高中物理竞赛试卷及答案

高中物理竞赛试卷

一、单项选择题：（请将正确选项的序号填在括号内，每小题5分，共10分。）

1、如图所示，把一个架在绝缘支架上不带电的枕形导体放在带负电的导体C

附近，达到静电平衡后，下列对导体A端和8端电势判断正确的是（）

（取大地为零电势点）

A.UA>UB>0

B.UAVUBVO

C.UA=UB〈O

D.UA=UR>0

2、一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时其压强为Po,有人设计了四

种途径，使气体经过每种途经后压强仍为Po,这四种途径是

①先保持体积不变，降低压强，再保持温度不变，压缩体积

②先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，让体积膨胀

③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，使气体升温

④先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温

可以断定（）

A.①、②不可能B.③、④不可能

C.①、③不可能D.①、②、③、④都可能

二、填空题：（请将答案填在题中的横线上，每小题5分，共10分。）

1、2003年2月1日美国哥伦比亚号航天飞机在返回途中解体，造成人类航天

史上又一悲剧。若哥伦比亚号航天飞机是在轨道半径为「的赤道上空飞行，且

飞行方向与地球自转方向相同，已知地球自转角速度为地球半径为R,

地球表面重力加速度为g,在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方，则

到它下次通过该建筑物上方所需时间为o

2、如图所示，在湖面上有一个半径为45m的圆周，A3是它的直径，在

圆心0和圆周上的A点分别装有同样的振动源，其波在湖面上传播的波长是

10m。若一只小船在B处恰好感觉不到振动，它沿圆周慢慢向A划行，在到达

A之前的过程中，还有次感觉不到振动。

三、（14分）如图所示，斜面重合的两契块ABC和ADC,质量均为M,DA、

BC两面成水平，E是质量为m的小滑块，契块倾角为6,各面均为光滑，系

统放置在光滑的水平平台上自静止开始释放，问斜面未分离前小滑块的加速

度为多少？.

四、（15分）某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，他用天文望

远镜观察被太阳光照射的此卫星，试问，春分那天（太阳光直射赤道）在

日落12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星？已知地球半径为R,

地球表面处的重力加速度为g,地球自转周期为T,不考虑大气对光的折

射。

五、（15分）如图所示，许多工厂的流水线上安装有传送带用于传送工件，以

提高工作效率。传送带以恒定的速率v=2m/s运送质量为m=0.5kg的工件，

工件从A位置放到传送带上，它的初速度忽略不计。工件与传送带之间的动

摩擦因数〃=石/2,传送带与水平方向夹角是，=30。，传送带A、B间长度是

I=16m；每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时，后一个工件立即放到

传送带上，取g=10m/s2,求：

（1）工件放到传送带后经多长时间停止相对滑动；

（2）在正常运行状态下传送带上相邻工件间£B

（3）在传送带上摩擦力对每个工件做的功；2:少

（4）每个工件与传送带之间由于摩擦产生的P

（5）传送带满载工件比空载时增加多少功率？一一片球一

六、（18分）图1所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块A,

上端固定在C点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连。已知有一质

量为制）的子弹B沿水平方向以速度w射入A内（未穿透），接着两者一

起绕C点在竖直面内做圆周运动，在各种阻力都可忽略的条件下测力传

感器测得绳的拉力厂随时间f的变化关系如图2所示。已知子弹射入的时

间极短，且图2中f=0为48开始以相同速度运动的时刻，根据力学规

律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例

如A的质量）及A、8一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结

果？

图1

七、（18分）用轻弹簧相连的质量均为2kg的4、8两物块都以u=6m/s的

速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量4kg的物块C静止

在前方，如图所示，8与C碰撞后二者粘在一起运动。求：在以后的运动

中，

(1)当弹簧的弹性势能最大时，物体A的速度多大？

(2)弹性势能的最大值是多大？口

(3)A的速度有可能向左吗?为什么？f

八、(20分)如图(1)所示为某一质谱仪的原理示意图。左侧为水平放置的

两块平行金属板AB和CD,右侧为有界匀强磁场，边界MN与PQ(均与

中轴线。。'垂直)相距d=0.5m,磁场的磁感应强度8=5X1(?3T,当

两金属板间加上如图(2)所示电压u后，带电粒子连续地以速度vo=

5x105mzs沿轴线00,方向射入电场，粒子重力可忽略不计，在每个粒子

通过电场区域的极短时间内，AB与CD两板间电压可看作恒定不变。(本

题最后计算结果取二位有效数字)

