2023年全国高中物理竞赛历年试题与详解答案汇编

全国高中物理竞赛历年

试题与详解答案汇编

广东省鹤山市纪元中学

2023年5月

全国中学生物理竞赛提纲

编者按：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第九次全体会议的建议，由中国物理

学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原

则的规定，结合我国目前中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛内容提纲》，作

为此后物理竞赛预赛和决赛命题的依据，它涉及理论基础、实验基础、其他方面等部分，其

中理论基础的绝大部分内容和国家教委制订的（全口制中学物理教学大纲》中的附录：即

1983年教育部发布的《高中物理教学纲要（草案）》的内容相同。重要差别有两点：一是少数

地方做了几点增补，二是去掉了教学纲要中的说明部分。此外，在编排的顺序上做了一些变

动，内容表述上做了一些简化。1991年2月20日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩

大会议讨论通过并开始试行。1991年9月11日在南宁由全国中学生物理竞赛委员会第10次

全体会议正式通过，开始实行。

一、理论基础

力学

1.运动学

参照系。质点运动的位移和路程，速度，加速度。相对速度。

矢量和标量。矢量的合成和分解。

匀速及匀速直线运动及其图象。运动的合成。抛体运动。圆周运动。

刚体的平动和绕定轴的转动。

2.牛顿运动定律

力学中常见的几种力

牛顿第一、二、三运动定律。惯性参照系的概念。

摩擦力。

弹性力。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（不规定导出）。开普勒定律。行星和

人造卫星的运动。

3.物体的平衡

共点力作用下物体的平衡。力矩。刚体的平衡。重心。

物体平衡的种类。

4.动量

冲量。动量。动量定理。

动量守恒定律。

反冲运动及火箭。

5.机械能

功和功率。动能和动能定理。

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（不规定导出）。弹簧的弹

性势能。

功能原理。机械能守恒定律。

碰撞。

6.流体静力学

静止流体中的压强。

浮力。

7、振动

简揩振动。振幅。频率和周期。位相。

振动的图象。

参考圆。振动的速度和加速度。

由动力学方.程拟定简谐振动的频率“

阻尼振动。受迫振动和共振（定性了解）。

8、波和声

横波和纵波。波氏、频率和波速的关系。波的图象。

波的干涉和衍射（定性）。

声波。声音的响度、音调和音品。声音的共鸣。乐音和噪声。

热学

1.分子动理论

原子和分子的量级。

分子的热运动。布朗运动。温度的微观意义。

分子力。

分子的动能和分子间的势能。物体的内能。

2.热力学第一定律

热力学第一定律。

3.气体的性质

热力学温标。

抱负气体状态方程。普适气体恒量。

抱负气体状态方程的微观解释（定性）。

抱负气体的内能。

抱负气体的等容、等压、等温和绝热过程（不规定用微积分运算）。

4.液体的性质

流体分子运动的特点。

表面张力系数。

浸润现象和毛细现象（定性）。

5.固体的性质

晶体和非晶体。空间点阵。

固体分子运动的特点°

6.物态变化

熔解和凝固。熔点。熔解热。

蒸发和凝结。饱和汽压。沸腾和沸点。汽化热。临界温度。

固体的升华。

空气的湿度和湿度计。露点。

7、热传递的方式

传导、对流和福射。

8、热膨胀

热膨胀和膨胀系数。

电学

1.静电场

库仑定律。电荷守恒定律。

电场强度。电场线。点电荷的场强，场强叠加原理。均匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强

公式（不规定导出）。匀强电场。

电场中的导体。静电屏蔽。

