高中物理竞赛讲义全套 94页

31磁场????????????????????????????电磁感应??????????????????????????几何光学??????????????????????????专题十六物理光学原子物理？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？33353740中学生全国物理竞赛章程？??????????????????????？2全国中学生物理竞赛内容提要全国中学生物理竞赛内容提要？???????？5专题一力物体的平衡????????????????????????10专题二直线运动??????????????????????????12专题三牛顿运动定律？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？13专题四曲线运动？?????????????????????????？16专题五万有引力定律？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？18专题六动M?????????????????????????????19专题七机械能????????????????????????????21专题八振动和波？?????????????????????????？23专题九热、功和物态变化？?????????????????????？25专题十固体、液体和气体的性质????????????????????27专题H^一电场？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？29\n恒定电流??????????????????????????中学生全国物理竞赛章程第一章总则第一条全国中学生物理竞赛（对外可以称中国物理奥林匹克，英文名为ChinesePhysicOlympiad,缩写为CPhO）是在中国科协领导下，由中国物理学会主办，各省、自治区、直辖市自愿参加的群众性的课外学科竞赛活动，这项活动得到国家教育委员会基础教育司的正式批准。竞赛的目的是促使中学生提高学习物理的主动性和兴趣，改进学习方法，增强学习能力；帮助学校开展多样化的物理课外活动，活跃学习空气；发现具有突出才能的青少年，以便更好地对他们进行培养。第二条全国中学生物理竞赛要贯彻“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”的精神，竞赛内容的深度和广度可以比中学物理教学大纲和教材有所提高和扩展。第三条参加全国中学生物理竞赛者主要是在物理学习方面比较优秀的学生，竞赛应坚持学生自愿参加的原则.竞赛活动主要应在课余时间进行，不要搞层层选拔，不要影响学校正常的教学秩序。第四条学生参加竞赛主要依靠学生平时的课内外学习和个人努力，学校和教师不要为了准备参加竞赛而临时突击，不要组织“集训队”或搞“题海战术”以免影响学生的正常学习和身体健康。学生在物理竞赛中的成绩只反映学生个人在这次活动中所表现出来的水平，不应当以此来衡量和评价学校的工作和教师的教学水平。第二章组织领导第五条全国中学生物理竞赛由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会（以下简称全国竞赛委员会）统一领导。全国竞赛委员会由主任1人、副主任和委员若干人组成。主任和副主任由中国物理学会常务理事会委任。委员的产生办法如下：1.参加竞赛的省、自治区、直辖市各推选委员1人；2.承办本届和下届决赛的省。自治区、直辖市各推选委员3人。3.由中国物理学会根据需要聘请若干人任特邀委员。在全国竞赛委员会全体会议闭会期间由主任和副主任组成常务委员会，行使全国竞赛委员会职权。第六条在全国竞赛委员会领导下，设立命题小组、组织委员会和竞赛办公室等工作机构。命题小组成员由全国竞赛委员会聘请专家和高等院校教师担任。\n组织委员会由承办决赛的省、自治区、直辖市物理学会与有关方面协商组成，负责决赛期间各项活动的筹备与组织工作，组织委员会主任兼任本届全国竞赛委员会副主任。竞赛办公室是全国竞赛委员会的常设工作机构，负责处理有关竞赛的日常事务。第七条各省、自治区、直辖市物理学会在地方科协领导下与各有关方面协商组成省、自治区、直辖市中学生物理竞赛委员会（以下简称地方竞赛委员会），负责组织和领导本省、自治区。直辖市有关竞赛的各项活动。地方竞赛委员会受全国竞赛委员会指导，但根据本省。自治区、直辖市的具体情况，在决定有关预赛和复赛的各项工作安排时，可以有一定的灵活性。第三章竞赛程序第八条凡报名参加全国中学生物理竞赛的学生均在地方竞赛委员会指定的地点参加预赛。预赛（笔试）由全国竞赛委员会统一命题和制定评分标准，各地方竞赛委员会组织赛场和评定成绩。竞赛时间为3小时。第九条预赛成绩优秀的学生可参加复赛。复赛的笔试题由全国竞委会统一命题和制定评分标准）满分为140分，笔试时间为3小时。复赛实验由地方竞赛委员会命题和评定成绩，满分为6分，实验时间为3小时。复赛实验的日期、地点和组织办法由各地方竞赛委员会根据实际情况自行决定。参加复赛的人数不得少于本省，自治区、直辖市参加决赛人数的5倍。第十条各地方竞赛委员会根据学生复赛的总成绩，择优准荐3名学生参加决赛。对于在上届竞赛中成绩较好的省、自治区、直辖市给予奖励名额，凡有1名学生获一等奖，就奖励1名。在当年举行的国际物理奥林匹克竞赛中获金、银、铜奖的学生所在省、自治区、直辖市，凡有1名学生获奖，也奖励1名。一省所得奖励名额总数以4名为限。承办决赛的省、自治区、直辖市参响决赛的名额可增加3名。