CUPT2024大工队

充分利用人工智能、知识图谱辅助备战工作

CUPT2024东北赛(辩论赛)对阵表


第四轮选题

东北赛现场赛物品:

  1. 投影仪及长HDMI线
  2. 长插排-2个
  3. 比赛服装
  4. 白城天气比较凉
  5. 优盘
  6. 电脑
  7. 数据备份
  8. 身份证
  9. 交流用的纸条和笔
  10. 激光笔(准备充电和备用电池)

1. 自己发明 Invent Yourself
正、反、评
负责人:李国桦
主要辅助人:

Find a method to determine the number of objects in the box solely by the sound produced while shaking the box. How does the accuracy depend on the properties of the objects, the box, and the packing density?

找到一种方法,仅通过摇晃盒子时产生的声音来确定盒子中的物体数量。精确度如何取决于物体的属性、盒子和包装密度?

Insights:

  • 考虑盒子中物体的物质、大小、形状以及它们与盒子之间的相互作用。
  • 分析这些声音可能有助于理解其中物体的数量。
  • 你还应该探索不同的包装密度、物体的性质和盒子材料如何影响声音,从而影响数量的准确度。
2. 水滴显微镜 Droplet Microscope
正、反、评
负责人:胡玉霞
主要辅助人:陈露

By looking through a single water droplet placed on a glass surface, one can observe that the droplet acts as an imaging system. Investigate the magnification and resolution of such a lens.

通过观察放置在玻璃表面上的单个水滴,人们可以观察到水滴充当成像系统。探究这样一个透镜的放大倍数和分辨率。

Insights:

  • 水滴作为透镜的形状和折射率会影响其放大倍数和分辨率。
  • 你可以通过改变水滴的大小和形状来观察这些变化,还可以尝试使用不同的液体。
  • 探索水滴作为透镜时的光学特性,例如焦距、光学畸变等,以了解如何最大限度地提高放大和解析能力。
  1. 一种液滴显微镜实物方案:H H Myint et al 2001 Phys. Educ. 36 97
3. 刚性爬坡机 Rigid Ramp Walker
反、评
负责人:张楷清
主要辅助人:

‍Construct a rigid ramp walker with four legs (e.g. in the form of a ladder). The construction may begin to 'walk' down a rough ramp. Investigate how the geometry of the walker and relevant parameters affect its terminal velocity of walking.

构建一个带有四条腿的刚性斜坡行走器(例如梯形)。该结构可能开始沿粗糙斜坡“行走”。研究行走器的几何形状和相关参数如何影响其行走的终端速度。

Insights:

  • 考虑行走器的重量分布、腿的长度和形状、以及与斜坡表面的摩擦力。
  • 可以通过改变这些参数来观察其对行走速度的影响。
  • 对于不同的斜坡角度和表面粗糙度,行走器的性能可能会有所不同。
  • 尝试通过优化设计来最大限度地提高行走效率和稳定性。
4. 电荷测量仪 Charge Meter
正、反、评
负责人:李旭柯
主要辅助人:任天成

A lightweight ball is suspended from a thread in the area between two charged plates. If the ball is also charged it will be deflected to one side at a certain angle. What is the accuracy of such a device for measuring the amount of charge on the ball? Optimize your device to measure the smallest possible charge on the ball.

一个轻质的球悬挂在两个带电板之间的线程区域。如果球也带电,它将以某个角度偏向一侧。这种装置测量球上电荷量的准确性如何?优化你的装置以测量球上的最小可能电荷。

Insights:

  • 考虑球的材料、大小、线程的长度和灵敏度以及带电板的属性。
  • 你可以通过改变这些参数来优化设备。
  • 还要注意电场强度、湿度和温度等环境因素的影响。
  • 深入研究这些因素将有助于设计更精确的装置来测量微小的电荷。
5. 乒乓火箭 Ping Pong Rocket
正、反、评
负责人:陈露
主要辅助人:

A ping pong ball is placed in a container of water. When the container is dropped, the ping pong ball will get launched to a great height. What maximum height can you reach with up to 2 liters of water?

将乒乓球放入装有水的容器中。当容器掉落时,乒乓球将被发射到很高的高度。使用最多2升水可以达到多高的最大高度?

Insights:

  • 分析乒乓球的物理特性,如大小、质量和形状,以及水的体积和容器的形状。
  • 通过改变这些变量,你可以观察乒乓球的飞行高度。
  • 也可以尝试不同的掉落高度和角度来实验。
  • 理解这些参数是如何相互作用的,将有助于优化实验设计,以达到最大飞行高度。
6. 无接触电阻 Non-contact Resistance
正、反、评
负责人:张楷清
主要辅助人:

The responses of an LRC circuit driven by an AC source can be changed by inserting either a non-magnetic metal rod or a ferromagnetic rod into the inductor coil. How can we obtain the magnetic and electric properties of the inserted rod from the circuit’s responses?

