全国高中物理竞赛模拟题(力学部分)
高中物理竞赛(力学)练习题解
1、(本题20分)如图6所示,宇宙飞船在距火星表面H 高度处作匀速圆周运动,火星半径为R 。
当飞船运行到P 点时,在极短时间内向外侧点喷气,使飞船获得一径向速度,其大小为原来速度的α倍。
因α很小,所以飞船新轨道不会与火星表面交会。
飞船喷气质量可以不计。
(1)试求飞船新轨道的近火星点A 的高度h 近和远火星点B 的高度h 远 ; (2)设飞船原来的运动速度为v 0 ,试计算新轨道的运行周期T 。
2,(20分)有一个摆长为l 的摆(摆球可视为质点,摆线的质量不计),在过悬挂点的竖直线上距悬挂点O 的距离为x 处(x <l )的C 点有一固定的钉子,如图所示,当摆摇摆时,摆线会受到钉子的阻挡.当l 肯定而x 取不同值时,阻挡后摆球的运动状况将不同.现将摆拉到位于竖直线的左方(摆球的高度不超过O 点),然后放手,令其自由摇摆,假如摆线被钉子阻挡后,摆球恰巧能够击中钉子,试求x 的最小值.3,(20分)如图所示,一根长为L 的细刚性轻杆的两端分别连结小球a 和b ,它们的质量分别为m a 和 m b . 杆可绕距a 球为L/4处的水平定轴O 在竖直平面内转动.初始时杆处于竖直位置.小球b 几乎接触桌面.在杆的右边水平桌面上,紧挨着细杆放着一个质量为m 的立方体匀质物块,图中ABCD 为过立方体中心且与细杆共面的截面.现用一水平恒力F 作用于a 球上,使之绕O 轴逆时针转动,求当a 转过 角时小球b 速度的大小.设在此过程中立方体物块没有发生转动,且小球b 与立方体物块始终接触没有分别.不计一切摩擦.4、把上端A 封闭、下端B 开口的玻璃管插入水中,放掉部分空气后放手,玻璃管可以竖直地浮在水中(如下图).设玻璃管的质量m=40克,横截面积S=2厘米2,水面以上部分的长度b=1厘米,大气压强P 0=105帕斯卡.玻璃管壁厚度不计,管内空气质量不计.(1)求玻璃管内外水面的高度差h.(2)用手拿住玻璃管并缓慢地把它压入水中,当管的A 端在水面下超过某一深度时,放手后玻璃管不浮起.求这个深度.(3)上一小问中,放手后玻璃管的位置是否改变?如何改变?(计算时可认为管内空气的温度不变) 5、一个光滑的圆锥体固定在水平的桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角θ=30°(如右图).一条长度为l 的绳(质量不计),一端的位置固定在圆锥体的顶点O 处,另一端拴着一个质量为m 的小物体(物体可看作质点,绳长小于圆锥体的母线).物体以速率v 绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动(物体和绳在上图中都没画出).aObA BCDF6、(13分) 一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ 提升井中质量为m 的物体,如图所示.绳的P 端拴在车后的挂钩上,Q 端拴在物体上.设绳的总长不变,绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽视不计.起先时,车在A 点,左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的,左侧绳长为H.提升时,车加速向左运动,沿水平方向从A 经过B 驶向C.设A 到B 的距离也为H,车过B 点时的速度为v B .求在车由A 移到B 的过程中,绳Q 端的拉力对物体做的功.7.在两端封闭、内径匀称的直玻璃管内,有一段水银柱将两种志向气体a 和b 隔开.将管直立着,达到平衡时,若温度为T,气柱a 和b 的长度分别为l a 和l b ;若温度为T ',长度分别为l 抋和l 抌.然后将管平放在水平桌面上,在平衡时,两段气柱长度分别为l 攁和l 攂.已知T 、T 挕8.如图所示,质量为Kg M9=的小车放在光滑的水平面上,其中AB 部分为半径R=0.5m 的光滑41圆弧,BC 部分水平且不光滑,长为L=2m ,一小物块质量m=6Kg ,由A 点静止释放,刚好滑到C 点静止(取g=102s m ),求:①物块与BC 间的动摩擦因数②物块从A 滑到C 过程中,小车获得的最大速度9..如图所示,在光滑水平面上放一质量为M 、边长为l 的正方体木块,木块上搁有一长为L 的轻质光滑棒,棒的一端用光滑铰链连接于地面上O 点,棒可绕O 点在竖直平面内自由转动,另一端固定一质量为m 的均质金属小球.起先时,棒与木块均静止,棒与水平面夹角为α角.当棒绕O 点向垂直于木块接触边方向转动到棒与水平面间夹角变为β的瞬时,求木块速度的大小.10 如图所示,一半径为R 的金属光滑圆环可绕其竖直直径转动.在环上套有一珠子.今渐渐增大圆环的转动角速度ω,试求在不同转动速度下珠子能静止在环上的位置.以珠子所停处的半径与竖直直径的夹角θ表示.mRωθ rmg图2.1111如图所示,一木块从斜面AC 的顶端A 点自静止起滑下,经过水平面CD 后,又滑上另一个斜面DF ,到达顶端F 点时速度减为零。
全国高中物理竞赛模拟题(力学部分)
全国高中物理竞赛模拟题(力学部分)1.在图1中,反映物体受平衡力作用的图线是:(图V X表示沿X轴的分速度)2.某人在站台上候车,看见远处一辆机车沿平直的铁路以速度V行驶过来,这时该车发出短促的一声鸣号,经过时间t传到站台,若空气中声速为V,则机车能抵达站台还需要的时间至少是:A,v2t/v0; B,(v2+v1t)/v0; C,,(v2-v1t)/v0; D, v1t/v0;3,9如图所示,在静止的杯中盛水,弹簧下端固定在杯底,上端系一密度小于水的木球,当杯自由下落后,弹簧稳定时的长度将:A,变长;B,恢复到原长;C,不变;D,无法确定;4,A、B、C三个物体的质量分别是M、2M、3M,具有相同的动能,在水平面上沿着同一方向运动,假设它们所受的制动力相同,则它们的制动距离之比是:A,1:2:3;B,1:4:9;C,1:1:1;D,3:2:1;5,如图所示,棒AB的B端支在地上,另一端A受水平力F作用,棒平衡,则地面对棒B端作用力的方向为:A,总是偏向棒的左边,如F1;B,总是偏向棒的右边,如F3;C,总是沿棒的方向如F2;D,总是垂直于地面向上如F4;6,在倾角为300的光滑斜面顶端,先让一物体从静止开始滑动,经过1秒钟再让另一物体也在顶端从静止开始滑动,则两物体之间的距离将:A , 保持恒定; B, 逐渐拉开;C, 逐渐缩短; D, 无确定的关系;7,如图所示,一直角斜面体固定在地面上,左过斜面倾角为600,右边斜面倾角为300。
A 、B 两物体分别系于一根跨过定滑轮的轻绳两端,分置于斜面上,且两物体下边缘们于同一高度处于平衡状态,设所有摩擦均忽略不计,滑轮两边的轻绳都平行于斜面。
若剪断轻÷绳,让两物体从静止沿斜面下滑,则上列叙述正确的是:A , 着地时两物体的速度相等;B , 着地时两物体的机械能相等;C , 着地时两物体所受重力的功率相等;D , 两物体沿斜面滑行的时间相等;8,如图所示,物体 A 靠在光滑竖直的墙面,用带铰链的棒支住它,物体重为G ,棒重G ‘,棒和竖直方向的夹角为 ,则以下说法正确的是:A , 物体A 对棒端的弹力、磨擦力的合力的方向必沿棒的方向;B , 增加物重G ,物体对棒的弹力将减小;C , 移动铰链的位置,使 角增大,但仍支住物体A ,则物体对棒的弹力将增大;D , 增大棒重G ‘,物体A 对棒的磨擦力将增大;9,全长为L 的均匀链条,对称地挂在一个光滑而轻小的一定滑轮上,如图,若轻轻地拉动一下链条的一端,使它从静止开始下落,则当链条脱离滑轮的瞬间,其速度大小为: A, gl 2; B ,2gl;C ,gl ;D ,22gl 10,一个高为h 的空心木制长方形被放入一个圆柱形容器中,如图,长方体的横截面内外分别是边长d 为和2d 的正方形,容器的半径为3d ,现向容器中灌水,使长方形可在其中自由漂浮,则此容器的最小高度为H :A, h ρ水/(ρ水+ρ木);B , h ;C , h ρ木/3πρ水;D , h ρ木/ρ水。