地方竞赛委员会如认为有必要，可在复赛之后以适当的方式进行加试，以复赛和加试的总成绩作为推荐的依据。加试满分下超过刀分，加试人数不得超过本省。自治区、直辖市应推荐人故的2倍。决定进行加试的省，自治区、直辖市的加试办法应经比方竞赛委员会讨论通过，上报全国竞赛委员会备案，并在复赛前向全体参赛学生明确公布。若参加决赛的最后一个名额有两名以上的学生成绩相同，则地方竞委会可对他们采取临时加试，选取成绩最好的1名。\n决赛由全国竞赛委员会命题和评定成绩。决赛包括理论和实验两部分，竞赛时间各3小时。理论笔试满分为140分，实验满分为60分。在评定一等奖时，可对部分学生增加口试，口试满分为40分。在评选二等奖和三等奖时，口试成绩不计人总分。第四章命题原则第十一条竞赛命题要从我国目前中学生的实际情况出发，但题目的内容不必拘泥于现行的教学大纲和统编教材。竞赛题目既包括理论笔试题，也包括实验操作题；既要考查学生的基础知识，又要着重考查学生的能力，以利于促进学生用正确的方法学习物理。第十二条预赛、复赛和决赛命题均以全国竞赛委员会制定的（全国中学生物理竞赛内容提要》为依据。第五章报名手续第十三条全国中学生物理竞赛每学年举行一次。在校中学生可向学校报名，经学校同意，由学校到地方竞赛委员会指定的地点报名。第十四条各地方竞赛委员会按全国竞赛委员会的要求书面向全国竞赛委员会办公室集体报名。第六章奖励办法第十五条全国中学生物理竞赛只评选个人奖，不搞省。地、市、县或学校之间的评比。根据决赛成绩，每届评选出一等奖15名左右、二等奖3O名左右、三等奖60名左右，由全国竞赛委员会给予奖励。在举行决赛的城市召开授奖大会，颁发全国中学生物理竞赛获奖证书、奖章和奖品。第十六条对于在预赛和复赛中成绩优异的学生，全国竞赛委员会设立赛区（以省、市、区为单位）一、二、三等奖，委托各地方竞赛委员会根据本地区实际情况进行评定。奖励名额根据参加预赛的人数按全国竞委会规定的比例确定。赛区一、二等奖的评定应以复赛成绩为准，对于赛区一、二、三等奖获奖者均颁发由中闰物理学会全国中学生物理竞赛委员会署名盖章的“全国中学生物理竞赛Xx赛区获奖证书”。地、市、区、县及学校，对在预赛中成绩较好的学生可以通过一定的方式给予表扬，以资鼓励。也可以颁发有纪念意义的奖品。第十七条对优秀学生的奖励应以精神鼓励为主，物质奖励要适当，不宜过多。第十八条对在决赛中获奖和获赛区一、二等奖的学生的指导教师.由各地方竞赛委员会确定名单，以全国竞委会名义给予表彰，发给荣誉证书。\n第七章经费第十九条学生参加顶赛和复赛所需食、宿、交通费用原则上：由学生自理。有条件的地、市、区、县或学校，对参加复赛的经齐确有困难的学生可适当给予补助。参加决赛的学生的食、宿、交通费用，由地方竞赛委员会与畜关方面协商给予补助。第二十条各省。自治区、直辖市组织竞赛活动所需经费由地方竞赛委员会、教委（教育厅、局）、地方科协及有关方面协商解决。报名费收入全部由地方竞赛委员会留用，预赛和复赛试卷费及组织预赛和复赛所需经费由地方竞赛委员会负担。第二十一条复赛实验题以外的命题费用及组织决赛活动所需经费由承办决赛的省、自治区、直辖市负责筹措。全国竞赛委员会给予适当的补助。第二十二条经费开支应贯彻勤俭节约的原则。第八章附则第二十三条本章程经中国物理学会常务理事会讨论通过后施行。本章程的修改权及解释权属中国物理学会常务理事会。全国中学生物理竞赛内容提要全国中学生物理竞赛内容提要一、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（不要求导出）。开普勒定律。行星和人造卫星的运动。3、物体的平衡\n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。（不要求导出）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。由动力学方程确定简谐振动的频率。阻尼振动。受迫振动和共振（定性了解）。8、波和声横波和纵波。波长、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。执八、、1、分子动理论原子和分子的量级。\n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。理想气体状态方程。普适气体恒量。理想气体状态方程的微观解释（定性）理想气体的内能。理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）。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、热传递的方式传与、对流和辐射。8、热膨胀热膨胀和膨胀系数。电学1、静电场\n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（不要求与出）。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（不要求与出）。电势叠加原理。均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式（不要求与出）。电容。电容器的连接。平行板电容器的电容公式（不要求与出）。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。电阻率和温度的关系。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。晶体二极管的单向与电性。三极管的放大作用（不要求机理）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\n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，赫兹实验。电磁波的发射和调制。电磁波的接收、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。\n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。核反应方程。质能方程。裂变和聚变。基本粒子。数学基础1、中学阶段全部初等数学（包括解析几何）。2、矢量的合成和分解。极限、无限大和无限小的初步概念。3、不要求用微积分进行推导或运算。\n二、实验基础1、要求掌握国家教委制订的《全日制中学物理教学大纲》中的全部学生实验。2、要求能正确地使用（有的包括选用）下列仪器和用具：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（包括平面镜、球面镜、棱镜、透镜等光学元件在内）。3、有些没有见过的仪器。要求能按给定的使用说明书正确使用仪器。例如：电桥、电势差计、示波器、稳压电源、信号发生器等。\n物体的重心与质心设物体各部分的重力分别为G1、G2??Gn，且各部分重力的作用点在oxy坐2.弹力4、4了国家教委制订的《全日制中学物理教学大纲》》规定的学生实验外，还可安排其心的实验来考查学生的实验能力，但这些实验所*及到的原理和方法不应超过本提要第一部分（理论基础），而所用仪器就在上述第2、3指出的范围内5、而数据处理，除计算外，还栗求会用作图法。关于误差只要求：直读示数附的有效数小和误差；计算缔果的小（不做严格的要।求）；主要原统误杀"淖的分析。物理竞赛的内容有一部分要扩及到课外获得的知识。主要包括以下三方面:1、物理知识在各方面的应用。对自然界、生产和日常生活中一些物理现象的解释2、平代物理的一些重大成果和现代的一些重大信息。3、］些有重要贡献的物理学家的姓名和他们的主要I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专题一力物体的平衡【扩展知识】1.重力重心：从效果上看，我们可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点，这点叫做物体的重心质心：物体的质量中心yi(X2,y2)??(IXn,yn）,物伶的重心坐加Xc,yc三、其它方面2、人民教育出版社主编的《高级中学课本（试用）（甲种本）〉〉标系中的坐标分别是（可表示为X1,Gnxn，yc=GnGiyiGiyiG2y2GiGnGiXiGiXiXc==G2X2GiGi\n胡克定律：在弹性限度内，弹力F的大小与弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比,即F=kx,k为弹簧的劲度系数。1两根劲度系数分别为ki,k2的弹簧串联后的劲度系数可由1=1+求得，并联kk1k2后劲度系数为k=k1+k2.3.摩擦力最大静摩擦力：可用公式Fm=wFn来计算。Fn为正压力，N为静摩擦因素，对于相同的接触面，应有田＞Mu为动摩擦因素）摩擦角：若令田=Fm=tan八则小称为摩擦角。摩擦角是正压力fn与最大静摩擦Fn力Fm的合力与接触面法线间的夹角。4.力的合成与分解余弦定理：计算共点力F1与F2的合力FF=F12F222F1F2cos（j）=arctanF2sin（力为合力f与分力F1的夹角）F1F2cos三角形法则与多边形法则：多个共点共面的力合成，可把一个力的始端依次画到另一个力的终端，则从第一个力的始端到最后一个力的终端的连线就表示这些力的合力。拉密定理：三个共点力的合力为零时，任一个力与其它两个力夹角正弦的比值是相等的。5.有固定转动轴物体的平衡力矩：力F与力臂L的赢叫曲:对转动温J力矩。即M=FL,单位：Nm\n平衡条件：力矩的代数和为零。即M1+M2+M3+??=0。\n6.刚体的平衡刚体：在任何情况下形状大小都不发生变化的力学研究对象力偶、力偶矩：二个大小相等、方向相反而不在一直线上的平行力称为力偶。力1偶中的一个力与力偶臂（两力作用线之间的垂直距离）的乘积叫做力偶矩。在同一平面内各力偶的合力偶矩等于各力偶矩的代数和。平衡条件：合力为零，即三F=0;对任一转动轴合力矩为零，即三M=0。'7.物体平衡的种类分为稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡三种类型。稳度及改变稳度的方法：处于稳定平衡的物体，靠重力矩回复原来平衡位置的能力，叫稳度。降低重心高度、加大支持面的有效面积都能提高物体的稳度；反之,则降低物体的稳度。【典型例题】例题1:求如图所示中重为G的匀均质板（阴影部分）的重心O的位置例题2:求如图所示中的由每米长质量为G的7根匀质杆件构成的平面衍架的重心。卜例题3:如图所示，均匀矩形物体的质量为m,两侧分别固定着轻质弹簧Li和L2,它们的劲度系数分别为ki和k2,先使L2竖立在水平面上，此时Li自由向上伸着,L2被压缩。待系统竖直静止后，再对Li的上端A施一竖直向上和力F,4L2承受\n例题4:图中的BO是一根质量均匀的横梁，重量Gi=80N。BO的一端安在B点，可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，另一端用钢绳AO拉着。横梁保持水平，与钢绳的夹角e=300o在横梁的O点挂一重物，重量G2=240N。求钢绳对横梁的拉力Fio直线运动【扩展知识】一.质点运动的基本概念、1.位置、位移和路程位置指运动质点在某一时刻的处所，在直角坐标系中，、议质点在坐标轴上的投影坐标（x,y,z）来表示。在定量计算时，为了使位中的确火与位移的计算一致，人们还引入位置矢量（简称位矢）的概念，在直角坐标\\n位矢r定义为自坐标原点到质点位置P（x,y,z）所引的）啼可!邱故有\nrx2y2z2,r的方向为自原点O点指向质点P,如图所示。二噬移指质点在运动过程中，某一段时间t内的位置变化，即位矢的增量sr（tt）_rt,它的方向为自始位置指向末位置，如图2所示，路程指质点在时间内通过的实际轨迹的长度。1.平均速度和平均速率平均速度是质点在一段时间内通过的位移和所用时间之比v平s,平均速度是矢量，方向与位移s的方向相同。t平均速率是质点在一段时间内通过的路程与所用时间的比值，是标量。"a2.瞬时速度和瞬时速率瞬时速度是质点在某一时刻或经过某一位置是的速度，它定义为在时的平均速度的极限，简称为速度，即vlims。tot瞬时速度是矢量，它的方向就是平均速度极限的方向。瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。3.加速度_加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量，等于速度对时间的变化率，即av,这样求得的加速度实际上是物体运动的平均加速度，瞬时加速度应为tV-，alim。加速度是矢量。t0t二、运动的合成和分解1.林量和矢量物理量分为两大类：凡是只须数值就能决定的物理量叫做标量；凡是既有大小，\n又需要方向才能决定的物理量叫做矢量。标量和矢量在进行运算是遵守不同的法a则：标量的运算遵守代数法则；矢量的运算遵守平行四边形法则（或三角形法则）1.运动的合成和分解在研究物体运动时，将碰到一些较复杂的运动，我们常把它分解为两个或几个简单的分运动来研究。任何一个方向上的分运动，都按其本身的规律进行，不会因为其它方向的分运动的存在而受到影响，这叫做运动的独立性原理。运动的合成和分解包括位移、速度、加速度的合成和分解，他们都遵守平行四边形法则。三、竖直上抛运动定义：物体以初速度V0向上抛出，不考虑空气阻力作用，这样的运动叫做竖直上抛运动。四、相对运动物体的运动是相对于参照系而言的，同一物体的运动相对于不同的参照系其运动情况不相同，这就是运动的相对性。我们通常把物体相对于基本参照系（如地面等）的运动称为“绝对运动”，把相对于基本参照系运动着的参照系称为运动参照系，运动参照系相对于基本参照系的运动称为“牵连运动”，而物体相对于运动参照系的运动称为“相对运动”。显然绝对速度和相对速度一般是不相等的，它们之间的关系是：绝对速度等于相对速度与牵连速度的矢量和。即或v绝v相vv甲对地v甲对乙v乙对地\n【典型例题】例题1:A、B两车沿同一直线同向行驶。A车在前，以速度vi做匀速直线运动；B车在后，先以速度v2做匀速直线运动（V2vi）o当两车相距为d时（B车在后），车开始做匀减速运动，加速度的大小为a。试问为使两车不至于相撞，d至少为多少？\n例题2:河宽d=100m,水流速度v1=4m/s,船在静水中的速度v2=3m/s,要使航程最短，船应怎样渡河？例题3:有A,B两球，A从距地面高度为h处自由下落，同时将B球从地面以初速度V0竖直上抛，两球沿同一条竖直线运动。试分析：(1)B球在上升过程中与A球相遇；(2)B球在下落过程中与A球相遇。两种情况中B球初速度的取值范围。专题三牛顿运动定律【扩展知识】非惯性参照系凡牛顿第一定律成立的参照系叫惯性参照系，简称惯性系。凡相对于惯性系静\n止或做匀速直线运动的参照系，都是惯性系。在不考虑地球自转，且在研究较短时间内物体运动的情况下，地球可看成是近似程度相当好的惯性系。凡牛顿第一定律不成立的参照系统称为非惯性系，一切相对于惯性参照系做加速运动的参照系都是非惯性参照系。在考虑地球自转时，地球就是非惯性系。在非惯性系中，物体的运动也不遵从牛顿第二定律，但在引入惯性力的概念以后，就可以利用牛顿第二定律的形式来解决动力学问题。一，直线系统中的惯性力简称惯性力，例如在加速前进的车厢里，车里的乘客都觉得自己好象受到一个使其向后倒得力，这个力就是惯性力，其大小等于物体质量m与非惯性系相对于惯性系的加速度大小a的乘积，方向于a相反。用公式表示，这个惯性力F惯=ma,不过要注意：惯性力只是一种假想得力，实际上并不存在，故不可能找出它是由何物所施，因而也不可能找到它的反作用力。惯性力起源于物体惯性，是在非惯性系中物体惯性得体现。转动系统中的惯性力\n简称惯性离心力，这个惯性力的方向总是指向远离轴心的方向。它的大小等于物体的质量m与非惯性系相对于惯性系的加速度大小4的乘熊如果上以角速度3转动的参考系中，质点到转轴的距离为r,则：dIf|IF惯=m32r.假若物体相对于匀速转动参照系以一定速度运动，则物体除了受惯性离心力之外，还要受到另一种惯性力的作用，这种力叫做科里奥利力，简称科氏力，这里不做进一步的讨论。【典型例题】例题1:如图所示，一轻弹簧和一根轻绳的一端共同连在一个质量为m的小球上。平横时，轻绳是水平的，弹簧与竖直方向的夹角是e.若突然剪断轻绳，则在剪断的瞬间，弹簧的拉力大小是多少？小球加速度方向如何？若将弹簧改为另一轻绳，e则在剪断水平轻绳的瞬间，结果又如何？例题2:如图所示，在以一定加速度a行驶的车厢内，有一长为l、质量为m的棒AB靠在光滑的后壁上，棒与箱底面之间的动蜒因数n,为了使棒率滑动，棒与竖直平面所成的夹角e应在什么范围内？।