电势和电势差。等势面。点电荷电场的电势公式（不规定导出）。电势叠加原理。均匀带电球

壳壳内和壳外的电势公式：不规定导出

电容。电容器的连接。平行板电容器的电容公式（不规定导出）。

电容器充电后的电能。

电介质的极化。介电常数。

2.恒定电流

欧姆定律。甩阻率和温度的关系。

电功和电功率。

电阻的串、并联。

电动势。闭合电路的欧姆定律。

一段含源电路的欧姆定律。

电流表。电压表。欧姆表。

惠斯通电桥，补偿电路。

3.物质的导电性

金属中的电流。欧姆定律的微观解释。

液体中的电流。法拉第电解定律。

气体中的电流。被激放电和自激放电（定性）。

真空中的电流。示波器。

半导体的导电特性。P型半导体和N型半导体。

晶体二极管的单向导电性。三极管的放大作用（不规定机理）。

超导现象。

4.磁场

电流的磁场。磁感应强度。磁感线。匀强磁场。

安培力。洛仑兹力。电子荷质比的测定。质谱仪。回旋加速器。

5.电磁感应

法拉第电磁感应定律。

楞次定律。

自感系数。

互感和变压器。

6.交流电

交流发电机原理。交流电的最大值和有效值。

纯电阻、纯电感、纯电容电路。

整流和滤波。

三相交流电及其连接法。感应电动机原理。

7、电磁振荡和电磁波

电磁振荡。振荡电路及振荡频率。

电磁场和电磁波.电磁波的波速，赫兹实蛤.

电磁波的发射和调制。电磁波的接受、调谐，检波。

光学

1.几何光学

光的直进、反射、折射。全反射。

光的色散。折射率与光速的关系。

平面镜成像。球面镜成像公式及作图法。薄透镜成像公式及作图法。

眼睛。放大镜。显微镜。望远镜。

2.波动光学

光的干涉和衍射（定性）

光谱和光谱分析。电磁波谱。

3.光的本性

光的学说的历史发展。

光电效应。爱因斯坦方程。

波粒二象性。

原子和原子核

1.原子结构

卢瑟福实验。原子的核式结构。

玻尔模型。用玻尔模型解释氢光谱。玻尔模型的局限性。

原子的受激辐射。激光。

2.原子核

原子核的量级。

天然放射现象。放射线的探测。

质子的发现。中子的发现。原子核的组成。

核反映方程。

质能方程。裂变和聚变。

基本粒子。

数学基础

1.中学阶段所有初等数学：涉及解析几何）。

2.矢量的合成和分解。极限、无限大和无限小的初步概念。

3.不规定用微积分进行推导或运算。

二、实验基础

1.规定掌握国家教委制订的《全日制中学物理教学大纲》中的所有学生实验。

2.规定能对的地使用（有的涉及选用）下列仪器和用品：米尺。游标卡尺。螺旋测微器。天

平。停表。温度计。量热器。电流表。电压表。欧姆表。万用电表。电池,电阻箱。变阻器。

电容器。变压器。电键。二极管。光具座（涉及平面镜、球面镜、棱镜、透镜等光学元件在

内）。

3.有些没有见过的仪器。规定能按给定的使用说明书对的使用仪器。例如：电桥、电势差计、

示波器、稳压电源、信号发生器等。

4、除了国家教委制订的《全日制中学物理教学大纲》中规定的学生实验外，还可安排其它的

实验来考察学生的实验能力，但这些实验所涉及到的原理和方法不应超过本提纲第一部分

（理论基础），而所用仪器就在上述第2、3指出的范围内。

5、对数据解决，除计算外，还规定会用作图法。关于误差只规定：直读示数时的有效数字和

误差；计算结果的有效数字（不做严格的规定）；重要系统误差来源的分析。

三、其它方面

物理竞赛的内容有一部分要扩及到课外获得的知识。重要涉及以下三方面：

1.物理知识在各方面的应用。对自然界、生产和平常生活中一些物理现象的解释。

2.近代物理的一些重大成果和现代的一些重大信息。

3.一些有重要奉献的物理学家的姓名和他们的重要奉献。

参考资料：

1.全国中学生物理竞赛委员会办公室主编的历届《全国中学生物理竞赛参考资料》。

2.人民教育出版社主编的《高级中学课本（试用）物理（甲种本）》。

第30届全国中学生物理竞赛预赛试卷与答案

本卷共16题，满分200分.

1.一、选择题.本题共5小题，每小题6分,在每小题给出的4个选项中，有的小

题只有一项符合题意，有的小题有多项符合题意•所有选对的得6分，选对但不全

的得3分，有选错或不答的得0分.

