李文华,王 槿,惠王伟,刘丽飒,宋 峰,孔勇发

(南开大学 a.物理科学学院; b.基础物理国家级实验教学示范中心，天津 300071)

2022年7月10-17日，南开大学物理科学学院率领中国代表队参加了由瑞士主办的第52届国际物理奥林匹克竞赛(International Physics Olympiad，IPhO).参赛的5名中学生全部获得金牌，并取得团体第一、总分第一、实验总分第一和理论总分第一的优异成绩.比赛采取线上方式，其中实验考试首次采用全线上远程虚拟考试.实验试题有2道，分别为行星(Planet)和柱状二极管(Cylindrical diode)[1].实验试题总分20分，试题1计12分，试题2计8分.本文介绍了实验试题1的命题并给出解答，并对题目结构及学生的答题情况做简要分析.

1 试 题

你发现自己在陌生的行星上，却不知道如何到达的.要做的第一件事是更多地了解你所在的这颗行星.你还记得伽利略是如何用落球做实验的，并受此启发建造了高度为H=2 000 m的理想竖直的塔(图1).有了这座塔，便可以从塔上任意高度h(球的底部到地面的高度)抛球.由于受所能获得的材料限制，因此只能抛下半径5 cm≤r≤50 cm，密度0.1 g/cm3≤ρ≤10 g/cm3的球.

图1 艺术家对本题的夸张描绘

任何时候都从静止开始释放球，并能够测量球下落到地面所经历的时间t，以及球的落点位置距其抛点间的水平距离s.

在开始实验前，对这颗行星做了以下观察:

1)根据恒星的运动，发现自己正处于该行星赤道的某处.

2)这颗行星有大气层，但大气密度小,可以忽略大气浮力.

3)地表温度为T0=20 ℃.

4)似乎有一股沿着赤道吹的风，在整个塔的高度上风速……