的原始数据必须如实代入计算 公式，不能在公式后立即写出结果； 2．对结果需进行不确定度分析(个别不确定度估算较为困难的实验除外)； 3．写出实验结果的表达式(测量值、不确定度、单位)，实验结果的有效数字必须正确； 4．若所测量的物理量有标准值或标称值，则应与实验结果比较，求相对误差。 5．需要作图时，需附在报告中。 如：实验 3-1 固体密度测量 数据处理及结论1 D ? (29.96 ? 29.94 ? ? ? 29.96) ? 29.95 mm 7SD ? ?( Di ? D ) 2 (29.96 ? 29.95) 2 ? ? ? (29.96 ? 29.95) 2 ? ? 0.019 mm 7 ?1 62 U D ? SD ? ?2仪 ? 0.0192 ? 0.02 2 ? 0.03 mm? D ? 29.95 ? 0.03 mmd?1 (10.02 ? 10.04 ? ? ? 10.08) ? 10.04 mm 7?(d i ? d ) 2 (10.02 ? 10.04) 2 ? ? ? (10.08 ? 10.04) 2 ? ? 0.027 mm 7 ?1 6Sd ?U d ? S d2 ? ?2仪 ? 0.027 2 ? 0.02 2 ? 0.04 mm? d ? 10.04 ? 0.04 mm1 h ? (9.644 ? 9.646 ? ? ? 9.642) ? 9.643 mm 7Sh ? ?(hi ? h ) 2 (9.644 ? 9.643) 2 ? ? ? (9.642 ? 9.643) 2 ? ? 0.0016 mm 7 ?1 6U h ? S h2 ? ?2仪 ? 0.00162 ? 0.0042 ? 0.005 mm? h ? 9.643 ? 0.005 mm?? ?1 ? 17.9 ? 17.5 ? 17.2 6.5 ? 7.0 ? ? ? ? 12.1 2? 3 2 ??? ?1 ? 15.0 ? 14.8 ? 14.4 6.0 ? 6.1 ? ? ? ? 10.4 2? 3 2 ??? ???1 ? 12.1 ? 11.9 ? 11.6 5.8 ? 6.1 ? ? ? ? 8.9 2? 3 2 ?? ??10?10.4 ? 8.9 ??? 12.1 ? 10.4 ? 0.15 ， m ? W ? ? 53.97 ? ? 53.98 g 10
? 0.15U m ? ? 仪 ? 0.05 g? m ? 53.98 ? 0.05 g??4m 4 ? 53.98?10 ?3 ? ? 8.952 ?10 3 kg/m3 ? ( D 2 ? d 2 )h ? (29.952 ?10.04 2 ) ? 9.643?10 ?9E? ?U?? U ? ? 2 DU ? ? 2dU ? ? U ? ? ? m ? ? ? 2 D2 ? ? ? 2 d 2 ? ? ? h ? ? ? m ? ? D ?d ? ? D ?d ? ? h ?2 22222? 0.05 ? ? 2 ? 29.95 ? 0.03 ? ? 2 ?10.04 ? 0.04 ? ? 0.005 ? ? ? ?? ?? ? ?? ? 2 2 ? 2 2 ? ? 53.98 ? ? 29.95 ? 10.04 ? ? 29.95 ? 10.04 ? ? 9.643 ? ? 0.27%22U ? ? ?E ? ? 8.952?103 ? 0.27% ? 0.024?103 kg/m3 ? ? ? (8.952 ? 0.024) ?103 kg/m3经查表， 20? C 时铜的密度为 8.960 ?103 kg/m3 ，实验结果的相对误差为E?8.952 ? 8.960 ?100% ? 0.09% 8.960六、结果的分析讨论一篇好的实验报告，除了有准确的测量记录和正确的数据处理、结论外，还应该对结果 作出合理的分析讨论， 从中找到被研究事物的运动规律， 并且判断自己的实验或研究工作是 否可信或有所发现。 一份只有数据记录和结果计算的报告， 其实只完成了测试操作人员的测试记录工作。 至 于数据结果的好坏、实验过程还存在哪些问题、还要在哪些方面进一步研究和完善？