卜列说法对的的是:

/\.一束单色光从真空射入时，在玻璃表面处发生折射现象，这与光在玻璃中的传播速度

不同于在真空中的传播速度有关

B.白纸上有两个非常靠近的小黑斑，事实上是分开的，没有重叠部分.但通过某一显微镜

所成的象却是两个连在•起的没有分开的光斑，这与光的衍射现象有关

C.雨后虹的形成与光的全反射现象有关

2.D.老年人眼睛常变为远视眼，这时近处物体通过眼睛所成的像在视网膜的前方（瞳孔与

视网膜之间），故看不清

图中A.B是两块金属板，分别与高压宜流电源的正负极相连.一个电荷量为q、质量为m

的带正电的点电荷自贴近A板处静止释放（不计重力作用）.已知当A.B两板平行、两板

的面积很大且两板间的距离较小时，它刚到达B板时的速度为uO,在下列情况下以u表

这点电荷刚到达B板时的速度

A.若A.B两板不平行，则uO

B.若A板面积很小，B板面积很大，则u<uO

3.C.若A.B两板间的距离很大，则u<u（）

D.不管A.B两板是否平行、两板面积大小及两板间距离多少，u都等于uO

a粒子和P粒子都沿亘直于磁场的方向射入同一均匀磁场中，发现这两种粒子沿相同半

径的圆轨道运动.若a粒子的质量是ml,B粒子的质量是m2,则Q粒子与B粒子的动能之比

是

4.A.B.C.D.

由玻尔理论可知，当氢原子中的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，有也许

A.发射出光子，电子的动能减少,原子的切能减少

B.发射出光子，电子的动能增长，原子的势能减少

5.C.吸取光子，电子的动能减少，原子的势能增长

6.D.吸取光子，电子的动能增长，原子的势能减少

图示两条虚线之间为一光学元件所在处，AB为其主光轴.P是一点光源，其傍轴光线通过

此光学元件成像于Q点.该光学元件也许是

A.薄凸透镜

B.薄凹透镜

C.凸球面镜

D.凹球面镜

7.二、填空题和作图题.只要给出结果，不需写出求得结果的过程.

<8分）国际上己规定133cs原子的频率f=Hz（没有误差）.这样，秒的定义

.国际上已规定一个公认的光速值c=m/s（没有误差）.长度

单位由时间单位导出，则米定义为.

（8分）质量为ml的小滑块，沿一倾角为。的光滑斜面滑下，斜面质量为m2,置于光滑的水

平桌面上.设重力加速度为g,斜面在水平桌面上运动的加速度的大小为

（8分）一线光源，己知它发出的光包含三种不同频率的可见光，若要使它通过三棱镜分光,

最后能在屏上看到这三种不同频率的光的谱线，则除了光源、三棱镜和屏外，必须的器件至

少还应有.其中一个的位置应在和之间，另

一个的位置应在______________和之间.

（12分）如图所示，A为放在水平光滑桌面上的长方形物块，在它上面放有物块B和C.A.B.C

的质量分别为0]、501、0].13.（：与人之间的静摩擦系数和滑动摩擦系数皆为0.10,K为轻滑轮，绕

过轻滑轮连接B和C的轻细绳都处在水平位置.现用水平方向的恒定外力F拉滑轮，使A的加

速度等于0.20g,g为重力加速度.在这种情况时，B.A之间沿水平方向的作用力的大小等于

，C.A之间沿水平方向的作用力的大小等于外力F的大小等于

（14分）i.在做“把电流表改装成电压表”的实验中，必须测出电流表的内阻和用标准电压

表对改装成的电压表进行校准.某同学对图示的器材进行了连线，使所连成的电路只要控制

单刀双掷开关的刀位和调节电阻箱及变阻器，不需改动连线，就能：（I）在与电阻箱断路的

条件卜测出电流表的内阻；（2）对改装成的电压表所有的刻度进行校准.试在图中画出该同学

的所有连线.

ii.有一块横截面为矩形的长板，长度在81cm与82cm之间，宽度在5cm与6cm之间，厚度在

1cm与2cm之间.现用直尺（最小刻度为mm）、卡尺（游标为50分度）和千分尺（螺旋测微器）

去测量此板的长度、宽度和厚度，规定测出后的最后一位有效数字是估读的.试设想一组也许

的数据天灾下面的空格处.板的长度cm,板的宽度cm,板

的厚度cm.

8.三、计算题.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环节,

只写出最后结果的不能得分.有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位.

（20分）在水平地面某处，以相同的速率v0用不同的抛射角分别抛射两个小球A和比它们

的射程相同.已知小球A在空中运营的时间为TA,求小球B在空中运营的时间TB.重力加速度

大小为g,不考虑空气阻力.