由交流电源驱动的LRC电路的响应可以通过将非磁性金属棒或铁磁性棒插入感应线圈来改变。我们如何从电路的响应中获得插入棒的磁性和电性?

Insights:

  • 考虑棒的材料、大小和形状,以及与线圈和整个电路的相互作用。
  • 观察插入不同类型棒时电路响应的变化,包括电阻、电感和电容。
  • 通过精确测量这些参数的变化,你可以推断出插入棒的磁性和电性。
  • 深入了解这一现象的物理原理,有助于更精确地分析和理解实验结果。
7. 巨型发声盘 Giant Sounding Plate
正、反、评
负责人:张楷清
主要辅助人:

When a large, thin and flexible plate (e.g. plastic, metal or plexiglass) is bent, it may produce a loud and unusual howling sound. Explain and investigate this phenomenon.

当一个大型、薄型和灵活的板(例如塑料、金属或有机玻璃)弯曲时,它可能会产生响亮和不寻常的嚎叫声。解释并调查这一现象。

Insights:

  • 分析板的材料、厚度、弯曲程度和振动特性。
  • 这些因素共同影响声波的产生和传播。
  • 你可以通过改变这些参数,并观察声音的变化来进行实验。
  • 理解板的弹性特性和声波的物理学原理将有助于解释这一有趣的现象。
8. 又一个磁悬浮 Another Magnetic Levitation
反、评
负责人:李旭柯
主要辅助人:

By looking through a single water droplet placed on a glass surface, one can observe that the droplet acts as an imaging system. Investigate the magnification and resolution of such a lens.Place a large disk-shaped magnet on a non-magnetic conductive plate. When a smaller magnet is moved under the plate, the magnet on top may levitate under certain conditions. Investigate the levitation and the possible motion of the magnet on top.

将一个大的圆盘形磁铁放在一个非磁性导电板上。当一个较小的磁铁在板下移动时,上面的磁铁在某些条件下可能会悬浮。探究悬浮和上面磁铁的可能运动。

Insights:

  • 此问题涉及磁场的相互作用和电磁感应。
  • 研究不同大小、形状和强度的磁铁,以及它们与导电板之间的距离和角度如何影响悬浮。
  • 通过改变这些变量,可以了解哪些因素最适合悬浮,并研究上面磁铁的可能运动。
  • 理解与磁场和电导率有关的基本物理原理可以深入了解这一现象。
9. 果汁太阳能电池 Juicy Solar Cell
正、反、评
负责人:陈露
主要辅助人:

A functional solar cell can be created using conducting glass slides, iodine, juice (e.g. blackberry) and titanium dioxide. This type of cell is called a Grätzel cell. Make such a cell and investigate the necessary parameters to obtain maximum efficiency.

可以使用导电玻璃片、碘、果汁(例如黑莓)和二氧化钛来制造功能太阳能电池。这种电池被称为Grätzel电池。制造这样一个电池,并调查获得最大效率所需的参数。

Insights:

  • Grätzel电池的设计涉及许多化学和物理过程。
  • 研究不同类型的果汁、碘溶液的浓度、二氧化钛的厚度和导电玻璃的特性如何影响电池的效率。
  • 优化这些参数可以提高电池的性能。
  • 深入了解与光电转换有关的化学和物理过程,以便更好地理解和改进设计。
10. 磁力齿轮 Magnetic Gear
正、反、评
负责人:李旭柯
主要辅助人:王商羽

Take several identical fidget spinners and attach neodymium magnets to their ends. If you place them side by side on a plane and rotate one of them, the remaining ones start to rotate only due to the magnetic field. Investigate and explain the phenomenon.

取几个相同的手指旋转器,并在它们的末端附上钕磁铁。如果你将它们并排放在一个平面上并旋转其中一个,其余的将仅由于磁场开始旋转。调查并解释这一现象。

Insights:

  • 此现象涉及磁场的相互作用和力的传递。
  • 考察不同的磁铁布局、旋转速度和旋转器之间的距离如何影响整体效果。
  • 通过观察和测量,可以了解磁场如何在旋转器之间传递,并了解影响效率的因素。
  • 理解磁场和力的基本物理原理有助于解释这一有趣的现象。
11. 吸管泵 Pumping Straw
正、反、评
负责人:胡玉霞
主要辅助人:王商羽

A simple water pump can be made using a straw shaped into a triangle and cut open at the vertices. When such a triangle is partially immersed in water with one of its vertices and rotated around its vertical axis, water may flow up through the straw. Investigate how the geometry and other relevant parameters affect the pumping speed.

