题目列表(包括答案和解析)
下列是一些说法：
①一质点受两个力的作用且处于平衡状态（静止或匀速），这两个力在同一段时间内的冲量一定相同
②一质点受两个力作用且处于平衡（静止或匀速），这两个力在同一段时间内做的功或者都为零，或者大小相等、符号相反
③在同样时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号一定相反
④在同样时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，正负号也不一定相反
以上说法中正确的是[ ]
A、①②；
B、①③；
C、②③；
D、②④。
①一质点受两个力的作用且处于平衡状态（静止或匀速），这两个力在同一段时间内的冲量一定相同
②一质点受两个力作用且处于平衡（静止或匀速），这两个力在同一段时间内做的功或者都为零，或者大小相等、符号相反
③在同样时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号一定相反
④在同样时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，正负号也不一定相反
以上说法中正确的是[ ]
A、①②；
B、①③；
C、②③；
D、②④。
选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑．如都作答，则按A、B两小题评分．)
A．(选修模块3-3)(12分)
(1) (4分)下列说法中正确的是
A．当两个分子间的距离为r0(平衡位置)时，分子力为零，分子势能最小
B．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动
C．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律
D．自然界中与热现象有关的自发的能量转化过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量品质在退化
（2）(4分)如图所示，在开口向上的竖直放置圆筒形容器内用质量为m活塞密
封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，大气压恒为p0，容器的横截面积为S，密封气体的压强是 ，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡，在此过程中密闭气体的内能增加 。
（3）晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的完整的丝状(横截面为圆形)晶体．现有一根铁(Fe)晶，直径为d，能承受的最大拉力为F．试求刚要拉断时原子间的作用力f．(已知铁的密度ρ，铁的摩尔质量M，阿伏伽德罗常数为NA，忽略铁分子间的空隙)
B．(选修模块3-4)(12分)
（l）(4分)下列有关光现象的说法中正确的是
A．同种介质中，光波长越短，传播速度越快
B．薄膜干涉条纹可以看着是等厚线
C．眼睛直接观察全息照片可以看到立体图象
D．宇航员驾驶一艘接近光速的宇宙飞船飞行时，他不能感知自身质量的增大
(2)（4分）沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形如图所示，P、Q两个质点的平衡位置分别位于x=3.5m和x=6.5m处。在t1=0.5s时，质点P此后恰好第二次处于波峰位置；则t2= s时，质点Q此后第二次在平衡位置且向上运动；当t3=0.9s时，质点P的位移为__ ____cm。
（3）(4分) 如图所示，透明介质球球心位于O，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质的C点，DC与AB的距离H=
R/2，若DC光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，求介质的折射率。
C．(选修模块3-5)(12分)
（1）（4分）下列说法正确的是
A．任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光波长小于这个波长，才能产生光电效应
B．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小
C．用电子流工作的显微镜比用相同速度的质子流工作的显微镜分辨率低
D．核力的饱和性决定了原子核太大，那一定是不稳定的
（2）（4分）质量为m1的锂核(
)俘获一个质量为m2的质子后衰变为两个
粒子，粒子质量为m3，已知光在真空中速度为c.
①写出核反应方程 。
②该过程中释放的核能为ΔE =
(3) （4分）在粒子散射实验中，质量为m的
粒子以初动能E0与质量M的金核发生对心碰撞。若金核初时静止且自由，求粒子与金核间距离最近时电势能。
选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑．如都作答，则按A、B两小题评分．)
A．(选修模块3-3)(12分)
(1) (4分)下列说法中正确的是
A．当两个分子间的距离为r0(平衡位置)时，分子力为零，分子势能最小
B．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动
C．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律
D．自然界中与热现象有关的自发的能量转化过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量品质在退化
（2）(4分)如图所示，在开口向上的竖直放置圆筒形容器内用质量为m活塞密
封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，大气压恒为p0，容器的横截面积为S，密封气体的压强是 ，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡，在此过程中密闭气体的内能增加 。
（3）晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的完整的丝状(横截面为圆形)晶体．现有一根铁(Fe)晶，直径为d，能承受的最大拉力为F．试求刚要拉断时原子间的作用力f．(已知铁的密度ρ，铁的摩尔质量M，阿伏伽德罗常数为NA，忽略铁分子间的空隙)
B．(选修模块3-4)(12分)
（l）(4分)下列有关光现象的说法中正确的是
A．同种介质中，光波长越短，传播速度越快
B．薄膜干涉条纹可以看着是等厚线
C．眼睛直接观察全息照片可以看到立体图象
D．宇航员驾驶一艘接近光速的宇宙飞船飞行时，他不能感知自身质量的增大
(2)（4分）沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形如图所示，P、Q两个质点的平衡位置分别位于x=3.5m和x=6.5m处。在t1=0.5s时，质点P此后恰好第二次处于波峰位置；则t2=
s时，质点Q此后第二次在平衡位置且向上运动；当t3=0.9s时，质点P的位移为__ ____cm。
（3）(4分) 如图所示，透明介质球球心位于O，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质的C点，DC与AB的距离H=
R/2，若DC光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，求介质的折射率。
C．(选修模块3-5)(12分)
（1）（4分）下列说法正确的是
A．任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光波长小于这个波长，才能产生光电效应
B．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小
C．用电子流工作的显微镜比用相同速度的质子流工作的显微镜分辨率低
D．核力的饱和性决定了原子核太大，那一定是不稳定的
（2）（4分）质量为m1的锂核(
)俘获一个质量为m2的质子后衰变为两个
粒子，粒子质量为m3，已知光在真空中速度为c.