（20分）从地球上看太阳时，对太阳直径的张角0=53’.取地球表面上纬度为1°的长度

1=110km,地球表面处的重力加速度g=10m/s2,地球公转的周期T=365天.试仅用以上数据计

算地球和太阳密度之比.假设太阳和地球都是质量均匀分布的球体.

（16分）一个用电阻丝绕成的线圈，浸没在晟热器所盛的油中，油的温度为0C.当线圈两端

加上一定的电压后，油温渐渐上升.0℃时温度升高的速率为5.OK-min-1,连续一段时间后，

油温上升到30C,此时温度升高的速率变为4.5K・min-：,这是由于线圈的电阻与温度有关.

设温度为时线圈的电阻为R0,温度为0℃时线圈的电阻为R0,则有RO=RO（1+a0）,

a称为电阻的温度系数.试求此线圈电阻的温度系数.假设最热器及其中的油以及线圈所构成

的系统温度升高的速率与该系统吸取热量的速率（即单位时间内吸取的热量）成正比；对油

加热过程中加在线圈两端的电压恒定不变；系统损失的热量可忽略不计.

（18分）如图所示，一摩尔抱负气体，由压强与体积关系的p-V图中的状态A出发，通过一

缓慢的直线过程到达状态B,已知状态B的压强与状态A的压强之比为，若要使整个过程的

最终结果是气体从外界吸取了热晶，则状态B与状态A的体积之比应满足什么条件？已知此

抱负气体每摩尔的内能为，R为普适气体常量，T为热力学温度.

（23分）如图所示，匝数为N1的原线圈和在数为N2的副线圈绕在同一闭合的铁心上，副线

圈两端与电阻R相联，原线圈两端与平行金属导轨相联.两轨之间的距离为L,其电阻可不计.

在虚线的左侧，存在方向与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.pq是一质

量为m电阻为r与导轨垂直放置的金属杆，它可在导轨上沿与导轨平行的方向无摩擦地滑动.

假设在任何同一时刻通过线圈每一匝的磁通都相同，两人线圈的电阻、铁心中涉及涡流在内

的各种损耗都忽略不计，且变压瑞中的电磁场完全限制在变压器铁心中.现于1=0时开始施一

外力，使杆从静止出发以恒定的加速度a向左运动.不考虑连接导线的自感.若已知在某时刻t

时原线圈中电流的大小II,

i.求此时刻外力的功率

ii.此功率转化为哪些其他形式的功率或能量变化率？试分别求出它们的大小.

（23分）如图所示，一质量为m半径为R的由绝缘材料制成的薄球壳，均匀带正电，电荷量

为Q,球壳下面有与球壳固连的底座，底座静止在光滑水平面上.球壳内部有一劲度系数为n

的轻弹簧（质量不计），弹簧始终处在水平位置，其一端与球壳内壁固连，另一端恰位于球

心处，球壳上开有一小孔C,小孔位于过球心的水平线上在此水平线上离球壳很远的0处有

一质量也为m电荷量也为G的带正电的点电荷P,它以足够大的初速vO沿水平的0C方向开始

运动.并知P能通过小孔C进入球壳内，不考虑重力和底座的影响.已知静电力常量k.求P刚

进入C孔到刚再由C孔出来所经历的时间.

第30届全国中学生物理竞赛预赛试卷

参考解答与评分标准

一、选择题.

本题共5小题，每小题6分.在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项符合题

意，有的小题有多项符合题意.把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括

号内.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得。分.

答案：

1.A、B2,D3.D4.B、C5.D

二、填空题和作图题.

答案与评分标准:

6.（共8分）

⑶。跃迁时所对应的电磁波振动9192631770个周期的时间（4分）.

光在真空中在前悬茏秒的时间内所传播距离的长度（4分）

7.（共8分）

m,sin^cos^

--------FZg

m2+771）91118

8.（共8分）|

两个凸透镜（4分）.光源（1分）三棱镜＜11分）.三棱镜（1分）屏（1分）

9.（共12分）

0.10mg（4分）

0.（4分）

2.2mg（4分）

10.（共14分）

i.连线如图所示\8分）

分.只要小数

；是二位数，都给这

3分）

5.532（2分.只要小数

点后是三位数，都给这

2分）

1.8424（2分,只要小

数点后是四位数,都给

这2分）

单刀开关电池

物理竞赛预赛卷参考解答与评分标准第1页共6页

三、计算题.

