2017年安徽省大学生力学竞赛单科组试题解答及评分标准
第34届全国部分地区大学生物理竞赛试题及答案解析,2017年
1 / 10考生类别第34届全国部分地区大学生物理竞赛试卷北京物理学会编印 2017年12月10日北京物理学会对本试卷享有版权，未经允许，不得翻印出版或用本试卷进行商业活动，违者必究。
答题说明：前14题是必做题，满分是120分；文管组和农林医组只做必做题；除必做题外，非物理B 组限做15题，满分140分；非物理A 组限做15、16题，满分160分；物理组限做15、17题，满分160分。
请同学们自觉填上与准考证上一致的考生类别，若两者不符，按废卷处理。
请各组考生按上述要求做题，多做者不加分，少做者按规定扣分。
一、填空题（必做，共10题，每题2空，每空3分，共60分） 1. 地球、月球的半径分别记为 R e 、R m ，质量分别记为 M e 、M m ，地心、月心的间距记为 r 。
地心、月心连线上有一个称为拉格朗日点的几何位置 L ，如图所示。
放在 L 处的物体，所受地球、月球万有引力之和为零，则 L 点与地心的间距 r L = 。
（答案可用参量 M e 、M m 和 r 表述。
）将内部无动力装置的太空探测器 P ，从地球表面沿地心、月心连线以 v 0 初速度射出。
略去地球大气阻力，为使 P 能到达月球表面，v 0 可取的最小值 v 0min = 。
（答案可用 M e 、M m 、R e 、r 和直接写出的 r L 等参量来表述。
）2. 地球、月球的半径分别记为 R e 、R m ，质量分别记为 M e 、M m ，地心、月心的间距记为 r ，月心绕地球的公转角速度记为 ω ，月球自转的角速度也为 ω 。
在地心参考系中，月球的动能 E K = ；在月心参考系中，月球的动能 E K = 。
（地心、月心参考系分别指随地心、月心一起相对于背景惯性系平动的参考系。
）3. 如图所示，在每边长为 3a ，质量为 m 的均匀正方形薄板上，过板的中心点 C 设置三条转轴 A 1B 1、A 2B 2 、A 3B 3 。
大学生力学竞赛试题及答案
大学生力学竞赛模拟题 ------江苏技术师范学院一、连日大雨，河水猛涨，一渡船被河水冲到河中央，摆渡人眼疾手快，立刻从岸上拉住船上的缆绳以便拖住渡船，可惜水流太急，渡船仍然向下游冲去。
这时，摆渡人看到一木桩，并立刻将缆绳在木桩上绕了几圈，就拉住了冲向下游的渡船。
（1） 本问题与力学中的什么内容有关系 （2） 利用木桩拉住渡船，则摆渡人少使多少力？（3） 如果水对渡船的推力为20kN ，而摆渡人的最大拉力为500N ，木桩与缆绳之间的摩擦系数3.0=f ，则为了能使渡船停止运动至少将缆绳在木桩上绕几圈？若缆绳横截面面积为3002mm ，木桩直径为20cm ，木桩至渡船的缆绳长10m ，弹性模量E=100GPa ，忽略木桩至手拉端绳的变形，试计算缆绳的总伸长量。
题1图一、解：（1）、关键词：摩擦，轴向拉伸（2）、设手拉端的拉力为人F ，船的拉力为船F ，缆绳和木桩接触的各处有径向压力和切向摩擦力作用，如图（1-a ）所示。
任取一微段（图（1-b ）），由微段的平衡条件（1-a ） （1-b ）0=∑r F 02sin 2sin )(=-+-θθd F d dF F dF r （1） 0=∑θF ()02cos 2cos=--+r fdF d F d dF F θθ （2） 对于微小角度θd ，可令 22sinθθd d ≈，12cos ≈θd ，并略去高阶微量2θd dF ⨯，即得fF d dF=θ（3） 分离变量，积分得θf Ae F = （4）其中积分常数由缆绳两端的边界条件确定，有0=θ， 船F F =； 船F A =所以，绕在木桩上缆绳任一截面的拉力为θf e F F 船= （5）所以θf e F F =船人，其中θ为缆绳绕过木桩的角度。
（3）、将N F 500=人，kN F 20=船，f = 0.3代入式（5），得θ3.031020500e ⨯=解得 3.12≈θ rad 所以至少将缆绳绕两圈。
大学物理力学部分选择题及填空题及标准答案
力学部分选择题及填空题练习1 位移、速度、加速度一、选择题：1．一运动质点在某瞬时位于矢径r（x ，y ）的端点，其速度大小为：（A ）dtr d dt dr (B) （C ）22(D) ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛dt dy dt dx dt |r |d （ ） 2．某质点的运动方程为6533+-=t t x （SI ），则该质点作（A ）匀加速直线运动，加速度沿X 轴正方向；（B ）匀加速直线运动，加速度沿X 轴负方向；（C ）变加速直线运动，加速度沿X 轴正方向；（D ）变加速直线运动，加速度沿X 轴负方向。
（ ） 3．一质点作一般的曲线运动，其瞬时速度为v ，瞬时速率为v ，某一段时间内的平均速度为v ，平均速率为v ，它们之间的关系必定有：（A ）v |v |,v |v |== （B ）v |v |,v |v |=≠（C ）v |v |,v |v |≠≠ （D ）v |v ||,v ||v |≠=（ ）二、填空题 1．一电子在某参照系中的初始位置为k .i .r 01030+=，初始速度为0v 20j =，则初始时刻其位置矢量与速度间夹角为 。
2．在表达式tr lim v t ∆∆=→∆ 0中，位置矢量是 ；位移矢量是 。
3．有一质点作直线运动，运动方程为)(25.432SI t t x -=，则第2秒内的平均速度为 ；第2秒末的瞬间速度为 ，第2秒内的路程为 。
练习2 自然坐标、圆周运动、相对运动班级 姓名 学号一、选择题1．质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动，每t 秒转一圈，在2t 时间间隔中，其平均速度大小与平均速率大小分别为：（A ）tR t R ,t R πππ2 0, (B) 2 2 （C ）0 2 (D) 0 0,t R ,π （ ） 2．一飞机相对于空气的速率为200km/h ，风速为56km/h ，方向从西向东，地面雷达测得飞机速度大小为192km/h ，方向是（A ）南偏西︒3.16 （B ）北偏东︒3.16 （C ）向正南或向正北；（D ）西偏东︒3.16 （E ）东偏南︒3.16 （ ）3．在相对地面静止的坐标系内，A 、B 二船都以21-⋅s m 的速率匀速行驶，A 船沿x 轴正向，B 船沿y 轴正向，今在A 船上设与静止坐标系方向相同的坐标系，（x, y ）方向单位矢量用j ,i 表示，那么在A 船上的坐标系中B 船的速度为（SI ）。
力学竞赛大学试题及答案
力学竞赛大学试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 一个物体在水平面上以恒定速度直线运动，其运动状态是：A. 静止B. 匀速直线运动C. 匀速圆周运动D. 变速直线运动答案：B2. 牛顿第二定律的数学表达式是：A. F = maB. F = mvC. F = m(v^2)D. F = m(v^2)/r答案：A3. 根据能量守恒定律，下列说法正确的是：A. 能量可以在不同形式之间转换B. 能量可以在不同物体之间转移C. 能量的总量可以增加D. 能量的总量可以减少答案：A4. 一个物体从静止开始做自由落体运动，其下落高度与时间的关系为：A. h = 1/2gt^2B. h = gtC. h = 2gtD. h = gt^2答案：A二、填空题（每题5分，共20分）1. 根据牛顿第三定律，作用力和反作用力大小________，方向________，作用在________的物体上。
答案：相等；相反；不同2. 一个物体的动能与其质量成正比，与其速度的平方成正比，其公式为：Ek = ________。
答案：1/2mv^23. 一个物体在斜面上下滑时，其受到的摩擦力大小与斜面的倾角成________关系。
答案：正比4. 根据胡克定律，弹簧的弹力与其形变成正比，其公式为：F =________。
答案：kx三、计算题（每题10分，共20分）1. 一辆汽车以20m/s的速度在水平公路上匀速行驶，求汽车受到的摩擦力大小，已知汽车质量为1500kg，摩擦系数为0.05。
答案：汽车受到的摩擦力大小为750N。
2. 一个质量为2kg的物体从10m高处自由落下，忽略空气阻力，求物体落地时的速度。
答案：物体落地时的速度为20m/s。
四、简答题（每题10分，共20分）1. 简述牛顿第一定律的内容及其物理意义。
答案：牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
其物理意义是，物体具有惯性，即物体倾向于保持其当前的运动状态，除非有外力作用。
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一、选择题：（每题3分）1、某质点作直线运动的运动学方程为x ＝3t -5t 3 + 6 (SI)，则该质点作(A) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向．(B) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向．(C) 变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向．(D) 变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． ［ ］2、一质点沿x 轴作直线运动，其v -t 曲线如图所示，如t =0时，质点位于坐标原点，则t =4.5 s 时，质点在x 轴上的位置为(A) 5m ．(B) 2m ． (C) 0． (D) -2 m ． (E) -5 m. ［ b ］3、图中p 是一圆的竖直直径pc 的上端点，一质点从p 开始分别沿不同的弦无摩擦下滑时，到达各弦的下端所用的时间相比较是(A) 到a 用的时间最短．(B) 到b 用的时间最短．(C) 到c 用的时间最短．(D) 所用时间都一样． ［ d ］4、 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度=v 2 m/s ，瞬时加速度2/2s m a -=，则一秒钟后质点的速度(A) 等于零． (B) 等于-2 m/s ．(C) 等于2 m/s ． (D) 不能确定． ［ d ］5、 一质点在平面上运动，已知质点位置矢量的表示式为 j bt i at r ϖϖϖ22+=（其中a 、b 为常量）, 则该质点作(A) 匀速直线运动． (B) 变速直线运动．(C) 抛物线运动． (D)一般曲线运动． ［ ］6、一运动质点在某瞬时位于矢径()y x r ,ϖ的端点处, 其速度大小为 (A) t r d d (B) t r d d ϖ (C) t r d d ϖ (D) 22d d d d ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛t y t x [ ]7、 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动，每T 秒转一圈．在2T 时间间隔中，其平均速度大小与平均速率大小分别为-12O a p(A) 2πR /T , 2πR/T ． (B) 0 , 2πR /T(C) 0 , 0． (D) 2πR /T , 0. ［ ］8、 以下五种运动形式中，a ϖ保持不变的运动是(A) 单摆的运动． (B) 匀速率圆周运动．(C) 行星的椭圆轨道运动． (D) 抛体运动．(E) 圆锥摆运动． ［ ］9、对于沿曲线运动的物体，以下几种说法中哪一种是正确的：(A) 切向加速度必不为零．(B) 法向加速度必不为零（拐点处除外）．(C) 由于速度沿切线方向，法向分速度必为零，因此法向加速度必为零．(D) 若物体作匀速率运动，其总加速度必为零． (E) 若物体的加速度a ϖ为恒矢量，它一定作匀变速率运动． ［ ］10、 质点作曲线运动，r ϖ表示位置矢量，v ϖ表示速度，a ϖ表示加速度，S 表示路程，a 表示切向加速度，下列表达式中，(1) a t = d /d v ， (2) v =t r d /d ， (3) v =t S d /d ， (4) t a t =d /d v ϖ．(A) 只有(1)、(4)是对的．(B) 只有(2)、(4)是对的．(C) 只有(2)是对的．(D) 只有(3)是对的． ［ ］11、 某物体的运动规律为t k t 2d /d v v -=，式中的k 为大于零的常量．当0=t 时，初速为v 0，则速度v 与时间t 的函数关系是(A) 0221v v +=kt , (B) 0221v v +-=kt , (C) 02121v v +=kt , (D) 02121v v +-=kt ［ ］ 12、 一物体从某一确定高度以0v ϖ的速度水平抛出，已知它落地时的速度为t v ϖ，那么它运动的时间是(A) g t 0v v -． (B) gt 20v v - ． (C)()g t 2/1202v v -． (D) ()g t 22/1202v v - . [ ] 13、一质点在平面上作一般曲线运动，其瞬时速度为v ϖ，瞬时速率为v ，某一时间内的平均速度为v ϖ，平均速率为v ，它们之间的关系必定有：（A ）v v v,v ==ρρ （B ）v v v,v =≠ρρ（C ）v v v,v ≠≠ρρ （D ）v v v,v ≠=ρρ [ d ]14、在相对地面静止的坐标系内，A 、B 二船都以2 m/s 速率匀速行驶，A 船沿x 轴正向，B 船沿y 轴正向．今在A 船上设置与静止坐标系方向相同的坐标系(x 、y 方向单位矢用i ϖ、j ϖ表示)，那么在A 船上的坐标系中，B 船的速度（以m/s为单位）为 (A) 2i ϖ＋2j ϖ． (B) -2i ϖ＋2j ϖ． (C) －2i ϖ－2j ϖ． (D) 2i ϖ－2j ϖ． ［ ］15、一条河在某一段直线岸边同侧有A 、B 两个码头，相距1 km ．甲、乙两人需要从码头A 到码头B ，再立即由B 返回．甲划船前去，船相对河水的速度为4 km/h ；而乙沿岸步行，步行速度也为4 km/h ．如河水流速为 2 km/h, 方向从A到B ，则(A) 甲比乙晚10分钟回到A ． (B) 甲和乙同时回到A ．(C) 甲比乙早10分钟回到A ． (D) 甲比乙早2分钟回到A ．［ ］16、一飞机相对空气的速度大小为 200 km/h, 风速为56 km/h ，方向从西向东．地面雷达站测得飞机速度大小为 192 km/h ，方向是(A) 南偏西16.3°． (B) 北偏东16.3°．(C) 向正南或向正北． (D) 西偏北16.3°．(E) 东偏南16.3°． ［ ］17、 下列说法哪一条正确？(A) 加速度恒定不变时，物体运动方向也不变．(B) 平均速率等于平均速度的大小．(C) 不管加速度如何，平均速率表达式总可以写成(v 1、v 2 分别为初、末速率) ()2/21v v v +=．(D) 运动物体速率不变时，速度可以变化． ［ ］18、 下列说法中，哪一个是正确的？(A) 一质点在某时刻的瞬时速度是2 m/s ，说明它在此后1 s 内一定要经过2 m的路程．(B) 斜向上抛的物体，在最高点处的速度最小，加速度最大．(C) 物体作曲线运动时，有可能在某时刻的法向加速度为零．(D) 物体加速度越大，则速度越大． ［ c ］19、 某人骑自行车以速率v 向西行驶，今有风以相同速率从北偏东30°方向吹来，试问人感到风从哪个方向吹来？(A) 北偏东30°． (B) 南偏东30°．(C) 北偏西30°． (D) 西偏南30°．c］20、在升降机天花板上拴有轻绳，其下端系一重物，当升降机以加速度a 1上升时，绳中的张力正好等于绳子所能承受的最大张力的一半，问升降机以多大加速度上升时，绳子刚好被拉断？(A) 2a1． (B) 2(a 1+g )．(C) 2a 1＋g ．(D) a 1＋g ． ［ ］21、 水平地面上放一物体A ，它与地面间的滑动摩擦系数为μ．现加一恒力F ϖ如图所示．欲使物体A 有最大加速度，则恒力F ϖ与水平方向夹角θ 应满足(A) sin θ ＝μ． (B) cos θ ＝μ． (C) tg θ ＝μ． (D) ctg θ ＝μ． ［ ］22、 一只质量为m 的猴，原来抓住一根用绳吊在天花板上的质量为M 的直杆，悬线突然断开，小猴则沿杆子竖直向上爬以保持它离地面的高度不变，此时直杆下落的加速度为 (A) g . (B) g M m . (C) g M m M +. (D) g mM m M -+ . (E) g M m M -. [ ]23、如图所示，质量为m 的物体A 用平行于斜面的细线连结置于光滑的斜面上，若斜面向左方作加速运动，当物体开始脱离斜面时，它的加速度的大小为(A) g sin θ． (B) g cos θ．(C) g ctg θ． (D) g tg θ． ［ ］24、如图所示，一轻绳跨过一个定滑轮，两端各系一质量分别为m 1和m 2的重物，且m 1>m 2．滑轮质量及轴上摩擦均不计，此时重物的加速度的大小为a ．今用一竖直向下的恒力g m F 1=代替质量为m 1的物体，可得质量为m 2的重物的加速度为的大小a ′，则(A) a ′= a (B) a ′> a(C) a ′< a (D) 不能确定. ［ ］25、升降机内地板上放有物体A ，其上再放另一物体B ，二者的质量分别为M A 、a 1M B ．当升降机以加速度a 向下加速运动时(a <g )，物体A 对升降机地板的压力在数值上等于(A) M A g. (B) (M A +M B )g.(C) (M A +M B )(g +a ). (D) (M A +M B )(g -a ). ［ ］26、如图，滑轮、绳子质量及运动中的摩擦阻力都忽略不计，物体A 的质量m 1大于物体B 的质量m 2．在A 、B 运动过程中弹簧秤S 的读数是(A) .)(21g m m + (B) .)(21g m m -(C) .22121g m m m m + (D) .42121g m m m m + ［ ］27、如图所示，质量为m 的物体用细绳水平拉住，静止在倾角为θ的固定的光滑斜面上，则斜面给物体的支持力为(A) θcos mg . (B) θsin mg . (C) θcos mg . (D) θsin mg . [ ] 28、光滑的水平桌面上放有两块相互接触的滑块，质量分别为m 1和m 2，且m 1<m 2．今对两滑块施加相同的水平作用力，如图所示．设在运动过程中，两滑块不离开，则两滑块之间的相互作用力N应有 (A) N =0. (B) 0 < N < F.(C) F < N <2F. (D) N > 2F. ［ ］29、 用水平压力F ϖ把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止．当F ϖ逐渐增大时，物体所受的静摩擦力f(A) 恒为零．(B) 不为零，但保持不变．(C) 随F 成正比地增大．(D) 开始随F 增大，达到某一最大值后，就保持不变 ［ ］30、两个质量相等的小球由一轻弹簧相连接，再用一细绳悬挂于天花板上，处于静止状态，如图所示．将绳子剪断的瞬间，球1和球2的加速度分别为(A) a 1＝ｇ，a 2＝ｇ． (B) a 1＝0，a 2＝ｇ．(C) a 1＝ｇ，a 2＝0． (D) a 1＝2ｇ，a 2＝0．［ ］31、竖立的圆筒形转笼，半径为R ，绕中心轴OO ＇转动，物块A 紧靠在圆筒的内壁上，物块与圆筒间的摩擦系数为μ，要使1物块A 不下落，圆筒转动的角速度ω至少应为 (A) R g μ (B)g μ(C) Rg μ (D)R g ［ ］32、 一个圆锥摆的摆线长为l ，摆线与竖直方向的夹角恒为θ，如图所示．则摆锤转动的周期为(A) g l . (B) gl θcos . (C) g l π2. (D) g l θπcos 2 . ［ ］ 33、一公路的水平弯道半径为R ，路面的外侧高出内侧，并与水平面夹角为θ．要使汽车通过该段路面时不引起侧向摩擦力，则汽车的速率为(A) Rg . (B) θtg Rg .(C) θθ2sin cos Rg . (D) θctg Rg ［ ］34、 一段路面水平的公路，转弯处轨道半径为R ，汽车轮胎与路面间的摩擦系数为μ，要使汽车不致于发生侧向打滑，汽车在该处的行驶速率(A) 不得小于gR μ． (B) 不得大于gR μ．(C) 必须等于gR 2． (D) 还应由汽车的质量M 决定． ［ ］35、 在作匀速转动的水平转台上，与转轴相距R 处有一体积很小的工件A ，如图所示．设工件与转台间静摩擦系数为μs ，若使工件在转台上无滑动，则转台的角速度ω应满足(A) Rg s μω≤. (B) R g s 23μω≤. (C) R g s μω3≤. (D) Rg s μω2≤. ［ ］36、质量为m 的质点，以不变速率v 沿图中正三角形ABC 的水平光滑轨道运动．质点越过A 角时，轨道作用于质点的冲量的大小为(A) m v ． (B) m v ．(C) m v ． (D) 2m v ．［ ］37、一炮弹由于特殊原因在水平飞行过程中，突然炸裂成两块，其中一块作θ l ωO R A A23自由下落，则另一块着地点（飞行过程中阻力不计）(A) 比原来更远． (B) 比原来更近．(C) 仍和原来一样远． (D) 条件不足，不能判定． ［ ］38、 如图所示，砂子从h ＝0.8 m 高处下落到以3 m ／s 的速率水平向右运动的传送带上．取重力加速度g ＝10 m ／s 2．传送带给予刚落到传送带上的砂子的作用力的方向为(A)与水平夹角53°向下． (B) 与水平夹角53°向上．(C)与水平夹角37°向上．(D) 与水平夹角37°向下． ［ b ］39、 质量为20 g 的子弹沿X 轴正向以 500 m/s 的速率射入一木块后，与木块一起仍沿X 轴正向以50 m/s 的速率前进，在此过程中木块所受冲量的大小为(A) 9 N·s . (B) -9 N·s ．(C)10 N·s ． (D) -10 N·s ． ［ ］40、质量分别为m A 和m B (m A >m B )、速度分别为A v ϖ和B v ϖ (v A > v B )的两质点A 和B ，受到相同的冲量作用，则(A) A 的动量增量的绝对值比B 的小．(B) A 的动量增量的绝对值比B 的大．(C) A 、B 的动量增量相等．(D) A 、B 的速度增量相等． ［ ］41、在水平冰面上以一定速度向东行驶的炮车，向东南（斜向上）方向发射一炮弹，对于炮车和炮弹这一系统，在此过程中（忽略冰面摩擦力及空气阻力）(A) 总动量守恒．(B) 总动量在炮身前进的方向上的分量守恒，其它方向动量不守恒．(C) 总动量在水平面上任意方向的分量守恒，竖直方向分量不守恒．(D) 总动量在任何方向的分量均不守恒． ［ ］42、 质量为20 g 的子弹，以400 m/s 的速率沿图示方向射入一原来静止的质量为980 g 的摆球中，摆线长度不可伸缩．子弹射入后开始与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s ． (B) 4 m/s ． (C) 7 m/s ． (D) 8 m/s ． ［ ］43、A 、B 两木块质量分别为m A 和m B ，且m B ＝2m A ，两者用一轻弹簧连接后静止于光滑水平桌面上，如图所示．若用外力将两木块压近使弹簧被压缩，然后将外力撤去，则此后两木块运动动能之比E KA /E KB 为(A) 21． (B) 2/2． (C) 2． (D) 2． ［ ］44、质量为m 的小球，沿水平方向以速率v 与固定的竖直壁作弹性碰撞，设指向壁内的方向为正方向，则由于此碰撞，小球的动量增量为(A) m v ． (B) 0．(C) 2m v ． (D) –2m v ． ［45、机枪每分钟可射出质量为20 g 的子弹900颗，子弹射出的速率为800 m/s ，则射击时的平均反冲力大小为(A) 0.267 N ． (B) 16 N ．(C)240 N ． (D) 14400 N ． ［ ］46、人造地球卫星，绕地球作椭圆轨道运动，地球在椭圆的一个焦点上，则卫星的(A)动量不守恒，动能守恒．(B)动量守恒，动能不守恒．(C)对地心的角动量守恒，动能不守恒．(D)对地心的角动量不守恒，动能守恒． ［ ］47、一质点作匀速率圆周运动时，(A) 它的动量不变，对圆心的角动量也不变．(B) 它的动量不变，对圆心的角动量不断改变．(C) 它的动量不断改变，对圆心的角动量不变．(D) 它的动量不断改变，对圆心的角动量也不断改变． ［ ］48、一个质点同时在几个力作用下的位移为： k j i r ρρρρ654+-=∆ (SI) 其中一个力为恒力k j i F ρρρρ953+--= (SI)，则此力在该位移过程中所作的功为(A) -67 J ． (B) 17 J ．(C) 67 J ． (D) 91 J ． ［ ］49、质量分别为m 和4m 的两个质点分别以动能E 和4E 沿一直线相向运动，它们的总动量大小为(A) 2mE 2 (B) mE 23．m A m B(C) mE 25． (D) mE 2)122(- ［ ］50、如图所示，木块m 沿固定的光滑斜面下滑，当下降h 高度时，重力作功的瞬时功率是： (A)21)2(gh mg ． (B)21)2(cos gh mg θ． (C)21)21(sin gh mg θ． (D)1)2(sin gh mg θ． ［ ］51、已知两个物体A 和B 的质量以及它们的速率都不相同，若物体A 的动量在数值上比物体B 的大，则A 的动能E KA 与B 的动能E KB 之间(A) E KB 一定大于E KA ． (B) E KB 一定小于E KA ．(C) E KB ＝E KA ． (D) 不能判定谁大谁小． ［ ］52、对于一个物体系来说，在下列的哪种情况下系统的机械能守恒？(A) 合外力为0．(B) 合外力不作功．(C) 外力和非保守内力都不作功．(D) 外力和保守内力都不作功． ［ ］53、下列叙述中正确的是(A)物体的动量不变，动能也不变．(B)物体的动能不变，动量也不变．(C)物体的动量变化，动能也一定变化．(D)物体的动能变化，动量却不一定变化． ［ a ］54、作直线运动的甲、乙、丙三物体，质量之比是 1∶2∶3．若它们的动能相等，并且作用于每一个物体上的制动力的大小都相同，方向与各自的速度方向相反，则它们制动距离之比是(A) 1∶2∶3． (B) 1∶4∶9．(C) 1∶1∶1． (D) 3∶2∶1．(E) 3∶2∶1． ［ ］55、 速度为v 的子弹，打穿一块不动的木板后速度变为零，设木板对子弹的阻力是恒定的．那么，当子弹射入木板的深度等于其厚度的一半时，子弹的速度是(A) v 41． (B) v 31． (C) v 21． (D) v 21． ［ ］56、 考虑下列四个实例．你认为哪一个实例中物体和地球构成的系统的机械能不守恒?(A) 物体作圆锥摆运动．(B) 抛出的铁饼作斜抛运动（不计空气阻力）．(C) 物体在拉力作用下沿光滑斜面匀速上升．(D) 物体在光滑斜面上自由滑下． ［ ］57、一竖直悬挂的轻弹簧下系一小球，平衡时弹簧伸长量为d ．现用手将小球托住，使弹簧不伸长，然后将其释放，不计一切摩擦，则弹簧的最大伸长量(A) 为d ． (B) 为d 2．(C) 为2d ．(D) 条件不足无法判定． ［ ］58、A 、B 两物体的动量相等，而m A ＜m B ，则A 、B 两物体的动能(A) E KA ＜E K B ． (B) E KA ＞E KB ．(C) E KA ＝E K B ． (D) 孰大孰小无法确定． ［ ］59、如图所示，一个小球先后两次从P 点由静止开始，分别沿着光滑的固定斜面l 1和圆弧面l 2下滑．