2024CUPT竞赛题目.docx

2024CUPT竞赛题目01/InventYourself/自己发明02/DropletMicroscope/液滴显微镜03/RigidRampWaIker/刚性斜面行走器04/ChargeMeter/电荷测量计05/PingPongRoCket/乒乓球火箭06/Non-contactResistance/非接触电阻07/GiantSoundingPlate/大型发声板08/AnotherMagneticLevitation/另一个磁悬浮09/JuicySolarCell/果汁太阳能电池10/MagneticGear/磁力齿轮11/PumpingStraw/吸管水泵12/TheSoapSPiral/肥皂螺旋13/ShootingRubberBand/发身寸橡皮筋14/RulerTrick/尺子把戏15/WetScroll/湿纸卷16/CushionCatapult/气垫弹射器17/QuantumLightDimmer/量子光调节器Ol/InventYourself/自己发明Takeabox(e.g.amatchbox),filledwithidenticalobjects(e.g.matches,balls,.),Findamethodtodeterminethenumberofobjectsintheboxsolelybythesoundproducedwhileshakingthebox.Howdoestheaccuracydependonthepropertiesoftheobjects,thebox,andthepackingdensity?考虑一个装满相同物体(如火柴、球)的盒子(如火柴盒)，找到一种方法来仅通过晃动盒子时产生的声音来确定盒子中物体的数量。这种方法的准确性如何取决于物体的性质、盒子的性质和装填密度?02/DropletMicroscope/液滴显微镜Bylookingthroughasinglewaterdropletplacedonaglasssurface,onecanobservethatthedropletactsasanimagingsystem.Investigatethemagnificationandresolutionofsuchalens.透过一滴放置在玻璃表面的水滴观察，可以发现水滴能充当一种成像系统。研究这种透镜的放大率和分辨率。03/RigidRamPWaIker/刚性斜面行走器Constructarigidrampwalkerwithfourlegs(e.g.intheformofaladder).Theconstructionmaybeginto'walk'downaroughramp.Investigatehowthegeometryofthewalkerandrelevantparametersaffectitsterminalvelocityofwalking.搭建一个有四条腿的刚性斜面行走器（如梯子的形式），此结构可以在粗糙的斜面上向下行走。研究行走器的几何特征及相关参数如何影响其行走的最终速度。04/ChargeMeter/电荷测量计Alightweightballissuspendedfromathreadintheareabetweentwochargedplates.Iftheballisalsochargeditwillbedeflectedtoonesideatacertainangle.Whatistheaccuracyofsuchadeviceformeasuringtheamountofchargeontheball?Optimiseyourdevicetomeasurethesmallestpossiblechargeontheball.一个轻质小球通过一根线被悬挂在两个带电板之间。如果球也带电，它会以一个特定的角度被偏转到T则。这种测量小球带电量的装置的精度是多少？优化你的装置用于测量球上可能的最小电荷。05/PingPongRocket/乒乓球火箭Apingpongballisplacedinacontainerofwater.Whenthecontainerisdropped,thepingpongballwillgetlaunchedtoagreatheight.Whatmaximumheightcanyoureachwithupto2litersofwater?一个乒乓球放置在装水的容器中，当容器被释放时，乒乓球会发射到一个很高的高度。使用2升水最高能达到多少高度？06/Non-contactResistance/非接触电阻TheresponsesofaLRCcircuitdrivenbyanACsourcecanbechangedbyinsertingeitheranon-magneticmetalrodoraferromagneticrodintotheinductorcoil.Howcanweobtainthemagneticandelectricpropertiesoftheinsertedrodfromthecircuit1sresponses?交流电源驱动的LRC电路响应可通过在电感线圈中插入非磁性金属杆或铁磁杆来改变。如何从电路的响应中得到插入杆的电磁特性？07/GiantSoundingPlate/大型发声板WhenaIargezthinandflexibleplate(e.g.plastic,metalorplexiglass)isbentzitmayproducealoudandunusualhowlingsound.Explainandinvestigatethisphenomenon.一个大的、薄的、柔韧的板(如塑料板、金属板或有机玻璃)被弯曲时，会发出响亮且不同寻常的呼啸声。