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.有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位.

11.参考解答：

取抛射点为坐标原点，式轴沿水平方向，式轴竖直向上，抛射角为仇抛出时刻时

间2取为0,对任何斜抛小球有

x=tv0cos6(1)

y-/sin。-ygz2

消去门导小球运动的轨迹方程为

厂”1a丽-猛耳”⑶

取y=0,解出力即为射程d

d爆jn2j

g

利用（4）式可得小球在空中运行的时间

2vsin0

o(5)

g

以外表示小球A的抛射角，狐表示小球B的抛射角，现要两小球射程相同，由

（4）式有按题意有

sin20A=sin2@B(6)

而⑺

由（5）式，小球A和B在空中运行的时间分别为

2vsing

oA(8)

八一g

2%sin%

⑼

g

由⑺、（8

西：-（3

(10)

g

本题20分.（1）、（2）式各4分,（4）、（7）式各3分，（8）、（9）、（10）式各2分.

12.参考解答：

地球绕太阳运行时，由万有引力定律和牛顿定律有

C竽=/停以(1)

其中，C为引力恒放，ME和Ms分别为地球和太阳的质量，r为日地距离，T为地球

公转周期.令凡表示太阳半径，根据题意有

也=6

由（I）和（2）式得

啥8削闺'⑶

物理竞赛预赛卷参考解答与评分标准第2页共6页

由万有引力定律和牛顿定律，对地球表面处质量为〃”的物体有

Mm,、

C-^v~=mg（4）

其中J为地球半径.据题意已知

2TT/?E=3602（5）

代入上式得

个-1J8I0S2L{（6b）

令八和PE分别表示太阳和地球的密度，则有

Ms_/（八

由（3）、（6）、（7）式得

PE_gT『

ps180Zx327r

代入数据.得

"=3.92

评分标准：

本题20分.（1）、（2）式各3分，（3）式各3分，（6）式1分,

（7）、（8）式各2分，（9）式2分（在93范围内的都给这2分）.

.参考解答:

量热器、油和线圈构成的系统在单位时间内吸收的热量等于通过线圈的电流的电

功率.设加在线圈两端的电压为U,当线圈的电阻为凡时，电流的功率

P。连

(1)

%

根据题意有

、:冽%=用

式中如为00时系统升温的速率，4为比例系数.同理当油温为30T时有

P"(3)

Kx

V30=kP”

式中也为30t系统升温的速率.由（1）、（2）、（3）、（4）各式得

=-=1+30a(5)

代入数据得

a=3.7x10k(6)

评分标准：

本题16分.（1）式3分，（2）式2分，（3）式3分，（4）式2分，（5）式4分，（6）式2分.

物理竞赛预赛卷参考解答与评分标准第3页共6页

14.参考解答：

令表示系统内能的增量.Q和W分别表示系统吸收的热量和外界对系统所做

的功.由热力学第一定律有

△U=Q+W(1)

令3和乙分别表示状态A和状态B的温度，有

△八广⑺―)(2)

令Pi、Pz和匕、匕分别表示状态人、4的压强和体积.由(2)式和状态方程可得

△。=玄色匕-。|匕)(3)

由状态图可知，做功等于图线下所围面积.即

吟斗小”2)(匕-%)

要系统吸热,即Q>0,由以上各式可得

京P2匕

按歉意,^4.代入上式.

(6)

评分标准:

本题18分.(1)、(2)、(3)式各身分，(4)式4分,(5)式3分，(6)式2分.

