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全國中學(xué)生數(shù)理化學(xué)科能力競(jìng)賽物理學(xué)科筆試部分競(jìng)賽大綱
全國中學(xué)生數(shù)理化學(xué)科能力競(jìng)賽
物理學(xué)科筆試部分競(jìng)賽大綱(2014年)
為了提高廣大青少年走進(jìn)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(tuán)中央中國青少年發(fā)展服務(wù)中心、全國“青少年走進(jìn)科學(xué)世界”科普活動(dòng)指導(dǎo)委員會(huì)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(jìng)賽”(以下簡稱“競(jìng)賽”)。競(jìng)賽由北京師范大學(xué)《高中數(shù)理化》雜志社承辦。為保證競(jìng)賽活動(dòng)公平、公正、有序地進(jìn)行，現(xiàn)將物理學(xué)科筆試部分競(jìng)賽大綱頒布如下：
一、命題指導(dǎo)思想和對(duì)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(jí)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(shí)、基本能力、科學(xué)素養(yǎng)和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)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(yàn)，以能力測(cè)試為主導(dǎo)，體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)能力的要求，注重對(duì)物理知識(shí)和物理規(guī)律的理解，強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)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(shí)際，注意科學(xué)技術(shù)和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的聯(lián)系，注重物理知識(shí)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(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新能力，促進(jìn)新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的“知識(shí)與技能”、“過程與方法”、“情感、態(tài)度與價(jià)值觀”三維目標(biāo)的落實(shí)。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(huì);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(píng)價(jià)體系”作為命題的最重要的指導(dǎo)思想。高中競(jìng)賽組則把對(duì)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(shí)驗(yàn)與探究能力的考查作為命題的最重要的指導(dǎo)思想。
二、競(jìng)賽對(duì)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(shí)時(shí)對(duì)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(shí)驗(yàn)探究，也可以是問題研究、調(diào)查分析等學(xué)習(xí)活動(dòng)。
�、� 觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>
試卷中強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)題的比重，考查內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)基本技能和簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)基本技能主要是指能利用實(shí)驗(yàn)器材和已知的規(guī)律進(jìn)行有目的的實(shí)驗(yàn)，會(huì)正確使用儀器，會(huì)做必要的實(shí)驗(yàn)記錄，會(huì)歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果并撰寫簡單的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力主要是指能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案。
�、� 應(yīng)用知識(shí)能力和分析、概括能力
會(huì)應(yīng)用物理知識(shí)解釋簡單的現(xiàn)象，會(huì)應(yīng)用物理公式進(jìn)行簡單的推導(dǎo)與計(jì)算，會(huì)分析解決簡單的實(shí)際問題，包括與生活、科技、環(huán)境和社會(huì)相聯(lián)系的一些實(shí)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(shí)、自學(xué)能力、信息收集和處理能力
能進(jìn)行相關(guān)的資料收集和有針對(duì)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(qiáng)試題的開放性，以便于考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的創(chuàng)新意識(shí)。
(二)高中競(jìng)賽組對(duì)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?cè)诤唵吻闆r下的應(yīng)用;能夠清楚認(rèn)識(shí)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(shí)和規(guī)律的似是而非的說法;理解相關(guān)知識(shí)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(shí)和物理事實(shí)、條件，對(duì)物理問題進(jìn)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(dú)立地對(duì)所遇到的問題進(jìn)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(gè)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(yùn)
用物理知識(shí)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(jìn)行推導(dǎo)，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論。能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖象進(jìn)行表述、分析。
5.實(shí)驗(yàn)與探究能力
能夠獨(dú)立地完成考查內(nèi)容和課程標(biāo)準(zhǔn)要求的實(shí)驗(yàn)，能夠明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理和方法，能夠控制實(shí)驗(yàn)條件，會(huì)使用實(shí)驗(yàn)儀器，會(huì)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，會(huì)記錄、處理，并得出結(jié)論，能夠?qū)Y(jié)論進(jìn)行分析和評(píng)價(jià);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(yùn)用已學(xué)過的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法，正確使用實(shí)驗(yàn)儀器去處理問題，包括簡單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)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(jí)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(shí)點(diǎn)范圍，不超出相關(guān)年級(jí)在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)的普遍教學(xué)進(jìn)度。高一組由于學(xué)生剛進(jìn)入高中階段的物理學(xué)習(xí)，所學(xué)新知識(shí)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(shí)間為120分鐘，試卷滿分為150分。
2.初三組：閉卷。筆答�？荚嚂r(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jìng)賽
初三物理學(xué)科能力解題技能競(jìng)賽樣題
一、選擇題(每題3分，共12分)
1. 一個(gè)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(shí)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(huì)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(gè)不透明的木板上，鉆一個(gè)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(kuò)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(gè)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(dòng)變阻器R的滑片p由上向下緩緩地滑動(dòng)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(jī)都可以成像，但它們的調(diào)節(jié)不相同。如照相機(jī)要照遠(yuǎn)處景物時(shí)，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(yuǎn)處物體時(shí)，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(dòng)中設(shè)計(jì)了
一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)，東西方向的 燈發(fā)光。當(dāng)單刀多擲開關(guān)接通位置“3”時(shí)，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(gè)市民應(yīng)該具備的最基本的道德素養(yǎng)，否則會(huì)對(duì)人身安全帶來
重大威脅。如圖5所示為某道路由南向北機(jī)動(dòng)車及非機(jī)動(dòng)車的道路示意圖。已知一條機(jī)動(dòng)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(shí)，在甲車前方慢車道與非機(jī)動(dòng)車道交界處的C點(diǎn)(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(dòng)情況)
8.有A、B、C、三個(gè)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(gè)金屬球中，若只有一個(gè)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(qǐng)用光學(xué)知識(shí)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(chǔ)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(qǐng)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(cè)量各種氣體的密度時(shí)，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(cè)量，仍然存在這個(gè)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(jiǎng)。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(qǐng)你計(jì)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(shí)，家中原來開著的電燈會(huì)變暗。某科技小組的同學(xué)通過測(cè)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(tái)空調(diào)節(jié)器。在測(cè)試時(shí)，先斷開開關(guān)S，接通燈泡L，測(cè)得燈泡
1;再閉合開關(guān)S ，測(cè)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(yuǎn)大于P1)2表示，設(shè)電源的功率為P。試寫出估算r的表達(dá)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(jì)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(shí)，阻值較小;無光照射時(shí)，阻值較大)，R2為定值保護(hù)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(shí)間變化的圖象，可由示波器顯示出來。水平傳送帶勻速前進(jìn)，每當(dāng)產(chǎn)品從傳送帶上通過S與R1之間時(shí)，射向光敏電阻的光線會(huì)被產(chǎn)品擋住。若運(yùn)送邊長為0.1m，質(zhì)量為0.6kg的均勻正方體產(chǎn)品時(shí)，示波器顯示的電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖10(乙)所示。請(qǐng)回答下列問題：
(1)此產(chǎn)品的密度為多大?
(2)傳送帶對(duì)產(chǎn)品的支持力是多大?(g取10N/kg)
(3)已知計(jì)數(shù)器電路的電源電壓恒為6V，保護(hù)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(jī)械制造中有一個(gè)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(gè)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(diǎn))自由轉(zhuǎn)動(dòng)。用力推動(dòng)一下大飛輪，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)若干周后停止。多次試驗(yàn)，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(diǎn)E處，焊接上質(zhì)量為m=0.4 kg的金屬后，再用力推動(dòng)飛...
輪，當(dāng)觀察到 的現(xiàn)象時(shí)，說明飛輪的重心已調(diào)整到軸心上了。
(3)請(qǐng)?jiān)趫D11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(cè)量了老花眼鏡的焦距。他們聯(lián)想到：能否測(cè)量近視眼鏡
的焦距呢?于是，他們?cè)谡n后對(duì)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(duì)光線的作用，請(qǐng)你幫他們完成圖12中的光路圖。
(2)如果要利用太陽光測(cè)量近視眼鏡的焦距，他們還需要選擇什么器材?答： 。
(3)請(qǐng)你在方框里幫他們寫出實(shí)驗(yàn)的操作步驟(也可以畫出示意圖說明)。
(4)根據(jù)你的設(shè)計(jì)，近視眼鏡焦距的表達(dá)式是： 。
(5)若要使焦距測(cè)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(shí)，感覺剛上升時(shí)
有一種向下沉的感覺，快到六樓時(shí)卻有一種向上拋的感覺;而從六樓到一樓時(shí)，剛開始向下時(shí)也有一種向上拋的感覺，快到一樓時(shí)又有一種向下沉的感覺。小明對(duì)此產(chǎn)生了興趣，覺得這種感覺應(yīng)該與人對(duì)電梯地板的壓力有關(guān)。于是他找來了一只彈簧測(cè)力計(jì)和一塊鐵塊來做實(shí)驗(yàn)。他把彈簧測(cè)力計(jì)固定在電梯的天花板上，再把鐵塊掛在彈簧測(cè)力
計(jì)上，如圖13所示。當(dāng)電梯靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10牛，然圖13 后他開始研究電梯整個(gè)上升過程中彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)示數(shù)F隨時(shí)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(duì)地板的壓力在增大，向上拋的感覺是人對(duì)地板的壓力在減小。接著他又開始研究電梯整個(gè)下降過程中彈簧測(cè)力計(jì)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(qǐng)分析回答下列問題：
(1)根據(jù)表二數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出電梯在整個(gè)下降過程中彈簧秤示數(shù)F隨時(shí)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(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)示數(shù)變大時(shí)電梯在上升，變小時(shí)電梯在下降，你認(rèn)為他的觀點(diǎn)對(duì)嗎? 。
(4)僅從彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化如何來判斷電梯在整個(gè)運(yùn)動(dòng)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?yàn)楹竺孳囕v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(chǔ)藏方法是上層放鮮魚和肉，中層放水果，下層放蔬菜。因?yàn)殡姳涞睦湓丛谧?/p>
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?yàn)榫拔锏南癫⒎侵皇蔷拔锏念嵉梗鴳?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(dá)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(shí)，U1=2V U2=U-U1=4V
R1U1U2? R1=1R2=?40Ω=20Ω R2U2U24