则小球滑到两面的底端Q 时的(A) 动量相同，动能也相同．(B) 动量相同，动能不同． (C) 动量不同，动能也不同．(D) 动量不同，动能相同． ［ ］60、一物体挂在一弹簧下面，平衡位置在O 点，现用手向下拉物体，第一次把物体由O 点拉到M 点，第二次由O点拉到N 点，再由N 点送回M 点．则在这两个过程中(A) 弹性力作的功相等，重力作的功不相等． (B) 弹性力作的功相等，重力作的功也相等． (C) 弹性力作的功不相等，重力作的功相等． (D) 弹性力作的功不相等，重力作的功也不相等． ［ ］61、物体在恒力F 作用下作直线运动，在时间∆t 1内速度由0增加到v ，在时间∆t 2内速度由v 增加到2 v ，设F 在∆t 1内作的功是W 1，冲量是I 1，在∆t 2内作的功是W 2，冲量是I 2．那么，(A) W 1 = W 2，I 2 > I 1． (B) W 1 = W 2，I 2 < I 1．(C) W 1 < W 2，I 2 = I 1． (D) W 1 > W 2，I 2 = I 1． ［ ］62、两个质量相等、速率也相等的粘土球相向碰撞后粘在一起而停止运动. 在此过程中，由这两个粘土球组成的系统，(A) 动量守恒，动能也守恒．(B) 动量守恒，动能不守恒．(C) 动量不守恒，动能守恒．(D) 动量不守恒，动能也不守恒． ［ ］63、 一子弹以水平速度v 0射入一静止于光滑水平面上的木块后，随木块一起运动．对于这一过程正确的分析是(A) 子弹、木块组成的系统机械能守恒．(B) 子弹、木块组成的系统水平方向的动量守恒．(C) 子弹所受的冲量等于木块所受的冲量．(D) 子弹动能的减少等于木块动能的增加． ［ ］64、一光滑的圆弧形槽M 置于光滑水平面上，一滑块m 自槽的顶部由静止释放后沿槽滑下，不计空气阻力．对于这一过程，以下哪种分析是对的？(A) 由m 和M 组成的系统动量守恒．(B) 由m 和M 组成的系统机械能守恒．(C) 由m 、M 和地球组成的系统机械能守恒．(D) M 对m 的正压力恒不作功． ［ c ］65、两木块A 、B 的质量分别为m 1和m 2，用一个质量不计、劲度系数为k 的弹簧连接起来．把弹簧压缩x 0并用线扎住，放在光滑水平面上，A 紧靠墙壁，如图所示，然后烧断扎线．判断下列说法哪个正确．(A) 弹簧由初态恢复为原长的过程中，以A 、B 、弹簧为系统，动量守恒．(B) 在上述过程中，系统机械能守恒．(C) 当A 离开墙后，整个系统动量守恒，机械能不守恒．(D) A 离开墙后，整个系统的总机械能为2021kx ，总动量为零． ［ ］ 66、两个匀质圆盘A 和B 的密度分别为A ρ和B ρ，若ρA ＞ρB ，但两圆盘的质量与厚度相同，如两盘对通过盘心垂直于盘面轴的转动惯量各为J A 和J B ，则(A) J A ＞J B ． (B) J B ＞J A ．(C) J A ＝J B ． (D) J A 、J B 哪个大，不能确定． ［ ］67、 关于刚体对轴的转动惯量，下列说法中正确的是（A ）只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关．（B ）取决于刚体的质量和质量的空间分布，与轴的位置无关．（C ）取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置．（D ）只取决于转轴的位置，与刚体的质量和质量的空间分布无关．［ ］6568、 均匀细棒OA 可绕通过其一端O 而与棒垂直的水平固定光滑轴转动，如图所示．今使棒从水平位置由静止开始自由下落，在棒摆动到竖直位置的过程中，下述说法哪一种是正确的？ (A) 角速度从小到大，角加速度从大到小．(B) 角速度从小到大，角加速度从小到大．(C) 角速度从大到小，角加速度从大到小．(D) 角速度从大到小，角加速度从小到大． ［ ］69、 一圆盘绕过盘心且与盘面垂直的光滑固定轴O 以角速度ω按图示方向转动.若如图所示的情况那样，将两个大小相等方向相反但不在同一条直线的力F 沿盘面同时作用到圆盘上，则圆盘的角速度ω (A) 必然增大． (B) 必然减少．(C) 不会改变． (D) 如何变化，不能确定． ［ ］70、 有一半径为R 的水平圆转台，可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动，转动惯量为J ，开始时转台以匀角速度ω0转动，此时有一质量为m 的人站在转台中心．随后人沿半径向外跑去，当人到达转台边缘时，转台的角速度为(A) 02ωmRJ J +． (B) ()02ωR m J J +． (C) 02ωmRJ ． (D) 0ω． ［ ］ 71、 如图所示，一水平刚性轻杆，质量不计，杆长l＝20 cm ，其上穿有两个小球．初始时，两小球相对杆中心O 对称放置，与O 的距离d ＝5 cm ，二者之间用细线拉紧．现在让细杆绕通过中心O 的竖直固定轴作匀角速的转动，转速为ω 0，再烧断细线让两球向杆的两端滑动．不考虑转轴的和空气的摩擦，当两球都滑至杆端时，杆的角速度为(A) 2ω 0． (B)ω 0．(C) 21 ω 0． (D)041ω． ［ d ］ 72、 刚体角动量守恒的充分而必要的条件是(A) 刚体不受外力矩的作用．(B) 刚体所受合外力矩为零．(C) 刚体所受的合外力和合外力矩均为零．(D) 刚体的转动惯量和角速度均保持不变． ［ b ］73、 一块方板，可以绕通过其一个水平边的光滑固定轴自由转动．最初板自由下垂．今有一小团粘土，垂直板面撞击方板，并粘在板上．对粘土和方板系统，如果忽略空气阻力，在碰撞中守恒的量是(A) 动能． (B) 绕木板转轴的角动量．68、69、(C) 机械能． (D) 动量． ［ ］74、如图所示，一匀质细杆可绕通过上端与杆垂直的水平光滑固定轴O 旋转，初始状态为静止悬挂．现有一个小球自左方水平打击细杆．设小球与细杆之间为非弹性碰撞，则在碰撞过程中对细杆与小球这一系统(A) 只有机械能守恒．(B) 只有动量守恒．(C) 只有对转轴O 的角动量守恒．(D) 机械能、动量和角动量均守恒． ［ ］75、质量为m 的小孩站在半径为R 的水平平台边缘上．平台可以绕通过其中心的竖直光滑固定轴自由转动，转动惯量为J ．平台和小孩开始时均静止．当小孩突然以相对于地面为v 的速率在台边缘沿逆时针转向走动时，则此平台相对地面旋转的角速度和旋转方向分别为(A) ⎪⎭⎫ ⎝⎛=R J mR v 2ω，顺时针． (B) ⎪⎭⎫ ⎝⎛=R J mR v 2ω，逆时针． (C) ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=R mR J mR v 22ω，顺时针． (D) ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=R mR J mR v 22ω，逆时针． ［ ］76、 一水平圆盘可绕通过其中心的固定竖直轴转动，盘上站着一个人.把人和圆盘取作系统，当此人在盘上随意走动时，若忽略轴的摩擦，此系统(A) 动量守恒．(B) 机械能守恒．(C) 对转轴的角动量守恒．(D) 动量、机械能和角动量都守恒．(E) 动量、机械能和角动量都不守恒． ［ ］77、光滑的水平桌面上有长为2l 、质量为m 的匀质细杆，可绕通过其中点O 且垂直于桌面的竖直固定轴自由转动，转动惯量为231ml ，起初杆静止．有一质量为m 的小球在桌面上正对着杆的一端，在垂直于杆长的方向上，以速率v 运动，如图所示．当小球与杆端发生碰撞后，就与杆粘在一起随杆转动．则这一系统碰撞后的转动角速度是(A) 12v l ． (B) l32v ． (C) l 43v ． (D) lv 3． ［ ］78、如图所示，一静止的均匀细棒，长为L 、质量为M ，可绕通过棒的端点且垂直于棒长的光滑固定轴O 在水平面内转动，转动惯量为231ML ．一质量为m 、速率为v 的子弹在水平面内沿与棒垂直的方向射出并穿出棒的自由端，设穿过棒后子弹的速率为v 21，则此时棒的角速度应为 (A) ML m v ． (B) MLm 23v ． (C) MLm 35v ． (D) ML m 47v ． ［ ］ 79、光滑的水平桌面上，有一长为2L 、质量为m 的匀质细杆，可绕过其中点且垂直于杆的竖直光滑固定轴O 自由转动，其转动惯量为31mL 2，起初杆静止．桌面上有两个质量均为m 的小球，各自在垂直于杆的方向上，正对着杆的一端，以相同速率v 相向运动，如图所示．当两小球同时与杆的两个端点发生完全非弹性碰撞后，就与杆粘在一起转动，则这一系统碰撞后的转动角速度应为 (A) L 32v ． (B) L54v ． (C) L 76v ． (D) L98v ． (E) L712v ． ［ ］ 80、花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动，开始时两臂伸开，转动惯量为J 0，角速度为ω0．然后她将两臂收回，使转动惯量减少为31J 0．这时她转动的角速度变为(A) 31ω0． (B) ()3/1 ω0． (C) 3 ω0． (D) 3 ω0． ［ ］二、填空题：81、一物体质量为M ，置于光滑水平地板上．