\\PXk■)\n\\aeW\n例题3:如图所示，在一根没有重力的长度i的棒的中点与端点别固定了两3棒以角个质量分别为m和M的小球，棒沿竖直轴用钱链连接,速度3匀速转动，试求棒与竖直轴线间的夹角\n的就不小球，如图例题4:长分别为11和12的不可伸长的轻绳悬挂质量都是\n所示，它们处于平衡状态。弓的绳的拉力为多球的碰撞），瞬间内获得水平向右的速度V0,求这瞬间连接m2少？\nmim2l1Vo\n专题h曲线运动【拓展知识】।一、斜抛运动(1)定义：具有斜向上的初速V0且只受重力作用的物体的运动。(2)性质：斜抛运动是加速度a=g的匀变速曲线运动。■(3)处理方法：正交分解法・将斜碌劭力解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动，然后用直角三角形求解。如图所示(4)斜抛运动的规律如下:Vyvosin-gt.任一时刻的速度VxV0cos,任一时刻的位置xV0cost,v0sintgt2.2竖直上抛运动、平抛运动可分别认为是斜抛运动在900和00时的特例.2v0sin斜抛运动在最高点时Vy0,t上0,t上t下，t总t上t下g\n水平方向的射程斜抛物体具有最大的射程sV0cost总tl2v0sin2vo2sin2斜抛物体的最大高度H2g斜抛运动具有对称性，在同一段竖直位移上,向上和向下运动的时间相等；在同高度上的两点处速度大小相等，方向与水平方向的夹角相等；向上、向下的运动轨迹对称。（二）、圆周运动1.变速圆周运动在变速圆周运动中，物体受到的合外力一般不指向圆心，这时合外力可以分解在法线（半径方向）和切线两个方向上。在法线方向有Fnmv2m2R充当向心力R（即FnF向），产生的法向加速度an只改变速度的方向；切向分力Fma产生的切向加速度a只改变速度的大小。也就是说，Fn是F合的一个分力，FnF合，且满足F合F2nF22.一般的曲线运动：在一般的曲线运动中仍有法向力Fnmv2式中R为研究处曲R线的曲率半径，即在该处附近取一段无限小的曲线，并视为圆弧厂R为该圆弧的曲率半径，即为研究处曲线的曲率半径。Iv【典型例题】\n例题1:如图所公，以水平初速度v0抛由的物体，飞行一段时间后，垂直地撞牝倾角为300的斜面上、求物体完成忒段飞行的时间是多少?\nA以水平速度抛出，飞（已知300）?例题2:如果把上题作这样的改动：若让小球从斜面顶端行一段时间后落在斜面上的B点，求它的飞行时间为多少例题3:斜向》抛出一球，抛射角600，当t=1秒钟时，球仍斜向上升，但方向已跟水平成450角。（1）球的初速度vo是多少？（2）球将在什么时候达到最高点？例题4:以vo10m/s的初速度自楼顶平抛一小球，若不计空气阻力，当小球沿曲线运动的法向加速度大小为5m/s2时，求小球下降的高度及所在处轨迹的曲率半径R.\n专题五万有引力定律【扩展知识】1,均匀球壳的引力公式由万有引力定律可以推出，质量为M、半径为R的质量均匀分布的球壳，对距离球心为r、质量为m的质点的万有引力为F=0(rR)r22.开普勒三定律\n【典型例题】\n例题1:若地球为均匀的球体，在地球内部距地心距离为r的一物体m受地球的万有引力为多大？（已知地球的质量为M,半径为R）例题2:一星球可看成质量均匀分布的球体，其半径为R,质量为Mo假定该星球完全靠万有引力维系，要保证星球不散开，它自转的角速度不能超过什么限度？例题3:（全国物理竞赛预赛题）已知太阳光从太阳射到地球需要8min20s,地球公转轨道可以近似看作圆轨道，地球半径约为6.4X106m,试估算太阳质量M与地球质量m之比M/m为多大？（3xio5）\n5.2AU)例题4:（全国物理竞赛预赛题）木星的公转周期为12年。设地球至太阳的距离为1AU（天文单位），则木星至太阳的距离约为多少天文单位？（例题5:世界上第一颗人造地球卫星的长轴比第二颗短8000km,第一颗卫星开始绕地球运转时周期为96.2min,求：(1)第一颗人造卫星轨道的长轴。(1.39M07m)(2)第二颗人造卫星绕地球运转的周期。已知地球质量M=5.98X1024kg(191min)专题六动量【扩展知识】1.动量定理的分量表达式I合x=mv2x-mv1x,I合y=mv2y-mv1y,I合z=mv2z-mv1z.2.质心与质心运动2.1质点系的质量中心称为质心。若质点系内有n个质点，它们的质量分别为m1,m2,??mn，相对于坐标原点的位置矢量分别为r1,r2,??rn,则质点系的质心位置矢量为\nrc=m1'1叫「1m〔m2mnnmi「i=i1M若将其投影到直角坐标系中，可得质心位置坐标为i1Xc=MmiXii1yc=miyiiiZc=MmiZi1.1质心速度与质心动量相对于选定的参考系，质点位置矢量对时间的变化率称为质心的速度。VC=「c=tMp总mivipc=Mvnc=miVi.作用于质点系的合外力的冲量等于质心动量的增量A_n—I合=Ii=pc—pco=mvc—mvco.口i1F合=Mac.ai,则质点系的质心加速度2.3质心运动定律作用于质点系的合外力等于质点总质量与质心加速度的乘积对于由n个质点组成的系统，若第i个质点的加速度为可表示为nmiaii1ac=M\n【典型例题】球以以角速度3绕竖直轴做匀速圆周运动，细绳与竖直轴之间的夹角为e,如图所小球的拉力T的冲量为多少?A2.一根均匀柔软绳长为l=3m,质量m=3kg,悬挂在天花板的钉子上，且下端刚好接触地板，现将软绳的最下端拾起与上端对齐，使之对折起来，然后让它无初速地自由下落，如图所示。求下落的绳离钉子的距离为x时，钉子对绳另一端1.将不可伸长的细绳的一端固定于天花板上的C点，另一端系一质量为m的/」示。