光被擋住時(shí)，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(dòng)飛輪后，飛輪邊緣上的標(biāo)記F可以停在任意位置
(3)E點(diǎn)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(diǎn)E轉(zhuǎn)動(dòng)到同一水平線 上時(shí)(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(duì)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(duì)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(duì) (4)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化如甲圖趨勢(shì)的說明電梯在上升，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化如乙圖趨勢(shì)的說明電梯在下降�；驈椈蓽y(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)示數(shù)先變小后變大然后不變?cè)儆窒茸兇蠛笞冃〉恼f明電梯在下降。 )
圖5
高一物理學(xué)科能力解題技能競(jìng)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(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得 4 分，選不全的得 2 分，有錯(cuò)選或不答的得 0 分。
1.北京奧運(yùn)會(huì)在8月10日下午進(jìn)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(dòng)作以
外，還要求參賽的兩位選手動(dòng)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(yùn)動(dòng)
B.在研究郭晶晶和吳敏霞跳水運(yùn)動(dòng)時(shí)可以把她們當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)
C.若以跳臺(tái)側(cè)面的某靜止的攝像機(jī)的鏡頭為參考系，郭晶晶/吳敏霞的運(yùn)動(dòng)
軌跡是一條拋物線
D.晶晶和吳敏霞的運(yùn)動(dòng)過程是變加速運(yùn)動(dòng)。
解析：由于跳水是在跳板振動(dòng)后運(yùn)動(dòng)員向上跳起后開始的運(yùn)動(dòng)，所以在忽
略空氣阻力情況下，相對(duì)地面靜止的參考系，運(yùn)動(dòng)員做斜拋運(yùn)動(dòng)，則A錯(cuò)，C對(duì);跳水運(yùn)動(dòng)主要是向觀眾展示她們優(yōu)美的空中肢體動(dòng)作，因此不能當(dāng)質(zhì)點(diǎn)處理，則B錯(cuò);在忽略空氣阻力時(shí)她們只受重力作用，做加速度為g的勻變速運(yùn)動(dòng)，則D錯(cuò)。
答案：C
2.課外活動(dòng)時(shí)，小明和小華均在操作上沿直線進(jìn)行跑步訓(xùn)練.在某次
訓(xùn)練中，他們通過的位移和時(shí)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(yùn)動(dòng)
B. 兩人都不是做勻速直線運(yùn)動(dòng)
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(yùn)動(dòng)，小華做變速運(yùn)動(dòng)，AB錯(cuò)。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(chǎng)“鳥巢”進(jìn)行的北京奧運(yùn)會(huì)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(jìn)行100m
短跑就要到達(dá)比賽的終點(diǎn)處，有一攝影記者用照相機(jī)拍攝下了運(yùn)動(dòng)員
沖刺的一幕。已知攝影記者使用的照相機(jī)的光圈(控制進(jìn)光量的多少)
是16，快門(曝光時(shí)間)是1/60s，得到照片后測(cè)得照片中人高度為圖
1
h，胸前號(hào)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(yùn)動(dòng)員的( ) 圖3
�、�100m成績 ②沖刺速度 ③100m內(nèi)的平均速度 ④沖刺時(shí)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(shí)的1/60s運(yùn)動(dòng)員號(hào)碼布對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)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(xiàng)正確。 ?th?1/60h對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)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(gè)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(dòng)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(duì)接觸面滑動(dòng)時(shí)，
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(jì)的快速發(fā)展，能源短缺問題日顯突出，近期油價(jià)不斷攀升，
已對(duì)各國人民的日常生活造成了各種影響.如圖所示排長隊(duì)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(jì)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(cuò)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(shí)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(duì)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(shí)。
答案：C
6.王勇同學(xué)在賓館飯店看到一種自動(dòng)門，當(dāng)有人靠近時(shí)，門會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開閉。王勇同學(xué)對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的興趣，他很想知道自動(dòng)門是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。為此他反復(fù)做了幾次試驗(yàn)：當(dāng)他輕輕地靠近自動(dòng)門時(shí)，門自動(dòng)打開;當(dāng)把一個(gè)足球滾向自動(dòng)門時(shí)，門自動(dòng)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(dòng)門時(shí)，門不打開。王勇同學(xué)根據(jù)探究試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)自動(dòng)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(dòng)門“聽”到來者的聲音時(shí)，通過聲控裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)門探測(cè)到靠近的物體發(fā)射出的紅外線，通過光控裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開閉
C.自動(dòng)門本身能發(fā)射出一種紅外線信號(hào)，當(dāng)此種信號(hào)被靠近的物體反射時(shí)，就會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)門，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(gè)足球滾向自動(dòng)門時(shí)，門自動(dòng)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(dòng)門時(shí)，門不打開，可以判斷是自動(dòng)門本身發(fā)射紅外線，選項(xiàng)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(jī)上跳下，先做自由落體運(yùn)動(dòng)，在t1時(shí)刻，速度達(dá)較大值v1時(shí)打開降落傘，做減速運(yùn)動(dòng)，在t2時(shí)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(shí)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(shí)間內(nèi)，空降兵做自由落體運(yùn)動(dòng)，平均速度為
?vs， t?，選項(xiàng)A正確.t～t時(shí)間內(nèi)，空降兵做變速直線運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)時(shí)圖線所包圍的“面積”，故選項(xiàng)D正確。
答案：AD
8.如圖7所示，電源電壓不變，在滑動(dòng)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(dòng)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(xiàng)C正確。
