第53届国际物理奥林匹克竞赛实验试题介绍及解答

第53届国际物理奥林匹克竞赛的2道实验试题为“质量测量”和“利用双折射测量厚度”.“质量测量”题目借鉴了基布尔秤的基本思想,涉及胡克定律、安培力、电磁感应定律和弹簧振子共振方面的知识,考查选手的基本测量、数据处理(如曲线改直)、作图和不确定度评定方面的能力;“利用双折射测量厚度”题目要求自行搭建类似分光计的装置,借助光栅衍射进行光谱测量,并结合偏振光干涉来测量双折射材料的厚度,题目对仪器调节的要求比较高,测量数据量也比较大.本文主要介绍实验试题和参考答案.

第23届亚洲物理奥林匹克竞赛实验试题及解答

第23届亚洲物理奥林匹克竞赛实验部分包括2道试题:赫兹接触应力和源于表面热形变的干涉,试题1通过大角度摆控制碰撞速度,利用示波器测量碰撞时间,实验方法巧妙,同时考查了量纲分析;试题2观察并测量了激光热致形变的干涉图样,根据数据计算形变高度,数据处理部分多次采用了化曲为直的方法.此竞赛题目可作为学生模拟参赛训练的素材,对近年奥赛题目难度有所增大的趋势下备赛、参赛具有一定启发.

Ag/h-BNNS/CPAN复合纤维膜光催化性能研究

为了更好地利用太阳能将CO_(2)转化为附加值产品,采用水煮法,合成比表面积达1009.5 m^(2)/g的六方氮化硼(h-BNNS),以h-BNNS和聚丙烯腈(PAN)为纺丝液原料,采用静电纺丝法制备h-BNNS/CPAN纤维膜,然后通过真空浸渍银盐得到Ag/h-BNNS/CPAN复合膜,并对复合膜的形貌、元素组成、微观结构及光电特性进行表征。结果表明:引入银纳米粒子(Ag NPs)并没有改变h-BNNS的结构,其均匀分布在h-BNNS/CPAN复合纤维膜上;以对硝基苯酚(4-NP)还原为对氨基苯酚(4-AP)反应测定合成工艺条件对复合材料性能的影响,当焙烧温度为220℃、h-BNNS含量为25%时,Ag NPs的光催化效果最好,催化剂光还原4-NP的表观速率为0.326 s^(-1);在以CO_(2)还原为模型的反应中,Ag/h-BNNS/CPAN复合膜的光催化活性与纳米Ag的含量成正比,当Ag NPs含量为2.0%时,光催化2 h后CO_(2)转化为CO的产率为181.4μmol/g。结合Ag/h-BNNS/CPAN复合纤维膜的光电特性分析其光催化性能,可探索复合膜光催化CO_(2)还原反应的机理,在光催化反应过程中,Ag NPs与h-BNNS/CPAN复合纤维膜间通过协同作用可实现CO_(2)的高转化率,为高分散纳米金属光催化剂载体的设计合成提供了有效途径。

外源硒对芝麻产量相关性状及籽粒硒含量的影响

以汾芝2号、晋芝1号、冀航芝1号、汾芝10号为试验材料,研究外源硒对芝麻产量相关性状及籽粒硒含量的影响。结果表明,3种施硒处理对芝麻产量相关性状均有所提高,其中对单株蒴果数、千粒重、产量影响较为明显;通过综合评价发现,叶面喷施有机硒肥对提高芝麻产量因子的效果最好,根施纳米硒肥、矿硒肥效果次之;3种外源硒处理后,芝麻各器官硒含量均显著增加,达显著水平,其中根施纳米硒肥和矿硒肥后,芝麻体内各器官硒含量由大到小依次为根、叶、茎、籽粒,而叶面喷施有机硒肥后,芝麻体内硒含量由大到小依次为叶、根、籽粒≈茎,同时叶面喷施有机硒肥使芝麻的硒转移系数显著高于根施纳米硒肥、矿硒肥。

预应力混凝土梁桥火灾后安全性能评估研究

随着我国经济建设的发展,桥梁在服役期间出现的问题逐步增多,部分桥梁遭遇过火灾影响,如何合理评估桥梁火灾后的安全性能成为许多管养机构关心的问题。文章针对江苏省某预应力混凝土梁桥开展火灾后的相关研究,通过对该桥受损影响区域、材质状况与状态、静载试验、自振频率的试验,综合评估其火灾后安全性能,为同类型桥梁火灾后的评估起到一定的指导作用。