①写出核反应方程 。
②该过程中释放的核能为ΔE =
(3) （4分）在粒子散射实验中，质量为m的
粒子以初动能E0与质量M的金核发生对心碰撞。若金核初时静止且自由，求粒子与金核间距离最近时电势能。
第七部分 热学
热学知识在奥赛中的要求不以深度见长，但知识点却非常地多（考纲中罗列的知识点几乎和整个力学——前五部分——的知识点数目相等）。而且，由于高考要求对热学的要求逐年降低（本届尤其低得“离谱”，连理想气体状态方程都没有了），这就客观上给奥赛培训增加了负担。因此，本部分只能采新授课的培训模式，将知识点和例题讲解及时地结合，争取让学员学一点，就领会一点、巩固一点，然后再层叠式地往前推进。
一、分子动理论
1、物质是由大量分子组成的（注意分子体积和分子所占据空间的区别）
对于分子（单原子分子）间距的计算，气体和液体可直接用
，对固体，则与分子的空间排列（晶体的点阵）有关。
【例题1】如图6-1所示，食盐（NaCl）的晶体是由钠离子（图中的白色圆点表示）和氯离子（图中的黑色圆点表示）组成的，离子键两两垂直且键长相等。已知食盐的摩尔质量为58.5×10－3kg/mol，密度为2.2×103kg/m3，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1，求食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心之间的距离。
【解说】题意所求即图中任意一个小立方块的变长（设为a）的
倍，所以求a成为本题的焦点。
由于一摩尔的氯化钠含有NA个氯化钠分子，事实上也含有2NA个钠离子（或氯离子），所以每个钠离子占据空间为 v = 
而由图不难看出，一个离子占据的空间就是小立方体的体积a3 ，
即 a3 = 
= 
，最后，邻近钠离子之间的距离l = 
a
【答案】3.97×10－10m 。
〖思考〗本题还有没有其它思路？
〖答案〗每个离子都被八个小立方体均分，故一个小立方体含有
×8个离子 = 
分子，所以…（此法普遍适用于空间点阵比较复杂的晶体结构。）
2、物质内的分子永不停息地作无规则运动
固体分子在平衡位置附近做微小振动（振幅数量级为0.1
），少数可以脱离平衡位置运动。液体分子的运动则可以用“长时间的定居（振动）和短时间的迁移”来概括，这是由于液体分子间距较固体大的结果。气体分子基本“居无定所”，不停地迁移（常温下，速率数量级为102m/s）。
无论是振动还是迁移，都具备两个特点：a、偶然无序（杂乱无章）和统计有序（分子数比率和速率对应一定的规律——如麦克斯韦速率分布函数，如图6-2所示）；b、剧烈程度和温度相关。
气体分子的三种速率。最可几速率vP ：f(v) = 
（其中ΔN表示v到v +Δv内分子数，N表示分子总数）极大时的速率，vP =
=
；平均速率
：所有分子速率的算术平均值，
=
=
；方均根速率
：与分子平均动能密切相关的一个速率，
=
=
〔其中R为普适气体恒量，R = 8.31J/(mol.K)。k为玻耳兹曼常量，k = 
= 1.38×10－23J/K 〕
【例题2】证明理想气体的压强P = 
n
，其中n为分子数密度，
为气体分子平均动能。
【证明】气体的压强即单位面积容器壁所承受的分子的撞击力，这里可以设理想气体被封闭在一个边长为a的立方体容器中，如图6-3所示。
考查yoz平面的一个容器壁，P = 
①
设想在Δt时间内，有Nx个分子（设质量为m）沿x方向以恒定的速率vx碰撞该容器壁，且碰后原速率弹回，则根据动量定理，容器壁承受的压力
F =
=
②
在气体的实际状况中，如何寻求Nx和vx呢？
考查某一个分子的运动，设它的速度为v ，它沿x、y、z三个方向分解后，满足
v2 = 
+ 
+ 
分子运动虽然是杂乱无章的，但仍具有“偶然无序和统计有序”的规律，即
= 
+ 
+ 
= 3
③
这就解决了vx的问题。另外，从速度的分解不难理解，每一个分子都有机会均等的碰撞3个容器壁的可能。设Δt = 