(1)(2)

(1)若入射粒子的荷质比为q/m=108C/kg,在r=0时刻开始入射的粒子沿

直线射入磁场，则此带电粒子在磁场中运动的时间是多少？

(2)若有一束荷质比未知的带电粒子以w=5xl()5m/s速度入射，经磁场后仍

从边界MN出射，测得边界MN上的入射点与出射点间距离为S=0.1m,

则该带电粒子的荷质比为多少？

高中物理竞赛试卷答案

一、单项选择题：1、C；2、D二、填空题：1、2万/，衅-g）;2、8次

三、解：设两斜面间的弹力为M,滑块与楔块ADC间的弹力为M；设楔块

ABC,滑块E的加速度分别为期、生；由于受桌面制约,水平向左，小滑块

由于水平方向不受力，

所以OE竖直向下。楔形ADC的加速度设为加，方向应沿AC向下。

将三者视为一个整体，它在水平方向不受外力，因此：③=aucosO

因滑块£紧贴4%故有：匿=zsin。

对楔块力阳根据牛顿第二定律知，在水平方向：Nisin6=MaB

对小滑块£根据牛顿第二定律知，在竖直方向：mg—Ni=maE

对楔块ABC,根据牛顿第二定律知,在竖直方向：M+Mg-Nicos。=

MaosinO

联立以上各式解得：.一丝土斑—

M+m+Mcot20

四、解：设所求的时间为3用加、M分别表示卫星和地球的质量，「表示卫

星到地心的距离。有：=（二）2。春分时，太阳光直射地球赤道,

产T

如图所示，图中圆E表示赤道，S表示卫星，A表示观察者，。表示地心；由

图可看出当卫星S绕地心0转到图示位置以后.针

方向），其正下方的观察者将看不见它，据此再

20mM

rsin0=R；五T；G^=，ng；

由以上各式可解得：E='Tarcsi4n7rC2W/?）-3

乃gT

a=g(〃cos6—sin。)=log管—g)

五、解：(1)/Longcos^-mgsind=ma；

即：a=2.5m/s2；又v=at；/.t-2/2.5=0.8s；

停止滑动前，工件相对地移动的距离为：

11

L=—at"9=—x2.5x0.8~9=0.8m

122

(2)A/=2x0.8=1.6m

(3)W=f]li+/,(/-/,)=jumgcos。•/1+mgsin6•(/_/])

31

=-x5xO.8+-xO.5xlOx(16-0.8)=41J

(4)Q-/,Av=/nmgcos^•(vr--v/)=^-x(1.6-0.8)=3J

(5)〃='=10个；=/.+9/,=—+9x0.5x10x1=26.25N；

M总,242

P=f&-v=26.25x2=52.5W

六、解：由图2可直接看出，A、8一起做周期性运动，运动的周期T=2/o(式

1);

令加表示A的质量，/表示绳长，匕表示8陷入A内时(即1=0时)A、

8的速度（即圆周运动最低点的速度），匕表示运动到最高点时的速度，

为表示运动到最低点时绳的拉力，也表示运动到最高点时绳的拉力；

根据动量守恒定律，有：加（）%=0（）+/〃）/（式2）；

在最低点和最高点处运用牛顿定律可得：

F,-（?n+tnQ）g+（式3）;F2+{m+mQ）g=（w+w0）（式4）；

根据机械能守恒定律可得：

112

2(式5);

21{m+m0)g=—(m+mn)v,----(m+m())v2

由图2可知：F2=0（式6）；F、=F”,（式7）；

由以上各式可解得，反映系统性质的物理量是：

,〃=箍一/（式8）；/=36%j送（式外；

6g5F„；

A、B一起运动过程中的守恒量是机械能E,若以最低点为势能的零点,

则：

后二⑺+取篇（式10）；由式2、式8、式10联立解得：E=M送g

F

2m

七、解:（1）当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大;