高中力学竞赛模拟试题卷2
高中力学竞赛模拟试题卷2考生须知: 1.时间共120分钟;g取10m/s2;可以使用计算器;草稿纸上答案一律无效2.在答题卷上空白栏内打√,确认是A类、B类还是C类考生。
在答题卷上答案有效一、单选题(每题6分)1、卡文迪许比较准确地测出引力常量的实验,是下列各图所示的实验中的哪一个?2、据报道,“神舟6号”的发射也已进入了议事日程。
可以预见,随着航天员在轨道舱内停留时间的增加,体育锻炼成了一个必不可少的环节,下列器材适宜航天员在轨道舱中进行锻炼的是A、哑铃B、弹簧拉力器C、单杠D、跑步机3、对平抛运动的物体,若g已知,再给出下列哪组条件,可确定其初速度大小A、水平位移;B、下落高度;C、抛出点到落地点之间位移大小和方向D、落地时速度大小4、一种说法认为恐龙灭绝是由于6500万年前一颗行星撞击地球引起的。
设行星的密度与地球密度相同,且与地球相撞前瞬间的速度方向与地球绕太阳公转的速度方向相同,相撞后地球仍然认为是个球形,地球自转的周期也未受影响,则A、地球同行星相撞前的重量大于相撞后的重量B、相撞前一年的时间大于365天C、相撞前若发射地球同步卫星,离地心的高度将比现在同步卫星离地心的高度更高D、相撞后的行星的引力势能减小了5、2004年,我国和欧盟合作的建国以来最大的国际科技合作计划——伽利略计划将进入全面实施阶段,正式启动伽利略卫星导航定位系统计划。
这标志着欧洲和我们都将拥有自己的卫星导航定位系统,并将结束美国全球卫星定位系统在世界独占鳌头的局面。
据悉,“伽利略”卫星定位系统将由30颗轨道卫星组成,卫星的轨道高度为2.4×104km,倾角为56°,分布在3个轨道面上,每个轨道面部署9颗工作卫星和1颗在轨备份卫星,当某颗工作卫星出现故障时可及时顶替工作。
若某颗替补卫星处在略低于工作卫星的轨道上,则这颗卫星的周期和速度与工作卫星相比较,以下说法中正确的是A、替补卫星的周期大于工作卫星的周期,速度大于工作卫星的速度B、替补卫星的周期小于工作卫星的周期,速度大于工作卫星的速度C、替补卫星的周期大于工作卫星的周期,速度小于工作卫星的速度D、替补卫星的周期小于工作卫星的周期,速度小于工作卫星的速度6、飞行员进行素质训练时,抓住秋千绳由水平状态开始下摆,到达竖直状态的过程中如图,飞行员所受重力的瞬时功率变化情况是A、一直变大B、一直变小C、先变大后变小D、先变小后变大7、同步通信卫星距地面的高度H= r — R地=3。
高中物理竞赛预赛试题分类汇编—力学
全国中学生高中物理竞赛预赛试题力学第16届预赛1.(15分)一质量为M 的平顶小车,以速度0v 沿水平的光滑轨道作匀速直线运动。
现将一质量为m 的小物块无初速地放置在车顶前缘。
已知物块和车顶之间的动摩擦系数为μ。
1. 若要求物块不会从车顶后缘掉下,则该车顶最少要多长?2. 若车顶长度符合1问中的要求,整个过程中摩擦力共做了多少功?2.(20分)一个大容器中装有互不相溶的两种液体,它们的密度分别为1ρ和2ρ(12ρρ<)。
现让一长为L 、密度为121()2ρρ+的均匀木棍,竖直地放在上面的液体内,其下端离两液体分界面的距离为34L ,由静止开始下落。
试计算木棍到达最低处所需的时间。
假定由于木棍运动而产生的液体阻力可以忽略不计,且两液体都足够深,保证木棍始终都在液体内部运动,未露出液面,也未与容器相碰。
第17届预赛1.(20分)如图预17-8所示,在水平桌面上放有长木板C ,C 上右端是固定挡板P ,在C 上左端和中点处各放有小物块A 和B ,A 、B 的尺寸以及P 的厚度皆可忽略不计,A 、B 之间和B 、P 之间的距离皆为L 。
设木板C 与桌面之间无摩擦,A 、C 之间和B 、C 之间的静摩擦因数及滑动摩擦因数均为μ;A 、B 、C (连同挡板P )的质量相同.开始时,B 和C 静止,A 以某一初速度向右运动.试问下列情况是否能发生?要求定量求出能发生这些情况时物块A 的初速度0v 应满足的条件,或定量说明不能发生的理由.(1)物块A 与B 发生碰撞;(2)物块A 与B 发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B与挡板P 发生碰撞;(3)物块B 与挡板P 发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B 与A 在木板C 上再发生碰撞;(4)物块A 从木板C 上掉下来; (5)物块B 从木板C 上掉下来.第18届预赛1.(25分)如图预18-5所示,一质量为M 、长为L 带薄挡板P 的木板,静止在水平的地面上,设木板与地面间的静摩擦系数与滑动摩擦系数相等,皆为μ.质量为m 的人从木板的一端由静止开始相对于地面匀加速地向前走向另一端,到达另一端时便骤然抓住挡板P 而停在木板上.已知人与木板间的静摩擦系数足够大,人在木板上不滑动.问:在什么条件下,最后可使木板向前方移动的距离达到最大?其值等于多少?2.(1 8分)在用铀 235作燃料的核反应堆中,铀 235核吸收一个动能约为0.025eV 的热中子(慢中子)后,可发生裂变反应,放出能量和2~3个快中子,而快中子不利于铀235的裂变.为了能使裂变反应继续下去,需要将反应中放出的快中子减速。
高中物理竞赛题(力学部分)
高中物理竞赛模拟题(力学部分)1.在图1中,反映物体受平衡力作用的图线是:(图V X表示沿X轴的分速度)2.某人在站台上候车,看见远处一辆机车沿平直的铁路以速度V行驶过来,这时该车发出短促的一声鸣号,经过时间t传到站台,若空气中声速为V,则机车能抵达站台还需要的时间至少是:A,v2t/v0; B,(v2+v1t)/v0; C,,(v2-v1t)/v0; D, v1t/v0;3,9如图所示,在静止的杯中盛水,弹簧下端固定在杯底,上端系一密度小于水的木球,当杯自由下落后,弹簧稳定时的长度将:A,变长; C. 恢复到原长;B,不变; D.无法确定;4,A、B、C三个物体的质量分别是M、2M、3M,具有相同的动能,在水平面上沿着同一方向运动,假设它们所受的制动力相同,则它们的制动距离之比是:A,1:2:3; B.1:4:9; C.1:1:1; D.3:2:1;5,如图所示,棒AB的B端支在地上,另一端A受水平力F作用,棒平衡,则地面对棒B 端作用力的方向为:A,总是偏向棒的左边,如F1;B,总是偏向棒的右边,如F3;C,总是沿棒的方向如F2;D,总是垂直于地面向上如F4;6,在倾角为300的光滑斜面顶端,先让一物体从静止开始滑动,经过1秒钟再让另一物体也在顶端从静止开始滑动,则两物体之间的距离将:A,保持恒定; B, 逐渐拉开;C, 逐渐缩短; D, 无确定的关系;7,如图所示,一直角斜面体固定在地面上,左过斜面倾角为600,右边斜面倾角为300。
A、B两物体分别系于一根跨过定滑轮的轻绳两端,分置于斜面上,且两物体下边缘们于同一高度处于平衡状态,设所有摩擦均忽略不计,滑轮两边的轻绳都平行于斜面。
若剪断轻÷绳,让两物体从静止沿斜面下滑,则上列叙述正确的是: A , 着地时两物体的速度相等;B , 着地时两物体的机械能相等;C , 着地时两物体所受重力的功率相等;D , 两物体沿斜面滑行的时间相等;8,如图所示,物体 A 靠在光滑竖直的墙面,用带铰链的棒支住它,物体重为G ,棒重G ‘,棒和竖直方向的夹角为 ,则以下说法正确的是:A , 物体A 对棒端的弹力、磨擦力的合力的方向必沿棒的方向;B , 增加物重G ,物体对棒的弹力将减小;C , 移动铰链的位置,使α角增大,但仍支住物体A ,则物体对棒的弹力将增大; D , 增大棒重G ‘,物体A 对棒的磨擦力将增大;9,全长为L 的均匀链条,对称地挂在一个光滑而轻小的一定滑轮上,如图,若轻轻地拉动一下链条的一端,使它从静止开始下落,则当链条脱离滑轮的瞬间,其速度大小为: A, gl 2; B ,2gl;C ,gl ;D ,22gl 10,一个高为h 的空心木制长方形被放入一个圆柱形容器中,如图,长方体的横截面内外分别是边长d 为和2d 的正方形,容器的半径为3d ,现向容器中灌水,使长方形可在其中自由漂浮,则此容器的最小高度为H :A, h ρ水/(ρ水+ρ木);B , h ;C , h ρ木/3πρ水; D. h ρ木/ρ水。
