全国初中物理竞赛试题及解答
作为能激发学习兴趣，拓展知识视野，培养科学思维的重要途径的物理竞赛，深受广大师生重视。本文不是简单罗列历年竞赛真题，而是意在通过对典型竞赛题目的深度剖析，引导学生掌握物理学科的核心思想方法，提升分析问题和解决问题的能力。我们会选取力学、电学、光学、热学等多个领域的代表性题目，进行细致的思路梳理与解答，并且辅以点评，期望能为备战竞赛的同学们提供有益参考。
一、力学篇：理解运动与相互作用的桥梁
有一门学科叫力学，它是物理学里的基石，同时还是初中物理竞赛里的重点内容，这门学科要求学生，不但要掌握基本的物理概念以及规律，而且更要能够把这些灵活用于复杂的物理情境当中。
例题1：运动的描述与相对速度
提问：有甲、乙两辆火车，它们在两条呈平行状的铁轨之上作以匀速形式的行驶，甲车存在其速度大小限定为v? ，乙车具有的速度大小规定为v?。当着这两车以同向方向前进行驶之际，甲车里面的乘客察觉到乙车是朝着后退离去之态势，这种情况下所具备的相对速度设定为Δv? ；而当两车是以相向方向前行开来时，乙车当中的乘客看见甲车是向着自身迎面而来的状况，此刻其相对速度取名为Δv?。要是v?v? ，那么Δv?跟Δv?在大小方面的关系是这样的（）
D.无法确定
审题要点：
这句话的核心是，要去理解“相对速度”这个概念，关键之处在于，要去明确在不同参考系范畴内，物体运动状态是怎样被描述；题目里面明确指出，在甲车和乙车行进在不同方向之时，不同车辆当中的乘客，所观察到的对方车辆的速度情况。
思路点拨：
对于相对速度的计算而言，首先需要去选定参考系，在通常的状况之下，我们会把地面当作惯性参考系。
1.处于同向行驶状态时，甲车之中的乘客拿着甲车当作参考系，也就是认为甲车处于静止状态。鉴于甲乙两车是同向行驶的，而且乙车的速度大于甲车的速度，那么乙车相对于甲车的速度大小就是两台车相对于地面速度的差值，也就是Δv?=v?-v?。该乘客看到乙车呈现出后退的情况，恰恰是源于这个相对速度。
2.当处于相向行驶的状况时，乙车的乘客，是以乙车作为参考系的，也就是认为乙车是处于静止状态之下的。在这个时候，两车的运动方向是相反的。甲车相对于乙车的速度大小，是两车相对于地面速度的和，也就是Δv?=v?+v?。乘客看到甲车是迎面朝着自己过来的，并且速度呈现出很快的状态，同样是基于这个道理。
解答过程：
在同向行驶这个过程当中，甲车的乘客所观察到的，是乙车的相对速度，其中这个相对速度被表示为Δv，它等于v₂减去v₁。
在相向行驶这种情况下，属于乙车的乘客所观察到的，关于甲车的相对速度，其结果是Δv ，此Δv等于v 加上v。
故本题正确答案为C。
点评与拓展：
本题考查了运动相对性以及相对速度计算，这属于基础且重要的知识点，解题关键在于“参考系”的选取，以及对矢量方向的把握，在竞赛里，此类问题常跟相遇、追及等模型相结合，需学生拥有清晰物理图景，比如说，要是题目当中给出的是具体数值，同学们也应该能够准确计算，同时，要留意“相对速度”是矢量，其方向由选取的参考系以及物体实际运动方向共同决定，在解决更为复杂的曲线运动相对速度问题时，这一点尤为关键。
例题2：力学综合与等效替代思想
题目：如图所示，此处假设存在一简单杠杆示意图，该杠杆的支点是O，在左侧距O点有L处挂着一重物G，在右侧距O点2L处在有一竖直向上的力F而起的作用，轻质杠杆OA能够绕O点进行转动，于A端用细线悬挂着一已知重力的重物G，为促使杠杆在水平位置实现平衡，在B点施加一个力F，已知OB的长度是OA长度的一半，若要使得力F的值达到最小，需在图中画出力F的方向，且求出此时F的大小。
审题要点：
这一道试题所要考查的是关于杠杆平衡条件的应用情况，较为关键的要点集中在对于“最小力”的求解方面。其中所涉及到的关键词分别是“轻质杠杆”，也就是不考虑杠杆自身所具有的重量，还有“水平位置平衡”这一条件，以及“力F的值最小”这一要求。
思路点拨：
按照杠杆平衡条件规定来讲，具体就是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，也就是F₁L₁ = F₂L₂这样的情况。此时若要使得力F最小，当阻力以及阻力臂一定时 ，也就是阻力是G，阻力臂是OA的这种既定状况下 ，那就必然需要让动力臂达到最大。究其原因就在这里 ，因为根据公式能够计算出F等于G乘以OA再除以L₁ ，所以可以得出动力臂L₁越大的时候 ，力F就会越小。
