第二届非物理类专业大学生物理竞赛试题及解答(1985)

第二届非物理类专业大学生物理竞赛试题及解答（１９８５）试题一、选择题１．（５分）如图示，一根跨越一固定的水平光滑细杆的轻绳，两端各系一个小球，球ａ置放于地面，球ｂ被拉到与细杆同一水平的位置．在绳刚被拉直时放手，使球ｂ从静止状态向下摆动．设两球质量相等...     

掺铒磷酸盐玻璃微球吸收光谱上的形貌共振

利用高温熔融冷却法制备了直径为82．4μm的掺铒磷酸盐玻璃微球，并利用熔融拉丝法制备了锥腰直径为2．3μm的熔锥光纤与其进行耦合，发现了掺铒玻璃微球吸收光谱中出现的等间距分布的滤波谱线。利用光学微球腔理论讨论了玻璃微球吸收光谱中的形貌共振现象，计算出该耦合系统的品质因数为1．31×10^4。利用Mie散射理论计算了谱线的吸收峰位置和峰间间距，计算结果与实验结果相符合。最后比较了两种峰间间距算法的优劣。     

ZY型单摆仪

ＺＹ型单摆仪王舟远（云南工学院基础部６５００５１）单摆测重力加速度是物理实验中的基础实验，要求学生用多种摆长进行振动周期的测定．现有仪器和方法是通过移动摆球位置实现改变摆长，这不仅费时费力，也难做到随意选取摆长和摆长测量的准确．由于摆球位置变动，需移...     

两相互接触的同性带电导体球表现为斥力的条件

两同性带电导体球在何种条件下始终表现为斥力？近年来，《大学物理》上的几篇文献［１，２，３，４］，都给出当两球半径相等，且电荷等值同性时始终为斥力本文指出，不同半径而电荷不等量的两同性球，只要两球电量满足一定的数学关系，同样可以始终表现为斥力，此外，还给出了两球面电荷密度之比［６］的严格表达式．     

细截面金属丝的线胀系数的测定

各种材料的金属丝在市场上容易购得，所以本线胀系数测定实验采用细截面金属丝．实验装置如图１所示．在待测金属丝上用刀刃压出两个痕迹，测量出两压痕间距ｌ，然后该金属丝的一端固定在玻璃管下端橡胶塞上，另一端穿过玻璃管，玻璃导管和滑轮与砝码相连．砝码的作用是使玻璃管内的金属丝保持直线状态，因此砝码的重力尽可能小一些为宜，所加砝码量能使金属丝保持直线即可．在未通恒温水时，用温度计测出玻璃管内的温度Ｔ１，用移测显微镜测量两压痕位置Ａ１，Ｂ１．然后接通恒温水，待温度稳定后测出玻璃管内的温度Ｔ２和两压痕的位置Ａ２…     

巧用乒乓球五例

巧用乒乓球五例董文承（山东省文登师范学校２６４４００）用乒乓球验证流体的流速大压强小这一原理，取材方便、方法简单、效果明显、富有趣味，深受学生欢迎．现介绍五例．１．两球相吸在较光滑的水平桌面上放置两只乒乓球，两球间隔１厘米．用一细管向两球之间用力吹气...     

倾斜槽中球运动的研究

一、引言用理论分析结合实验检验去研究一物理命题，是实验教学中重要的内容之一．在对倾斜槽中运动的球是滚下，还是滑下的实验研究中与理论值进行了对比．二、理论依据将一钢球放在两根铝管和一木板构成的斜槽中，如图1所示、槽的倾角为6，球的重力在垂直轨面方向的分力与球对轨的正压力方向的夹角为甲、小球半径为R、球心沿斜面的加速度为a．图1斜槽中运动的球1．假设球滚动向下（无滑动），则有因为9、g为常量，则（1）式可表示为a＝Ksln6（2）由（2）式知：加速度a为sin6的线性函数，a－sin6的图像为直线．2．假设球滑下（无滚动），…     

用单摆法测重力加速度实验的改进

用单摆测重力加速度是大学和中学物理课的必做实验，实验装置简单，方法容易掌握，十分有助于提高学生分析、解决问题的能力．但由于多种原因使这个实验误差较大，进度缓慢，若对原有装置稍加变化，在单摆立柱和摆球之间固定一小图板，在图板上贴一张白纸，如图，就能有效的减小以下三方面的误差，并加快实验速度．实验装置图1．当摆球在空间摆动时，原单摆装置要求用目测观察摆球在一个平面内摆动就认为是单摆运动．但这种观察无显著的参照标准，极有可能把锥摆视为单摆，造成实验误差．若以图中贴纸图板表面为参照面，每次调节摆长后再调…     

善用参考系解题

选择不同的参考系，其描述运动就不同，因此适当地选择参考系就可以使问题简化．例１，在光滑的水平轨道上有两个半径都是ｒ的小球Ａ和Ｂ，质量分别为ｍ１和ｍ２，且ｍ２＝２ｍ１．当两球心间的距离大于ｌ（ｌ比２ｒ大）时，两球之间无相互作用力；当两球心间距离等于或小...     

错误的根源在于混淆了质心与重心吗?

1一道习题引起的思考 有这样一道习题：一个半径为尺，质量为M的均匀实心球体，球心为O，在该球内挖出一个半径为R/2的空腔，距球心O为L=2R的位置处有一质量为m的质点，如图1所示．求阴影部分球体与质点m之间的万有引力大小．     

李萨如图形绘制仪

仪器原理如图１所示．两个转速可调的马达Ａ与Ａ’，分别固定在轨道Ｈ上和置于轨道的小车上，当两个马达转动时，通过其轴上的转盘，带动与之相连的连杆 Ｃ和 Ｃ’运动，从而当小车在轨道Ｈ上左右运动时，固定在小车上的滑杆Ｌ的活动套杆Ｆ也随之运动，这样，Ｆ就同时参与了两个相互垂直方向上的简谐振动，通过安装在Ｆ上的记录笔，就可以记录下质点此时的运动轨迹，即李萨如图． 使用时，通过调整两个马达的转速来调节两个分振动的频率，使之达到所要求的整数比．通过调整圆盘的初始位置，来调节两个分振动的初相差，从而实现同一频率比在…     

在水平旋转的圆台上滚动的球与带电粒子在电磁场中的运动

本文研究在水平旋转的国台上滚动的球的动力学问题．推出在圆台匀速旋转和匀加速旋转两种情况下球相对于惯性空间的速度公式、角速度公式及摩擦力公式．当圆台匀速旋转时，球将做匀速圆周运动，甚至在原地自旋．当圆台做匀加速旋转时，球的轨道一般不是圆，只有在特定的初始条件下，球才可能继续绕圆台中心轴作匀加速圆周运动．球运动的这些动力学现象与带电粒子在圆形电磁场中的运动，二者之间存在着十分有趣的──对应关系．利用这些对应关系，使我们有可能用类比的方法，去想象并理解那些不易接受的概念．     

一道习题引发有关能量转化问题的思考

1问题的由来 笔者在电场的教学中讲解了这样一道例题. 有两个完全相同的金属球A和B,B球固定在绝缘地板上.A球处于离B球高为H的正上方,由静止自由释放后与B球碰撞后回跳高度为h.设碰撞过程中无机械能损失,且不计空气阻力.     

匀强电场中的介质球

本文根据位场理论的分析讨论，指出一些理论物理教材中，对于匀强电场中介质球内外电力线的错误，混淆了金属球与介质球、以及球内外不同介质情况下场的区别．并给出两种不同介质情况下正确的电力线图．     

Au@碳球复合结构中Au颗粒位置调控光吸收

采用时域有限差分（FDTD）法研究Au纳米颗粒@碳球（AuNPs@CS）复合结构的光吸收控制。发现Au纳米颗粒@碳球复合结构中Au颗粒的位置可以控制复合结构光吸收。模型计算中选取两粒Au纳米颗粒以最佳深度（0 nm）嵌入碳球表面。当两粒Au颗粒球心与碳球球心夹角为22.5°和45°时,复合结构光吸收较单一碳球光吸收明显增强;当夹角为315°、270°、180°、90°时,光吸收增量逐渐减小;当夹角为337.5°时,光吸收量低于单一碳球。这一结果主要归因于Au纳米颗粒位置变化可引起表面等离子体光强度和光散射方向的变化。改变碳球表面Au纳米颗粒的数量和位置,可以进一步调节AuNPs@CS复合结构的光吸收。     

一种测薄透镜光学参量的简便方法

此法适用于透镜两球面曲率半径相等的等凸、等凹透镜的测量．一、实验装置与测量方法如图1所示，在光具座上依次放上小灯、毛玻璃、有箭头孔的物屏和待测透镜．图1测量装置简图共轴调节后，使待测透镜贴近物屏，然后逐渐远离物屏，直到在物屏上看到清晰的、与物等高倒立的实像为止，设此时透镜与物屏间距离为S．在本文中，S是个重要的量，由它可以方便地求出透镜的各光学参量．下面给出用S表述的透镜焦距人折射率n。、两球面半径r．因两球面半径相等，故均用r代之；在本文第3节中将证明，当待测透镜为等四透镜，其当符测透镜为等凸透镜，…     

一种新的光学非球面度计算方法

提出了一种新的、能完全统一二次非球面与高次非球面的非球面度计算,且能直接得出最接近球的球心位置的计算方法面积长度法.该方法的计算内涵是两条相似曲线分别与某一固定点围成的面积应相等,且两条曲线的长度应非常接近.计算实例表明该方法计算结果准确,且易于编程,运算速度快.     

用明矾作导体和绝缘体相互转化实验

1示教板的制作用明矾（含结晶水的硫酸铝钾）作导体和绝缘体相互转化实验的装置如图所示．在示教板正中高约25cm的位置固定一折成直角的薄铁板，水平方向的一端靠端部事先开一大小正好能穿过试管的圆孔．试管的口部用胶布缠几层，使试管放入孔中不至脱落，试管中插入两根互不相     

摆的受迫振动和共振实验的改进

摆的受迫振动和共振实验的改进张兴万（云南省会泽县一中６５４２００）１．装置摆的受迫和共振实验装置如下图，它中方座支架、摆球、挂钩轴和轴套组成。摆球Ａ、Ｂ、Ｃ为乒乓球，Ｄ为钢质单摆球摆长在实验中．Ｄ作策动球，Ｃ作共振球，Ａ、Ｂ作受迫球．挂钩轴用４０ｃｆ...     

浅谈实验意识的培养

例1（2000年广东高考模拟综合能力测试题）有两个完全相同的齿轮A、B，A固定不转，B围绕A顺时针转动，当B在A的右侧时，B上的标志箭头刚好竖直向上，如图1所示．问当B转到A的左侧的虚线所示位置时，其标志箭头所指方向是