h-BNNS的掺杂改性及其光催化性能

为了发挥纳米贵金属与聚合物基体的协同光催化作用,采用RGO对六方氮化硼纳米片(h-BNNS)进行C元素、O元素掺杂,得到多孔掺杂氮化硼材料(BCNO),通过水热法将银纳米粒子(Ag NPs)负载在BCNO基体上制备BCNO/Ag复合材料,并对复合材料的组成、微观结构和光催化性能进行表征,以CO_(2)光催化还原为反应模型测试BCNO/Ag复合材料的光催化性能。结果表明:经过非金属掺杂改性后的氮化硼仍然具有稳定的多晶结构;负载Ag NPs后,Ag NPs的等离子共振效应不仅显著增强了BCNO基体对紫外-可见光的吸收能力,而且提高了光生载流子的分离效率;复合材料制备过程中,当银的加入量为3.0%、复合样品焙烧温度为130℃时,得到的复合材料具有最佳的光催化性能,CO_(2)还原成CO的转化率为4.68μmol/(g·h)。因此,通过掺杂改性后的h-BNNS能够更好地稳定负载纳米贵金属,充分发挥纳米银与BCNO两者的协同光催化性能,为有机-无机纳米光催化剂的有效复合及性能研究提供理论基础。

Ag/h-BNNS/PVP复合纤维膜光催化CO_(2)还原性能研究

为了改善纳米贵金属材料的光催化性能,以三聚氰胺和硼酸为原料,采用前驱体高温热解制备高比表面积的氮化硼纳米片(h-BNNS),将其真空浸渍AgNO3后加入到聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纺丝液中,通过静电纺丝得到Ag/h-BNNS/PVP复合纤维膜,并对复合纤维膜的组成、微观结构和光电热等性能进行表征,以CO_(2)的还原反应为模型探究测试复合纤维膜的光催化剂性能。结果表明:银纳米颗粒(Ag NPs)均匀分散于复合纤维的表面,平均粒径小于10 nm;纳米Ag等离子共振效应显著提高了复合物纤维膜对可见光的吸收和电子-空穴对的分离效率,Ag NPs的引入提高了膜材料的热稳定性;制备工艺中的焙烧温度为250℃,Ag NPs的含量为1.0%时,复合纤维膜的光催化活性最佳(CO产率为300μmol/(g·h));Ag/h-BNNS/PVP复合膜经过10次循环使用后,光照8 h的CO产率不低于500μmol/g。通过掺杂Ag NPs改性h-BNNS,并将Ag/h-BNNS复合微粒负载于PVP纤维中可制备高效多孔复合膜催化剂,为氮化硼基催化剂的研究提供了理论参考。

芝麻苗期干旱生理生化指标响应特征及其基因表达分析

为建立芝麻抗旱性快速鉴定体系及筛选芝麻抗旱品种,采用盆栽反复干旱法,设置正常水分(CK)和干旱胁迫(DS)两种处理,对31份芝麻材料进行生理生化指标测定和综合评价,同时利用qRT-PCR检测SOD合成相关基因的表达量。结果表明:芝麻苗期■、可溶性糖(SS)、脯氨酸(Pro)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性与CK相比均显著上升,各指标综合抗旱系数和抗旱指数的变异系数最高的分别是SOD(98.64%)和■(154.01%);抗旱指数与■含量、SOD活性呈极显著正相关关系,这两个指标可作为芝麻苗期抗旱性鉴定的重要指标。聚类分析将31份芝麻材料划分为5类抗旱类型,分别为高抗型、中抗型、低抗型、低感型和高感型。利用综合评价方法,筛选出高抗材料2份(‘汾芝10号’和‘豫-11-1’),中抗旱材料4份,低抗旱材料9份,敏感材料10份,高感材料5份;筛选出■含量和SOD活性可作为芝麻种质资源苗期抗旱特性快速鉴定的指标。

切开取栓术在老年急性下肢动脉栓塞患者中的应用效果分析

目的:分析切开取栓术在老年急性下肢动脉栓塞患者中的应用效果。方法:选取上海市第一人民医院酒泉医院在2022年12月至2023年12月收治的92例老年急性下肢动脉栓塞患者为研究对象,根据随机数表法将其分为对照组与试验组,每组46例。对照组给予导管接触性溶栓治疗,试验组给予切开取栓术治疗。对比两组患者的治疗总有效率、踝肱指数、足部皮温、疼痛程度以及并发症发生率。结果:治疗后,试验组患者的治疗总有效率(97.83%)高于对照组(82.61%)患者(P<0.05);治疗后,试验组患者的踝肱指数高于对照组患者(P<0.05),试验组患者的足部皮温低于对照组患者(P<0.05);术后1天、术后3天,试验组患者的视觉模拟评分法(VAS)评分低于对照组患者(P<0.05);治疗后,试验组患者的并发症发生率显著低于对照组患者(P<0.05)。结论:切开取栓术在老年急性下肢动脉栓塞患者中的应用能够提升治疗效果,改善患者的踝肱指数以及足部皮温,缓解疼痛,降低并发症发生率。

第23届亚洲物理奥林匹克竞赛(APHO)理论问题1:国际空间站(ISS)轨道衰减动力学【10.0分】

简介国际空间站目前保持在接近圆形的轨道上,最低平均高度为370 km,最高平均高度为460 km,轨道处于热层的中心,相对于赤道的倾角为θ=51.6°.空间站的轨道类似于螺旋形,即空间站到地球表面的距离是缓慢变化的,在一个螺旋周期中,这种高度的变化是可以忽略的.