高中力学竞赛模拟题竞赛题七
⾼中⼒学竞赛模拟题竞赛题七练习七1、(本题20分)如图2所⽰,⼀个边长为a⽴⽅体⽊块漂浮在某种液体中,静⽌平衡时,露处液⾯的⾼度为b 。
现⽤⼿将⽊块向下压⾄和液⾯相平(液⾯⾜够⼤,⽊块下压时液⾯的⾼度不变),然后松⼿,试求⽊块“弹回”⾄原⾼度所需的时间。
2、(本题30分)如图3所⽰,在弹性系数为k的轻质弹簧下⾯悬挂⼀个质量为M的盘,盘不动时,⼀个质量为m的质点从⾼h处⾃由下落,落到盘中时与盘发⽣完全⾮弹性碰撞。
此后,盘(和质点)的振动将在竖直⽅向振动。
试求——(1)这个振动的振幅;(2)以质点碰撞盘为计时起点、向下为位移正⽅向,求解振动⽅程。
3、(本题30分)如图4所⽰,两个质量分别为m1和m2的滑块⽤⽔平的、弹性系数为k的轻质弹簧相连,放在在光滑⽔平⾯上。
今⽤⼿将它们拉开⼀段距离后释放,令它们在⽔平⽅向振动。
(1)试证明它们的振动周期相等;(2)求出这个周期是多少。
4、(本题30分)设B、C为两平⾯简谐波的波源,其振动表达式分别为y B= 0.1cos2πt厘⽶和y C = 0.1cos(2πt + π)厘⽶,发出的波的传播⽅向如图5中的虚线所⽰,波速均为v = 20厘⽶秒。
它们传到P点时相遇,PB = 40厘⽶,PC = 50厘⽶。
试求:(1)两列波传到P点时的位相差;(2)P点形成合振动的振幅。
5.如图7所⽰,三根长度均为L =2.00m地质量均匀直杆,构成⼀正三⾓形框架ABC,C点悬挂在⼀光滑⽔平轴上,整个框架可绕转轴转动。
杆AB是⼀导轨,⼀电动松⿏可在导轨上运动。
现观察到松⿏正在导轨上运动,⽽框架却静⽌不动,试讨论松⿏的运动是⼀种什么样的运动。
6.如图18所⽰,有⼀个均质的细圆环,借助⼀些质量不计的辐条,将⼀个与环等质量的⼩球固定于环⼼处,然后⽤三根竖直的、长度均为L且不可伸长的轻绳将这个物体悬挂在天花板上,环上三个结点之间的距离相等。
试求这个物体在⽔平⽅向做微⼩扭动的周期。
7.如图14所⽰,两根长度均为L的刚性轻杆,⼀端通过质量为m的球形铰链连接,另⼀端分别与质量为m和2m的⼩球相连。
全国物理竞赛试题力学
全国物理竞赛试题力学一、选择题(每题5分,共30分)1. 一个质量为m的物体在水平面上受到一个大小为F的恒力作用,物体与水平面之间的摩擦系数为μ。
若物体从静止开始运动,求物体的加速度a。
A. \( \frac{F}{m} \)B. \( \frac{F - \mu mg}{m} \)C. \( \frac{\mu F}{m} \)D. \( \frac{F}{m + \mu mg} \)2. 一个弹簧振子的振动周期T与振幅A无关,其周期由什么决定?A. 弹簧的劲度系数kB. 振子的质量mC. 振子的初始速度D. 振子的初始位置3. 某物体在竖直方向上做自由落体运动,忽略空气阻力,该物体下落过程中的加速度大小为:A. 0B. g(重力加速度)C. 2gD. 无法确定4. 一个物体在水平面上以初速度v0开始做匀减速直线运动,直到静止。
已知物体与水平面之间的动摩擦因数为μ,求物体滑行的总距离s。
A. \( \frac{v_0^2}{2\mu g} \)B. \( \frac{v_0^2}{2\mu} \)C. \( \frac{v_0^2}{2g} \)D. \( \frac{v_0^2}{\mu g} \)5. 一个质量为m的物体在竖直方向上受到一个向上的拉力F,若物体以加速度a向上加速,求拉力F的大小。
A. \( m(g + a) \)B. \( m(g - a) \)C. \( m(g + 2a) \)D. \( m(g - 2a) \)6. 两个质量分别为m1和m2的物体通过一根轻绳连接,挂在一个定滑轮上。
若m1 > m2,系统开始运动后,绳子的拉力大小为:A. \( m_1g - m_2g \)B. \( m_1g + m_2g \)C. \( m_1g \)D. \( m_2g \)二、计算题(每题20分,共40分)1. 一个质量为2kg的物体从静止开始在水平面上滑行,受到一个大小为10N的水平恒力作用。
25-30届全国中学生物理竞赛预赛——力学专项(有答案)
1.(12分)如图所示,A为放在水平光滑桌面上的长方形物块,在它上面放有物块B 和C.A、B、C的质量分别为m、5m、m.B、C与A之间的静摩擦系数和滑动摩擦系数皆为0.10,K为轻滑轮,绕过轻滑轮连接B和C的轻细绳都处于水平位置.现用水平方向的恒定外力F 拉滑轮,使A的加速度等于0.20g,g为重力加速度.在这种情况时,B、A之间沿水平方向的作用力的大小等于_____________,C、A之间沿水平方向的作用力的大小等于_____________,外力F的大小等于_______________.2.(20分)从地球上看太阳时,对太阳直径的张角θ=53°.取地球表面上纬度为1°的长度l=110km,地球表面处的重力加速度g=10m/s2,地球公转的周期T=365天.试仅用以上数据计算地球和太阳密度之比.假设太阳和地球都是质量均匀分布的球体.9.(10分)光帆是装置在太空船上的一个面积很大但很轻的帆,利用太阳光对帆的光压,可使太空船在太空中飞行.设想一光帆某时刻位于距离太阳为1天文单位(即日地间的平均距离)处,已知该处单位时间内通过垂直于太阳光辐射方向的单位面积的辐射能量 E =1.37×103J·m -2· s -1,设平面光帆的面积为1.0×106m 2,且其平面垂直于太阳光辐射方向,设光帆对太阳光能全部反射(不吸收),则光帆所受光的压力约等于 9 N .11.(17分)宇航员从空间站(绕地球运行)上释放了一颗质量m=500kg 的探测卫星.该卫星通过一条柔软的细轻绳与空间站连接,稳定时卫星始终在空间站的正下方,到空间站的距离l =20km .已知空间站的轨道为圆形,周期T = 92 min (分).i .忽略卫星拉力对空间站轨道的影响,求卫星所受轻绳拉力的大小.ii .假设某一时刻卫星突然脱离轻绳.试计算此后卫星轨道的近地点到地面的高度、远地点到地面的高度和卫星运行周期.取地球半径R = 6.400×103km ,地球同步卫星到地面的高度为H 0 =3.6000×104km ,地球自转周期T 0 = 24 小时.i .设空间站离地面的高度为H, 因为同步卫星的周期和地球自转周期相同,根据开普勒第三定律以及题意有323200)()R H T R H T +=+( 即 2/300()()T H R H R T =+- 代人数据得 H= 376km 卫星的高度 h =H 一l =356km卫星在细绳的拉力 F 和地球引力作用下跟随空间站一起绕地球作周期为 T 的圆周运动,有222()()()Mm GF m R h R h Tπ-=++ (5)式中G 为万有引力常量, M 为地球质量.空间站在地球引力作用下绕地球作周期为 T 的圆周运动 故有 222()()()Mm Gm R h R h Tπ''=++ (6) 式中m ’为空间站的质量.由(5)、(6)两式得2222()()()[1]()R H F m R h T R h π+=+-+ 将(3)、(4)式及其他有关数据代人(7)式得 F=38.2N (8)ii .细绳脱落后,卫星在地球引力作用下绕地球运动的轨道为一椭圆.在脱落的瞬间,卫星的速度垂直于卫星与地心的连线,所以脱落点必是远地点(或近地点),由( 4)式可知,此点到地面的高度h =356km 设卫星在近地点(或远地点)的高度为h ',速度为v ',根据开普勒第二定律,有22()()R h v R h Tπ''+=+ 根据机械能守恒,有222112()()22Mm Mm mv G m R h G R h T R h π'-=+-'++联立(10)、(11)两式并利用(6)式得433()2()()R h h R H R h +'=+-+代人有关数据有 h ' = 238km 由(9)、(13)两式可知,远地点到地面的高度为356km ,近地点到地面的高度为238km .