，则
Nx = 
·3N总 = 
na3 ④
注意，这里的
是指有6个容器壁需要碰撞，而它们被碰的几率是均等的。
结合①②③④式不难证明题设结论。
〖思考〗此题有没有更简便的处理方法？
〖答案〗有。“命令”所有分子以相同的速率v沿+x、?x、+y、?y、+z、?z这6个方向运动（这样造成的宏观效果和“杂乱无章”地运动时是一样的），则 Nx =
N总 = 
na3 ；而且vx = v
所以，P = 
= 
=
=
nm
= 
n
3、分子间存在相互作用力（注意分子斥力和气体分子碰撞作用力的区别），而且引力和斥力同时存在，宏观上感受到的是其合效果。
分子力是保守力，分子间距改变时，分子力做的功可以用分子势能的变化表示，分子势能EP随分子间距的变化关系如图6-4所示。
分子势能和动能的总和称为物体的内能。
二、热现象和基本热力学定律
1、平衡态、状态参量
a、凡是与温度有关的现象均称为热现象，热学是研究热现象的科学。热学研究的对象都是有大量分子组成的宏观物体，通称为热力学系统（简称系统）。当系统的宏观性质不再随时间变化时，这样的状态称为平衡态。
b、系统处于平衡态时，所有宏观量都具有确定的值，这些确定的值称为状态参量（描述气体的状态参量就是P、V和T）。
c、热力学第零定律（温度存在定律）：若两个热力学系统中的任何一个系统都和第三个热力学系统处于热平衡状态，那么，这两个热力学系统也必定处于热平衡。这个定律反映出：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。
2、温度
a、温度即物体的冷热程度，温度的数值表示法称为温标。典型的温标有摄氏温标t、华氏温标F（F = 
t + 32）和热力学温标T（T = t + 273.15）。
b、（理想）气体温度的微观解释：
= 
kT （i为分子的自由度 = 平动自由度t + 转动自由度r + 振动自由度s 。对单原子分子i = 3 ，“刚性”〈忽略振动，s = 0，但r = 2〉双原子分子i = 5 。对于三个或三个以上的多原子分子，i = 6 。能量按自由度是均分的），所以说温度是物质分子平均动能的标志。
c、热力学第三定律：热力学零度不可能达到。（结合分子动理论的观点2和温度的微观解释很好理解。）
3、热力学过程
a、热传递。热传递有三种方式：传导（对长L、横截面积S的柱体，Q = K
SΔ
高考真题
1．【解析】设物体的质量为m,t0时刻受盒子碰撞获得速度v，根据动量守恒定律 
3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0，说明碰撞是弹性碰撞 
联立以上两式解得 m=M
(也可通过图象分析得出v0=v,结合动量守恒，得出正确结果)
【答案】m=M
2．【解析】由动量守恒定律和能量守恒定律得： 
解得：
炮弹射出后做平抛，有：
解得目标A距炮口的水平距离为：
同理，目标B距炮口的水平距离为：
解得：
【答案】
3．【解析】（1）P1滑到最低点速度为
，由机械能守恒定律有：
解得：
P1、P2碰撞，满足动量守恒，机械能守恒定律，设碰后速度分别为
、
解得：
=5m/s
P2向右滑动时，假设P1保持不动，对P2有：
（向左）
对P1、M有：
此时对P1有：
，所以假设成立。
（2）P2滑到C点速度为，由
得
P1、P2碰撞到P2滑到C点时，设P1、M速度为v，对动量守恒定律：
解得：
对P1、P2、M为系统：
代入数值得：
滑板碰后，P1向右滑行距离：
P2向左滑行距离：
所以P1、P2静止后距离：
【答案】（1）
（2）
4．【解析】(1)P1经t1时间与P2碰撞，则
P1、P2碰撞，设碰后P2速度为v2，由动量守恒：
解得
（水平向左） 
（水平向右）
碰撞后小球P1向左运动的最大距离：
又：
解得：
所需时间：
（2）设P1、P2碰撞后又经
时间在OB区间内再次发生碰撞，且P1受电场力不变，由运动学公式，以水平向右为正：
则：
解得：
（故P1受电场力不变）
对P2分析：
所以假设成立，两球能在OB区间内再次发生碰撞。
5．【解析】从两小球碰撞后到它们再次相遇，小球A和B的速度大小保持不变。根据它们通过的路程，可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比为4┱1。
设碰撞后小球A和B 的速度分别为
和
，在碰撞过程中动量守恒，碰撞前后动能相等，有
………… ①
………… ②
联立以上两式再由
,可解出 m1∶m2=2∶1
【答案】2∶1
6．【解析】⑴碰后B上摆过程机械能守恒，可得
。
⑵两球发生弹性碰撞过程系统动量守恒，机械能守恒。设与B碰前瞬间A的速度是v0，有2mv0=2mvA+mvB，
，可得vA= v0/3，vB=
4v0/3，因此
，同时也得到
。
⑶先由A平抛的初速度vA和水平位移L/2，求得下落高度恰好是L。即两球碰撞点到水平面的高度是L。A离开弹簧时的初动能可以认为就等于弹性力对A做的功。A离开弹簧上升的全过程用机械能守恒：
，解得W= 
【答案】（1） （2）W=
7．【解析】此题是单个质点碰撞的多过程问题，既可以用动能定理与动量定理求解，也可以用力与运动关系与动量求解．设小物块从高为h处由静止开始沿斜面向下运动，到达斜面底端时速度为v。
由动能定理得
①
以沿斜面向上为动量的正方向。按动量定理，碰撞过程中挡板给小物块的冲量
②
设碰撞后小物块所能达到的最大高度为h’，则
③
同理，有 
④ 
⑤
式中，v’为小物块再次到达斜面底端时的速度，I’为再次碰撞过程中挡板给小物块的冲量。由①②③④⑤式得
⑥式中 
⑦
由此可知，小物块前4次与挡板碰撞所获得的冲量成等比级数，首项为
⑧总冲量为 
⑨
由 （ 
⑩得
⑾
代入数据得 
N?s
【答案】 N?s
8．【解析】此题开始的绳连的系统，后粘合变成了小球单个质点的运动问题（1）对系统，设小球在最低点时速度大小为v1，此时滑块的速度大小为v2，滑块与挡板接触前由系统的机械能守恒定律：mgl = mv12 +mv22①
由系统的水平方向动量守恒定律：mv1 = mv2②
对滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中，挡板阻力对滑块的冲量为：I = mv2③
联立①②③解得I = m 方向向左④
（2）小球释放到第一次到达最低点的过程中，设绳的拉力对小球做功的大小为W，对小球由动能定理：mgl＋W = mv12⑤
联立①②⑤解得：W =－mgl，即绳的拉力对小球做负功，大小为mgl 。
【答案】（１）I = m 方向向左；（２）mgl
9．【解析】（1）设B在绳被拉断后瞬间的速度为
,到达C点时的速度为
，有
（1）
（2）
代入数据得
（3）
（2）设弹簧恢复到自然长度时B的速度为
，取水平向右为正方向，有
（4）
（5）
代入数据得 
其大小为4NS （6）
（3）设绳断后A的速度为
，取水平向右为正方向，有
（7）
代入数据得
【答案】（１） （２）4NS （３）
10．【解析】设摆球A、B的质量分别为
、
，摆长为l，B球的初始高度为h1，碰撞前B球的速度为vB.在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得
①
②
设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为P1、P2。有
P1=mBvB ③
联立①②③式得
④
同理可得
⑤
联立④⑤式得
代入已知条件得
由此可以推出
≤4%
所以，此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律。
【答案】≤4%
名校试题
1．【解析】（1）M静止时，设弹簧压缩量为l0，则Mg＝kl0 ①
速度最大时，M、m组成的系统加速度为零，则
(M＋m)g－k(l0＋l1)＝0 ②-
联立①②解得：k＝50N/m ③
［或：因M初位置和速度最大时都是平衡状态，故mg＝kl1，解得：k＝50N/m］
（2）m下落h过程中，mgh＝
mv02 ④-
m冲击M过程中， m v0＝(M＋m)v ⑤-
所求过程的弹性势能的增加量：ΔE＝(M＋m)g(l1＋l2)＋ (M＋m)v2 ⑥
联立④⑤⑥解得：ΔE＝0.66J ⑦
（用弹性势能公式计算的结果为ΔE＝0.65J也算正确）
【答案】ΔE＝0.66J
2．【解析】①根据图象可知，物体C与物体A相碰前的速度为：v1=
相碰后的速度为：v2=
…
解得：m3=
②规定向左的方向为正方向，在第5.0s和第15s末物块A的速度分别为：
v2=
即在5.0s到15s的时间内物块A动量变化的大小为：
【答案】（1）m3=2.0kg （2）16kg?m/s 方向向右
3．【解析】(1)设第一颗子弹进入靶盒A后，子弹与靶盒的共内速度为。
根据碰撞过程系统动量守恒，有：
设A离开O点的最大距离为
，由动能定理有：
解得：
(2)根据题意，A在的恒力F的作用返回O点时第二颗子弹正好打入，由于A的动量与第二颗子弹动量大小相同，方向相反，故第二颗子弹打入后，A将静止在O点。设第三颗子弹打入A后，它们的共同速度为
，由系统动量守恒得：
（2分）
设A从离开O点到又回到O点所经历的时间为ｔ，取碰后A运动的方向为正方向，由动量定理得：
解得：
(3)从第(2)问的计算可以看出，第1、3、5、……（2ｎ＋1）颗子弹打入A后，A运动时间均为 故总时间
【答案】（1） （2） （3）
4．【解析】对A、B、C整体，从C以v0滑上木块到最终B、C达到共同速度V，
其动量守恒既：m v0=2mV1+3mv 1.8=2V1+3×0.4 V1=0.3m/s
对A、B、C整体，从C以v0滑上木块到C以V2刚离开长木板，
此时A、B具有共同的速度V1。其动量守恒即：m v0=mV2+4mv1
1.8=V2+4×0.3 V2=
【答案】 （1）V1=
5．【解析】（1）B与A碰撞前速度由动能定理
得 
B与A碰撞，由动量守恒定律
得 
碰后到物块A、B运动至速度减为零，弹簧的最大弹性势能
（2）设撤去F后，A、B一起回到O点时的速度为
，由机械能守恒得
返回至O点时，A、B开始分离，B在滑动摩擦力作用下向左作匀减速直线运动，设物块B最终离O点最大距离为x
由动能定理得：
【答案】（1）
（2）
6．【解析】设小车初速度为V0，A与车相互作用摩擦力为f，
第一次碰后A与小车相对静止时速为 V1，由动量守恒，
得 mAV0－mBV0＝(mA＋mB)V1
由能量守恒，得mAV02＋mBV02＝f?
Ｌ+(mA＋mB)V12… 图14
多次碰撞后，A停在车右端，系统初动能全部转化为内能，由能量守恒，得
fL＝(mA＋mB)V02…
联系以上三式，解得：(mA＋mB)2＝4(mA-mB)2 
＝∴mA＝3mB
【答案】mA＝3mB
7．【解析】（1）当B离开墙壁时，A的速度为v0，由机械能守恒有
mv02＝E
解得 v0=
（2）以后运动中，当弹簧弹性势能最大时，弹簧达到最大程度时，A、B速度相等，设为v,由动量守恒有 2mv=mv0 解得
v=
（3）根据机械能守恒，最大弹性势能为
Ep=mv02－2mv2=E
【答案】（1）v0= （2）v= （3）Ep=E
8．【解析】设子弹的质量为m，木块的质量为M，子弹射出枪口时的速度为v0。
第一颗子弹射入木块时，动量守恒 
木块带着子弹做平抛运动 
第二颗子弹射入木块时，动量守恒 
木块带着两颗子弹做平抛运动 
联立以上各式解得 
【答案】
9．【解析】
|
②
2分
③ 
④ 
⑤
⑥ 
，因木板与所有物块系统水平方向不受外力，动量守恒，应有：
+m?2 v
（n+1）v
，取木板与物块1为系统一部分，第2 号物块到第n号物块为系统另一部分，则
=（n-1）m?（v
，则第k号物块速度由k v
（k+1）m v