不同叶面肥对芝麻生长及产量的影响

通过对芝麻品种汾芝2号喷施不同叶面肥,研究叶面肥对汾芝2号主要性状和产量的影响,以期明确几种叶面肥在芝麻生产上的应用效果,为当地芝麻叶面施肥提供依据。结果表明,喷施磷酸二氢钾、硼肥、锌肥对汾芝2号的各生长性状均有促进作用,产量增长显著,其中,喷施磷酸二氢钾芝麻产量最高,较对照增产38.46%;其次是硼肥、锌肥,分别较对照增产24.18%,22.16%。可见,喷施硼肥、锌肥、磷酸二氢钾可以提高芝麻的产量,且喷施磷酸二氢钾对芝麻增产效果最佳。

不同肥料对芝麻生长的影响

近年来,山西芝麻种植面积日益扩大,针对市场肥料品牌众多、肥效差异较大、种植户难以正确选择的问题,选用芝麻常用的4种复合肥料进行比较试验,研究不同肥料对芝麻生长的影响,以期筛选出对芝麻增收效益高的肥料。结果表明,肥料能显著提高芝麻产量,施用史丹利第四元素复合肥和丰收快车掺混肥,成本低、经济收入高,适宜山西芝麻施用。

席位公平分配的Q值法及其拓展模型

从χ2统计量的角度提出了席位公平分配问题相对公平性的统计学方法,从而奠定了从统计学角度建立公平分配模型的方法基础。基于χ2统计量提出了剩余部分与整体的多数相对公平性原则,建立了新的席位公平合理分配模型,给出了模型的求解步骤与计算方法。以最大熵、平均占比差及χ2统计值为公平性评价标准,通过仿真实验与多种分配方法进行比较,结果表明:该分配方法具有优越性和公平性,同时也显示了其合理性和可操作性。

约束非线性l_1问题的调节熵函数法

针对约束非线性l1问题不可微的特点,提出了一种光滑函数的近似逼近方法。该方法利用调节熵函数和罚函数技术将约束非线性l1问题转化为无约束可微优化问题,因而可利用光滑优化的经典算法求出原问题的近似最优解。给出了基于光滑优化问题的BFGS迭代,并介绍了约束非线性l1问题的调节熵函数的有关性质、算法的迭代步骤及其收敛性分析。最后通过数值实例表明了该算法的有效性。

无约束优化的一个组合算法

将最速下降法与Newton法有机地结合起来,构造了无约束优化问题的一种组合迭代算法,并证明了算法的全局收敛性.该组合算法既继承了Newton法在极小点附近的快速收敛性,又解决了最速下降法难以求解的问题.

基于光滑化方法求解非线性l_(1)问题

讨论了求解非线性l1问题的一种新的光滑函数法.通过对非线性l1问题模型的转化,将该问题化为一个不可微优化问题,据此提出了基于BFGS迭代的非线性l1问题的光滑函数法,介绍了非线性l1问题的光滑函数的有关性质、算法步骤及其收敛性.数值仿真显示了提出的光滑函数方法可以避免数值计算的溢出,具有一定的有效性.

GSVM优化问题的一种新的光滑函数法

提出求解广义支撑向量机(GSVM)优化问题的一种新的光滑函数法,克服了已有算法收敛速度慢且计算结构复杂的缺陷。首先利用最优化理论的KKT互补条件,将GSVM转化为无约束优化问题,然后给出了基于Newton型迭代的光滑函数的迭代方法。给出了这种光滑函数的有关性质、迭代算法的迭代格式及其收敛性。通过理论分析及数值实验证明了该算法对初始点不敏感,且收敛速度快、数值稳定。从而验证了算法的可行性和有效性。

非线性l_1问题的调节熵函数法

提出求解非线性l1 问题的调节熵函数法 .介绍了非线性l1 问题的调节熵函数的有关性质、调节熵函数算法及其收敛性 。

非线性l_1问题的光滑近似算法

为非线性l1问题的求解构造了光滑逼近函数.首先将非线性l1问题转化为等价的不可微优化问题;其次通过两步提出光滑逼近函数的一般性构造方法;最后进行了数值仿真.文中介绍了光滑逼近函数的有关性质,指出相关文献已有的光滑函数方法是本文的特例,并证明了方法的收敛性及有效性.

基于线性不等式组的选课模型

研究了一个由线性不等式组所描述的选课模型。通过对决策变量的约束矩阵进行隐式枚举的方法给出其解法。以某学校数学类课程为例 ,给出基于这个模型的选课方案 ,并分析了模型的合理性和实际意义。