等等， 都需要我们去思考、分析和判断，进而提高理论联系实际、综合能力和创新能力。 1．首先应对实验结果作出合理判断。 如果仪器运行正常，步骤正确、操作无误，那就应该相信自己的测量结果是正确或基本 正确的。 对某物理量经过多次测量所得结果差异不大时，也可判断自己的测量结果正确。 如果被测物理量有标准值(理论值、标称值、公认值或前人已有的测量结果)，应与之比 较，求出差异。 差异较大时应分析误差的原因： (1) 仪器是否正常？是否经过校准？(2) 实验原理是否完善？ (3) 实验环境是否合乎要求？ (4) 实验操作是否得当？ (5) 数据处理方法是否准确无误？ 2．分析实验中出现的奇异现象。 如果出现偏离较大甚至很大的数据点或数据群， 则应认真分析偏离原因， 考虑是否将其 剔除还是找出新规律。 无规则偏离时，主要考虑实验环境的突变、仪器接触不良、操作者失误等。 规则偏离时， 主要考虑环境条件(温度、 湿度、电源等)的变异、样品的差异(纯度、 缺陷、 几何尺寸不均等)。 如果能找出新的数据规律，则应考虑是否应该否定前人的结论。只有这样，才能在科学 研究中有所创新。但要切实做到“肯定有据、否定有理” 。 3．对讲义中提出的思考题作出回答 问题可能有好几个， 但不一定要面面具到一一作答。 宁可选择一两个自己有深刻体会的 问题，用自己已掌握的理论知识和实践经验说深透些。 如：实验 3-3 滑线变阻器的分压与限流特性 实验结果的分析和讨论 1．本实验所得曲线与原理曲线相似，故可认为实验是基本成功的。 2．当 K ? RL / R0 ? 1 时，分压和限流特性曲线都接近线性，但不是一条直线。若要求 其呈一条直线，唯有 R L ? ? ，即负载开路。K 值越小，曲线弯曲得越厉害，当 K ? 0 时，曲线几乎呈直角弯曲。3．实验结果表明，测量值比理论计算值高，尤其在小负载( K ? 0.0238 )情况下更为突 出。这可能由于： (1) 负载电阻 R L 精度不高，误差达 5 % 以上； (2) 滑线电阻的滑动头位置不准确，触头不是精密点接触，可能同时跨越几圈电阻线； (3) 电表的内阻带来的影响； (4) 电源的稳定度不高。等等。 4． K ? 1 时，曲线 V / V0 ? X 和 I / I 0 ? X 近乎线性，这在电子线路中有广泛应用。例 如，前者作为音频放大器的音量调节，音量随电位器中心触头的位置在近乎线性地增减；后 者多在电路中作偏流电阻使用； 5．除非特殊应用，一般不采用 K ?? 1 的电路设计。物理实验报告范例实验名称：对蜡烛及其燃烧的探究 实验目的：对蜡烛在点燃前、点燃时和熄灭后的三个阶段进行细致的观察，学会完整 地观察物质的变化过程及其现象。 实验用品：一支新蜡烛、火柴、一支干净烧杯、水、水槽、澄清的石灰水、一把小刀。 实验步骤与方法： 1．观察蜡烛的颜色、形状、状态、硬度；嗅其气味。 现象：蜡烛是白色、较软的圆柱状固体，无气味，由白色的棉线和石蜡组成。 2．用小刀切下一块石蜡，放入水槽，观察其在水中的现象。 现象：石蜡漂浮在水面上，不溶于水。 结论：石蜡是一种密度比水小，不溶于水的固体。 3．点燃蜡烛，观察其变化及其火焰和其各层温度的比较。 现象：石蜡受热时熔化、蜡烛燃烧时发光、冒黑烟、放热。 烛焰分三层：外焰、内焰、焰心，外焰温度最高，焰心最低。 结论：石蜡受热会熔化，燃烧时形成炭黑。 4．干燥的烧杯罩在烛焰上方，观察烧杯壁上的现象片刻，取下烧杯，倒入少量石灰水。 振荡，观察其现象。 现象：干燥的烧杯壁上出现了许多小水珠。取下烧杯后迅速倒入澄清石灰水，振荡， 石灰水变得浑浊。 结论：蜡烛燃烧时产生了水和能使石灰水变浑浊的二氧化碳两种物质。 5．熄灭蜡烛，观察其现象，用火柴点燃刚熄灭时的白烟，观察有什么现象发生。 现象：熔化的石蜡逐渐凝固，白色棉线烛心变黑，易碎。用火柴点燃刚熄灭时的白烟， 蜡烛会重新燃烧。 结论：石蜡遇冷凝固，燃烧时产生炭黑，棉线炭化，白烟由细小的石蜡颗粒构成，有 可燃性。实验结论： 蜡烛在空气中能够燃烧，在燃烧过程中和过程后能产生许多新的物质。 问题和建议： 蜡烛为什么能够燃烧？蜡烛在什么样的条件下才能燃烧？像这样物质燃烧后产生新物 质的变化是化学变化还是物理变化？}