已知A、B为某一直径上的两点，问小球从A点运动到B点的过程中细绳对CBmO\nmi坤件f夬以速度v源板AB放在平台上，OB伸出台面，在板左侧的D点放一质量为v向右运动。假设薄板相对于桌面不发生滑动，经过时。例。现让薄板恢复原状，并在薄板上O点放另一个质量为m2的B鼠同样让m1从D点开始以速度v向右运动，并与m2发生正碰。O那么从mi开始经过多少时间后薄板将翻倒?\n专题七机械能【扩展知识】一、功1.恒力做功W=Fscos民当物体不可视为质点时，s是力的作用点的位移。2.变力做功…1(1)平均值法如计算弹簧的弹力做功,可先求得F=k(xix2),再求出弹力做2功为W=F(x2-xi)=kx22kxi222(2)图像法当力的方向不变，其大小随在力的方向上的位移成函数关变化时，作出力一位移图像(即F-s图)，则图线与位移坐标轴围成的“面积”就表示力做的功。如功率一时间图像。(3)等效法通过因果关系，如动能定理、功能原理或Pt等效代换可求变力做功。(4)微元法\n二、动能定理1.对于单一物体(可视为质点)WEk2Eki只有在同一惯性参照系中计算功和动能，动能定理才成立。当物体不能视为质点时，则不能应用动能定理。2.对于几个物钵组成的质点系：国内力可鼠做功，则W外W内Ek2Eki同样只适用于同一惯性参照系。3.在非惯性系中，质点动能定理除了考虑各力做的功外，还要考虑惯性力做的功,其总和对应于质点动能的改变。此时功和动能中的位移、速度均为相对于非惯性参照系的值。三、势能1.弹性势能Ep1kx222.引力势能二—31)质点之间EpGmim2r42)均匀球体(半径为R)与质点之间EpGMm(r>R)r53)均匀球壳与质点之间E^一-GMm(r>R)rEpGMm(rR),UkQ(r1\n2.真空中，有五个电量均为Q的均匀带电薄球壳，它们的半径分别为R、R/2、R/4、R/8、R/16,彼此内切于P点，如图所示。设球心分别为O1、O2、O3、O4和O5,求O5与O4间的电OlO2Q3Q4°53.三个电容器与电动势为E的电源连接如图所示，C3=2Ci=2C2=2Co开始时Si、S2断开，S合上，电源对Ci、C2充电，断开So然后接通Si,达静电平衡后，断\n开Si,再接通S2。求：(1)最后各电容器上的电量。(2)在以上操作中，在电路中产生的焦耳热。\n专题十二恒定电流【扩展知识】1.电流(1)电流的分类传与电流：电子(离子)在与体中形成的电流。运流电流：电子(离子)于宏观带电体在空间的机械运动形成的电流(2)欧姆定律的微观解释(3)液体中的电流(4)气体中的电流2.非线性元件(1)晶体二极管的单向与电特性(2)晶体三极管的放大作用IlR3.一段含源电路的欧姆定律rif\n则经过电源在一段含源电路中，顺着电流的流向来看电源是顺接的【参与I放电)后，电路该点电势升高；电源若反接的(被£iri22r2\n充电的)，则经过电源后，该点电势将降低。不论电源怎样连接，在电源内阻r和其他电阻R上都存在电势降低，降低量为「I(R+r)如图则有：Vjn|^pi•^^■iUaIRIri12Ir2Ub1.欧姆表能直接测量电阻阻值的仪表叫欧姆表，其内部结构如图所示，待测电阻的值由:Rx(RgrRo)决定,可由表盘上直接读由。在正式测电阻前先要使红、I黑表笔短接，即：ig,°-Rg_R0■r♦R中如果被测电阻阻值恰好等于R中，易知回路中电流减半，指针指表盘中央。而表盘最左边刻度对应于Rx2,最右边刻度对应于Rx30,对任Ig一电毡有Rx,°有：I_,■-nR中Rx(Mb4b则Rx(n1)R中。由上式可看出，欧姆表的刻度是不均匀的。【典型例题L\n1、两电解池串联着，一电解池在镀银，一电解池在电解水，在某一段时间内,析出的银是0.5394g,析出的氧气应该是多少克?\n2、用多用电表欧姆档测量晶体二极管的正向电阻时,用R100档和用R1k档,测量结果不同，这是为什么？用哪档测得的电阻值大?3、如图所示的电路中，电源内阻不计，当电动势1减小1.5V3以懵；怎样改变电动势2使流经电池2的电流强度与1改变前流经电流强度相虱CRA3RB£1nJuRR\n\n4、现有一只满偏电流为Ig、内阻为r的半偏向电流表头，试用它及其他一些必要元件，设计出一只顺向刻度欧姆表，画出其线路图并粗略指明其刻度值。磁场\n【拓展知识】1.几种磁感应强度的计算公式(1)定义式：BF通电导线与磁场方向垂直IL(2)真空中长直与线电流周围的磁感应强度:0)。2式中r为场点到导线间的距离，I为通过导线的电流,^0为真空中的磁刀率，大\n[I为4兀x10-7H/m。(3)长度为L的有限长直线电流I外的P处磁感应强度：B0(cosicos2)。4r(4)长直通电螺线管内部的磁感应强度：B=〃0nI。式中n为单位长度螺线管的线圈的匝数。2.均匀磁场中的载流线圈的磁力矩公式：M=NBISsin0。式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，0为线圈平面与磁场方向的夹角。3.洛伦兹力F=qvBsin0(0是v、B之间的夹角)当0=0°时，带电粒子不受磁场力的作用。当0=90°时，带电粒子做匀速圆周运动。当00<0〈时90°,带电粒子做等距螺旋线运动，回旋半径、螺距和回旋周期分别0*6曹为RmvsinqBh2mvcosqBT2m;qB将一载流导体放在磁场中，由于洛伦兹力的作用，会在磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势差，这一现象称为霍尔效应，这电势差称为霍尔电势差\n【典型例题】1.如图所示，将均匀细导线做成的环上的任意两点A和B与固定电源连接起来,总电流为I,计算由环上电流引起的环中心的磁感应强度。AB\n2.