由于A、B、C三者组成的系统动量守恒：(阳A+J%B)V=(m\+m^+mc)v\'

Agzs,(2+2)x6

解得VA二--------m/s=3m/s

2+2+4

(2)B>C碰撞时3、C组成的系统动量守恒，设碰后瞬间3、。两者速度

为M;

2x6

则：mnv=；得：u'=----=2m/s

2+4

设物A速度为外,时弹簧的弹性势能最大为舔，根据能量守恒，有：

111”

,22

Ep=—(mB+mc)v+—m^v——(tnx+m^+mc)vA

=-X(2+4)X22+-X2X62--X(2+2+4)X32=12J

222

(3)A不可能向左运动。

系统动量守恒：mw+imv=mAVA+(mB+7W)VB

设A向左，即VA<0,则v/?>4m/s；

那么作用后A、B、C动能之和为：

E'=-mAVA2+—(mB+mc)VB2>—(/??B+mc)VB2=48J；

222

实际上系统的机械能为：

1，2

E=EP+—(mA+mB+mc)•=12+36=48J；

根据能量守恒定律，是不可能的。

八、解：(1)在，=0时刻射入的粒子，在电场中作匀速直线运动，进入磁场

时速度仍为Vo,从MV入射、PQ出射的粒子中，由分析可知：

qB108x5xl03

又d=0.5m；由图可知&=工；

6

...在磁场中运动的时间加=2丁=4■•浊

2万2万Bq

71

-6-6

可知：△」=&2"―_=£xl0^=1.0xl0s

2万108X5X10-33

(2)设粒子以速度Vb射入电场，而此时电压为〃；

射出电场时的速度大小为弘，射入磁场时与边界MN的夹角为0；

s

由图可知，粒子在磁场中运动半径为：R'=2

sin。

而电场中又有：cos/7=%=sin6（，为粒子

匕

离开电场时速度与0。间夹角）

联立以上三式得：幺=乜三挈=组

mSBS

DD--

2

2015年广州市高中一年级物理竞赛试题

考试时间100分钟；试卷满分100分。按要求在答题卷上作答。

1.（5分）假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大

小为g°;在赤道的大小为g;地球自转的周期为T；引力常量为G。地球的密度/=

2.（10分）甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河，河宽为河水流速为如,划

船速度均为V,出发时两船相距为2石“，甲、乙两船船头均与-------「混匕工

3上游।卜游

河岸成60°角，如图1所示，已知乙船恰好能垂直到达对岸A点，

则上二;甲船的靠岸点在_________（选填"A点"、"AI

%T

点的下游”或“A点的上游”）

2

3.（10分）如图所示，半径分别为R、二K的甲、乙二轮摩擦传动且不打滑，甲轮上

3

A点与中心。2的距离为！及，B、C分别为甲、乙二轮边缘上的

3R

点。则A、C两点向心加速度之比%:ac=；乙轮上与B/^c

向心加速度的值相等的点与乙轮中心Ch的距离d=.