今用一水平力F ϖ通过一质量为m 的绳拉动物体前进，则物体的加速度a ＝______________，绳作用于物体上的力T ＝_________________．82、图所示装置中，若两个滑轮与绳子的质量以及滑轮与其轴之间的摩擦都忽略不计，/绳子不可伸长，则在外力F 的作用下，物体m 1和m 2的加速78、ϖ v ϖ 俯视图79、O v俯视图 8183、在如图所示的装置中，两个定滑轮与绳的质量以及滑轮与其轴之间的摩擦都可忽略不计，绳子不可伸长，m 1与平面之间的摩擦也可不计，在水平外力F 的作用下，物体m 1与m 2的加速度a ＝______________，绳中的张力T ＝_________________．84、如果一个箱子与货车底板之间的静摩擦系数为μ，当这货车爬一与水平方向成θ角的平缓山坡时，要不使箱子在车底板上滑动，车的最大加速度 a max ＝_______________________________________．85、一物体质量M ＝2 kg ，在合外力i t F ϖ)23(+= (SI )的作用下，从静止开始运动，式中i ϖ为方向一定的单位矢量, 则当ｔ＝1 s 时物体的速度1v ϖ＝__________．86、设作用在质量为1 kg 的物体上的力F ＝6t ＋3（SI ）．如果物体在这一力的作用下，由静止开始沿直线运动，在0到2.0 s 的时间间隔内，这个力作用在物体上的冲量大小Ｉ＝__________________．87、一质量为m 的小球A ，在距离地面某一高度处以速度v ϖ水平抛出，触地后反跳．在抛出t 秒后小球A 跳回原高度，速度仍沿水平方向，速度大小也与抛出时相同，如图．则小球A 与地面碰撞过程中，地面给它的冲量的方向为________________，冲量的大小为____________________．88、两个相互作用的物体A 和B ，无摩擦地在一条水平直线上运动．物体A 的动量是时间的函数，表达式为 P A = P 0 – b t ，式中P 0 、b 分别为正值常量，t 是时间．在下列两种情况下，写出物体B 的动量作为时间函数的表达式：83、87ϖ安徽大学期末试卷(1) 开始时，若B 静止，则 P B 1＝______________________；(2) 开始时，若Ｂ的动量为 – P 0，则P B 2 = _____________．89、有两艘停在湖上的船，它们之间用一根很轻的绳子连接．设第一艘船和人的总质量为250 kg , 第二艘船的总质量为500 kg ，水的阻力不计．现在站在第一艘船上的人用F = 50 N 的水平力来拉绳子，则5 s 后第一艘船的速度大小为_________；第二艘船的速度大小为______．90、质量为m 的小球自高为y 0处沿水平方向以速率v 0抛出,与地面碰撞后跳起的最大高度为21y 0，水平速率为21v 0，则碰撞过程中 (1) 地面对小球的竖直冲量的大小为 ________________________；(2) 地面对小球的水平冲量的大小为________________________．91、质量为M 的平板车，以速度v ϖ在光滑的水平面上滑行，一质量为m 的物 体从h 高处竖直落到车子里．两者一起运动时的速度大小为_______________．92、如图所示，质量为M 的小球，自距离斜面高度为h 处自由下落到倾角为30°的光滑固定斜面上．设碰撞是完全弹性的，则小球对斜面的冲量的大小为________，方向为____________________________． 93、一质量为m 的物体，以初速0v ϖ从地面抛出，抛射角θ＝30°，如忽略空气阻力，则从抛出到刚要接触地面的过程中(1) 物体动量增量的大小为________________，(3) 物体动量增量的方向为________________．y 21y安徽大学期末试卷94、如图所示，流水以初速度1v ϖ进入弯管，流出时的速度为2v ϖ，且v 1＝v 2＝v ．设每秒流入的水质量为q ，则在管子转弯处，水对管壁的平均冲力大小是______________，方向__________________．（管内水受到的重力不考虑）95、质量为m 的质点，以不变的速率v 经过一水平光滑轨道的︒60弯角时，轨道作用于质点的冲量大小Ｉ＝________________．96、质量为m 的质点，以不变的速率v 经过一水平光滑轨道的︒60弯角时，轨道作用于质点的冲量大小Ｉ＝________________．97、质量为M 的车以速度v 0沿光滑水平地面直线前进，车上的人将一质量为m 的物体相对于车以速度u 竖直上抛，则此时车的速度v ＝______．98、一质量为30 kg 的物体以10 m·s -1的速率水平向东运动，另一质量为20 kg 的物体以20 m·s -1的速率水平向北运动。
高考物理力学竞赛试题(附答案)
高考物理力学试题考试时间：120分钟 满分160分一、本题共15小题，每小题4分，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．1. 图示为高速摄影机拍摄到的子弹穿过苹果瞬间的照片。
该照片经过放大后分析出，在曝光时间内，子弹影像前后错开的距离约为子弹长度的1%~2%。
已知子弹飞行速度约为500m/s ，因此可估算出这幅照片的曝光时间最接近A ．10-3sB ．10-6sC ．10-9sD ．10-12s 2．如图所示，在高为H 的台阶上，以初速度0v 抛出一质量为m 的小石子，不计空气阻力，当小石子落到距抛出点的垂直高度为h 的台阶上时，小石子动能的增量为Ａ．mgh Ｂ．221mv mgh + Ｃ．mgh mgH - Ｄ．221mv3. 有四名运动员在标准的田径场进行800米跑步竞赛，图中插小旗处是他们各自的起跑位置，他们都顺利地按规则要求完成了比赛，下列说法正确的是A ．他们跑完的路程相同B ．他们跑完的位移相同C ．他们跑完的圈数相同D ．他们到达的终点可以相同4．如图所示，一同学沿一直线行走，现用频闪照相记录了他行走中9个位置的图片，观察图片，能大致反映该同学运动情况的速度—时间图象是5．下列实例属于超重现象的是A ．汽车驶过拱形桥顶端B ．荡秋千的小孩通过最低点C ．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动D ．火箭点火后加速升空 6．如图所示，物体A 靠在竖直墙面上，在力F 作用下，A 、B 保持静止。
物体B 的受力个数为：A ．2B ．3C ．4D ．57．如图所示，PQS 是固定于竖直平面内的光滑的 14 圆周轨道，圆心O 在S 的正上方。
在O和P 两点各有一质量为m 的小物块a 和b ，从同一时刻开始，a 自由下落，b 沿圆弧下滑。
以下说法正确的是A ．a 比b 先到达S ，它们在S 点的动能相等B ．a 、b 同时到达S ，它们在S 点的速度不同C ．a 比b 先到达S ，它们在S 点的速度相同D ．b 比a 先到达S ，它们在S 点的动能相等8．如图所示，光滑轨道MO 和ON 底端对接且ON=2MO ，M 、N 两点高度相同。
第十一届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)试题答案
力
学
与
实
践
2017 年 第 39 卷
第十一届全国周培源大学生 力学竞赛（个人赛）试题答案
出题学校：湖南大学 本试卷分为基础题和提高题两部分 满分 120 分 时间 3 小时 30 分
说明： 个人赛奖项分为全国奖和赛区奖. 全国奖先以 提高题得分为筛选标准， 再按总得分排名， 根据名次 最终确定获奖人；赛区奖直接按赛区内总成绩排名 确定获奖人. 全国奖获奖人不再重复获得赛区奖. 注意：答卷中各题所得的最后计算结果用分数表示 或用小数表示均可. 基础题部分 (填空题， 共 60 分) 一、 (6 分) 如图 1 所示，正方体边长为 c，其上作 用四个力 F 1 , F 2 , F 3 , F 4 ，各力大小之间的关系为 F1 = F2 = Fa ， F3 = F4 = Fb . 试计算以下问题，并 将结果填在相应的空内.
6 Fa c − 6
图2
(1) (2 分) 若轮 A 既滚又滑， 则系统的自由度数
为 (3)；
(2) (4 分) 若轮 A 与水平支承面光滑接触，轮 3 B 下落的高度与时间的关系为 gt2 . 8
向点 O 简化
本文于 2017–08–01 收到.
第 5 期
第十一届全国周培源大学生力学竞赛 (个人赛) 试题答案
因为
图7
最后取节点 B
√ 2 2 FX = 0 ⇒ − FBE + FBI − FBx = 0 2 2 √ √ 2 2 FY = 0 ⇒ − FBE − FBI + FBy = 0 2 2 √ 3 2 FBE = F (受压) 2 √ (5) (6)
四、 (6 分) 如图 8 所示， 小车上斜靠着长为 l、 质量 为 m 的均质杆 AB ，其倾角以 θ 表示. 杆处于铅垂 平面内， B 端与小车壁光滑接触， A 端与小车底板的 ◦ 摩擦角为 ϕm = 30 . 小车由动力装置驱动 (图中未 画出)，沿水平直线轨道向左运动，且其运动可以被 控制. 小车运动过程中， 杆 AB 相对于小车始终保持 静止，试计算以下问题，并将结果填在相应的空内.
