BPhO 2025考情分析:整体难度升级计算要求提高

今年度BPhO竞赛陆续出现很多新的变化,先是引入了报名门槛IPC&SPC前置竞赛,后又加入了Round 0测试,可谓是一波三折。

2025年BPhO整体难度也有变化!整体难度升级,知识点上没有太多偏、难、怪的地方,但对同学们的计算能力提出了新的要求,题目中涉及很多微积分运算。

我们首先来看一下今年的考点分布,以便大家详细的了解到今年考试的题目重点;从下方表格可以看出,BPhO竞赛还是一如既往的保持重点考察力学内容、并兼顾考察到光学以及流体力学的一些知识点;与往年不同的是,今年着重考察了热学、波动、电学的相关内容,这几部分的分值占比很高,之后大家准备考试的过程中,需要对学科知识有更全面的把握,对力学以外的知识也要重点学习。竞赛的内容不仅有深度,也越发强调广度。

BPhO 2025考情分析:整体难度升级,计算要求提高

物理目前是一个比较成熟的科目了,研究的领域已经基本覆盖宇宙的方方面面;高难度的竞赛,例如BPhO在考察时会经常以生活中的现象为背景,抽象出物理模型,从而进行解决;虽如此,但是BPhO很多题目的考察方式可以在往年的题目中找到影子,值得大家去留意;与此同时,BPhO部分题目每年也不乏创新,出题场景比较新颖。我们一起来看一下~

部分题目出题场景较为新颖

1. 例Q1(h)

BPhO 2025考情分析:整体难度升级,计算要求提高

👉题目概述

本题给出了一个无穷电阻网络的结构,类似于树状展开,需要同学们求解这个结构的等效电阻。

👉解题思路

处理这种问题,需要同学们使用无穷电阻网络的自相似特点,然后列方程,求解出等效电阻。

第一步,观察电路中心处的连接方式:中心会连接3个分支,每个分支先接一个resistor,之后接的子网络等效电阻和整个网络的等效电阻相同。

第二步,把这3每个分支看作并联结构,整个网络的等效电阻就等于这3个并联分支的总等效电阻,据此可以建立等效电阻的关系来分析。

2. 例Q1(IMN)

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👉题目概述

本题中盖革计数器的总活度由恒定的background activity B,和某放射性源的活度共同组成。三周同一时间测量的活度分别给出,需要求出background activity B。

👉解题思路

本题核心是利用放射性源计数率的衰变规律(随时间指数衰减),结合总计数率的组成来推导。

首先,明确总活度的构成:每周的活度都是background activity B加该周放射源的活度,而放射源的活度每周会按固定比例衰减。

然后,根据连续三周的测量值,分别写出每周活度与background activity B、放射源活度的关系:第一周的活度对应初始放射源活度加background activity B,第二周、第三周同理,将这三组关系联立,消去放射源的初始计数率和衰减比例,从而得到仅由三个测量值表示的background activity B。

3. Q3(a)

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👉题目概述

本题的出题背景为两个世纪前的弧光灯,其中第一问要求推导一个圆台形状的电极的电阻表达式:该截锥的电阻率给出,底面半径为a,截去尖端后的半径为b,圆台的高度为h。

👉解题思路

本题需利用电阻的微元法分析,结合电阻定律与微积分,核心是找到圆台截面积随长度变化的关系:

1.取微元段:在截锥上取一个极薄的微元段,设其距离底面的长度为x,厚度为dx,通过几何关系,推导出该微元段的横截面积。

2.写微元电阻:根据电阻的电阻定律,写出这个微元段的电阻。

3.积分求解总电阻:对微元电阻从底面x=0到尖端x=h进行积分,从而得到整个圆台的总电阻。

4.Q5(b)

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👉题目概述

本题的背景是alpha particle在空气中的相互作用:已知α粒子在厚度dx内与空气分子相互作用的概率为:P(dx)=nσdx。

有以下两个问题:

(i) 推导alpha particle在一定的距离x内发生相互作用的概率P(x);

(ii) 利用数学微积分推导alpha particle两次相互作用间的平均运动距离μ。

👉解题思路

本题核心是利用概率密度函数的积分和平均量的积分进行分析:

(i) 推导P(x)的思路如下:

1.首先,分析“没有发生相互作用的概率”:设alpha particle运动到距离x时仍未发生相互作用的概率为Q(x),那么在x到(x+dx)内,未发生作用的概率变化与当前未作用概率相关(即dQ=-Q·nσdx)。

2.对该微分关系进行积分(结合初始条件:x=0时未作用概率为1),得到Q(x)的表达式。

3.根据概率的互补性,可知“发生相互作用的概率=1-未发生作用的概率”,得到P(x)。

(ii) 推导平均距离μ的思路:

1.结合(i)中得到的P(x),代入题目给出的平均距离积分公式BPhO 2025考情分析:整体难度升级,计算要求提高

2.对该积分进行计算,运算后得到μ的表达式。

这道题的难度很大,不仅要求同学们要掌握物理模型,更要会概率论中的概率密度函数以及使用微积分工具,之前的考试这样的深度的数学结合从未有过!

不过,同学们也不必过于担心,还是有相当一部分习题沿袭了之前的做法和难度。

部分习题有相似之处

👉 例:2023Q1(i)与2025年Q4

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2023Q1(i)

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2025年Q4

这两道题均涉及到光压的相关计算,解题思路大同小异,均需要使用动量定理与光子动量等的相关知识,但明显2025年考察的更全面且难度更大。

👉例:2024Q4(b)与2025Q2(d)

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2024Q4(b)

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2025Q2(d)

这两道题均涉及到传热场景,2024年考察内容比较常规,可以使用傅立叶导热公式解决;2025年则需要使用牛顿冷却定律,配合微积分求解,可见难度再次升级。

备考建议

综上所述,同学们备考时需重点关注以下方面:

👉1.掌握好基础知识,课上讲的内容要掌握透彻

竞赛的题目中有很多内容是利用基本模型进行推导,大多数内容都是课内内容的深化,掌握好基础知识可以拿到相当比例的分数。

👉2.回顾往年真题

经过比较可以发现,历年的题目都会一定程度上重复出现,有时是知识点的重复,有时则是题型套路的重复。吸收好历年的真题,对我们备考竞赛有很大的帮助。

👉3.备考策略要调整

之前的竞赛考察内容有一定的集中度,如力学部分占据相当大的比例,可以针对备考。但今年的考题考察内容知识点更分散,难度更均匀,原有的“押注式备考”行不通了,需要同学们切实掌握相关知识,提高对学科的整体认识和水平。

👉4.数学工具的重要性更加凸显

往年考试题中会涉及大量计算,但整体来看,所用数学知识仍以代数为主,微积分为辅;今年明显看出,微积分工具在解题中的占比明显提升,计算难度、建模难度加大,需要学生提高数理能力。

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2025 BPhO Round 1真题资料预览

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