全国中学应用物理竞赛考试大纲（试行）

（高中部分）

一、竞赛的宗旨与原则

1．通过课外竞赛的途径，进一步配合我国本世纪的基础教育整体改革的实施。通过竞赛过程体现新的教育理念，执行新的课程标准，实施新教材，推动现代教学方式改革等，以利于新的课改精神在课内外的落实。

2．通过应用物理竞赛，提高广大中学生学物理、用物理、爱物理的创新意识，并为学有余力的学生提供一下的发展空间，进而促进中学生科学素养的提高。

3．在竞赛过程中，通过应用与实践的环节，培养和发挥学生的特长，同时达到大面积地发现人才的目的。

4．竞赛活动必须本着自愿参加的原则，各省、市、地区、学校和学生都要坚持从实际出发，达到有利于学生自我发展，有利于激发广大学生积极性，有利于提高地区和学校的教育质量的目的。竞赛活动尽可能不增加学生的课业负担，不增加学生的经济负担。

 

二、竞赛活动的对象和内容

1．竞赛活动的对象

竞赛以基本学完高中主要物理知识的高二学生为主要对象。高一和高三学生视自身情况，也可参加。

2．竞赛的内容

鉴于本竞赛的宗旨是强调物理知识在日常生活与社会实践中的应用，因而所需的物理知识既主要来源于物理课堂教学，同时也有来自于学生平时多种课外渠道获得的，不完全拘泥于教材。

要考查的知识按学科的内容分为力学、热学、电磁学、光学及原子和原子核物理五部分。详细内容及具体说明见下面的“知识内容表”。

为了便于考生了解相关知识内容的要求水平，在“知识内容表”中用罗马数字Ⅰ、Ⅱ标出。Ⅰ、Ⅱ的含义如下：

Ⅰ.对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关实际问题中识别或直接使用它们。

Ⅱ.对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中灵活地应用。

知识内容表1：必考内容及要求

知识内容表2：选考内容及要求（在下列3个模块中自选两个模块）

 

三、题型示例

甲

I

r

O

r1

r2

图17

乙

I

t

O

1．（2009年，必考）扫描隧道显微镜（STM）是根据量子力学原理中的隧道效应而设计成的，当原子尺度的探针针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时，在针尖与样品之间加一大小在2mV~2V之间的电压，针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出，形成隧道电流，电流I随针尖与样品间的距离r的增大而指数减小（如图     7甲所示）。当探针沿物质表面按给定高度匀速扫描时，因样品表面原子的凹凸不平，使探针与物质表面间的距离不断发生改变，从而引起隧道电流随时间不断发生改变，这种变化便反映了样品表面原子水平的凹凸形态。如果在某次扫描中隧道电流如图       7乙所示，那么样品表面可能是图    8中的   （       ）

图18

A

B

C

D

 

 

 

参考答案：A。

 

标准型3.7伏锂离子电池 充电限制电压：4.2V 执行标准：GB/T18287-2000

待机时间：48小时 警告：切勿投入火中！！！ 只能使用于指定充电器

制造厂商：中国科健股份有限公司 地址：深圳蛇口工业六路科健大厦

图19

BL-528M

700mAh

序号：

000007148

Li—ion

2．（2006年，必考）随着生活水平的提高，手机已成为许多人生活中常用的电子设备，近年来国产手机在手机市场上已经占有了相当大的市场份额。如图19所示是某型号国产手机电池外壳上的文字说明，由此你可以知道哪些与手机有关的物理量？请说出它们的名称和数值（包括直接信息和间接信息）。

参考答案：电动势3.7 V；电池容量 700 mA×h；充电限制电压4.2 V；待机时间48 h；待机电流不大于14.6 mA；充满电后储存的电能9 324 J；最大充电电荷量2 520 C

 

26．（2006年，选考3-3）北京向阳中学的小明和小刚都是住校生，小明住在小刚的上铺。冬季暖气供暖后，小明发现躺在上铺比躺在下铺要感到更暖和。于是，他得出了结论：气温随高度的增加而升高。小刚不同意他的看法，他认为高山上积雪常年不化，说明气温随高度的增加而降低。