设卫星的周期为T ',根据开普勒第三定律,卫星的周期3/22()22R h h T T R H'++'=+代人数据得T '= 90 . 4min14.(20分)如图所示,一木块位于光滑的水平桌面上,木块上固连一支架,木块与支架的总质量为M .一摆球挂于支架上,摆球的质量为m ,12m M <摆线的质量不计.初始时,整个装置处于静止状态.一质量为m 的子弹以大小为v 0、方向垂直于图面向里的速度射人摆球并立即停留在球内,摆球和子弹便一起开始运动.已知摆线最大的偏转角小于900,在小球往返运动过程中摆线始终是拉直的,木块未发生转动.i .求摆球上升的最大高度. ii .求木块的最大速率.iii .求摆球在最低处时速度的大小和方向.14.参考解答:i .由于子弹射人摆球至停留在球内经历的时间极短,可以认为在这过程中摆球仅获得速度但无位移.设摆球(包括停留在球内的子弹)向前(指垂直于图面向里)的速度为u ,由动量守恒定律有mv 0=2mu (l)摆球以速度u 开始向前摆动,木块亦发生运动.当摆球上升至最高时,摆球相对木块静止,设此时木块的速度为V ,摆球上升的高度为h ,因水平方向动量守恒以及机械能守恒有 2mu =(2m +M)V(2) 221(2)22mu m M V mgh =++(3) 得 208(2)Mv h g m m =+(4)ii .摆球升到最高后相对木块要反向摆动.因为在摆球从开始运动到摆线返回到竖直位置前的整个过程中,摆线作用于支架的拉力始终向斜前方,它使木块向前运动的速度不断增大;摆线经过竖直位置后,直到摆线再次回到竖直位置前,摆线作用于支架的拉力将向斜后方,它使木块速度减小,所以在摆线(第一次)返回到竖直位置的那一时刻,木块的速度最大,方向向前以V ’表示摆线位于竖直位置时木块的速率,u ’表示此时摆球的速度(相对桌面),当u'>0,表示其方向水平向前,反之,则水平向后.因水平方向动量守恒以及机械能守恒,故有22mu mu MV ''=+(5) 22212m u m u M V ''=+(6)0V '=(7) 022mv V m M'=+(8)(7)式对应于子弹刚射人摆球但木块尚未运动时木块的速度,它也是摆球在以后相对木块往复运动过程中摆线每次由后向前经过竖直位置时木块的速度;而题中要求的木块的最大速率为(8)式,它也是摆球在以后相对木块的往复运动过程中摆线每次由前向后经过竖直位置时木块的速度.iii .在整个运动过程中,每当摆线处于竖直位置时,小球便位于最低处.当子弹刚射人摆球时,摆球位于最低处,设这时摆球的速度为u ,由(l )式得012u v =(9) 方向水平向前.当摆球第一次回到最低处时,木块速度最大,设这时摆球的速度为u',由(l )、(5)、(6)三式和(8)式可得0122m Mu v M m-'=+(10) 其方向向后.当摆球第二次回到最低处时,由(7)式木块速度减至0,设这时摆球的速度为u'', 由(l )、(5)、(6)式可得u''=012u v =方向向前,开始重复初始的运动.16.(20分)在海面上有三艘轮船,船A 以速度u 向正东方向航行,船B 以速度2u 向正北方向航行,船C 以速度22u 向东偏北450方向航行.在某一时刻,船B 和C 恰好同时经过船A 的航线并位于船A 的前方,船B 到船A 的距离为a ,船C 到船A 的距离为2a .若以此时刻作为计算时间的零点,求在t 时刻B 、C 两船间距离的中点M 到船A 的连线MA 绕M 点转动的角速度.16.参考解答:以t =0时刻船A 所在的位置为坐标原点O ,作如图1所示平面直角坐标系O xy ,x 轴指向正东,y 轴指向正北.可以把船C 的速度分解成沿正东方向的分速度v x 和沿正北方向的分速度v y 两个分量.根据题意有v x =v y =2u(1)在t 时刻,三船的位置如图1所示.B 、C 二船在y 方向位移相等,两船的连线BC 与x 轴平行,两船间的距离2BC a ut =+(2) BC 的中点到B 点的距离为12a ut +.中点M 的坐标分别为 1322M x a a ut a ut =++=+(3)2M y ut =(4)可见M 点沿x 方向的速度为u ,沿y 方向的速度为2u ,在t=0时刻BC 的中点在x 轴上,其x 坐标为3a /2.在与M 点固连的参考系中考察,并建立以M 为原点的直角坐标系M x 'y',x '轴与x 轴平行,y'轴与y 轴平行,则相对M ,船A 的速度只有沿负y'方向的分量,有u AM =u AM y'=—2u (5)在时刻t ,船A 在坐标系M x 'y'的坐标为32Ax a '=-(6) A AM y u t '=(7)可以把A 船的速度分解为沿连线MA 方向的分量u AM1和垂直于连线MA 方向的分量u AM2两个分量,u AM1使连线MA 的长度增大,u AM2使连线MA 的方向改变,如图2所示.若用R 表示t 时刻连线MA 的长度,则连线MA 绕M 点转动的角速度2AM u Rω=(8) 若MA 与x '轴的夹角为θ,则有2cos AM AM u u θ=(9)而cos Ax Rθ'=(10)22A A R x y ''=+(11)由(5)到(10)各式得22212916aua u t ω=+(12)16.(20)一个质量为m 1的废弃人造地球卫星在离地面h=800km 高空作圆周运动,在某处和一个质量为m 2=91m 1的太空碎片发生迎头正碰,碰撞时间极短,碰后二者结合成一个物体并作椭圆运动。
高中物理竞赛力学题
全国中学生物理竞赛集锦(力学)第21届预赛二、(15分)质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连结,绳跨过位于倾角α=30︒的光滑斜面顶端的轻滑轮,滑轮与转轴之间的磨擦不计,斜面固定在水平桌面上,如图所示。
第一次,m1悬空,m2放在斜面上,用t表示m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间。
第二次,将m1和m2位置互换,使m2悬空,m1放在斜面上,发现m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为t/3。
求m l与m2之比。
七、(15分)如图所示,B是质量为m B、半径为R的光滑半球形碗,放在光滑的水平桌面上。
A是质为m A的细长直杆,被固定的光滑套管C约束在竖直方向,A可自由上下运动。
碗和杆的质量关系为:m B=2m A。
初始时,A杆被握住,使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触(如图)。
然后从静止开始释放A,A、B便开始运动。
设A杆的位置用θ表示,θ为碗面的球心O至A杆下端与球面接触点的连线方向和竖直方向之间的夹角。
求A与B速度的大小(表示成θ的函数)。
九、(18分)如图所示,定滑轮B 、C 与动滑轮D 组成一滑轮组,各滑轮与转轴间的摩擦、滑轮的质量均不计。
在动滑轮D 上,悬挂有砝码托盘A ,跨过滑轮组的不可伸长的轻线的两端各挂有砝码2和3。
一根用轻线(图中穿过弹簧的那条坚直线)拴住的压缩轻弹簧竖直放置在托盘底上,弹簧的下端与托盘底固连,上端放有砝码1(两者未粘连)。
已加三个砝码和砝码托盘的质量都是m ,弹簧的劲度系数为k ,压缩量为l 0,整个系统处在静止状态。
现突然烧断栓住弹簧的轻线,弹簧便伸长,并推动砝码1向上运动,直到砝码1与弹簧分离。
假设砝码1在以后的运动过程中不会与托盘的顶部相碰。
求砝码1从与弹簧分离至再次接触经历的时间。