4.（10分）如图，半径为K的均匀球体的球心，正好位于桌角的正上方，球从静止开

始以桌角A点为圆心顺时针转动，当球开始离开桌角时，球心降低的高度是__________；

设球心与A点连线转过的角度为a,贝ijcosa=

77777777^

5.（10分）某节能混合动力汽车在平直的公路上以V|=90Km/h匀速行驶时，发动机

输出功率为P=50KW,驾驶员看到前方有80Km/h的限速标志后，启动电磁阻尼带动的发

电机工作（给电池充电），使汽车减速运动，通过S=72m后，速度变为v2=72Km/h.在

减速过程中发动机功率保持不变，发动机功率的20%用于汽车牵引，80%用于供给发动

机工作。设发动机输送给发电机的能量有50%转化为电池能，汽车在整个过程中报受阻

力保持不变，汽车质过m=1000Kg。则汽车从90Km/h减速到72Km/h的过程中，电池获

得的电能E=只用减速过程中获得的电能E作为动力，汽车还能继续行驶

的!ff；曲I-

6.（10分）如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动.当转速达到某一

数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半轮R7.5m,高水平地面的高度

出0.8m,物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4m.设物块所受的最

大呼摩擦力等于滑动摩擦力，物块质量m=0.5Kg取重力加速度

g=10m/s2.则物块做平抛运动的初速度大小”=.,m/s：物块

与转台间的动摩擦因数幺=..：物块落地时的动能

7.（10分）质址m=0.5kg的物体放在水平地面上，受到水平推力尸的作用，尸与时间/

的美系如图，物体与地面间的摩擦因数〃=0.4,取重力加速度g=IOm/s2.

在答题卡上的坐标图中作出物体速度v随时间，的变化关系图线.

8.（12分）小明通过实验验证力的平行四边形定则.

（I）实验记录纸如题8-1图所示，。点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置.

两弹簧测力计共同

作用时，拉力汽和吊的方向分别过尸1和尸2点.一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力用的方向过

8点.三个力的大小分别为：尸产3.3ON、产2=3.85N和F3H4.25N.请根据图中给出的标度

作图求出为和尸2的合力.

（2肝细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结

果.他用弹簧渊力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同，于是进一步探究

了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响.

实验装置如题8-2图所示，将一张臼纸固定在竖耳放置的木板上，械皮筋的上端固定于。

点，卜NN挂一重物.用与白纸平行的水平力线慢地移动N,在白纸上记录下N的轨迹.重复

上述过程，再次记录下N的轨迹。

两次实验记录的轨迹如题8-3图所示.过O点作一条直线与轨迹交于外。两点，则实验中

檄皮筋分别被拉伸到。和6时所受拉力凡、见的大小关系为.

（3）根据（2）中的实验，可以得出的实验结果有哪些？（填写选项前的字母）

A.椽皮筋的长度与受到的拉力成正比

B,两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长

C.两次被拉伸到相同长度时，椽皮筋第2次受到的拉力较大

9.(18分)如图是“深坑打交机”的示意图：首先，电动机带动两个摩擦轮匀速转动，

将压紧的夯杆从深坑提起：当夯杆的下蜩刚到达坑口时，两个摩擦轮将夯杆松开；夯在自身

重力的作用卜'，最后落回坑底，这样，周而复始地进行，就可以达到将坑底夯实的目的.

己知两摩擦轮边缘的线速度为Im/s,对夯杆的正压力均为F=2X104N,与夯杆的动摩擦

因素为U=0.3,夯杆的质量为m=1.0X10\g,坑深h=6.4m,不计夯实引起的深度变化，试

计算：

(1)每个打秀周期中，摩擦轮对夯杆做的功

(2)每个打夯周期中，摩擦轮与杆因摩擦产生的热量・

(3)打夯周期

2015年广州市高中一年级物理竞赛试题答案及评分标准

题，每空5分

3^gp

G厂g(rg

2.2>A点

4

3.2：9；-R

9

442

4,33

5.63xl04；131.56.%=1〃=0.24.25

7.如图，作对1段给3分；作对2段给6分：作对3段给10分

8.（1）见卜图，尸*=4.6~49都算对；（件图正确给4分：标对F*给2分）

（2）F.=R（3分）（3）BD（选对一项给1分，选对两项给3分；有错选不给分）

9.分析：在每一个周期中，夯杆先在滑动摩擦力和歪力作用下，做初速度为零的匀加

速运动；然后，在静摩擦力和重力作用下，以速度v=4m/s匀速运动；最后，离开摩擦轮，

在重力作用下做竖直上抛运动，宜至落回坑底.