解释并研究此现象。08/AnotherMagneticLevitation/另一个磁悬浮Placealargedisk-shapedmagnetonanon-magneticconductiveplate.Whenasmallermagnetismovedundertheplatezthemagnetontopmaylevitateundercertainconditions.Investigatethelevitationandthepossiblemotionofthemagnetontop.将一个大的圆盘状磁铁放在非磁性的导电板上。当一个较小的磁铁在板的下方移动时，顶部的磁铁在一定条件下可能会悬浮。研究顶部磁铁的悬浮和可能的运动09/JuicySolarCell/果汁太阳能电池Afunctionalsolarcellcanbecreatedusingconductingglassslides,iodineJuice(eg.blackberry)andtitaniumdioxide.ThistypeofcelliscalledaGratzelcell.Makesuchacellandinvestigatethenecessaryparameterstoobtainmaximumefficiency.一个功能性的太阳能电池可以使用导电玻璃片、碘、果汁(例如黑莓)和二氧化钛来制做。这种类型的电池被称为Gratzel电池。制作这样的电池并研究获取最大效率所需的参数。10/MagneticGear/磁力齿轮Takeseveralidenticalfidgetspinnersandattachneodymiummagnetstotheirends.Ifyouplacethemsidebysideonaplaneandrotateoneofthem,theremainingonesstarttorotateonlyduetothemagneticfield.Investigateandexplainthephenomenon.取几个相同的指尖陀螺，并将致磁铁固定在它们的末端。如果将它们并排放置在平面上并旋转其中一个陀螺，则其余的陀螺会仅由于磁场而开始旋转。研究并解释这一现象。11/PumpingStraW/吸管水泵Asimplewaterpumpcanbemadeusingastrawshapedintoatriangleandcutopenatthevertices.Whensuchatriangleispartiallyimmersedinwaterwithoneofitsverticesandrotatedarounditsverticalaxis,watermayflowupthroughthestraw.Investigatehowthegeometryandotherrelevantparametersaffectthepumpingspeed.一个简单的水泵可以将一根吸管折成三角形，并在顶点处切开的方式来制作。当这样一个三角形部分浸入水中，其中一个顶点绕其三角形的竖直轴旋转时，水可能会通过吸管流向上方。研究几何形状和其他相关参数如何影响泵水的速度。12/TheSoapSPiraI/肥皂螺旋1.oweracompressedslinkyintoasoapsolution,pullitoutandstraightenit.Asoapfilmisformedbetweentheturnsoftheslinky.Ifyoubreaktheintegrityofthefilm,thefrontofthefilmwillbegintomove.Explainthisphenomenonandinvestigatethemovementofthefrontofthesoapfilm.将一个压缩的螺旋弹簧玩具（Slinky,俗名彩虹圈）放入肥皂溶液中，把它拿出来并拉直。弹簧的圈之间就形成了一个肥皂膜。如果你破坏了肥皂膜的完整性，肥皂膜的前端就会开始移动。解释这个现象，并研究肥皂膜前端的运动。13/ShootingRubberBand/发身寸橡皮筋Arubberbandmayflyalongerdistanceifitisnon-uniformlystretchedwhenshotzgivingitspin.Optimisethedistancethatarubberbandwithspincanreach.如果橡皮筋在发射时被不均匀拉伸而使其旋转，它可能会飞行更远的距离。优化带有旋转的橡皮筋可以到达的距离。14/RulerTrick/尺子把戏Placearulerontheedgeofatable,andthrowaballatitsfreeend.Therulerwillfall.However,ifyoucoverapartoftherulerwithapieceofpaperandrepeatthethrow,thentherulerwillremainonthetablewhiletheballwillbounceoffit.Explainthisphenomenon,andinvestigatetherelevantparameters.将一把尺子放在桌子边缘，然后将一个球投向尺子的自由端。尺子将会落下。然而，如果你用一张纸盖住尺子的一部分并重新投掷小球，那么尺子将保留在桌子上，而球会从尺子上弹开。解释这一现象，并研究相关参数。15/WetSCrOH/湿纸卷Gentlyplaceapieceoftracingpaperonthesurfaceofwater.Itrapidlycurlsintoascrollandthenslowlyuncurls.Explainandinv