答案：C
9.奧運(yùn)會(huì)中的撐桿跳是一項(xiàng)非常受歡迎的運(yùn)動(dòng)
項(xiàng)目，小艷同學(xué)在網(wǎng)上找到兩張照片，一個(gè)某運(yùn)動(dòng)
員在撐桿達(dá)到最高處瞬間的照片如圖8右圖所示，她
又找到一個(gè)漫畫如圖8左圖所示，她認(rèn)為此圖與運(yùn)動(dòng)
員撐桿跳有相似之處，接著她把桿的支點(diǎn)與地面接
觸到運(yùn)動(dòng)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(gè)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(shí)，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(duì)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(duì)木塊支持力的合力等于木塊和木板間的間摩擦力，對(duì)木塊動(dòng)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(yùn)動(dòng)為止，此后摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力并不斷減小，則A正確D錯(cuò);木塊所受重力支持力和靜摩擦力的合力為零，BC錯(cuò)。 【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(yùn)動(dòng)，最后勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止。從汽車開始運(yùn)動(dòng)起計(jì)時(shí)，下表給出了某些時(shí)刻汽車的瞬時(shí)速度，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)通過分析，計(jì)算可以得出()
A.汽車加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間為4s B.汽車加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間為5s C.汽車勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2s D.汽車減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為1s
【解析】本題考查勻變速運(yùn)動(dòng)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(shí)間t1=12.0/3=4s，減速階段時(shí)間t2=12/6=2s，10.5s后又運(yùn)動(dòng)了?t=3.0/6=0.5s停下，所以物體共運(yùn)動(dòng)t=11s，勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t3=t-t1-t2=5s，綜合以上分析可知選項(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，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(jì)，P與R1間的摩擦不計(jì))。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(shí)，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(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(gè)方面的問題。此題綜合性強(qiáng)。 (1)防止電流過大而燒壞電流表(或答保護(hù)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(shí)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(qiáng)了對(duì)佛山市內(nèi)各種大橋的檢測(cè)與維修，其中對(duì)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(cè)量很困難，同學(xué)們則取來了同種材料制成的樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。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(duì)實(shí)驗(yàn)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(cè)樣品的直徑來測(cè)定其截面積，某次測(cè)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(shí)驗(yàn)方案，最后實(shí)驗(yàn)取得數(shù)據(jù)如下：
�、俜治鰳悠稢的數(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�(duì)比各樣品的實(shí)驗(yàn)數(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)
②平方的倒數(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(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。一晝夜中兩次漲、落潮，四次發(fā)電。漲潮時(shí)，堵住通道，潮水漲至最高水位時(shí)打開通道，進(jìn)水發(fā)電，如圖13甲所示;當(dāng)海灣水位漲至最高時(shí)，堵住通道，如圖13乙所示;落潮至最低水
位時(shí)，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(shí)，海灣底部所受水的壓強(qiáng)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(jì)算每日水流對(duì)水輪發(fā)電機(jī)做了多少功? 解析：(1)由水的壓強(qiáng)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(duì)水輪發(fā)電機(jī)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(gè)善于思想的鄉(xiāng)村女孩，她在學(xué)過自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，對(duì)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(shí)間滴下一滴水，當(dāng)?shù)?滴正欲滴下時(shí)，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(diǎn)和3點(diǎn)之間的小矩形表示小敏正對(duì)的窗，請(qǐng)問：
(1) 此屋檐離地面多高? (2) 滴水的時(shí)間間隔是多少?
【解析】由圖可知，如果將這5滴水的運(yùn)動(dòng)等效為一滴水
的自由落體運(yùn)動(dòng)，并且將這一滴水運(yùn)動(dòng)的全過程分成時(shí)間相等的4段，設(shè)時(shí)間間隔為T，則這一滴水在0時(shí)刻、Ts末、2Ts末、3Ts末、4Ts末所處的位置，分別對(duì)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(yuǎn)=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(yùn)動(dòng)從開始運(yùn)動(dòng)起，在連續(xù)相等的時(shí)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(yuǎn)= 1s+3s+5s+7s=16， s=3.2m。
(2)由h=gt/2得滴水的時(shí)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(yuǎn)=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(huì)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(huì)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(dòng)，達(dá)到加熱食品的目的.(4)過量的微波照射對(duì)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(shí)反射角為______。
(3)為防止微波泄漏對(duì)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(shí)2 min，這段時(shí)間內(nèi)微波爐的效率為________�！綾水=4.2×10J/(kg℃)，盛水容器吸熱不計(jì)，氣壓為一個(gè)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(huì)像光遇到鏡子一樣地發(fā)生反射.為防止微波泄漏對(duì)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(shí)t?2min=120s，
這段時(shí)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(duì)) (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(shí)(注：水未進(jìn)入杯內(nèi))，杯子受
到的浮力。
(2)此時(shí)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(shí)，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(cè)物時(shí)，若杯子下沉到水面剛好到杯口(水未進(jìn)杯內(nèi))
此時(shí)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(shí)硬的巖石處在太高的山體底部也會(huì)癱軟，這是因?yàn)樯椒甯叩揭欢ǔ潭群髱r石基
部壓強(qiáng)過大，會(huì)發(fā)生溶化而開始流動(dòng)的緣故。
(1)若每摩爾巖石熔化時(shí)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(dá)極限高度H時(shí)繼續(xù)增高一點(diǎn)就熔化掉一點(diǎn)，既不能再增高
了。試從能量的角度寫出山的極限高度表達(dá)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(gè)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(gè)數(shù)值已經(jīng)是極限高度了。這時(shí)m的勢(shì)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(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)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(diǎn)在這20s內(nèi)的位移s為多少?質(zhì)點(diǎn)在10 s時(shí)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(duì)應(yīng)的圓弧上的B點(diǎn)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(shí)間。在△O′BC中，BC=O′Bsinθ，因BC表示的是速度，因?yàn)?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(shí)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(jìng)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(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得 4 分，選不全的得 2 分，有錯(cuò)選或不答的得 0 分。
1.北京奧運(yùn)火炬實(shí)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(qǐng)跟據(jù)此圖判斷下列說法正確的是()
A. 由起點(diǎn)到終點(diǎn)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(shí)間的比等于蹬山的平均速度
C. 在計(jì)算蹬山運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)可以把火炬手當(dāng)成質(zhì)點(diǎn)
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(cuò);路程與位移的比是速率，則B錯(cuò);計(jì)算蹬山運(yùn)動(dòng)的速度不必考慮蹬山運(yùn)動(dòng)員的大小和
形狀，則C對(duì);由萬有引力規(guī)律g
重力加速度比拉薩的小，則D對(duì)。
答案：CD
2.在今年5.12汶川大地震的救援行動(dòng)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(dòng)把手時(shí)，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(shí)汽車對(duì)千斤頂?shù)膲毫?.0×105N，此
時(shí)千斤頂兩臂間的夾角為120°，則下列判斷正確的是( )
A. 此時(shí)兩臂受到的壓力大小均為1.0×105N
B. 此時(shí)千斤頂對(duì)汽車的支持力為1.0×105N
C. 若繼續(xù)搖動(dòng)手把，兩臂受到的壓力將增大
D. 若繼續(xù)搖動(dòng)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(duì);若繼續(xù)搖動(dòng)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(cuò)，D對(duì)。
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(qiáng)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(shí)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(huì)的主火炬，以一種大樸若拙但卻震撼人心的方式被點(diǎn)燃了。
圖3是侯斌攀登過程和點(diǎn)燃主火炬兩個(gè)瞬間的照片，請(qǐng)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(shì)能和動(dòng)能
B. 若把侯斌攀登過程看做是勻速運(yùn)動(dòng)，則手對(duì)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(chǔ)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(diǎn)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(gè)力的作用，兩根繩向上的拉力，這兩個(gè)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(cuò);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(jī)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(duì)。
答案：ACD
4.某物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)
B.若x表示位移，則物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C.若x表示速度，則物體做朝某一方向的直線運(yùn)動(dòng)
D.若x表示速度，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
解析：分析圖象問題時(shí)，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(yùn)動(dòng)的軌跡，物體做直線運(yùn)動(dòng).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(huì)兒為正，
一會(huì)兒為負(fù)，故物體做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，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(huì)為正，一會(huì)
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(yùn)動(dòng)，再做勻減速直線運(yùn)動(dòng)到速度為0，接著再做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后再做勻減速直線運(yùn)動(dòng)到速度為0，所以物體一直向某一方向做直線運(yùn)動(dòng).
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(diǎn)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(diǎn)A由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低
點(diǎn)B時(shí)，對(duì)管壁恰好無壓力，則固定于圓心處的點(diǎn)電荷在A B弧中點(diǎn)處
的電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)B時(shí)管壁恰好對(duì)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(chǎng)的等勢(shì)面，整個(gè)過程電場(chǎng)力不做功，只有重力做功，根據(jù)動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)度大小為E?3mg/q。選項(xiàng)C
正確，其它選項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】C
6.某研究性學(xué)習(xí)小組為了測(cè)量地面對(duì)籃球的最大彈力，提出
了以下四個(gè)方案，你認(rèn)為可行的是()
A. 甲同學(xué)認(rèn)為可以通過測(cè)量籃球的質(zhì)量和落地后彈起的高
度，然后根據(jù)動(dòng)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(jì)上，把球慢慢的向下壓，當(dāng)球和水印重合時(shí)，體重計(jì)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(jì)上，直接讀數(shù)即可。 解析：彈力做功使籃球獲得初動(dòng)能W律：mgh
?
12
mv，測(cè)量籃球落地后彈起的高度2
h，根據(jù)機(jī)械能守恒定
?