解：（D根据功能除理，旭个打夯周期中，摩擦轮对夯杆做的功等于夯杆增加的机械能,

即：％=mg/7+；mv2=7.2x10’J……2分

（2）在摩擦轮的作用下，夯杆上升的加速度为：a=2W-"：g=2m/s2……2分

当速度达到产4m/s时，夯杆不再滑动，即否杆与摩擦轮的相对位移为：

v~

Ns=—=4m...2分

2a

所以摩擦产生的热量为：。=2加=2MAs=4.8X104J……2分

（3）夯杆加速上升的时间为：t,=-=2s……2分

a

匀速上升的时间为：G="S=06S……2分

V

根据竖直上抛运动的位移公式，有：-刀=讨3-；m：……2分

得：厅=l.6s...2分

第三届全国高中应用物理知识竞赛吐京赛区决赛试卷

（同方创新妹）

注意事项：

1.请在密封线内填写所在区县、学校、姓名和考号。

2.本试卷共有十个题，总分为150分。

3.答卷时间：2008年4月27日（星期日）上午9:30-11:30。

题号12345678910总分

分数

复核

人

得分评卷人1.（9分）如图1所示为大学教室里常见的两

块可上下拉动的活动黑板，两块黑板的形状和

质量均相同，通过两只定滑轮用绳索相连.某同学要把前面的黑板

向下移动，他有两种方法，一是匀速向下拉前面的黑板，二是匀速

向上推后面的黑板.如果两次移动黑板的速度大小都相等，那么这

两种方法中，哪种方法人做功的功率较大？为什么？图1

得分评卷人2.（9分）用玻璃制作的平面镜要镀一层

反射膜，这层膜镀在玻璃前表面的称为“正

面镜”，镀在后表面的则称为“背面镜”.正面镜的工艺、成本

和价格都远高于背面镜，一般生活中用的穿衣镜等都用背面

镜，而如图2所示的投影器的反射镜却一定要用正面镜，否

则不能保持成像质量.

（1）如果投影器的反射镜用背面镜，成像质量不能满足

要求，这是为什么？

（2）为什么一般生活中用的穿衣镜用背面镜而不用正面镜?

得分评卷人3.（12分）把一个功率为100W的“热得快”（即一种直接

插入容器的水中烧开水的电热器）插到一个装有一升水的

金属容器中（"热得快''完全浸没水中），开始一段时间，水的温度升高较快，

后来温度的升高就越来越慢，当温度升高到约70℃后，温度就不再上升.

（1）是什么原因造成“热得快”继续通电而水的温度不再升高？

（2）如果在温度达到最高约70C后关闭电源并把“热得快”从水中取出来，

水的温度将下降，求它下降大约需要多长时间？已知水的比热为4.2X103J/

（kg.K）.

得分评卷入4.（15分）图3a、图38是伏安法测电阻的实验电路图，

被测电阻Rxi约IkQ,Hx2约100Q,供电电路（虚线框内

的部分）分别是分压电路和限流电路，电源电动势田=8V,

&=3V.两图中电压表和电流表都满足测量要求.现有最大阻值分别为

图3a图36图4

Ri=10。，7?2=1OOQ,R3=200Q,/?4=1000Q的四种变阻器（这四种变阻器不是

我们中学实验室常用的滑动变阻器，而是如图4所示的电位器，它的a、Ac

三个接线头分别对应着滑动变阻器的。、b,c三点），这四个变阻器的最大阻

值不同，但调节旋钮最大旋转角度都相同，而且调节旋钮时电阻的变化都是

均匀变化（即线性变化）的.要求在两个电路中分别增加一个变阻器，使每

个供电电路有两个变阻器，可以对输出电压（或电流）进行粗调和细调，粗

细比为10：1（即要使第一个电路中的输出电压——或第二个电路中的输出电

流一一变化某一数值，只调节粗调变阻器或只调节细调变阻器，二者旋钮转

动的角度之比是1：10）.要求分别画出两个新电路图，注明你选用的变阻器

的代号（两个电路可选择同一种变阻器）；指出哪个变阻器是粗调，哪个变阻

器是细调；分别说明工作时如何使用这两个变阻器把电压（或电流）的输出

值精确调整到要求的数值.