第21届复赛二、(20分) 两颗人造卫星绕地球沿同一椭圆轨道同向运动,它们通过轨道上同一点的时间相差半个周期.已知轨道近地点离地心的距离是地球半径R 的2倍,卫星通过近地点时的速度R GM 43=v ,式中M 为地球质量,G 为引力常量.卫星上装有同样的角度测量仪,可测出卫星与任意两点的两条连线之间的夹角.试设计一种测量方案,利用这两个测量仪测定太空中某星体与地心在某时刻的距离.(最后结果要求用测得量和地球半径R 表示)六、(20分)如图所示,三个质量都是m 的刚性小球A 、B 、C 位于光滑的水平桌面上(图中纸面),A 、B 之间,A BCπ-α DEB 、C 之间分别用刚性轻杆相连,杆与A 、B 、C 的各连接处皆为“铰链式”的(不能对小球产生垂直于杆方向的作用力).已知杆AB 与BC 的夹角为π-α ,α < π/2.DE 为固定在桌面上一块挡板,它与AB 连线方向垂直.现令A 、B 、C 一起以共同的速度v 沿平行于AB 连线方向向DE 运动,已知在C 与挡板碰撞过程中C 与挡板之间无摩擦力作用,求碰撞时当C 沿垂直于DE 方向的速度由v 变为0这一极短时间内挡板对C 的冲量的大小.第二十届预赛(2003年9月5日)五、(20分)有一个摆长为l 的摆(摆球可视为质点,摆线的质量不计),在过悬挂点的竖直线上距悬挂点O 的距离为x 处(x <l )的C 点有一固定的钉子,如图所示,当摆摆动时,摆线会受到钉子的阻挡.当l 一定而x 取不同值时,阻挡后摆球的运动情况将不同.现将摆拉到位于竖直线的左方(摆球的高度不超过O 点),然后放手,令其自由摆动,如果摆线被钉子阻挡后,摆球恰巧能够击中钉子,试求x 的最小值.六、(20分)质量为M 的运动员手持一质量为m 的物块,以速率v 0沿与水平面成a 角的方向向前跳跃(如图).为了能跳得更远一点,运动员可在跳远全过程中的某一位置处,沿某一方向把物块抛出.物块抛出时相对运动员的速度的大小u 是给定的,物块抛出后,物块和运动员都在同一竖直平面内运动.(1)若运动员在跳远的全过程中的某时刻t o 把物块沿与x 轴负方向成某θ角的方向抛出,求运动员从起跳到落地所经历的时间.v 0(2)在跳远的全过程中,运动员在何处把物块沿与x轴负方向成θ角的方向抛出,能使自己跳得更远?若v0和u一定,在什么条件下可跳得最远?并求出运动员跳的最大距离.第二十届复赛三、(20分)有人提出了一种不用火箭发射人造地球卫星的设想.其设想如下:沿地球的一条弦挖一通道,如图所示.在通道的两个出口处A和B,分别将质量为M的物体和质量为m的待发射卫星同时自由释放,只要M比m足够大,碰撞后,质量为m的物体,即待发射的卫星就会从通道口B冲出通道;设待发卫星上有一种装置,在待发卫星刚离开出口B时,立即把待发卫星的速度方向变为沿该处地球切线的方向,但不改变速度的大小.这样待发卫星便有可能绕地心运动,成为一个人造卫星.若人造卫星正好沿地球表面绕地心做圆周运动,则地心到该通道的距离为多少?己知M=20m,地球半径R=6400 km.假定地球是质量均匀分布的球体,通道是光滑的,两物体间的碰撞是弹性的.五、(22分)有一半径为R 的圆柱A ,静止在水平地面上,并与竖直墙面相接触.现有另一质量与A 相同,半径为r 的较细圆柱B ,用手扶着圆柱A ,将B 放在A 的上面,并使之与墙面相接触,如图所示,然后放手.己知圆柱A 与地面的静摩擦系数为0.20,两圆柱之间的静摩擦系数为0.30.若放手后,两圆柱体能保持图示的平衡,问圆柱B 与墙面间的静摩擦系数和圆柱B 的半径r 的值各应满足什么条件?七、(25分)如图所示,将一铁饼状小物块在离地面高为h 处沿水平方向以初速0v抛出.己知物块碰地弹起时沿竖直方向的分速度的大小与碰前沿竖直方向的分速度的大小之比为e (<1).又知沿水平方向物块与地面之间的滑动摩擦系数为μ(≠0):每次碰撞过程的时间都非常短,而且都是“饼面”着地.求物块沿水平方向运动的最远距离.第十九届预赛(2002年9月5日)一、(15分)今年3月我国北方地区遭遇了近10年来最严重的沙尘暴天气.现把沙尘上扬后的情况简化为如下情景:v 为竖直向上的风速,沙尘颗粒被扬起后悬浮在空中(不动).这时风对沙尘的作用力相当于空气不动而沙尘以速度v 竖直向下运动时所受的阻力.此阻力可用下式表达2f Av αρ=其中α为一系数,A 为沙尘颗粒的截面积,ρ为空气密度.(1)若沙粒的密度 33S 2.810kg m ρ=⨯⋅-,沙尘颗粒为球形,半径42.510m r =⨯-,地球表面处空气密度30 1.25kg m ρ=⋅-,0.45α=,试估算在地面附近,上述v 的最小值1v .(2)假定空气密度ρ随高度h 的变化关系为0(1)Ch ρρ=-,其中0ρ为0h =处的空气密度,C 为一常量,411.1810m C -=⨯-,试估算当19.0m s v =⋅-时扬沙的最大高度.(不考虑重力加速度随高度的变化)三、(20分)据新华社报道,为了在本世纪初叶将我国的航天员送上太空,2002年3月25日22时15分,我国成功地发射了一艘无人试验飞船。
高中力学竞赛模拟题竞赛题四
练 习 四
1、质量为m 、长为l 的均质细棒AB ,一端A 置于粗糙地面,另一端B 斜靠在粗糙的墙上。
自A 端向墙壁引垂线AO ,已知∠OAB = α ,棒与墙面间的摩擦系数为μ,地面足够粗糙。
试求:(1)棒不至于滑下时AOB 平面与铅平面间的最大夹角θ;(2)上问情况下墙对棒的支持力。
2、截面为正方形的木棒水平地浮在水面上,为使木棒对垂直木棒的水平扰动呈稳定平衡,木棒的密度σ应为多大?
3、一个质量为m 的弹性球由静止开始下落h 后与放在光滑水平面上的倾角为45°的斜面体发生弹性碰撞。
若斜面体的质量为nm ,试求相碰后小球与斜面体的速度。
4、截面呈圆形的细管被弯成大圆环,并固定在竖
直平面内。
在管内的底部A 处有一个质量为m 的、直
径比细管直径略小的小球,其上连有一根穿过环顶B
处管口的轻绳,轻绳在外力F 的作用下拉动小球以恒
定的速率v 沿管壁做半径为R 的匀速圆周运动。
已知
小球与管内壁中位于大环内侧部分的壁光滑,外侧部
分的壁粗糙(与小球的摩擦系数为μ)。
忽略大环内、
外半径的差别,认为均为R ,试求A 到B 过程外力F
对球所做的功。
5、质量为M 、表面光滑的半球静止在光滑水平面上,半球顶部最高点有一质量为m 的小滑块。
当滑块静止开始下滑时,滑至圆心角θ = arccos0.70处开始飞离球面,试求M/m 的值。
6、一个质量为M的大圆环静止在光滑水平面上,另一个质量为m的质点以初速度v0自由穿过环上小孔P ,与环内壁发生n次弹性碰撞后,又从P孔自由穿出。
试求质点穿出P后,圆环中心O相对桌面的速度。
高中物理竞赛力学试题
高中物理竞赛力学试题一、选择题(每题3分,共15分)1. 一个物体在水平面上受到一个恒定的拉力,如果拉力的方向与物体运动方向相同,那么物体的加速度大小将:A. 保持不变B. 逐渐减小C. 逐渐增大D. 先增大后减小2. 在无摩擦的水平面上,一个物体受到一个大小不变的水平推力,物体的加速度将:A. 保持不变B. 逐渐减小C. 逐渐增大D. 先增大后减小3. 一个物体从静止开始自由下落,其加速度大小为:A. 0B. 9.8 m/s²C. 10 m/s²D. 11 m/s²4. 一个物体在斜面上匀速下滑,斜面与水平面的夹角为θ,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,那么物体所受的摩擦力大小为:A. mg sinθB. mg cosθC. μmg cosθD. μmg sinθ5. 一个物体在竖直方向上做简谐振动,其振动周期与振幅无关,这是由于:A. 物体的质量B. 物体的振幅C. 振动的频率D. 振动的阻尼二、填空题(每空2分,共10分)6. 根据牛顿第二定律,力的单位是________。
7. 一个物体在水平面上受到一个大小为F的力,其质量为m,那么它的加速度大小为________。
8. 根据能量守恒定律,一个物体从高度h自由下落到地面,其重力势能转化为________。
9. 一个物体在斜面上匀速下滑时,其摩擦力与________成正比。
10. 简谐振动的周期公式为T=2π√(________)。
三、计算题(每题10分,共30分)11. 一个质量为2kg的物体在水平面上受到一个大小为10N的恒定拉力,求物体在5秒内的位移。
12. 一个质量为5kg的物体从10米高处自由下落,忽略空气阻力,求物体落地时的速度。
13. 一个物体在斜面上以初速度v₀=3m/s下滑,斜面与水平面的夹角为30°,物体与斜面之间的动摩擦因数为0.1,求物体在斜面上滑行的最大距离。