15.参考解答：以胫

i.令"表示此时刻外秀的大小，d表示此时杆的速度，〃表示外力的功率，则有

P=F©=Fat(1)

定律有

(2)

P=(ma+/jBL)at

».在£时刻，杆运动产生的电动势

匕=BLat

令/、益分别表示原、副线圈两端的感应电动势，并有嗝=孑.1、”分别表示原、

副线圈两端的电压，”表示副线圈中的电流，由欧姆定律有

X1=歹=f7|+lxr(5)

12=仇=//(6)

根据题的假设,利用法拉弟电磁感应定律,有

物理竞赛预赛卷参考解答与评分标准第4页共6页

由（4）、（5）、（6）、（7）式可得

)

Ux=atBL-/r(8)

%■母(a^L-Z.r)(9)

N

72=导(10)

/VjA

外力的功率转化为：杆的动能的变化率

2

P6k=ma1(H)

电阻,上消耗的功率

匕=/>(12)

电阻R上消耗的功率

八别3）

PR=ER=输。出L-M

/V।£\

变压器内场能的变化率

%=-U山=(ail}BL(14)

评分标准：

本题23分.・」

第i问5分.（1）、（2）式各2分，（3）

第iir可18分.（4）式2分.（5）、*）/各1分.（7）式3分，（8）、（9）、（10）

式各I分，（11）式2分.1分，。3）式2分，（14）式3分.

16.参考解答：

以固定的城面为参考系，选开始时C所处的空间固定点为原点，沿水平向

右为4轴.设P到达C孔时的速度为外，球壳的速度为”2，由动量:守恒和能

址守恒P与球相距无限远时电势能为0）有

mv0=mv1+mv2(1)

121212v

弓-nwo=ymv,+-mv2+kk

P进入。后，因均匀带电球壳在壳内产生的场强为0,故尸和球壳都做匀速运动，相

对速度为%若经过八时间，。与弹筑的左端相接触，因走过的相对距肉为火，故

有

(3)

由以上各式，可得

(4)

物理竞赛预赛卷参考解答与评分标准第5页共6页

此后，弹簧将被压缩，以孙和宝分别表示弹簧两端的位置（即P和球壳右端的位

置），则弹簧的形变为

⑸

以5和。2分别表示P和球壳的加速度，由胡克定律和牛顿定律，有

mal=-17X

ma2=r）X

得

m（aB-a2）=-2rjX隼）

即两者的相对运动是简谐振动.其周期为

，=2册.0⑼

所以，从P开始与弹簧的左端接触，以后弹黄被压缩、恢P刚要与弹簧分离,

这一过程所经历的时间t2应为

(10)

从两物体碰撞来看，从尸开始与弹簧的左端接触，以后弹簧被压缩、恢复直到P刚要

与弹簧分离，因为是弹性碰撞）两物体的质量又相同，所以可证碰撞前后必然是交换

速度，即P的速度变为前述的吗，而球壳的速度变为前述的巧，尸相对球壳的速度的

大小仍为V21但方向向左，所以从开始分离到回到小孔C时所经历的时间:3应和

⑶、（女结果相同.即

h=R(11)

所以从P进入C孔到由C孔出来所经历的时间为

…+匕+V疆+2夫住一耨「（12）

评分标准：

本题23分.（1）、（2）式各3分，（4）式2分，（9）式8分，（10）式2分，（11）

式2分，（12）式3分.

物理竞赛预赛卷参考解答与评分标准第6页共6页

第29届全国中学生物理竞赛预赛试题

一、选择题.本题共5小题，每小题6分.在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项符合题意，有的小

题有多项符合题意.把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内.所有选对的得6分，选对

但不全的得3分，有选错或不答的得0分.

1.卜列说法中对的的是

A.水在()℃时密度最大

B.一个绝热容器中盛有句体，假设把气体中分子速率很大的如大手的分子所有取走，则气体的温度会

下降，此后气体中不再存在速率大于的分子.

C.杜瓦瓶的器壁是由两层玻璃制成的，两层玻璃之间抽成真空，抽成真空的重要作用是既可减少热传导，又

可减少热辐射.

D.图示为一绝热容器.中间有一隔板.隔板左边盛有温度为T的抱负气体，右边为真空.现抽掉隔板.则气

体的最终温度仍为T.

答案:D

2.如图，一半径为R电荷量为Q的带电金属球，球心位置0固定.

为球外一点.几位同学在讨论P点的场强时，有下列一些说法，其中哪些说法是对的的？

A.若P点无限靠近球表面，由丁球表面带电，根据库仑定律可推知，P点的场强趋于无穷大.

B.由于在球内场强处处为0,若P点无限靠近球表面,则P点的场强趋于0

C.若Q不变,P点的位置也不变，而令R变小，则P点的场强不变.

D.若保持Q不变，而令R变大,同时始终保持P点极靠近球表面处.则P点的场强不变.