其实两人说的现象都是事实，只是得出结论的条件不同。请你分析为什么在室内和室外会得出不同的结论？

参考答案：空气加热后温度升高、密度变小，所以热空气上升。

在室内，热空气上升到房间的顶部，散热后温度降低、密度变大，所以冷空气又回到房间的下部；下部的空气被暖气散热片加热后又不断上升，从而使得房间顶部的热空气始终比较集中，所以在室内较高的位置气温较高。

在室外，热空气同样要上升，但上升到高空时大气压强较小，此时热空气将膨胀对外做功、内能减小、温度降低。正是由于热空气上升过程中对外做功、温度降低，才使得室外的气温随高度的增大而降低。

 

3．（2007年，选考3-4）在学习光的干涉现象时，老师在课堂上谈到了肥皂泡在白光下出现彩色条纹的例子，这引起了小明同学对儿时玩吹肥皂泡游戏时的美好回忆。在他的记

图20

忆中，用嘴吹出的肥皂泡总是先上升、后下降，同时在泡的侧壁上总会有许多“转动”的彩色花纹，而且当这些彩色花纹消失后，这个肥皂泡也就会破裂了。请你说明出现这些现象的道理。

参考答案：（1）嘴吹出的气中含有大量的水蒸气，这些水蒸气的密度通常小于空气的密度，将这样的气充入肥皂泡中，会使肥皂泡在空气中所受的浮力大于其所受的重力，所以肥皂泡会在空气中上升；随着时间的推移，水蒸汽由于液化而减少，同时肥皂泡内气体的温度降低，导致肥皂泡体积减小，其所受的浮力变小，所以肥皂泡将会在空中下降。（2）肥皂液具有流动性，从而使得肥皂泡侧壁的厚度也在不断的变化，因此白光在肥皂膜内、外表面的干涉条纹也随之变化，所以会看到肥皂泡侧壁的彩色花纹在转动。（3）由于重力作用，经过一段时间，肥皂泡上部的厚度越来越薄、下部越来越厚，当肥皂泡的膜薄到小于可见光的波长的1/4时，将不能再看到白光的干涉现象，即条纹消失。当然，这样薄的肥皂膜也就经不起“风吹草动”而很快就破裂了。

 

28．（2008年，必考）小红经常下厨房帮助妈妈做饭，在打破生鸡蛋的过程中，她发现了一个有趣的现象：当左、右手各持一个鸡蛋使它们的相同部位发生碰撞时，通常都是运动较慢的那个鸡蛋被打碎。例如左手握住鸡蛋A静止不动，右手握住鸡蛋B撞向鸡蛋A，通常总是鸡蛋A被打碎。请你说明其中的道理。

参考答案：当两鸡蛋相撞时，对于鸡蛋A来说，相互撞击点的蛋壳沿撞击方向的受力情况是：鸡蛋B对鸡蛋A被撞击点蛋壳的作用力F₁，鸡蛋A中的蛋液对鸡蛋A被撞击点蛋壳的作用力F₂。由于这两个力的方向相反，且F₁> F₂，所以鸡蛋A被撞击点蛋壳所受的合力F_A= F₁- F₂。

对于鸡蛋B来说，相互撞击点的蛋壳沿撞击方向的受力情况是：鸡蛋A对鸡蛋B被撞击点蛋壳的作用力F₁′，鸡蛋B中的蛋液对鸡蛋B被撞击点蛋壳的作用力F₂′。同样两个力的方向相反，因此同样有鸡蛋B被撞击点蛋壳所受的合力F_B= F₁′- F₂′。

此时，我们注意到，F₁与F₁′是一对相互作用力，其大小相等。但由于鸡蛋B中的蛋液具有一定的初速度，在两鸡蛋碰撞过程中速度将突然减小，这就使得在其它条件相同的情况下，鸡蛋B中的蛋液对被撞击点蛋壳的作用力F₂′大于鸡蛋A中的蛋液对被撞击点蛋壳的作用力F₂。

所以鸡蛋B被撞击点蛋壳所受的合力F_B< F_A，故通常情况下，总是原来静止的鸡蛋A被打碎。