得分评卷人5.（15分）图5所示，是收藏在半坡博物馆的一件中国五

千至六千年前仰韶文化时期的文物，是一种盛放礼仪、祭

祀用酒的容器，尖底瓶高多在（30~40）cm左右，所以它刚

好适合于被原始人双手抱在胸前，是最早的“欹（音qi）器”原型.图6是清代

欹器的实物照片，图7是剖面示意图，为沿水平方向的转动轴.该容器的

质量分布不以纵轴对称，而且内部容积部分也不以纵轴对称.在没有装水或少

装水时就会倾斜（虚而欹），水装得适中不多不少的时候会是端正的（中而正），

里面的水装得过多或装满了它会翻倒（满而覆）.后人把它总结为“谦受益，

图6

满招损”，作为人生的格言.请分析它的这三个过程的物理原理，可以在欹器

的示意图7中用字母标注说明，或画草图说明：

（1）没有装水或少装水时就会倾斜；

（2）水装得适中不多不少的时候就会是端正的；

（3）里面的水装得过多或装满了它会翻倒.

得分评卷人6.(15分)陈思同学因为感冒，到医院看病，护士给他测

量体温.护士看了一眼体温表，又甩了几下，再让陈思将

体温表夹在腋下，5min后取出，护士告诉陈思体温为

37.8℃.陈思接过体温表，但是看不到水银柱，护士告诉他将体温表略微旋转

一下，就可以看到.陈思按护士的方法略微转了一个角度，立刻看到相当宽的

水银柱.陈思同学回家后查阅了体温表的有关资料，并且仔细观察了体温表的

圆柱面一

玻璃柱水银柱

璃管

乳白色涂层

甲

乙

图8

结构，他发现小小的一支体温表竟然应用了很多物理知识.如图8所示是他画

出的体温表的结构图，甲是外形和内部结构，乙是横截面.

请回答陈思所考虑的几个问题：

(1)体温表的最低温度刻度和最高温度刻度分别是多少？

(2)为什么要将体温表“略微旋转”，才能看清表内的水银柱？

(3)护士在给陈思量体温之前为什么要甩几下？

(4)如果测量时间大大超过预定的5min,体温表的示数是否会超过人的

体温？为什么？

(5)体温表中不选择酒精而选择水银作为测量温度的工作介质的主要原

因是什么？

得分评卷人7.（15分）常用的给电池充电的装置（充电器）中，是利用

晶体二极管把交流电变成直流电的.最简单的实验电路如

图9甲所示，其中D为整流用的硅二极管，E为低压正弦交流电源，其频率/

=50Hz.图9乙为已经调节好工作状态的示波器，在它的“Y输入”和“地”两个

接线柱之间无信号输入时，屏幕上的水平扫描线mn刚好与坐标的横轴注重

图9

合.当“Y输入”的电势高于“地”时，示波管中的电子束向上偏转，Y轴的灵敏

度为5.0V/格.

（1）用示波器对实验电路中不同的部位进行测试，会显示图9丙所示的

某一种稳定的波形，他们都是在同一扫描频率下得到的.请在表格中填写出

“Y输入”和“地”按照下面表格中所列出的每一种连接时，所显示波形的代码

（字母）.

“Y输入”连接baea

“地”连接eebb

显示的波形

（2）由图9丙［A］可知：此时示波器的扫描电压的频率和电源输出的

正弦交流电压的有效值分别是多少？加在电阻R两端的电压有效值是多少？

得分|评卷人8.（18分）为了保证家庭用电的安全，近年来各种在危险

|1情况下能自动断电的保护装置进入家庭.家庭用自动断电

保护装置有很多种，其中有些含有多种功能.如图10所示

的甲、乙、丙三幅图分别是三种不同功能的自动断电保护装置的原理示意图：

甲、乙两图都有一个电磁铁，当电磁铁线圈中的电流达到一定值时（这个电流

图10

的值可以调节），会吸引连杆上的衔铁，使连杆向下移动，并使脱扣开关（脱

扣开关本身及连杆与脱扣开关间的机械装置图中都未画出）断开，从而切断电

源，保证安全.两图不同之处是甲图把火线与零线并在一起，采用双线绕法，

而乙图则只把火线绕在电磁铁上.丙图则没有电磁铁线圈，而是让火线通过一

个双金属片，当电流超过某一定值时（这个电流值也可以调节），双金属片向

下弯曲代替连杆，同样使脱扣开关切断.

这三种功能分别是：①过载保护：当电流超过额定电流值不是很多时，电

路不立即被切断，而是要经过一段时间，如果电流仍没有减小，再切断电源；

②短路保护：当电路中发生短路现象时，立即自动切断电路，避免灾害发生；

③漏电保护：当家庭中火线绝缘皮破损而与导体接触，并且导体与地连接，造

成漏电，这时要自动切断电源.

请指出甲、乙、丙三图各是哪种功能？并简单说明其工作原理.

得分评卷人9.（18分）2007年10月24日我国发射了第一颗探月卫

星嫦娥一号，经过几次变轨和修正，11月5日到达月球捕

获点，经有效制动进入周期为6T的月球极轨椭圆轨道I,后又经过两次制动

进入周期为T的月球极轨圆形轨道III,从而开始了正

式的探月工作，如图11所示.

已知月球的质量为M,月球的半径为R,万有引力

常量为G,还已知卫星绕月飞行遵守开普勒行星运动定

图11

律，即卫星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等.求轨

道III的半径及轨道I的近月点及远月点离月球表面的高度各是多少.

得分评卷人10.（24分）2008年8月，北京将举办第29届奥运会，实

现新中国几代人的梦想.在奥运会的三大球项目中，女排

是最有可能争夺冠军的队伍，她们曾有着五连冠的辉煌，又是上届雅典奥运会

的冠军，全国人民都对她们寄予厚望.

排球的标准场地长18m、宽9m,女排网高2.24m,每半场都画有一条3m

线，从而把场地分为前场和后场，如图12甲所示.图中A点为对方场地3m

线与边线的交点，假设对方某运动员于A点处竖直起跳，沿水平方向击球，

击球点离地高度为/7=3.OOm,不考虑球的旋转与空气阻力，把球看作质点，已

知重力加速度g=10m/s2.8点为该边线正上方网口上的一点，以3点为坐标

原点，沿网水平向右为x轴、竖直向上为y轴，建立平面直角坐标系，如图

12乙所示.我方拦网的运动员只要把哪个区域封死，就能保证对方的这次击

球不能直接得分？请通过计算后把这个区域标在乙图的坐标系上，并注明边界

处几个关键点的坐标.

图12

第三届全国高中应用物理知识竞赛北京决赛试题答案与评分标准

（同方创新妹）

2008.4.27

1、向下拉前面的黑板做功的功率较大.（3分）由于两块黑板的重力相

等，人在匀速移动黑板的过程中，所用的力只要等于受到的阻力即可.（2分）

系统移动过程中受到的阻力主要为滑轮与滑轮轴间的摩擦力，该摩擦力大

小与压力成正比，向下拉时绳张力较大，因而对滑轮对滑轴轴的压力较大，摩

擦力较大.因此向下拉前面的黑板做功的功率较大.（4分）

2、（1）如果投影器的反射镜用背面镜，镜面的前表面和后表面各自反射

成像，从前表面反射所成的像强度较弱，从后表面反射回来所成的像要经过两

次折射和一次反射，以及介质的吸收，强度虽然减弱但仍大于从前表面反射而

成的像，这两个像错开一点而重叠，因此很不清晰.（5分）

（2）人在穿衣镜前看自己的像时，光线基本上是垂直于镜面入射（正入

射），从前表面反射而成的像对从后表面反射所成的像的干扰不大.而且背面

镜的价线要便宜得多，清洁擦拭时不会伤到反射膜，因此一般对成像质量要求

不高的场合都使用背面镜.（4分）

3、（1）“热得快”给水加热的同时，水通过容器还要向外散热.而水与外

界的温度差越大，散热也越快，当单位时间内容器向外散失的热量与“热得快”

中电能转化为内能的数量相等时，达到热平衡，水的温度不再升高.（4分）

（2）在水的温度下降很小的时间段内，可以认为向外散热的功率不变,

即尸=100W。（2分）

由于e=cmAT=4.2xlO3x1.0x1J=4.2xl03J（3分）

所需时间，=2=^^3^-S=42S.（3分）

11

4、分压电路变阻器选择舟=10Q,R2=100Q,电路图如下图左边所示.限

流电路变阻器选择足=100。，7?4=1000Q,电路图如右边所示.两个电路粗细

调整方法相同，先调节粗调变阻器，基本调到所要求的电压或电流附近，再调

节细调变阻器，调到准确值.可能要粗细配合，反复调整两三次才能精确达到

要求的数值.

电路图每个4分，共8分.选对变阻器并且说明哪是粗调哪是细调的，每

个］分，共4分.说明如何~©—

Rx

\fI

HZ±J------------（=K

Ki细显粗

5、（1）这时欹器I____、纵轴对房

后重心落在靠近轴A3的下方，图（b）S容器处于稳为

（2）这时重心恰好在中心纵轴上，并且在A3的下方或在轴AB上，图（c）

或（d）；（5分）

（3）这时的重心随着水的增加而上升，当重心升高到轴AB上方时，如

图（e）,这时处于不稳平衡状态，再加上容器质量及容积部分分布不均匀，

就会倾倒，造成水的流出.水流出后重心逐渐降低，当重心低到A3轴时，又

虚而欹中而正满而覆

Co为容器的重心J为少量水和容器的总重心C3为装满水时和容器的总重心

C2为较多水和容器的总重心

倾斜后，Co在A下方,奉梦私融定

为稳定平衡、C2都在A下方,重力力矩就使其倾

为稳定平衡覆

恢复到（c）或（d）直立的稳定状态.（5分）

6、（1）35℃,42℃（2分）

（2）让视线从乙图上方垂直于乳白色涂层的方向看去，就可以观察到经

放大得到的较宽的水银柱.这是因为圆柱面玻璃柱相当于凸透镜（但不是球面

镜而是柱面镜），人通过它观察能看到水银柱生成横向放大的虚像，并且后面

是乳白色涂层的背景，能看得清楚.（3分）

（3）这是因为体温表内靠近玻璃泡部分有一段“狭窄细管”，当体温表离

开人体后，水银温度下降，水银刚一收缩，就从狭窄细管处断开，从而能够保

证上面的水银柱不会退回玻璃泡中，便于离开人体后读数.下一次使用前，都

要用力“甩几下”，使狭窄细管以上的水银柱缩回泡中（3分）

（4）不会.当水银从人体吸热，温度升高到与人体温度相等时，即达到

热平衡状态，此后，温度表与人体间的热传递就会停止.这个过程遵守热力学

第零定律.（3分）

（5）酒精浸润玻璃而水银不浸润玻璃，当体温计离开人体温度下降时，

管内的水银会从狭窄细管处断开，如果用酒精则不会从狭窄细管处断开.此外

水银受热膨胀其体积随温度变化的线性比较好，这样刻度可以是均匀的.（4

分）

7、（1）D,A,E,C（4分）

（2）25Hz（3分）,7.1V（4分），5.0V（4分）

8、甲图是③漏电保护：没有发生漏电事故时，火线与零线中的电流方向

总是相反的，而且大小相等，电磁铁线圈没有磁性，当发生漏电事故时，经过

导体直接流入地下的电流不通过零线，只通过火线，电磁铁将产生磁性，从而

吸引衔铁而断电.（判断正确3分，解释正确再得3分，共6分）

乙图是②短路保护：正常工作时，电流虽通过线圈，但不足以使衔铁移动，

发生短路时，电流瞬时变得很大，会使电磁铁磁性突然变大而吸引衔铁，切断

电源.（判断正确3分，解释正确再得3分，共6分）

丙图是①过载保护：正常通电时，电流的热效应不足以使双金属片克服弹

簧的拉力而向下弯曲，当电流超过额定电流时但超过不是很多时，电源不会立

即被切断，经过一段时间，通过双金属片所生热量积累到一定程度，双金属片

向下弯曲，产生的力能克服弹簧弹力而触动脱扣开关，切断电源.（判断正确

3分，解释正确再得3