12
mv,籃球與地面作用的過程中彈力作用時(shí)間很短，彈力是變力，它的功不能由W?Fs來2
求，故A錯(cuò);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(cè)量籃球與地面
的作用時(shí)間t，故B錯(cuò);選項(xiàng)C利用的是等效法，可行;選項(xiàng)D把球直接打到體重計(jì)上， 體重計(jì)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?cè)谟伸o止開始向上運(yùn)動(dòng)的電梯里，把一測(cè)量加速度的小探頭固定在一個(gè)質(zhì)量為1kg的手提包上，到達(dá)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?cè)谟?jì)算機(jī)上畫出了很多圖像，請(qǐng)你根據(jù)上表數(shù)據(jù)和所學(xué)知識(shí)判斷下列圖7(設(shè)F為手提拉力，g
�、� 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(yùn)動(dòng)，物體處于超重狀態(tài)，速度均勻增加，由圖①、③可計(jì)算出加速度大小都為a1?0.4m/s2;然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)時(shí)，處于失重狀態(tài)，物體速度不斷減小，由圖①、③可計(jì)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(duì)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(yùn)動(dòng)，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(shí)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(duì)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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(duì)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(duì)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(qiáng)電場(chǎng)，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(diǎn)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(chǎng)強(qiáng)度大小為mg/q B.板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2mg/q
C.質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間跟它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間相等
D.質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間
【解析】如圖11所示，若不考慮質(zhì)點(diǎn)的重力，質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)力作用下做類平拋運(yùn)動(dòng)，無論如何質(zhì)點(diǎn)也不能垂直打在屏上，同理若重力與電場(chǎng)力方向相同或重力與電場(chǎng)力方向相反且重力大于電場(chǎng)力，則質(zhì)點(diǎn)不能垂直打到屏上。只有電場(chǎng)力方向向上且大于重力時(shí)，質(zhì)點(diǎn)才可能垂直打到屏上。
由運(yùn)動(dòng)合成與分解知識(shí)可知，質(zhì)點(diǎn)在水平方向上一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和在重力場(chǎng)中做斜上拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等。由運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知：
在x方向上：做勻速直線運(yùn)動(dòng)，vx = v0 在y方向上：在電場(chǎng)中vy = at
M
如圖12所示，離開電場(chǎng)后質(zhì)點(diǎn)做斜上拋運(yùn)動(dòng)，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(shí)驗(yàn)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(jì)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(shì)能與彈簧長度改變量的關(guān)系，他的實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(qǐng)你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢(shì)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(duì)應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離S的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：
從上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你猜測(cè)彈簧的彈性勢(shì)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?yàn)閺谋碇锌梢钥闯�，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(cè)微器測(cè)量一根電阻絲的直徑，測(cè)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(cè)量一工件的直徑，測(cè)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(cè)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(dòng)變阻器，0～10Ω
F.滑動(dòng)變阻器，0～100Ω
�、� 要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選 ，電流表應(yīng)選 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)
選 .(填序號(hào))
�、� 實(shí)驗(yàn)中他的實(shí)物接線如圖15所示，請(qǐng)指出該學(xué)生實(shí)物接線中的錯(cuò)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(dòng)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(cè)電阻兩端(或電流表應(yīng)該采用外接法)d、量程接錯(cuò)
(注：如果認(rèn)為滑動(dòng)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(shí)，它會(huì)弓起它的背向上
突然彈起，而將體內(nèi)儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。這樣的彈射動(dòng)作會(huì)發(fā)出嗒嗒
響聲，因而使此蟲得名�？念^蟲彈射的錄像顯示，一個(gè)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(dá)到的最大高度有
h=0.30m。在它的彈射過程中，地面對(duì)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?duì)地面的機(jī)械能，在磕頭
蟲在彈離地面瞬間和在空中上升過程中機(jī)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(shí)間內(nèi)地球給它的平均作用力是F，則由動(dòng)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(duì)許飛機(jī)導(dǎo)彈性能進(jìn)行檢測(cè)的一種高科技產(chǎn)
物，現(xiàn)代汽車的生產(chǎn)也有運(yùn)用風(fēng)洞技術(shù)進(jìn)行檢沒的，如圖18所示是小麗所在
興趣小組設(shè)計(jì)的一個(gè)類似于風(fēng)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，他們?cè)谧烂嫔戏庞性S多大小不
同的塑料球，測(cè)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(yùn)動(dòng)(摩擦不計(jì))。已知風(fēng)對(duì)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(duì)塑料球來說，空間存在一個(gè)風(fēng)力場(chǎng)，請(qǐng)定義風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)
度并寫出其表達(dá)式
(2)在該風(fēng)力場(chǎng)中風(fēng)力對(duì)球做功與路徑無關(guān)，因此可引入風(fēng)
力勢(shì)能和風(fēng)力勢(shì)的概念。若以柵欄P為風(fēng)力勢(shì)能參考平面，寫出風(fēng)
力勢(shì)能EP和風(fēng)力勢(shì)U的表達(dá)式
(3)寫出風(fēng)力場(chǎng)中機(jī)械能守恒定律的表達(dá)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(chǎng)強(qiáng)度：風(fēng)對(duì)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(chǎng)強(qiáng)度E?F?k S
(2)距P為x處，Ep?Fx?kSx
?Ep
S?kx 風(fēng)力勢(shì)能EP和風(fēng)力勢(shì)U的表達(dá)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(chǎng)中機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式： kx1?22?r?12?kx2??r?22 33
?答案：(1)風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度EEpF?k;?kx; (2)風(fēng)力勢(shì)能E和風(fēng)力勢(shì)U的表達(dá)式U?SSP
(3)風(fēng)力場(chǎng)中機(jī)械能守恒定律的表達(dá)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(yuǎn)
處以一定的初速度水平拋出，在
距拋出點(diǎn)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(gè)區(qū)域內(nèi)2
加一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，求：
(1)小球的初速度v0的大小;
(2)應(yīng)加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小;
(3)小球落地時(shí)的動(dòng)能。 圖19
【解析】本題涉及到自由落體運(yùn)動(dòng)、勻減速直線運(yùn)動(dòng)等多過程及多種規(guī)律。如運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓第二定律、動(dòng)能定理等的運(yùn)用，考查學(xué)生對(duì)復(fù)雜過程的綜合分析能力和物理規(guī)律的綜合運(yùn)用能力。
要使小球無碰撞地通過管口，則當(dāng)它到達(dá)管口時(shí)，速度方向?yàn)樨Q直向下，
2(1)
豎直方向小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：?gt?t?22 水平方向小球做勻減速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)學(xué)公式0?v0??2as
解得： E?2mgL hq
2(3)由動(dòng)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(gè)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(gè)“頭腦風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)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(qǐng)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(jí)火箭將其同衛(wèi)星正常運(yùn)動(dòng)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(yùn)行的衛(wèi)星和太空垃圾一網(wǎng)打進(jìn)，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(duì)衛(wèi)星參考系的動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)方向于衛(wèi)星方向相反，速率相等。
mMv2GMm21 ?m?mv?(1)選地球?yàn)閰⒖枷担瑢?duì)于彈丸，由牛頓第二定律得G ○2rrr
對(duì)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(shí)，彈丸相對(duì)衛(wèi)星的速度v??