为r,加,为e的粗糙斜面上放一木制圆柱，其质量为m=0.2kg,半径l=0|lm圆柱上顺着轴线绕有N=10匝线圈，线圈平面与斜面平行，斜面磁感应强度为B=0.5T,当通入多大电流时，圆柱才3.如图嘈，S甘一甲子源，它能各方向会均等地持续地大量发射正离子，离子的质量皆卜m、|量卜为q,速率皆为V0。在离子源的右侧有一半径为R的圆屏，图中OO/是通过“屏小圆心并垂直于屏面的轴线，S位于轴线上，离子源和圆屏I所在的空间有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度的BRII大小为B,方向垂直于圆屏向右。在发射的离子中，有的O'SO|离子不管S的距离如何变化，总能打到圆屏面上，求这\n类离子的数目与总发射』子数之比，不考虑离子间的碰撞。专题十四电磁感应【拓展知识】1.楞次定律的推广(1)阻碍原磁通量的变化；(2)阻碍(导体的)相对运动；(3)阻碍原电流的变化。2.感应电场与感应电动势磁感应强度发生变化时，在磁场所在处及周围的空间范围内，将激发感应电场感应电场不同于静电场：\n(1)它不是电荷激发的，而是由变化的磁场所激发;\n।A]A°(2)它的电场线是闭号，在有起止点。而静电场的电场线是从正电荷出发终止于负电荷；(3)它对电荷的作用力不是保守力如果变化的磁场区域是一个半径为R的圆形，则半径为r的回路上各点的感应电场的场强大小为Br2ER22r，rR；tB,rR.t方向沿该点的切线方向。感应电场作用于单位电荷上的电场力所做的功就是感应电动势【典型例题】i.如图所示，在一无限长密绕螺线管中，其磁感应强度随时间当性变化(常数)，求螺线管内横截面上直线段MN的感应电动势。已知-r……B"圆心O到MN的距离为h、MN的长为L以及的大小。t\n2.(国际奥林匹克竞赛题)如图所示，悬挂的是一半径为r的铜质卷轴，其上缠绕着一根长线，线端挂着质量为m的物体。卷轴处于跟它垂直的恒定匀强磁场中，磁场的方向垂直纸面向里。一阻值为R的电阻同卷轴的轴线相连，电阻的另一端通过一滑环与卷轴的边缘相连。卷轴在物体\n它的最大角速度将是多大？如果电阻随同卷轴一起运动。答案会有什么不同?AAAAI八八n2.如图所示，两根竖直地放置在绝缘地面上的金属框架。框架的上端接有一电容量一为C的电容器。框架上有一质量为m，长为L的金属棒，平行于丸誓喜，与([框架接触良好且无摩擦，棒离地面高度为h，强度为B的(jC||UVVV匀强磁场与框架平面垂直，开始时电容器不带电。自静止vVVV起将棒释放，问棒落到地面需要多长时间？nnflni।'h\n4.如图所示，有一由匀质细与线弯成的半径为a的圆线圈和一内接等边三角形的电阻丝组成的电路(电路中各段的电阻值见图)在圆线圈平面内仔垂直纸向里的均匀磁场，磁感应强度B随时间t均匀减小，其变化率的大小已矢忏量/xXx叭/j\\・■wflrWlI*i[/'J\Iif4/.一、UA-UBoM#1=3r2o试点收'A、B两点的电势差XX/Arir2r2r1CB2r2ri\n5.(第二届的物理竞赛顾•导线围成半径为D的圆环adbc在圆环所用的区域内有一半径为D/2的圆柱形磁场区域，其周界与圆环内切于c点。此区域内有均匀磁场，磁感应强度为B,方向垂直纸面向内。磁场随时间增强，变化率B/t=k=常量。与线ab是圆环的一条直径，与磁场边界相切，如图所示。设与线ab以及被其所分割成的两个半圆的电阻都是r。今用一电流计G接在a、b两点之间，电流计位于纸面内，内阻亦为r(连接电流计的导线电阻忽略不计)。试问下列情况下，通过电流计的电流Ig为多少？(1)半圆环acb和adb都位于纸面内，并分别位于ab的两侧；(2)半圆环adb绕直径ab转过90。，折成与纸面垂直；(3)半圆环adb再绕ab转90°折成acb重合。aJFkttJdGcBd\n【扩展知识】＞光的独立传播规律专题十五几何光学当光线从不同方向通过透明媒质中一点时互不影响,不改变频率仍按原方向传播的规律:、折射率1.相对折射率:光从A*1媒质进入2媒质。nsini21sinrV22•绝对折射率:任何媒质相对于真空的折射率。sininsinr、发生全反射的临界角：carcsinn2arcsin1n1四、成像公式\n\n若u为物距，v为像距,f为焦距，则有:V像长放大率：m物长说明：（1）上述公式适用范围：面镜，薄透镜。（2）适用条件：近轴光线；镜的两侧光学媒质相同（3）符号规定：“实正、虚负”的原则五、球面镜的焦距可以证明，球面镜的焦距f等于球面半径R的一半。且凹透镜的焦距为正值,凸透镜的焦距为负值。A2（-10,-12）六、光具组成像七、透镜成像的作图法1.利用三条特殊光线2.利用副光轴【典型例题】例题1:（第一届全国物理竞赛题）如图所示,凸透镜L的主岫与x轴重合，光心O就是坐标原点，凸透镜的焦距为10cm有一平面镜M宏y=-2cm、x>0的位置，眼睛从平面镜反射的光中看到发光点A的像位于A2处,A2的坐标见图。（1）求出此发光点A的位置。（2）写出用作图法确定A的位直的\n的主光轴上放置一例题2:（第六届全国物理竞赛题）在焦距为f的会聚薄透镜F,锥发光圆锥爵T如图所示。%隹的中心轴线与主光轴重合，锥的顶点位于焦点高等于2f,锥的母线与其中心轴线的夹角等于a,求圆锥面的像。LF例题3:（第九届全国物理竞赛决赛题）在很高的圆柱形容器的上口平放一个焦距为90mm凸透镜，在透镜下方中轴线上距透镜100mm处平放一个圆而形光源，如图所示。（1）光源产生一个半径为45mm的实像，求此实像的位置。（2）若往容器中注水，水面高于光源10mm,求此时像的位置。（3）继续注水，注满容器但又恰好不碰上透镜，求此时像的大小。