大学生力学竞赛试题安徽省
大学生力学竞赛试题安徽省一、填空（每小题2分，共20分值）1．小明买了4块橡皮，每块a元，需要（）元。
当a=1.5时，需要（）元。
2．在○里填上“＞”、“＜”或“=”。
3.78÷0.99○3.78 2.6×1.01○2.67.2×1.3○7.2÷1.3 9.7÷1.2○9.7—1.23．在（）里填上合适的数。
2.05吨=（）吨（）千克3升50毫升=（）升4．一个两位小数保留一位小数是2.3，这个两位小数最大是（），最小是（）。
5.一个数的小数点先向左移动两位，再向右移动三位后是0.123，这个数是（）。
6.一个平行四边形的底是2.6厘米，高是4厘米，面积是（），一个三角形的底是2.5厘米，面积是10平方厘米，高是（）。
7.一条裤子n元，一件上衣的价格是一条裤子的6倍，则一件上衣需要（）元，买一套服装共需（）元。
8.501班进行1分钟跳绳测试，六位学生的成绩分别是：137个、142个、136个、150个、138个、149个，这组数据的平均数是（），中位数是（）。
9.正方体的六个面分别写着1、2、3、4、5、6，每次掷出“3”的可能性是（），每次掷出双数的可能性是（）。
10.一辆汽车开100公里需要8升汽油，开1公里需要（）升汽油，1升汽油可以开（）公里。
二、判断（每小题1分，共5分值）1．被除数不变，除数扩大100倍，商也扩大100倍。
（）2．a的平方就是a×2.…（）3．大于0.2而小于0.4的'数只有0.3一个。
（）4．两个等底等高的三角形一定可以拼成一个平行四边形。
（）5．一组数据的中位数和平均数可能相等。
（）三、选择（每小题1分，共5分值）1．2.695保留两位小数是（）。
A、2.69B、2.70C、0.702．已知0.35×170=59.5,那么3.5×1.7的积是()A、0.595B、5.95C、59.53．在一个位置观察一个长方体，一次最多能看到它的（）。
2016年安徽省大学生力学竞赛(理论力学部分)解答及评分标准
y1 + y2 = u t sin θ (+2 分) (1-3) 由式(1-2)知： t = H ，代入式(1-3)得：
u sin θ y1 + y2 = H (+2 分)
图 1-a
故子弹抵达落体的正下方时正好射中落体。 证毕。
（3）(本小题 13 分) θ0 = π 4 ，发射前子弹距落体的水平直线距离= 为： L H= cot θ0 H
的射击角度才能射中落体？
解：（1）(本小题 6 分)
要想子弹能射中落体，子弹必须在落体落到地面之前抵达落体的正下方。
物体无初速自由下落 H 距离所用的时间： t1 = 2H g
(+2 分)
子弹抵达落体的正下方所用的时= 间： t2
= H cot θ u0 cos θ
H u0 sin θ
(+2 分)
由 t2 ≤ t1 得：
(+2 分)
( ) 根据动能定理得： 1 m 2
vD2
− vB2
=−Fτ' ⋅ R
(+2 分)
求得： vD = 1.4g R
(+2 分)
（3）(本小题 10 分)
物块离开端口 D 开始做平抛运动，垂直方向的分速度等于零，水平方向的分速度为：
vD = 1.4g R 。 物块落到地面所用的时间为：T = 2R g
(+2 分)
由于轮盘与物块发生对心完全弹性碰撞，恢复系数 e = 1，且两者的质量相等，故物
块在 B 处的初速度为： v=B v= C 2g R
(+2 分)
物 块 在 滑 动 过 程 中 的 受 力 情 况 如 图 2-a 所 示 ， 其 中 的 动 滑 动 摩 擦 力 为 ：
2017年安徽省大学生力学竞赛单科组试题解答及评分标准
2 2
a(B )
a(n) B
a(e ) aC ，
a(e ) 2
2r
2 0
(+2 分)
所以：
BD
C
a(e )
2r 220
(+1 分)
(3) (本小题 6 分)
BD 杆做平面运动，以 B 为基点研究 D，加速度图如图 2.4 所示。
a(DB)
BD
BD
0
(+2 分)
得： M
Fr 2
(+2 分)
(+3 分)
B 图 1.1
再以 ECG 为研究对象，
受力图如图 1.2 所示
(+2 分)
Fx 0 得： FCx 0 (+2 分)
FCx
FCy
C
MC 2Fa M2 M3 FEa 0
得： FE 2qa
(+3 分) E
Fy FCy FE F 0 得：
FCy 3qa
(+3 分)
(2) (本小题 11 分)
以 AB 杆为对象，
受力图如图 1.3 所示
(2+分)
Fx 0 得： FAx 0 (+2 分)
FE MA FAx
M2
M3
G
图 1.2
FAy
q
C
A M1 图 1.3
FCy
Fy FAy FCy qa 0 得： FAy 4qa
rAe
rA
rC
C
rAr
A
图 4.1 所示。(+2 分)
全国周培源大学生力学竞赛个人赛试题解析
第4期小问题479个人赛试题不仅需要考虑基础课的特点，能考察参赛者对基础理论与基本假设的深入领悟和融会贯通能力，而且又要使参赛者在较短时间内展现出较强的分析问题、解决问题的能力。
试题本身要具有新颖性和原创性，这对命题者来说是一项富有挑战性的工作。
本次个人赛命题过程中，命题组在新颖性和原创性，尤其是与工程、生活和科技前沿问题结合方面做了大量的工作。
命题组提炼了多个问题，力求使试题不仅能够反映出学生对基本概念和基本假设的理解程度，还能够考核学生在力学模型的构建和求解方面的能力，引导学生深入思考工程、生活和科技中的本质科学问题。
本次力学竞赛对湖南大学力学教学起到了极大的提高和促进作用，期待全国周培源大学生力学竞赛越办越好，进一步激发学生学习力学的热情和创新欲望，推动力学教学水平的提升。
同时希望各兄弟院校对我们的工作进行批评指正。
致谢感谢李俊峰教授、武际可教授、梅凤翔教授、徐秉业教授和刘又文教授在命题过程中所提供的无私帮助，中国力学学会刘俊丽副主任、胡漫老师和郭亮老师做了大量的组织协调工作，在此表示感谢。
参考文献1王振东.关于力学竞赛的琐忆.力学与实践，2017，39(3):311-3142蒋持平.全国周培源大学生力学竞赛20年总结.力学与实践，2007，29(2):91-923竞赛组委会.第六届全国周培源大学生力学竞赛初试试题.力学与实践，2007，29(3):94-954西北工业大学.第七届全国周培源大学生力学竞赛试题.力学与实践，2009，31(4):103-1055清华大学.第八届全国周培源大学生力学竞赛试题.力学与实践，2001，33(3):102-1036四川大学.第九届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)试题.力学与实践，2013，35(3):109-1107山东科技大学.第十届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)试题.力学与实践，2015，37(4):551-5538高云峰，蒋持平.全国大学生力学竞赛赛题详解及点评(2015年版).北京：机械工业出版社，20159高云峰.第六届全国周培源大学生力学竞赛出题思路及说明.力学与实践，2007，29(4):93-9510蒋持平.发展创新挑战——第6届全国周培源大学生力学竞赛总结.力学与实践，2007，29(5):89-9111秦世伦.全国周培源大学生力学竞赛命题工作的体会.力学与实践,2016,38(6):395-39712秦世伦,魏泳涛,李晋川.第九届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)命题工作小结.力学与实践,2013,35(3):111-11213湖南大学.第十一届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)试题.力学与实践，2017，39(3):314-31814李道奎,肖万伸,任毅如等.一道力学竞赛题的多种解法及其相关问题讨论.力学与实践,2017,39(5):544-547(责任编辑:周冬冬)《小问题》栏欢迎来稿出题(请自拟题目或注明题目来源),题目及解答请寄《力学与实践》编辑部,采用后将致薄酬.2018-3一个质量为m，半径为R的薄壁匀质小球壳与桌面发生碰撞，碰撞前小球壳角速度为零、质心速度为v，如图1所示。
大学生物理竞赛试题及解答
其中 ^i 代表 x 轴正方向上的单位矢量. 你能否举出理由说明此结果并不正确. 31 ( 6 分) 用牛顿环测定透镜曲率半径实 验中, 为什么有时圆环条纹的中心并非暗斑, 甚至出现亮班 ( 理论上应是暗斑) ? 用什么数 据处理方法能消除它对曲率半径测量的影 响? 四、 在下面两题中任选一题作答. ( 10 分)
(D ) 此问题中谈 a 点、 b 点的电势无意
义 .
71 ( 3 分) 如图示, S 、 S 1、 S 2 为狭缝, P 1、 为线偏振片 (P 及 P ′ 可以撤去) , 其 P 2、 P、 P′
率, ∃ v 为一固定的速率间隔, 则速率在 v ± ∃ v 范围内的分子的百分率随着温度的增加 将 , 速率在 v p 到 v 之间的分子 的百分率随着温度的增加将 . 31 ( 2 分) 从单一热源吸取热量并将其完 全用来对外作功, 是不违反热力学第二定律 的, 例如 过程就是这种情况 . 41 ( 5 分) 如图示, 截面积为 A 、 单位长度 上匝数为 n 的螺绕环上套一边长为 l 的方形 线 圈, 今 在 方 形 线 圈 中 通 以 交 流 电 流 I = I 0 sin Ξt, 螺绕环两端为开端, 则其间电动势的 大小为
中 P 1 和 P 2 的偏振化方向互相垂直, P 和 P ′ 的偏振化方向互相平行, 且与 P 1、 P 2 的偏振 化方向皆成 45° 角. 在下列四种情况下, 屏上 有无干涉条纹. ( 四种情况全部填对才能得 分).