在杠杆之上，存在这样的情况，以作用点到支点的距离当作半径的圆周之中，最大的弦长乃是直径，然而对于力臂来讲，当力的方向跟杠杆呈垂直状态的时候，力臂达到最大，其数值等同于支点到力的作用点的距离，也就是 OB初中物理竞赛题目，要是力的方向并非垂直于杠杆，那么力臂会小于 OB，所以，為了让力 F 处于最小的状态，力 F 的方向应该垂直于 OB，并且依据杠杆的转动方向，力 F 应该向上进行施加，以此来跟重物 G 所产生的转动效果达成平衡。
解答过程：
设OA长度为2L，则OB长度为L（因为OB是OA的一半）。
阻力G的阻力臂为OA=2L。
若要使得F达到最小，那么动力臂应当是最大的，也就是当F垂直于OB并向上时，此时动力臂L，等于OB，而OB又等于L。
根据杠杆平衡条件：F×L?=G×OA
代入数据：F×L=G×2L
解得：F=2G。
力F的方向：垂直于OB向上。
点评与拓展：
在本题当中巧妙却又颇具难度地考查了杠杆平衡条件的灵活运用以及“极值”思想，“最小力”问题属于杠杆应用里的典型题型，其核心要点在于找出“最大动力臂”，一般而言物业经理人，当力的作用线垂直于支点跟力的作用点的连线之时，动力臂会达到最大，这种“等效替代”以及“极值分析”的思想在物理竞赛里极为重要，同学们务必要深刻领会，另外倘若题目里杠杆自身存在质量，还需要去考虑杠杆自重对平衡所产生的影响，这会让问题略微更为复杂一些，不过基本原理是不会改变的。
二、电学篇：探究电流、电压与电阻的奥秘
与抽象性、广泛应用性紧密相连的，是电学知识，它在竞赛里占据着地位，且此地位很重要。解题的关键之处在于，要掌握电路分析方法，还要掌握欧姆定律，还得掌握电功电功率等核心内容。
例题3：动态电路分析与欧姆定律应用
将其改写，在这样构成的电路里（这里假定存在一个典型串联电路：电源电压U一直恒定不变，有定值电阻R?会同滑动变阻器R?串联在一起，电流表用于测量电路中的总电流，其测量对象是总电流，电压表是并联在R?两端的），电源电压始终维持不变，闭合开关S，当把滑动变阻器R?的滑片P向着右边移动的时候，以下说法当中属于正确情况之一的是哪一个（）
A.电流表示数变大，电压表示数变大
B.电流表示数变小，电压表示数变小
C.电流表示数变大，电压表示数变小
D.电流表示数变小，电压表示数变大
审题要点：
这道题目，是属于动态电路分析类型的题目。电路架构呈现出的是，那个R?跟R?是串联在一起的状态，电流表所测量的是这个串联电路当中的电流初中物理竞赛题目，电压表所测量的是滑动变阻器R?两端的电压。重点的关键之处在于，要去分析滑片进行移动时候，对R?阻值所产生的影响，进而会因为这个R?阻值的变化，去影响整个电路的总电阻，还会影响总电流以及各个部分路段的电压。
思路点拨：
1.电路连接情况是，R?和R?以串联的方式连接在一起，电流表被串联接入到整个电路之中，电压表并联在R?的两端位置。
2.若滑片移动会产生影响，当滑片P朝着右边挪动时，滑动变阻器接入到电路里的电阻丝长度会变得更长，所以R?的阻值会变大。
3.总电阻出现变化，在串联电路之中，总电阻R总等于R?加上R?，R?发生了变大的情况，所以R总也随之变大。
4.总电流出现变化，依据欧姆定律I等于U除以R总，电源电压U保持不变，R总变大，于是电路中的总电流I缩小，也就是电流表示数变小。
5.对于定值电阻R?而言，其两端电压存在这样的变化情况，即U?等于IR?，其中I变小，而R?保持不变，故而导致原本应呈现出特定特点与大小形态的U?变小了。
6.与滑动变阻器R?相连的两端电压出现变化，依据串联电路电压所具备的特点U=U?+U?可知，由于U保持不变，且这里U?变小了，所以U?=U-U?，进而U?会变大，也就是此时电压表示数会变大。
解答过程：
当滑片P向右移动时，R?增大。
R总=R?+R?，故R总增大。
因为I等于U除以R总，U保持不变，而R总增大，所以I减小，进而电流表示数变小。
U?=IR?，I减小，R?不变，所以U?减小。
U 等于 U 减去 U 一，U 保持不变，然而 U 一呈现减小的状态，所以 U 二增大，进而电压表示数变大。
因此，电流表示数变小，电压表