子彈相對(duì)衛(wèi)星參考系的動(dòng)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(dòng)能為E??12mv1 2
天空中彈丸相對(duì)于衛(wèi)星參考系的動(dòng)能與步槍子彈相對(duì)于地面參考系動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度一定會(huì)發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)也會(huì)開始因速的變化而改變運(yùn)動(dòng)軌道，則網(wǎng)絡(luò)同一軌上的另外衛(wèi)星或垃圾就會(huì)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(jì)了一種測(cè)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(shí)總是正對(duì)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(diǎn)并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動(dòng)，且與金屬桿接觸良好。限流電阻的阻值R=1?，電源的電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)阻r=0.5?。合上開關(guān)，沒有風(fēng)吹時(shí)，彈簧處于原長，電壓表示數(shù)為U1=3.0V;如果某時(shí)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(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力。
【解析】設(shè)無風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻
為R1，有風(fēng)時(shí)接入電路的電阻為R2，由題意得
(1) 無風(fēng)時(shí)， 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(shí)，U2(2) ?ER2?2VR2?R?r
解得：R1?0.3?，此時(shí)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(jì))，經(jīng)過電壓為U1
的加速電場(chǎng)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(gè)周期內(nèi)B板
的電勢(shì)高于A板的電勢(shì)，電場(chǎng)全部集中在兩板之間，
且分布均勻。在每個(gè)電子通過極板的極短時(shí)間內(nèi)，電
場(chǎng)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(gè)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(diǎn)相交。當(dāng)?shù)谝粋�(gè)電子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí)，
使屏以速度v沿-x方向運(yùn)動(dòng)，每經(jīng)過一定的時(shí)間后，
在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)它又跳回到初始位置，然后重新做
同樣的勻速運(yùn)動(dòng)。 (已知電子的質(zhì)量為m ，帶電量為
e , 不計(jì)電子重力)。求：
(1) 電子進(jìn)入A、B板時(shí)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(gè)完整的波形，熒光屏必須每隔多長時(shí)間回到初始位置? 計(jì)算這個(gè)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(gè)波形。
【解析】 (1)電子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，據(jù)動(dòng)能定理有eU1圖
21 ?12mv1, v1?22eU1
m
因?yàn)槊總�(gè)電子在板A、B間運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)可看作恒定的，故電子在板A、B間做類平拋運(yùn)動(dòng)，在兩板之外做勻速直線運(yùn)動(dòng)打在屏上。
在板A、B間沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)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(gè)完整波形，需每隔周期T回到初始位置。
設(shè)某個(gè)電子運(yùn)動(dòng)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(gè)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(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫方法
物理實(shí)驗(yàn)除了使學(xué)生受到系統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練外，通過書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，希望同學(xué)們能認(rèn)真對(duì)待。
正規(guī)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，應(yīng)包含以下六個(gè)方面的內(nèi)容：(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(2)實(shí)驗(yàn)原理;(3)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備;(4)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)報(bào)告的具體寫作要點(diǎn)作一些介紹，供同學(xué)們參考。
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
不同的實(shí)驗(yàn)有不同的訓(xùn)練目的，應(yīng)按實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求并結(jié)合自己在實(shí)驗(yàn)過程的體會(huì)來寫。
如：實(shí)驗(yàn)4-2 金屬楊氏彈性模量的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.掌握尺讀望遠(yuǎn)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(cè)量長度微小變化量的原理，正確選擇長度測(cè)量工具;
3.學(xué)會(huì)不同測(cè)量次數(shù)時(shí)的不確定度估算方法，分析各直接測(cè)量對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理
實(shí)驗(yàn)原理是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本依據(jù)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理，實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的測(cè)量公式是否嚴(yán)密可靠，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)過程用自己的語言進(jìn)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?yàn)裝置示意圖。如圖不止一張，應(yīng)依次編號(hào)，安插在相應(yīng)的文字附近。
如：實(shí)驗(yàn)3-3 滑線變阻器的分壓與限流特性