\n例题4照相机镜头L前2.28m处的物体被清晰地成像在镜头后间12.0cm处的照相胶片P上，两面平行的玻璃平板插入镜头与胶片之间,/光辆聿宜，位置如图所示。设照相机镜头可看作一个简单薄凸透镜，光线为近轴光线』(1)求插入玻璃板后，像的新位置(2)如果保持镜头、玻璃板、胶片三1=F然清晰地成像于胶片上,、则物体应放在何处?0.9cm8.0cm12cm\n例题5:（第十三全国物理竞赛题）有两个焦距分别为f1和f2的凸透镜，如果这两个透镜作适当的置，则厂使一垂宜于光轴的小物理在原位置成一等大、倒立的陶如图所示。i:求出满/J上述要求的配置方案中各透镜的位置Ofi物体与例题6:（第十五国全国物理竞赛题）想用两个薄凸透镜，最后在物体所在处形成,个5物体大小相等的倒立的虚像。已知靠近物体的那个透镜的焦距为此遗筑的距离为U1,试审第二个透镜的焦距f2及它与第一个透镜间的距离\n例题7：（第十六届在其片面的一侧距它哈国物理竞赛题）一平凸透镜焦距为f,平面上镀上了水银，现轴上,如图所示。1）用作图法画出物经镀银透镜所成的像，并标明该像是虚是实。K出此像的位置和大小FFO2f处，垂直于主光轴放置一高H的物体，其下端在透镜的主\n【扩展知识】光在介质中传播的路程光在传播过程中其位相题十六物理光学原子物理L与该介质的折射率n的乘积nL称为光程，即=nL.与光程的关系是nL2式中人为光在真空中,波长。在真空中或空气中n=1,光传播的路程就等于光程。:、半波损失光由光疏介质射向光密介质在两介质分界面上发生反射时，光的相位要发生180°的变化，相当于有半个波长的光程差，称为半波损失。反之，当光由光密介质射向光疏介质在分界面上发生反射时，其相位不发生变化，因此，这时没有半波损失。三、玻尔的原子理论定态理论（量子化能级）：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。跃迁假设：原子从一种定态能量Em）跃迁到另一种定态（能量En）时，要\n辐射（或吸收）一定频率的光子，q子能量（hv）由这两个定态的能量差决定的。即hv=Em-En。轨道假设(量子化轨道)：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态(能量)是不连续的，与它相对应的电子轨道分布也是h不连续的。只有满足轨道半径跟电子动量乘积等于的整数倍，才是可能轨道，21印：mvrnh其中n是正整数叫做量子数。2玻尔模型中的氢和类氢原子半径和电子在每一个轨道上的总能量。四、原子核的结合能和每个核子平均结合能【典型例题】例题1:(第十三届全国物理竞赛初赛题)一台二氧化碳气体激光器发生的激光功率为N=1000W,出射的光束截面积为A=1.00mm2.试问：(1)当该光束垂直入射到一物体平面上时，可能产生的光压的最大值为多少？(2)这束光垂直射到温度T为273K,厚度d为2.00cm的铁板上，如果有80%的光束能量被激光照射到的那一部分铁板所吸收，并使其熔化成为光束等截面积直圆柱形孔，这需多长时间？已知：对于波长为人的光束，每一个光子的动量为k=h/入，式中h为普朗克常量铁的有关参数为热容量C-密度PX33熔点,:=26.6J/(molk),=7.910kg/m,Tm=1797k,熔解热Lm=1.49X104J/mol,摩尔质量u=56X10-3kg/mol.\n例题2:（第十三届全国物理竞赛决赛题）由阴极K发射的电子（质量为m,电量e,设其初速度为零）经加速极A加速后垂直射向一开有两条平行狭缝的屏，电子自狭缝出射后打到一荧光屏上，如图所示.由于电子具有波动性，荧光屏将由现明暗相问的条纹.设加速极A与阴极K之间的电压为U,两平行狭缝间的距离为d.试问:（1）在整个装置的轴线与荧光屏的交点O处，将出现暗条纹还是明条纹（2）设位于轴线外侧的第一条亮条纹出狭缝现在0角处，写出0的表示式（以m,e,d,U其他有关恒量表示）.例题3:（第四届全国物理竞赛题）1961年有人从高度H=22.5m的大楼上向地面U.测得的U与上发射频率为U0的丫光子，并在地面测量接收到的Y光子的频率不同，与理论预计一致，试从理论上求出（u-U0）/U的值.\n例题4:（第十三届全国物理竞赛题）基态He+的电离能为E=54.4eV.（1）为了使处于基态的He+进入激发态，入射光子所需的最小能量应为多少？（2）He+从上述最低激发态跃迁回基态时，考虑该离子的反冲，与不考虑反冲时比它所发射的光子波长变化的百分比有多大?（离子He+的能级En与n的关系和氢原子能级公式类似.电子电荷取1.60X10-19C,质子和中子质量均取1.67X10-27，在计算中，可采用合理近似）例题5:（第十八胆全国物理竞赛题）有两个处于基态的氢原子A、B,A静止，B以速度V0与之小生碰撞.已知：碰撞后两者的速度va和vb在一条直线上，碰撞过程中部分动能被某一或原子吸收，从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级跃迁，并发出光子.如欲碰后发出一光子，试论证：速度v0至少需要多大（以m/s表示）?已知电子电量e=1.602X10-19c,质子质量为mp=i.673X10-27kg.电子质量为me=0.911X10-31kg.氢原子的基态能量为E1=-13.58eV.例题6:（第二十届全国物理预赛题）一个氢放电管发光，在其光谱中测得一条谱\nn=1）的能量为E1=线的波长为4.86107m。试计算这是氢原子中电子从哪一个能级向哪一个能级（用量子数n表示）跃迁时发出的？已知氢原子基态（13.6eV=-2.181018J,普朗克常量为h=6.631034J.s