答案:C

3.图U」L为一薄凸透镜.ab为一发光圆面.两者共轴.S为与L平行放置的屏.已知这时ab可在屏上成清

楚的像.现将透镜切除•半，只保存主轴以上的•半透镜，这时ab在S卜•的像

A.尺寸不变，亮度不变.

B.尺寸不变，亮度减少.

C.只剩半个圆，亮度不变.

D.只剩半个圆.亮度减少.

答案:B

4.一轻质弹簧，一端固定在墙上，另一端连一小物块，小物块放在摩擦系数为口的水平面上，弹簧处在

自然状态.小物块位于0处.现用手将小物块向右移到a处.然后从静止释放小物块.发现小物块开

始向左移动.

A.小物块也许停在0点.

B.小物块停止以后所受的摩擦力必不为0

C.小物块无论停在0点的左边还是右边，停前所受的摩擦力的方向和停后所受摩擦力的方向两者既也许相同,

也也许相反.

D.小物块在通过O点后向右运动直到最远处的过程中，速度的大小总是减小；小物块在由右边最远处回到O

点的过程中，速度的大小总是增大.

答案:AC

5.如图所示，一内壁光滑的圆锥面，轴线OO'是竖直的，顶点0在下方.锥角为2u,若有两个相同的

小珠（均视为质点）在圆锥的内壁上沿不同的圆轨道运动，则有：

A.它们的动能相同.

B.它们运动的周期相同.

C.挑壁对它们的支撑力相同.

D.它们的动能与势能之比相同、设O点为势能零点.

答案:CD

二、填空题和作图题.把答案填在题中的横线上或把图画在题中指定的地方.只要给出结果，不需写出求得结

果的过程.

6.（6分）铀238（92U）是放射性元素,若衰变时依次放出a.B.B.a,a.a.a.a.B.B.a.B.B.

a粒子，最终形成稳定的核，则其中X=,Y=

答案:82,206（各3分）

7.（］（）分）在寒冷地区，为了防止汽车挡风玻璃窗结霜，可用通电电阻加热.图示为10根阻值皆为3。

的电阻条，和一个内阻为0.5Q的直流电源，现在要使整个电路中电阻条上消耗的功率最大，

i.应选用根电阻条.

ii.在图中画出电路连线.

答案:i.当外电路与内电路电阻值相等时电源的输出功率最大，电四条上消耗的功率也最大，因此需用6根电

阻条并联。（7分）

ii.如图所示（任意6根电阻条并联均可）（3分）。

8.（10分）已知：光子有质量，但无静止质量，在重力场中也有重力势能.若从地面上某处将一束频率为v的

光射向其正上方相距为d的空间站，d远小于地球半径，令空间站接受到的光的频率为v',则差v'-v

=,已知地球表面附近的重力加速度为g.