四、简答题(共5分)14. 请简述牛顿第三定律的内容,并给出一个生活中的例子。
高三物理竞赛模拟试题答案
高三物理竞赛模拟试题答案一、选择题1. 物体A和B的质量分别为m1和m2,它们通过一根无质量的弹簧连接。
当系统静止时,弹簧的弹性势能为零。
当物体A和B在水平面上受到相反的外力F1和F2作用时,弹簧的伸长x。
根据胡克定律,弹簧的弹性势能可以表示为(1/2)kx^2,其中k为弹簧常数。
假设m1 > m2,下列哪项描述了外力作用下系统的运动状态?A. 如果F1 > F2,则A、B一起加速,弹簧伸长。
B. 如果F1 < F2,则A、B一起减速,弹簧缩短。
C. 如果F1 = F2,则A、B保持静止,弹簧伸长x。
D. 如果F1 = 2F2,则A、B一起以恒定速度运动,弹簧伸长。
答案:C2. 一个电子以速度v进入垂直于其速度方向的磁场中。
如果电子做匀速圆周运动,下列哪个公式正确描述了电子运动的周期T?A. T = 2πm/qBB. T = 2π/(qvB)C. T = 2πmv/qBD. T = 2πm/(qv)答案:B3. 一个质量为m的物体从高度h自由落下,不考虑空气阻力。
经过时间t后,物体的速度v和下落距离d分别是多少?A. v = gt, d = (1/2)gt^2B. v = (2h/g)^(1/2), d = (1/2)htC. v = (2gh)^(1/2), d = (1/2)ht^2D. v = (2gh)^(1/2), d = ht^2/2答案:C4. 一个电路由一个电阻R和一个电感L串联组成,通过该电路的电流I随时间t的变化关系为I = (E/R)(1 - e^(-t/(R*L))),其中E是电源的电动势。
如果R和L的值固定,那么该电路的阻尼系数ζ和自然频率ω_n分别是多少?A. ζ = R/(2L), ω_n = √(E/(R*L))B. ζ = √(R/L), ω_n = √(R/L)C. ζ = √(R/L), ω_n = √(E/(R*L))D. ζ = R/(2L), ω_n = √(R*L/E)答案:C5. 一个光波的波长为λ,频率为f,速度为c。
全国高中物理力学竞赛试题卷(部分)百度文库
全国高中物理力学竞赛试题卷(部分)考生须知:时间150分钟,g取10m/s2(, 题号带△的题普通中学做)一. 单选题(每题5分)△1.如图所示,一物体以一定的初速度沿水平面由A 点滑到B 点,摩擦力做功为W 1;若该物体从M 点沿两斜面滑到N ,摩擦力做的总功为W 2。
已知物体与各接触面的动摩擦因数均相同,则:A .W 1=W 2B .W 1<W 2C .W 1>W 2D .无法确定△2.下面是一位科学家的墓志铭: 爵士安葬在这里。
他以超乎常人的智力第一个证明了行星的运动与形状、彗星的轨道和海洋的潮汐。
他孜孜不倦地研究光线的各种不同的折射角,颜色所产生的种种性质。
对于自然、历史和圣经,他是一个勤勉、敏锐的诠释者。
让人类欢呼,曾经存在过这样一位伟大的人类之光。
这位科学家是:A .开普勒B .牛顿C .伽利略D .卡文迪许3.2002年3月25日,北京时间22时15分,我国在酒泉卫星发射中心成功发射了一艘正样无人飞船,除航天员没有上之外,飞船技术状态与载人状态完全一致。
它标志着我国载人航天工程取得了新的重要进展,为不久的将来把中国航天员送上太空打下了坚实的基础。
这飞船是A .北斗导航卫星B .海洋一号C .风云一号D 星 D .神舟三号4.如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其它外力及空气阻力,则中间一质量为m的土豆A 受到其它土豆对它的总作用力大小应是:A .μmgB .mg 21μ+C .mg 21μ-D .mg 12-μB 、C 、D 、E 、F 五个球并排放置在光滑的水平面上,B 、C 、D 、E 四个球质量相同,均为m=2kg ,A 球质量等于F 球质量,均为m=1kg ,现在A 球以速度v 0向B 球运动,所发生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后:A .五个球静止,一个球运动 B. 四个球静止,二个球运动 C .三个球静止,三个球运动 D .六个球都运动6.一物体原来静置于光滑的水平面上。
高中物理竞赛习题集01(静力学word)
第一章 静力学例题:如图均匀带轴的直角弯杆,质量为m ,OA 段长度是AB 段长度的2倍,对杆施力F ,使杆静止在如图的位置,求F 的最小值 (在计算重力矩时,可分别计算OA 、AB 部分的重力矩。
)解: mgl l mg l F 322315+= 15F N = 例题:如图,半径为R 的匀质球体,内部挖去半径为R/2的球,求剩余部分重心的位置。
提示:设球的密度为ρ 挖去部分的质量 31432R m πρ⎛⎫= ⎪⎝⎭剩余部发的质量 33244332R m R πρπρ⎛⎫=- ⎪⎝⎭376R πρ= 则 124R m m x =(x 为m 2到球心间距) 3317266R R R x πρπρ= 14R x = 例题:一薄壁烧杯,半径为r ,质量为m ,重心位于中心线上,离杯底的距离为H ,今将水慢慢注入杯中,问烧杯连同杯内的水共同重心最低时,水面离杯底的距离等于多少?为什么?(设水的密度为ρ)解:当烧杯连同杯内的水共同重心在水面上时,就处于最低位置。
有 ()222h mgH g r hm g r h gh ρπρπ+=+ 22()2h mgH g r h mg g r h h ρπρπ+⋅⋅=+h = 例题:两个轻弹簧,劲度系数为k 1、k 2,按图所示连接,并在下面悬挂一重物G ,滑轮质量不计,把滑轮和两个弹簧等效一个弹簧,求等效弹簧的劲度系数。
解:设悬挂上重物G 后滑轮的位置比未悬挂重物G 时的位置下降了x ∆,而弹簧k 1和k 2分别伸长了1x ∆和2x ∆122x x x ∆+∆=∆而 1122k x k x ∆=∆滑轮受力平衡 1122k x k x G ∆+∆=等效弹簧的劲度系数 G k x =∆21214k k k k += 例题:如图所示,质量为m 的物体放在摩擦因数为µ的水平面上,对物体施加一和水平方向成θ的力F 的作用,要使物体运动,求力F 的大小范围?解:要使物体运动,应符合)sin (cos θμθF mg F +>mg F μθμθ>-)sin (cos若θμcot <,则θμθμsin cos ->mg F 若θμcot ≥,则用再大的力也推不动物体。
高中奥林匹克物理竞赛测试(力学部分)
高中物理奥林匹克竞赛测试(力学部分)
(共四个计算题,满分80分,时间90分钟)
试卷要求:卷面清洁,有必要的公式、简明文字说明和规则的图示。
班次__________姓名_____________计分______________
一、(20分)质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连结,绳跨过位于倾角α =30°的光
滑斜面顶端的轻滑轮,滑轮与转轴之间的摩擦不计,斜面固定在水平桌面上,如图所
示.第一次,m1悬空,m2放在斜面上,用t表示m2自斜面底端由静止开始运动至斜面
顶端所需的时间.第二次,将m1和m2位置互换,使m2悬空,m1放在斜面上,发现
t.求m1与m2之比.m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为3
m1
二、(20分)如图所示,B是质量为m B、半径为R的光滑半球形碗,放在光滑的水平桌面上.A是质量为m A的细长直杆,被固定的光滑套管C约束在竖直方向,A可自由上下运动.碗和杆的质量关系为:m B=2m A.初始时,A杆被握住,使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触(如图).然后从静止开始释放A,A、B便开始运动.设A 杆的位置用表示,为碗面的球心至A杆下端与球面接触点的连线方向和竖直方向之间的夹角.求A与B速度的大小(表示成的函数).
三、(20分)如图所示,定滑轮B、C与动滑轮D组成一滑轮组,各
砝码1从与弹簧分离至再次接触经历的时间.。
2023年全国高中生物理奥赛模拟题目
2023年全国高中生物理奥赛模拟题目(正文开始)题目一:考察内容:力学题目描述:一辆质量为m的小车从静止开始沿一条直线运动,对该小车作用着一个恒力F。
经过t时间后,小车的速度为v。
求恒力F的大小。
解析:根据牛顿第二定律F=ma,小车受恒力F的作用产生加速度a。
由于小车从静止开始,初速度v₀为0,则根据运动学公式v = v₀+ at,可得恒力F的大小为F = ma = mv/t。
题目二:考察内容:电学题目描述:一根电阻为R的导线中通过电流I,在该导线两端产生的电压为U,导线的长度为L。
若将该导线分成n段相等长度的部分,则在每一段上的电压为多少?解析:根据欧姆定律U = IR,电压U与电流I、电阻R成正比。
将导线分为n段,则每段导线上通过的电流为I/n。
由欧姆定律可得每段导线上的电压为U/n。
题目三:考察内容:光学题目描述:一束光线从真空中射入玻璃介质,入射角为θ₁,折射角为θ₂。
若玻璃的折射率为n,则根据光的折射定律,求光线的折射角θ₂与入射角θ₁的关系式。
解析:根据斯涅尔定律,光线的折射角θ₂与入射角θ₁之间满足折射定律的关系式:n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂,其中n₁为真空的折射率,n₂为玻璃的折射率。
化简后可得sinθ₂ = (n₁/n₂)sinθ₁。
题目四:考察内容:热学题目描述:两个物体A和B的质量分别为m₁和m₂,温度分别为T₁和T₂,它们以接触面积A相互接触。
根据热传导定律,物体A向物体B传热的速率Q与物体间的温度差ΔT和接触面积A成正比。
求物体A向物体B传热的速率Q。
解析:根据热传导定律,物体A向物体B传热的速率Q与温度差ΔT和接触面积A成正比,即Q = kAΔT,其中k为热传导系数。
根据物体间的温度差ΔT,可得ΔT = T₂ - T₁。
将ΔT代入公式,即有Q = kA(T₂ - T₁)。
题目五:考察内容:近代物理题目描述:根据爱因斯坦的相对论,质量为m的物体的能量E与其质量m的关系式为E = mc²,其中c为真空中的光速。
高中物理竞赛试题分类汇编2力学部分
物理知识比赛试题二( 力学部分 )一、单调选择题(每题 3 分,共 33 分)题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案1.摩托车做飞腾阻碍物的表演时为了减少向前翻车的危险,以下说法中正确的选项是:A.应当前轮先着地 B.应当后轮先着地C. 应当前后轮同时着地D.哪个车轮先着地与翻车的危险没相关系2.以下相关激光应用的说法中,错误的选项是:A. 利用激光进行室内照明B.利用激光进行通讯B.利用激光加工坚硬的资料 D.利用激光进行长距离测距3.从地面上看,通讯用的地球同步卫星是静止不动的。
它运转一周所用的时间是:A.24 小时B.23小时56分C.24小时4分D.24小时56分4.我们能够分辨钢琴和小提琴的声音,这是因为它们发出声音的:A. 音调不一样B.音色不一样C.响度不一样D.频次不一样5.一艘宇宙飞船封闭发动机后在大气层外绕地球飞翔,飞船内可能出现的现象是:A. 物体的质量消逝B.物体自由着落的速度变快C. 蜡烛正常焚烧D.水滴呈球形飘荡在空气中6.山间公路常常围绕山坡,盘山而上,这样能够使上山的汽车:A.提升功率B.提升机械效率C.减小所需的牵引力D.减小所需的功7.在抗洪救灾中,大堤上的很多人都身穿厚厚的“背心”,这类“背心”的主要作用是:A.能阻挡热传达,进而能够抵抗风寒B.摔倒或碰撞时减小其余物体对人体的作用力,起保护作用C.不一样的背心反射不一样颜色的光,便于辨别D.以上说法都不对8.车站上,坐在火车里的乘客从窗口发现有两列火车沿相反的方向运动,由此得出的下列判断中错误的选项是:A.乘客坐的火车和看到的两列火车中必定有两列在沿相反方向运动B.乘客坐的火车可能在运动C.三列火车可能沿同一方向运动D.三列火车中可能有一列是静止的9.航天飞机封闭发动机后正在太空中飞翔。
假如科学家要在此中进行实验,以下哪些操作不可以正常进行:A.用温度计测温度C.用天平测质量BD.用弹簧秤测力.用电子表测时间10.有两个鸡蛋,一世一熟,让它们在圆滑的水平桌面上以相同的速度同时开始转动:A.生鸡蛋很快停止转动,熟鸡蛋转了一会儿才停止B.熟鸡蛋很快停止转动,生鸡蛋转了一会儿才停止C.两个鸡蛋都很快停止转动D.两个鸡蛋都转了一会儿,而后同时停止11 .有一架飞机沿水平向左做匀速直线运动,每隔1秒钟飞机上轻轻开释一小球,当三只小球落下且均未落至地面时,若不计空气阻力,则这三只小球在空中的摆列状况应是以下图中的哪一个:从二、填空(共28 分,每空 2 分)1.已知空气的密度为 1.29 千克 / 米3,人体的均匀密度与水的密度相当。
全国物理竞赛力学精选(教师版)
全国物理竞赛力学题汇编第21届二、(20分) 两颗人造卫星绕地球沿同一椭圆轨道同向运动,它们通过轨道上同一点的时间相差半个周期.已知轨道近地点离地心的距离是地球半径R 的2倍,卫星通过近地点时的速度R GM 43=v ,式中M 为地球质量,G 为引力常量.卫星上装有同样的角度测量仪,可测出卫星与任意两点的两条连线之间的夹角.试设计一种测量方案,利用这两个测量仪测定太空中某星体与地心在某时刻的距离.(最后结果要求用测得量和地球半径R 表示)二、如图,卫星绕地球运动的轨道为一椭圆,地心位于轨道椭圆的一个焦点O 处,设待测量星体位于C 处.根据题意,当一个卫星运动到轨道的近地点A 时,另一个卫星恰好到达远地点B 处,只要位于A 点的卫星用角度测量仪测出AO 和AC 的夹角α1,位于B 点的卫星用角度测量仪测出BO 和BC 的夹角α2,就可以计算出此时星体C 与地心的距离OC . 因卫星椭圆轨道长轴的长度远近+r r AB =(1)式中r 近、与r 远分别表示轨道近地点和远地点到地心的距离.由角动量守恒远远近近=r m r v mv (2)式中m 为卫星的质量.由机械能守恒远远近近--r GMm m r GMm m 222121v v = (3) 已知R r 2=近, RGM43=近v得 R r 6=远(4) 所以R R R AB 862=+= (5)在△ABC 中用正弦定理()ABBC211πsin sin ααα--= (6)所以 ()AB BC 211sin sin ααα+=(7)地心与星体之间的距离为OC ,在△BOC 中用余弦定理2222cos 2αBC r BC r OC ⋅-+=远远(8)由式(4)、(5)、(7)得()()212121212sin cos sin 24sin sin 1692ααααααα+-++=R OC(9)BC本题20分.(1)式2分,(2)、(3)式各3分,(6) 、(8)式各3分, (9) 式6分. 六、(20分)如图所示,三个质量都是m 的刚性小球A 、B 、C 位于光滑的水平桌面上(图中纸面),A 、B 之间,B 、C 之间分别用刚性轻杆相连,杆与A 、B 、C 的各连接处皆为“铰链式”的(不能对小球产生垂直于杆方向的作用力).已知杆AB 与BC 的夹角为π-α ,α < π/2.DE 为固定在桌面上一块挡板,它与AB 连线方向垂直.现令A 、B 、C 一起以共同的速度v 沿平行于AB 连线方向向DE 运动,已知在C 与挡板碰撞过程中C 与挡板之间无摩擦力作用,求碰撞时当C 沿垂直于DE 方向的速度由v 变为0这一极短时间内挡板对C 的冲量的大小.六、令I 表示题述极短时间∆t 内挡板对C 冲量的大小,因为挡板对C 无摩擦力作用,可知冲量的方向垂直于DE ,如图所示;I '表示B 、C 间的杆对B 或C 冲量的大小,其方向沿杆方向,对B 和C 皆为推力;C v 表示∆t 末了时刻C 沿平行于DE 方向速度的大小,B v 表示∆t 末了时刻B 沿平行于DE 方向速度的大小,⊥B v 表示∆t 末了时刻B 沿垂直于DE 方向速度的大小.由动量定理, 对C 有C m I v ='αsin (1) v m I I ='-αcos (2) 对B 有B m I v ='αsin (3)对AB 有()⊥-='B m I v v 2cos α(4)因为B 、C 之间的杆不能伸、缩,因此B 、C 沿杆的方向的分速度必相等.故有αααsin cos sin B B C v v v -=⊥(5)由以上五式,可解得v m I αα22sin 31sin 3++=(6)评分标准:本题20分. (1)、(2)、(3)、(4)式各2分. (5)式7分,(6)式5分.一、图中的AOB 是游乐场中的滑道模型,它位于竖直平面内,由两个半径都是R 的1/4圆周连接而成,它们的圆心1O 、2O 与两圆弧的连接点O 在同一竖直线上.B O 2沿水池的水面.一小滑块可由弧AO 的任意点从静止开始下滑.1.若小滑块从开始下滑到脱离滑道过程中,在两个圆弧上滑过的弧长相等,则小滑块开始下滑时应在圆弧AO 上的何处?(用该处到1O 的连线与竖直线的夹角表示).2.凡能在O 点脱离滑道的小滑块,其落水点到2O 的距离如何?一、1.如图所示,设滑块出发点为1P ,离开点为2P ,按题意要求11P O 、22P O 与竖直方向的夹角相等,设其为θ,若离开滑道时的速度为v ,则滑块在2P 处脱离滑道的条件是:θcos 2mg Rm =v (1) 由机械能守恒:221)cos 1(2v m mgR =-θ (2) (1,2)联立得54cos =θ或253654arccos '== θ (3)2.滑块刚能在O 点离开滑道的条件: mg Rm =20v (4) v 0为滑块到达O 点的速度,由此得 Rg =0v (5)设到达O 点的速度为v 0的滑块在滑道OA 上的出发点到1O 的连线与竖直的夹角为0θ,由机械能守恒,有2021)cos 1(v m mgR =-θ (6)得:3π0=θ (7) 若滑块到达O 点时的速度0v v >,则对OB 滑道来说,因O 点可能提供的最大向心力为mg ,故滑块将沿半径比R 大的圆周的水平切线方向离开O 点.对于0v v >的滑块,其在OA 上出发点的位置对应的θ角必大于0θ,即0θθ>,由于2π=max θ,根据机械能守恒,到达O 点的最大速度Rg m ax 2=v由此可知,能从O 点离开滑道的滑块速度是v 0到max v 之间所有可能的值,也就是说,θ从3π至2π下滑的滑块都将在O 点离开滑道.以速度v 0从O 点沿水平方向滑出滑道的滑块,其落水点至2O 的距离t x 00v = (9); 221gt R = (10) 由(5)、(9)、(10)式得 R x 20= (11)当滑块以max v 从O 点沿水平方向滑出滑道时,其落水点到2O 的距离 2max max x t R ==v (13)因此 R x R 22≤≤一、(23分)有一竖直放置、两端封闭的长玻璃管,管内为真空,管内有一小球自某处自由下落(初速度为零),落到玻璃管底部时与底部发生弹性碰撞.以后小球将在玻璃管内不停地上下跳动。