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路如圖1。滑動(dòng)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(dòng)勢(shì)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(duì)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(dòng)頭相對(duì)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(dòng)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(shí)驗(yàn)是通過實(shí)際測(cè)量來檢驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路如圖3。此時(shí)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(duì)于不同的參數(shù)K，電路的限流比I/I0與滑線電阻R0滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)是通過具體測(cè)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(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，儀器設(shè)備是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理的要求來配置的，書寫時(shí)應(yīng)記錄：儀器的名稱、型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量(根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)際情況如實(shí)記錄，沒有用到的不寫);在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中往往還要記錄儀器的生產(chǎn)廠家、出廠日期和出廠編號(hào)，以便在核查實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)提供可靠依據(jù);電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)5-7 用電位差計(jì)校準(zhǔn)毫安表 實(shí)驗(yàn)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(jì)(0.1級(jí)、量程230mV)，BX7D-1/2型滑線變阻器(550Ω、0.6A)，C65型毫安表(1.5級(jí)、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(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)
概括性地寫出實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容或步驟，特別是關(guān)鍵性的步驟和注意事項(xiàng)。根據(jù)測(cè)量所得如實(shí)記錄原始數(shù)據(jù)，多次測(cè)量或數(shù)據(jù)較多時(shí)一定要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)要注明實(shí)驗(yàn)或測(cè)量條件。
如：實(shí)驗(yàn)3-1 固體密度測(cè)量 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)
1.用游標(biāo)卡尺測(cè)量銅環(huán)內(nèi)、外徑，用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量厚度。
螺旋測(cè)微計(jì)零位讀數(shù) 0.003 (mm)
2.用礦山天平測(cè)量銅環(huán)質(zhì)量
W?53.97 g
五、數(shù)據(jù)處理及結(jié)論
1.對(duì)于需要進(jìn)行數(shù)值計(jì)算而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的，測(cè)量所得的原始數(shù)據(jù)必須如實(shí)代入計(jì)算公式，不能在公式后立即寫出結(jié)果;
2.對(duì)結(jié)果需進(jìn)行不確定度分析(個(gè)別不確定度估算較為困難的實(shí)驗(yàn)除外);
3.寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)式(測(cè)量值、不確定度、單位)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效數(shù)字必須正確; 4.若所測(cè)量的物理量有標(biāo)準(zhǔn)值或標(biāo)稱值，則應(yīng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，求相對(duì)誤差。 5.需要作圖時(shí)，需附在報(bào)告中。 如：實(shí)驗(yàn)3-1 固體密度測(cè)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(shí)銅的密度為8.960?103kg/m3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)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(shí)驗(yàn)報(bào)告，除了有準(zhǔn)確的測(cè)量記錄和正確的數(shù)據(jù)處理、結(jié)論外，還應(yīng)該對(duì)結(jié)果作出合理的分析討論，從中找到被研究事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并且判斷自己的實(shí)驗(yàn)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(jì)算的報(bào)告，其實(shí)只完成了測(cè)試操作人員的測(cè)試記錄工作。至于數(shù)據(jù)結(jié)果的好壞、實(shí)驗(yàn)過程還存在哪些問題、還要在哪些方面進(jìn)一步研究和完善?等等，都需要我們?nèi)ニ伎�、分析和判斷，進(jìn)而提高理論聯(lián)系實(shí)際、綜合能力和創(chuàng)新能力。
1.首先應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出合理判斷。
如果儀器運(yùn)行正常，步驟正確、操作無誤，那就應(yīng)該相信自己的測(cè)量結(jié)果是正確或基本正確的。
對(duì)某物理量經(jīng)過多次測(cè)量所得結(jié)果差異不大時(shí)，也可判斷自己的測(cè)量結(jié)果正確。
如果被測(cè)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(cè)量結(jié)果)，應(yīng)與之比較，求出差異。
差異較大時(shí)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(shí)驗(yàn)原理是否完善?
(3) 實(shí)驗(yàn)環(huán)境是否合乎要求?
(4) 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(shí)，主要考慮實(shí)驗(yàn)環(huán)境的突變、儀器接觸不良、操作者失誤等。
規(guī)則偏離時(shí)，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(shí)做到“肯定有據(jù)、否定有理”。
3.對(duì)講義中提出的思考題作出回答
問題可能有好幾個(gè)，但不一定要面面具到一一作答。寧可選擇一兩個(gè)自己有深刻體會(huì)的問題，用自己已掌握的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)說深透些。
如：實(shí)驗(yàn)3-3 滑線變阻器的分壓與限流特性
實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論
1.本實(shí)驗(yàn)所得曲線與原理曲線相似，故可認(rèn)為實(shí)驗(yàn)是基本成功的。
2.當(dāng)K?RL/R0?1時(shí)，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(shí)，曲線幾乎呈直角彎曲。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)量值比理論計(jì)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(dá)5%以上;
(2) 滑線電阻的滑動(dòng)頭位置不準(zhǔn)確，觸頭不是精密點(diǎn)接觸，可能同時(shí)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(shí)，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(jì)。
物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告范例
實(shí)驗(yàn)名稱：對(duì)蠟燭及其燃燒的探究
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?duì)蠟燭在點(diǎn)燃前、點(diǎn)燃時(shí)和熄滅后的三個(gè)階段進(jìn)行細(xì)致的觀察，學(xué)會(huì)完整地觀察物質(zhì)的變化過程及其現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(shí)熔化、蠟燭燃燒時(shí)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(huì)熔化，燃燒時(shí)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(shí)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(diǎn)燃剛熄滅時(shí)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(diǎn)燃剛熄滅時(shí)的白煙，蠟燭會(huì)重新燃燒。
結(jié)論：石蠟遇冷凝固，燃燒時(shí)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(shí)驗(yàn)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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