答案：（10分）解析：由能■守恒得，而光子能■，联立消除质■即得，其中，所以。

9.（10分）图中所示两物块叠放在一起，下面物块位于光滑水平桌面上，其质量为m,上面物块的质量为M,

两物块之间的静摩擦系数为U.现从静止出发对下面物块施以随时间t变化的水平推力F=Yt.Y为一常量,

则从力开始作用到两物块刚发生相对运动所通过的时间等于，此时物块的速度等于

答案：，（各5分）

解析：由牛顿第二定律得，两物块刚发生相对运动的条件为，解得:由动量定理得，代入和I解即得。

10.（16分）图中K是密封在真空玻璃管内的金属电极，它受光照射后能释放出电子：W是可以透光的窗口,

光线通过它可照射到电极K上：C是密封在真空玻璃管内圆筒形的收集电极.它能收集K所发出的光电子.R

是接在电池组E（电压足够布）两端的滑动变阻器，电极K通过导线与串联电池组的中心端O连接：G是用

于测量光电流的电流计.已知当某一特定频率的单色光通过窗口照射电极K时，能产生光电子.当滑动变阻器

的滑动接头处在某一点P时，可以测到光电流，当滑动头向右移动时，G的示数增大，使滑动头继续缓慢向右

不断移动时,电流计G的示数变化情况是：.当滑动

变阻器的滑动接头从P点缓慢向左不断移动时，电流计G的示数变化情况是：

若测得用频率为的单色光照生电极K时的遏止电压为，频率为的单色光照射电极时的遏止电压为，已

知电子的电荷量为c,则普朗克常量h=，金属电极K的逸出功=

答案：逐渐增大，最后趋向一恒定值。（4分）

逐渐减小，最后变到零。（4分）

,（各4分）

解析：滑动触头向右滑动时，加在光电管上的电压向正向增大，光电流随正向电压的增大先逐渐增大，当

达成饱和光电流值后不再改变。滑动触头向左滑动到某位■后，光电管加反向电压，反向电压随滑动触头向左

滑动而增大,当拟定遏止电压时，光电流减小为0。

由爱因斯坦光电效应方程可得

而

hv=W{}+EkeV=Ek

代入相关量解得h=e」--叱）=上~口

匕一匕v,-v2

三、计算题.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环节，只写出最后结果的不能得分.

有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位.

11.（18分）如图所示，一根跨越一固定的水平光滑细杆的柔软、不可伸长的轻绳.两端各系一个质量相

等的小球A和B,球A刚好接触地面.球B被拉到与细杆同样高度的水平位置.当球B到细杆的距离为L时,

绳刚好拉直.在绳被拉直时释放球B,使球B从静止开始向下摆动.求球A刚要离开地面时球B与其初始位置

的高度差.

解：设球A刚要离开地面时联接球B的绳与其初始位置的夹角为，如图所示，这里球B的速度为，绳

对球B的拉力为T,根据牛顿第二定律和能置守恒,有

T-mgsin6=m——①

mv2=mgIsin0②

当A球刚要离开地面时，有

T=mg③

以h表达所求高度差，有

h=lsin0④

由①0）③®解得/?=-/⑤

3

评分标准：①②式各6分，③⑤式各3分。

12.（20分）一段横截面积S=1.0的铜导线接入直流电路中，当流经该导线的电流1=LOA时，该段铜

导线中自由电多定向运动的平均速度u为多大？已知.每个铜原子有一个“自由电子”.每个电子的电荷量

;铜的密度，铜的摩尔质量U=64g/mol.阿伏枷德罗常量.

解：设单位体积中自由电子数为n,则有

(=nqu①

而

n=—NQ②

由以上两式得"③

pqs%

代入已知数据得

"=7.5x105m/s(4)

评分标准：本题20分。

①式6分，②式8分，③式2分，④式4分。

13.(20分)电荷量分别为q和Q的两个带异号电荷的小球A和B(均可视为点电荷)，质量分别为m

和M.初始时刻,B的速度为0.A在B的右方,且与B相距，A具有向右的初速度,并还受到历来右的作用

力f使其保持匀速运动，某一时刻，两球之间可以达成一最大距离.

i.求此最大距离.

ii求从开始到两球间距离达成最大的过程中f所做的功

解：解法一

i.由于A球始终以恒定的速度运动，故随A球一起运动的参考系为惯性系。

在参考系中，因A球都止，故作用于A球的外力f不做功,A、B两球构成的系统的能量守恒。当两球间

的距离为时.B球以初速度向左运动，吼着B球远离A球,其动能在库仑力作用下逐渐减小，两球的静电势

能增大，当B球动能减少到OBt,A、B间距达成最大值。由能量守恒定律有

-k-=-Mvl-k—(1)

IM2/0

解得小.语2kQ扁ql。；⑵

ii.为了计算变力f做的功，应回到初始时B球相对它静止的参考系S来考察问题。相对S系，当两球间

的距离为时,A球的速度为，B球的速度为0；当两球的速度相等时,两球间距离达成最大值，由功施关系,

在这过程中，变力f的功

W=[g(M+〃丽一华一百〃忧-k.]⑶

由⑵、⑶两式得W=Mv1(4：-

解法二

在开始时B球相对它静止的参考系S中来考察问题。初始时,A球的速度为，B球的速度为0,当两球间

距离达成最大值时，两球的速度相等，都是，根据动量定理和功能关系有

J=(m+M)%—mvQ(1)

⑵

22

A+J和w分别是在所考察过程中变力f的冲量和功。在所考察过程中某一时间间隔内，的冲量

为，在所考察的过程中,f的总冲量

ii

在时间内,A球的位移，力做的功力，在所考察的过程中J的总功

卬=5＞叱=2加纯