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1.在图1中,反映物体受平衡力作用的图线是:(图V
X
表示沿X轴的分速度)
2.某人在站台上候车,看见远处一辆机车沿平直的铁路以速度V行驶过来,这时该车发出短促的一声鸣号,经过时间t传到站台,若空气中声速为V,则机车能抵达站台还需要的时间至少是:
A,v
2t/v
; B,(v
2
+v
1
t)/v
; C,,(v
2
-v
1
t)/v
0;
D, v
1
t/v
;
3,9如图所示,在静止的杯中盛水,弹簧下端固定在杯底,上端系一密度小于水的木球,
当杯自由下落后,弹簧稳定时的长度将:
A,变长;
B,恢复到原长;
C,不变;
D,无法确定;
4,A、B、C三个物体的质量分别是M、2M、3M,具有相同的动能,在水平面上沿着同一方向运动,假设它们所受的制动力相同,则它们的制动距离之比是:
A,1:2:3;
B,1:4:9;
C,1:1:1;
D,3:2:1;
5,如图所示,棒AB的B端支在地上,另一端A受水平力F作
用,棒平衡,则地面对棒B端作用力的方向为:
A,总是偏向棒的左边,如F
1
;
B,总是偏向棒的右边,如F
3
;
C,总是沿棒的方向如F
2
;
D,总是垂直于地面向上如F
4
;
3.在图1中,反映物体受平衡力作用的图线是:(图V
X
表示沿X轴的分速度)
4.某人在站台上候车,看见远处一辆机车沿平直的铁路以速度V行驶过来,这时该车发出短促的一声鸣号,经过时间t传到站台,若空气中声速为V,则机车能抵达站台还需要的时间至少是:
A,v
2t/v
; B,(v
2
+v
1
t)/v
; C,,(v
2
-v
1
t)/v
0;
D, v
1
t/v
;
3,9如图所示,在静止的杯中盛水,弹簧下端固定在杯底,上端系一密度小于水的木球,
当杯自由下落后,弹簧稳定时的长度将:
E,变长;
F,恢复到原长;
G,不变;
H,无法确定;
4,A、B、C三个物体的质量分别是M、2M、3M,具有相同的动能,在水平面上沿着同一方向运动,假设它们所受的制动力相同,则它们的制动距离之比是:
E,1:2:3;
F,1:4:9;
G,1:1:1;
H,3:2:1;
5,如图所示,棒AB的B端支在地上,另一端A受水平力F作
用,棒平衡,则地面对棒B端作用力的方向为:
E,总是偏向棒的左边,如F
1
;
F,总是偏向棒的右边,如F
3
;
G,总是沿棒的方向如F
2
;
H,总是垂直于地面向上如F
4
;
6,在倾角为300
的光滑斜面顶端,先让一物体从静止开始滑动,经过1秒钟再让另一物体也在顶端从静止开始滑动,则两物体之间的距离将: A , 保持恒定; B, 逐渐拉开; C, 逐渐缩短; D, 无确定的关系;
7,如图所示,一直角斜面体固定在地面上,左过斜面倾角为600,右边斜面倾角为300。
A 、B 两物体分别系于一根跨过定滑轮的轻绳两端,分置于斜面上,且两物体下边缘们于同一高度处于平衡状态,设所有摩擦均忽略不计,滑轮两边的轻
绳都平行于斜面。
若剪断轻÷绳,让两物体从静止沿斜面下滑,则上列叙述正确的是: A , 着地时两物体的速度相等; B , 着地时两物体的机械能相等; C , 着地时两物体所受重力的功率相等; D , 两物体沿斜面滑行的时间相等;
8,如图所示,物体 A 靠在光滑竖直的墙面,用带铰链的棒支住它,物体重为G ,棒重G ‘,
棒和竖直方向的夹角为 ,则以下说法正确的是:
A , 物体A 对棒端的弹力、磨擦力的合力的方向必沿棒的方向;
B , 增加物重G ,物体对棒的弹力将减小;
C , 移动铰链的位置,使α角增大,但仍支住物体A ,则物体对棒的
弹力将增大;
D , 增大棒重G ‘,物体A 对棒的磨擦力将增大;
9,全长为L 的均匀链条,对称地挂在一个光滑而轻小的一定滑轮上,如图,若轻轻地拉动一下链条的一端,使它从静止开始下落,则当链条脱离滑轮的瞬间,其速度大小为:
A, gl 2; B ,2
gl ;C ,gl ;D ,
2
2gl
10,一个高为h 的空心木制长方形被放入一个圆柱形容器中,如图,长
方体的横截面内外分别是边长d 为和2d 的正方形,容器的半径为3d ,现向容器中灌水,
使长方形可在其中自由漂浮,则此容器的最小高度为H : A, h ρ水/(ρ水+ρ木);
C , h
ρ木ρ水;
D , h ρ木/ρ水。
11,如图所示,实线表示t 时刻波动图象,箭头表示波动的传播方向,虚线表示t t ∆+时刻的波动图象,则: A ,=+=∆k T k t ,)
41(0,1,2,---- B ,=+=∆k T k t ,)43(0,1,2,---- C ,=+
=∆k T k t ,)2
1(0,1,2,----
D ,=+=∆k T k t ,)1(0,1,2,----
12,如图所示,在倾角为450的斜面顶端,用线沿平行斜面方向系一个质量是m 的小球,若
不计一切磨擦,当斜面体以a=2g 的加速度向左运动,稳定后,线上的张力为: A , 0; B ,mg 28.1; C ,mg 22; D ,mg 5
13,如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m 的小球,下列关于杆对球的作用力F 的判断中,正确的是:
A ,小车静止时,F=mg θcos 方向沿杆向上;
B ,小车静止时,F=mg θcos 方向垂直杆向上;
C ,小车向右以加速度a 运动时,F=mg/θsin ;
D ,小车向左以加速度a 运动时,F=2
2
)()(mg ma + 方向 斜向左上方,与竖直方向的夹角为g
a arctg
=α;
14,质量为2吨的汽艇,由静止开始以1米/秒2的加速度做匀加速直线运动,达到最大速度所需时间为20秒,若它在运动中受到的阻力恒为1000牛,那么,该汽艇发动机最大输出
A ,60瓦;
B ,40瓦;
C ,30瓦;
D ,20瓦。
15,在作匀加速直线运动的汽车车厢内,一乘客竖直向上抛出一球,一段时间后,球又落回乘客手中,以下关于这个现象的解释错误的有:
A , 因上抛的高度不够高,球来不及落到乘客身后;
B , 抛出的球在空中被空气带动向前运动,因此才能落回乘客手中;
C , 因抛出时手对球的磨擦力,使球获得一个向前的与车相同的速度;
D , 因球抛出后水平方向不受力的作用,将保持原有和车相同的水平速度;
16,在紧贴水面处每隔1秒钟从静止释放一个密度均为 的小球,水深30米,水对小球的粘滞阻力不计;当第5个小球刚释放时,下列说法正确的是:
A , 第1、2、3、4、5小球相邻小球间距离之比为7:5:3:1;
B , 第2个小球距水底22.5米;
C , 第3个小球距水底20米;
D , 第3个和第4个小球的动能比为4:1;
17,如图所示,S 是上下振动的质点波源,频率为10HZ ,所激起的波向左、右方向传播,波速是20米秒,质点P 、Q 分别到S 的距离SP =42.8米;SQ =13.3米,已知P 和Q 已被振动,则该时刻有:
A , Q 位于X 轴下方,运动方向向上;
B , Q 位于X 轴上方,运动方向向下;
C , P 位于X 轴上方,运动方向向上;
D , P 位于X 轴下方,运动方向向下;
18,均匀板可绕中点O 转动,两人站在板上时,板恰能水平静止,如图,AO =20BO ,若两人在板上同时开始做初速为零的匀加速运动,板仍保持静止,关于人1和人2的运动方向,加速度大小的下列判断中正确的是:
A, 相向运动,a 1:a 2=1:4; B , 相背运动,a 1:a 2=2:1; C , 相向运动,a 1:a 2=2:1; D , 相背运动,a 1:a 2=4:1。
19,物体在水平地面上受到水平推力作
用,在6秒钟内力F 的变化和速度变化如左图所示,则物体的质量为_____千克;物体与地面的滑动磨擦系数为______;
20,以某速度竖直上抛一个物体,如果它所受空气阻力的大小为重力的6
1,从出手到落回
原抛出点共用6秒钟,则物体在上升段所用时间是_______秒;
21,一个人从10米深的井中,用一个质量为1千克的桶盛10千克的水匀速地往上提,由于水桶不断漏水,每升高1米,漏掉0.2千克水,则把这桶水提上来要做功_________焦耳。