① 撤 掉 P 、P ′ , 保 留 P 1、P 2 , 屏 上 干涉条纹; ② 撤掉 P ′ 保留 P 、 P 1、 P 2 , 屏上 干涉条纹; ③ 撤 掉 P , 保 留 P 1、P 2、P ′ , 屏上 干涉条纹; ④ P 1、P 2、P 、P ′ 同 时 存 在, 屏 上 干涉条纹; ( 81 2 分) 卢瑟福 Α粒子散射实验证实了 , 斯 特 恩—盖 拉 赫 实 验 证 实 了
大学力学竞赛试题及答案
大学力学竞赛试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 以下哪项描述了牛顿第二定律？A. 力是物体运动状态改变的原因B. 物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比C. 力是物体间相互作用的结果D. 力的大小等于物体质量与速度的乘积答案：B2. 根据能量守恒定律，以下哪个说法是正确的？A. 能量可以被创造或消灭B. 能量可以在不同形式之间转换，但总量保持不变C. 能量只能从高能级向低能级转换D. 能量转换过程中会有部分能量损失答案：B3. 以下哪个选项是描述动量守恒定律的？A. 系统内所有物体的总动量在没有外力作用下保持不变B. 系统内所有物体的总动能在没有外力作用下保持不变C. 系统内所有物体的总质量在没有外力作用下保持不变D. 系统内所有物体的总能量在没有外力作用下保持不变答案：A4. 根据胡克定律，弹簧的形变与什么成正比？A. 弹簧的质量和形变速度B. 弹簧的形变和作用力C. 弹簧的形变和弹簧常数D. 弹簧的形变和物体的质量答案：C二、填空题（每题5分，共20分）1. 根据牛顿第三定律，作用力和反作用力大小______，方向______，作用在______物体上。
答案：相等；相反；不同2. 一个质量为2kg的物体，受到10N的力作用，其加速度大小为______ m/s²。
答案：53. 一个物体从静止开始自由下落，忽略空气阻力，其下落速度与时间的关系为v = ______。
答案：gt4. 动量守恒定律适用于______外力作用下的系统。
答案：没有三、计算题（每题10分，共40分）1. 一个质量为5kg的物体在水平面上以2m/s²的加速度加速运动，求作用在物体上的力的大小。
答案：根据牛顿第二定律，F = ma，所以 F = 5kg × 2m/s² = 10N。
2. 一辆质量为1000kg的汽车以60km/h的速度行驶，求其动能。
答案：首先将速度转换为m/s，60km/h = 16.67m/s。
2017年校内力学竞赛题目(经典)
2017年学院力学竞赛试卷
第一题（30分，写出分析计算过程）
结构尺寸及受力如图所示，AB可视为刚体，CD为圆截面钢杆，直径为35
D= mm，材料为Q235钢，许用应力为[]180
σ=MPa，200
E GPa
=
(1)求许可载荷[]F。
(2) 计算当50
F KN
=时，B点竖向位移。
(3) 若D处（双剪切）铆钉许用切应力MPa
100
]
[=
τ，试设计铆钉直径d。
第二题（30分，写出分析计算过程）
阶梯轴AB如图所示，AC段直径d1=40mm，CB
段直径d2=70mm，外力偶矩MB=1500N·m，MA=600N·m，MC=900N·m，G=80GPa，[τ]=60MPa，[φ/]=2（º）/m。
试校核该轴的强度和刚度。
第三题（20分，写出分析计算过程）
试求图示外伸梁A 、B 两处的约束力，已知：M =60 kN ⋅m ，p F =20 kN 。
第四题（20分，写出分析计算过程）
矿井起重机钢绳如图（a ）所示，AB 段截面积A1=300mm2， BC 段截面积
A2=400 mm2，钢绳的单位体积重量长度起吊重物的重
量求：
(1)钢绳内的最大应力；
(2)作轴力图。
328/kN m γ=，50l m = ，12P kN =
，。
安徽省力学竞赛试题及答案
安徽省力学竞赛试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 下列关于力的性质描述错误的是（）。
A. 力是物体对物体的作用B. 力的大小、方向和作用点都影响力的作用效果C. 力可以离开物体单独存在D. 力可以改变物体的运动状态答案：C2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
若物体质量为2kg，作用力为10N，则物体的加速度为（）。
A. 5 m/s²B. 10 m/s²C. 15 m/s²D. 20 m/s²答案：A3. 在光滑水平面上，一个物体受到两个相互垂直的力F1和F2的作用，若F1=10N，F2=5N，则物体受到的合力大小为（）。
A. 5NB. 10NC. 15ND. 20N答案：C4. 一个物体从静止开始自由下落，忽略空气阻力，其下落过程中的加速度大小为（）。
A. 9.8 m/s²B. 10 m/s²C. 15 m/s²D. 20 m/s²答案：A5. 根据胡克定律，弹簧的弹力F与弹簧的形变量x成正比，比例系数为弹簧的劲度系数k。
若弹簧的劲度系数为100N/m，弹簧的形变量为0.1m，则弹簧的弹力大小为（）。
A. 10NB. 5NC. 20ND. 15N答案：A6. 一个物体在水平面上做匀速直线运动，其动摩擦因数为0.3，若物体与水平面间的正压力为200N，则物体所受的摩擦力大小为（）。
A. 30NB. 60NC. 90ND. 120N答案：B7. 根据能量守恒定律，一个物体从某一高度自由下落，不计空气阻力，其势能将全部转化为（）。
A. 动能B. 内能C. 弹性势能D. 化学能答案：A8. 在斜面上下滑的物体，其受到的摩擦力方向是（）。
A. 沿斜面向上B. 沿斜面向下C. 与物体下滑方向相反D. 与物体下滑方向相同答案：C9. 一个物体在水平面上做匀速圆周运动，其向心力的来源是（）。
安徽省第二届大学生物理实验竞赛试题和参考题答案
XX省第二届大学生物理实验竞赛试题实验一用掠射法测量三棱镜的折射率[实验目的]利用提供的实验仪器,测量棱镜对汞光谱特征谱线折射率。
[实验器材]分光计一台、双面反射镜一个〔调节分光计使用、汞灯光源及光源电源一套、三棱镜一块。
[实验要求]1.调整好分光计〔望远镜聚焦于无穷远；望远镜主光轴垂直分光计中心转轴；平行光管出射平行光且主光轴垂直分光计中心转轴；注意：调好需请监考老师检查,否则该项计0分。
2.调整好三棱镜〔无论反光面AB、AC对准望远镜时,皆垂直望远镜主光轴；注意：该步调节只能调节载物台,不能调望远镜,否则酌情扣分；调好需请监考老师检查,否则该项计0分。
3. 调出汞光掠射彩色特征谱线带；注意：调好需请监考老师检查,否则该项计0分。
4. 简述掠射法测棱镜折射率的原理,写出测量公式；5. 数据测量记录与处理〔至少测量四种谱线。
[温馨提示]1. 请各位参赛选手把自己的抽签号写在答题纸上〔勿写姓名和学校。
2. 实验方案、实验步骤、实验数据、计算过程、计算结果〔已知三棱镜顶角A为60°等都要写在答题纸上。
3. 当入射光线几乎平行入射面AB入射即为掠射,实验时,为了保证平行光管出射光以接近90°的入射角掠射到三棱镜的AB面,需要将三棱镜放到载物台的合适位置。
图1 三棱镜折射光路图参考答案及评分标准1．调整好分光计：A 、望远镜聚焦于无穷远,B 、望远镜主光轴垂直分光计中心转轴,C 、平行光管出射平行光且主光轴垂直分光计中心转轴。
〔各10分,共30分2．调整好三棱镜〔无论反光面AB 、AC 对准望远镜时,皆垂直望远镜主光轴。
〔20分,两反光面对准望远镜时均不见"十"字反射像,酌情扣分,仅调好一面给10分3．调出汞光掠射彩色特征谱线带。
〔15分,入射光的入射角i 应大于85°,否则酌情扣分4．简述掠射测棱镜折射率的方法及相应的公式。
〔共15分公式推导过程——————————————————————————————————————————— 如图1所示,由折射定律,得：sin sin sin sin i n r n r θ=⎧⎨''=⎩ 〔1[3分] 由几何关系,得：r r A '+= 〔2[3分]由〔1、〔2式消去r 、r '可得：n =〔3[5分] 当入射光几乎平行于AB 面入射〔掠射时,有：90sin 1i i →⇒→ 此时出射角 θ' 即为极限角 θ,sin sin θθ'→,则〔3式变为：2n = 〔4[4分] 式中,A 与n 分别是三棱镜的顶角和折射率,θ为光线掠射时的出射极限角。
安徽物理竞赛试题及答案
安徽物理竞赛试题及答案一、选择题（每题4分，共40分）1. 光在真空中的传播速度是（）A. 3×10^8 m/sB. 3×10^5 m/sC. 3×10^6 m/sD. 3×10^7 m/s答案：A2. 根据牛顿第二定律，力和加速度的关系是（）A. F = maB. F = m/aC. F = a/mD. F = a*m答案：A3. 一个物体的动能与它的（）A. 质量成正比B. 速度成正比C. 质量与速度的乘积成正比D. 质量与速度的平方成正比答案：D4. 电磁波的波速在真空中是（）A. 3×10^8 m/sB. 3×10^5 m/sC. 3×10^6 m/sD. 3×10^7 m/s答案：A5. 电流通过导体时产生的热能与（）A. 电流的平方成正比B. 电流成正比C. 电压成正比D. 电阻成正比答案：A6. 一个物体在水平面上受到的摩擦力与（）A. 物体的质量成正比B. 物体的重力成正比C. 物体的速度成正比D. 物体的加速度成正比答案：B7. 根据热力学第一定律，能量守恒定律的表达式是（）A. ΔU = Q - WB. ΔU = Q + WC. ΔU = W - QD. ΔU = W + Q答案：B8. 一个物体从静止开始自由下落，其位移与时间的关系是（）A. s = 1/2gt^2B. s = 2gtC. s = gt^2D. s = gt答案：A9. 根据欧姆定律，电流与电压和电阻的关系是（）A. I = V/RB. I = V*RC. I = R/VD. I = V + R答案：A10. 一个物体在斜面上下滑时，其加速度与斜面倾角的关系是（）A. 与倾角成正比B. 与倾角成反比C. 与倾角的正弦成正比D. 与倾角的余弦成正比答案：C二、填空题（每题5分，共30分）11. 一个物体的质量为2kg，受到的重力为______N。
力学竞赛(专科)试题答案
参考答案及评分标准一、填空题（每题4分，共40分）1．答案： 压缩和弯曲。
2．答案：D （4分）3．答案： F N1=kN 7.16-（2分）； F N2=kN 7.26-（2分）。
4．答案：a l cos 2222EI π5．答案：6．答案：大柔度（细长）,22λπE中柔度（中长）,a-b λ 小柔度（短粗）,s σ7．答案：12KN （2分）； 16KN （2分）。
8．答案：MPa 75.8（4分） 9．答案：lEIi =（4分） 10．答案：)(834→EI ql （4分）二、计算题（共40分）11．答案：аmax=71.6Mpa 12．答案：43431515238424238424qgl ql qgl qlEI EI EI EI⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭， ； ，。
[]max maxmax 324595502149200(/16) 6.510dN T T dd ττπ-==⋅=≤≥==⨯1）由强度平衡条件求直径作轴上各段功率分配图（图（b ）)，它可代表轴的扭距图。
N m m 解：=65mm()b 1010kW[]max max 42180327.510dT G d d d πϕϕπ-=≤⨯⋅≥=⨯=2)由刚度条件求直径m=75mm 综上述所以取75mm13．答案：解：（1）刚架为一次超静定结构，取基本结构如下图所示：写出力法方程如下：δ11 X 1+Δ1P = 0（3）计算系数δ11及自由项Δ1P先作1M 图和M P 图如下：δ11=22312L LL L 7L 23+=2EI EI 6EIΔ1P =2241131L qL L L qL L9qL 3242--=-2EI EI 16EI（4）求解多余未知力：X 1=41P 3119qL-Δ2716EI -=-=qL 7L δ566EI（↑）（5）由式M= 1M X 1+M p 按叠加法作出M 图如下：14．答案：q 21qL 15615．答案：16．答案：三、综合题（共20分）17．答案：mm 1393020017030185302008517030=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=⋅=∑∑iCiiC Ay A y截面对中性轴z 的惯性矩为4623232mm103.404630200123020054170301217030)(⨯=⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯=+=∑A a I I zC z 由于截面不对称于中性轴，故应分别计算W z366max 366max mm 1029.0139103.40mm 1066.061103.40⨯=⨯==⨯=⨯==下下上上y I W y I W z z z z（3）校核强度由于材料的抗拉性能和抗压性能不同，且截面又不对称于中性轴，所以需对最大拉应力与最大压应力分别进行校核。
安徽省大学生力学竞赛
附件安徽省大学生力学竞赛（本科组）范围（试行）理论力学一、大体部份1. 静力学(1) 掌握工程对象中力、力矩、力偶等大体概念及其性质。
能熟练地计算力的投影、力对点的矩、力对轴的矩和力偶矩及其投影。
(2) 掌握刚体和约束的概念和各类常见约束力的性质。
能熟练地画出单个刚体及刚体系的受力图。
(3) 掌握各类类型力系的简化方式和简化结果，包括平行力系中心的概念及其位置计算的方式，掌握力系的主矢和主矩的大体概念及其性质。
能熟练地计算各类力系的主矢和主矩。
(4) 掌握各类类型力系的平衡条件。
能熟练地利用平衡方程求解单个刚体和刚体系的平衡问题。
了解结构的静定和超静定概念。
(5) 掌握滑动摩擦、摩擦力和摩擦角的概念。
能熟练地求解考虑滑动摩擦时简单刚体系的平衡问题。
2. 运动学(1) 掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法，会求点的运动轨迹，并能熟练地求解与点的速度和加速度有关的问题。
(2) 掌握刚体平移和定轴转动的概念及其运动特征，掌握定轴转动刚体的角速度、角加速度和刚体上各点的速度和加速度的矢量表示法。
能熟练地求解与定轴转动刚体的角速度、角加速度和刚体上各点的速度和加速度有关的问题。
(3) 掌握运动合成与分解的大体概念和方式。
掌握点作复合运动时的速度合成定理与加速度合成定理及其应用。
(4) 掌握刚体平面运动的概念及其特征，掌握速度瞬心的概念及其肯定方式。
能熟练地求解与平面运动刚体的角速度、角加速度和刚体上各点的速度和加速度有关的问题。
3. 动力学(1) 掌握成立质点运动微分方程的方式和质点动力学大体问题的求解方式。
(2) 掌握刚体转动惯量的计算。
了解刚体惯性积和惯性主轴的概念，会判定简单情形下刚体的惯性主轴。
(3) 能熟练地计算质点系与刚体的动量、动量矩和动能；并能熟练地计算冲量、冲量矩、力的功和势能。
(4) 掌握动力学普遍定理(包括动量定理、质心运动定理、对固定点和质心的动量矩定理、动能定理)及相应的守恒定律，并能熟练地综合应用。
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r D
B
h
轮质心 D 相对于轨道的速度； 3.试求轮 D 离开轨道 B 端后到达地面时的角速度以及质心 D 所行进的水平距离
(忽略空气的阻力)。
解：（1）(本小题 12 分)
设在 0 时自由释放，轮 D 的初角速度0 0 ，设其角加速度为 ，与轨道的接
触点 C 为瞬心，轮 D 的受力图如图 3.1 所示。(+2 分)
(+2 分)
第四题（20 分）
图示平面机构，当曲柄OC 绕O 轴转动时，滑块A 沿曲柄OC滑动，从而带动杆
AE 在光滑铅直滑道B 内做平行移动。连杆CD与匀质轮盘D铰接，轮D在水平轨道上
做纯滚动，转轴O和各铰链均为圆
C
柱形光滑铰链。已知OC =CD=2a，
A
OB = a，轮D的半径为r。在杆AE
的E端作用铅直方向集中力F，在
(+3 分)
2F
D
FD
F
H
B
M A M A M1 FCya qa 1.5a 0 得： M A 3.5qa2 (+4 分)
(3) (本小题 10 分)
以 EH 杆为研究对象，受力图如 图 1.4 所示 (+2 分)
FECx E
FECy FE
图 1.4
FGCx FGCy G
rE rA
2 2
rD
(+2 分)
F弹 ka( 2 1) ( 2 1)F
(+2 分)
由于作纯滚动，轮 D 与地面的摩擦力不做功，根据虚位移定理有：
M
rD r
F rE
F弹 rAr
0
(+4 分)
即：
2 2
F
(
2
1) F 2
M r
rD
ve
s
(R r)sin 4
sin 4
vD
(f) (+2 分)
根据动能定理，初瞬时系统静止，T1 0 ；运动到 位置时
T2
M ve2 2
m
vD2 ve2 2vDve sin 2
1
2
mr
2
vD
2
r 2
mvD2 2
23
sin 2 4
1.支座 D 和 E 处的支座反力； 2.支座 A 处的支座反力； 3.销钉 E 对杆 EC 的作用力。
a
a
a
q
2F
M1 C
A
D
B
a
M2 M3
F
E a
H G
a
a
解：(1) (本小题 14 分) 以 BD 杆为研究对象，受力图如图 1.1 所示 (+1 分)
FBx
FBy
由平衡条件得：
FD 2F 2qa, FBx FBy 0
2017 年安徽省大学生力学竞赛单科组试题解答及评分标准
第一题（35 分）
图示结构由杆 AB、BD、EC、CG 和 EH 组成，不计各杆的重量，尺寸如图所示。
各杆之间用圆柱形光滑铰链连接，其
中 A 处为固定端，D 和 E 处为活动铰 链支座。已知 M1 M 2 M 3 qa 2 ， F qa ，试求：
O1B 杆转动的角速度： 1
ve
O1 A
0
(+1 分)
vr vA cos 45 r 0 (+1 分)
vA
aC
2vr 1
2r
2 0
(+1 分)
ve
aA
2
r
2 0
(+1 分)
B
vr
aC
ar A
a(e )
aA
1
a(en) O1 1
图 2.1
根aA据加a速r 度 合a(e成n) 定 理a(e： )
由式(a)和式(c)解出： F
1 3
mg
cos 0
； 由式(b)得：
FN
mg
sin
0
(+2 分)
为保证轮 D 做纯滚动，根据库伦定理有： F fsFN
代入有：tan 0
1 3f s
1，由此得：0min
45 。
(+2 分)
随着 的增大， F 不断减小， FN 不断增大，故在轮 D 的后续滚动过程中都能满足纯 滚动的条件。
2.2
所示，BD
杆的瞬心与
O1
重合，
BD
vB
2r
0
，
vC
2 r 0 (+3 分)
vB
B
vC C
O1
BD
图 2.2
ar a(B )
aC
D
B a(e ) a( n )
e
a(n) B
C
C
C
图 2.3
a(B ) D
B
C
C
a(n) B 图 2.4
C
a( n ) DB
a( ) DB
FCy 3qa
(+3 分)
(2) (本小题 11 分)
以 AB 杆为对象，
受力图如图 1.3 所示
(2+分)
Fx 0 得： FAx 0 (+2 分)
FE MA FAx
M2
M3
G
图 1.2
FAy
q
C
A M1 图 1.3
FCy
Fy FAy FCy qa 0 得： FAy 4qa
D
a(B ) y
x
a(n) B
以 B 点为动点，动系固定在套筒 C 上，则牵连运动为绕 C 的定轴转动，动系(套筒 C)
转动的角速度和角加速度与
BD
杆相同，
C
BD
=
0
,
C
BD
，如图
2.3
所示。
动点 B 相对于动系的速度为： vr vC 2 r 0
(+2 分)
B
点的加速度：
F
H
MG FECy 2a F a FE 2a 0 得： FECy 1.5qa (+3 分)
再以 EC 杆为研究对象，受力图如图 1.5 所示 (+2 分)
MC M 2 FECya FECxa 0
得： FECx 0.5qa
(+3 分)
FECy FECx
在水平方向不受外力作用，根据质心运动守恒，有：
0 min
m(R r) (cos0min cos ) s M s 0 (+2 分) v e
s
(R
r) (cos0min 4
cos )
(d) (+2 分)
r D
D
C
vD B
对上式求导得：
图 3.2
(+3 分)
B 图 1.1
再以 ECG 为研究对象，
受力图如图 1.2 所示
(+2 分)
Fx 0 得： FCx 0 (+2 分)
FCx
FCy
C
MC 2Fa M2 M3 FEa 0
得： FE 2qa
(+3 分) E
Fy FCy FE F 0 得：
45
BC CD 2r ，试求：
0
A
C
1.杆 O1B 的角速度和角加速度； 2.杆 BD 的角速度和角加速度；
O
45 O1
D
3.D 点的绝对加速度大小。
解：(1) (本小题 12 分)
以套筒 A 为动点，动系固定在 O1B 杆上，速度图和加速度图如图 2.1 所示。(+2 分)
vA 2r 0 ，ve vA sin 45 r 0 (+2 分)
M 3m 。轨道的半径为 R 6r ，其 B 端离地
A
面的高度为 h 2r ，轮 D 与轨道之间的摩擦
R 0 min
因数为 fS 1/ 3。 1.如果轮 D 从 0 处无初速静止释放，
为保证轮 D 沿轨道做纯滚动，试求最小角度 0 min ；
2.设轮 D 从 0min 处无初速静止释放， 试求纯滚动到角度 时小车的水平位移 s 和
rAe
rA
rC
C
rAr
A
图 4.1 所示。(+2 分)
k
M
根据虚速度法求出各点的虚位移
如下：
O
rC
2 2
rD
(+2 分)
45
B
a
rE
E
rD
r
D
rAe
2 2
rC
1 2
rD
(+2 分)
F
图 4.1
rAr
rAe
1 2
rD
(+2 分)
0
(+1 分) (+1 分) (+1 分) (+1 分) (+1 分)
aD
aD2 x aD2 y
4
2r
2 0
(+1 分)
第三题（35 分）