可以使用塑造成三角形并在顶点处剪开的吸管制作一个简单的水泵。当这样的三角形部分浸没在水中,并围绕其垂直轴旋转时,水可能会通过吸管流动。调查几何形状和其他相关参数如何影响抽水速度。

Insights:

  • 此实验涉及流体力学和几何学。
  • 研究不同的三角形大小、角度、吸管材料和旋转速度如何影响水泵的效率。
  • 观察和测量可以了解哪些因素最适合抽水,并可能导致更有效的设计。
  • 理解与流体动力学和几何形状有关的基本原理有助于解释和优化这一过程。
12. 肥皂螺旋 The Soap Spiral
反、评
负责人:胡玉霞
主要辅助人:

Lower a compressed slinky into a soap solution, pull it out and straighten it. A soap film is formed between the turns of the slinky. If you break the integrity of the film, the front of the film will begin to move. Explain this phenomenon and investigate the movement of the front of the soap film.

将一个压缩的弹簧玩具放入肥皂溶液中,拉出并拉直。弹簧玩具的转动之间形成了肥皂膜。如果你破坏了膜的完整性,膜的前端将开始移动。解释这一现象并调查肥皂膜前端的运动。

Insights:

  • 此问题涉及表面张力和流体力学。
  • 肥皂膜的形成和破裂涉及复杂的物理过程。
  • 研究弹簧的压缩程度、肥皂溶液的浓度、温度等如何影响膜的形成和运动。
  • 理解与表面张力和流体动力学有关的基本原理可以深入了解这一现象。
13. 射橡皮筋 Shooting Rubber Band
反、评
负责人:陈露
主要辅助人:

A rubber band may fly a longer distance if it is non-uniformly stretched when shot, giving it spin. Optimize the distance that a rubber band with spin can reach.

如果在射击时非均匀拉伸橡皮筋,使其旋转,它可能飞行更长的距离。优化旋转橡皮筋可以达到的距离。

Insights:

  • 此问题涉及动力学和旋转运动。
  • 通过改变橡皮筋的拉伸方式、旋转速度和角度,可以观察其飞行距离的变化。
  • 理解橡皮筋的材料特性和旋转如何影响其飞行轨迹可以优化射击效果。
  • 实验和分析有助于找到最佳的射击条件。
14. 尺子魔术 Ruler Trick
正、反、评
负责人:张楷清
主要辅助人:

Place a ruler on the edge of a table, and throw a ball at its free end. The ruler will fall. However, if you cover a part of the ruler with a piece of paper and repeat the throw, then the ruler will remain on the table while the ball will bounce off it. Explain this phenomenon, and investigate the relevant parameters.

将尺子放在桌子的边缘,并朝其自由端扔球。尺子会掉下来。但是,如果你用纸张覆盖尺子的一部分并重复投掷,则尺子将保持在桌子上,而球将从上面弹起。解释这一现象,并调查相关参数。

Insights:

  • 此现象涉及碰撞力学和摩擦。
  • 研究尺子的长度、纸张的大小、球的大小和重量,以及投掷的速度和角度如何影响现象。
  • 理解与碰撞、摩擦和重力有关的物理原理有助于解释这一有趣的现象。
15. 湿卷轴 Wet Scroll
正、反、评
负责人:李旭柯
主要辅助人:任天成

Gently place a piece of tracing paper on the surface of water. It rapidly curls into a scroll and then slowly uncurls. Explain and investigate this phenomenon.

轻轻地将一张描图纸放在水面上。它迅速卷成卷轴,然后慢慢展开。解释并调查这一现象。

Insights:

  • 这个现象涉及纸张的物理性质和水的表面张力。
  • 观察不同类型的纸、水的温度和纸的放置方式如何影响卷曲和展开的速度。
  • 理解与材料科学和表面张力有关的基本原理可以解释这一过程。
16. 气垫大炮 Cushion Catapult
反、评
负责人:张楷清
主要辅助人:

Place an object on a large air cushion and drop several other objects in such a way that the first object is catapulted away. Investigate how the exit velocity depends on relevant parameters.

将物体放在一个大的气垫上,并以这样的方式投放其他几个物体,使第一个物体被弹射出去。调查出口速度如何取决于相关参数。

Insights:

这个问题涉及动量守恒和碰撞力学。研究不同重量和形状的物体、气垫的大小和压力,以及投放物体的方式如何影响弹射速度。理解与动量、力和能量有关的物理原理有助于优化弹射效果。

17. Quantum Light Dimmer 量子调光器
正、反、评

负责人:胡玉霞
主要辅助人:

If you put a flame with table salt added in front of a vapor sodium lamp, the flame casts a shadow. The shadow can become lighter if the flame is put into a strong magnetic field. Investigate and explain the phenomenon.

如果你在蒸气钠灯前点燃一支加了食盐的火焰,火焰会投下阴影。如果将火焰放入强磁场中,阴影可能变浅。调查并解释这一现象。

Insights:

  • 此现象涉及量子物理和光学。
  • 研究不同强度的磁场、火焰的大小和食盐的数量如何影响阴影。
  • 理解与光的吸收、发射和磁场效应有关的基本原理可以解释这一复杂的现象。

正反胶着点: