物理竞赛(力学)
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。
2023年初中物理竞赛力学综合训练试题
(密度、压强、浮力)补充训练(2)一、选择题:1.如图所示,同种材料制成旳两个正方体金属块A 、B 叠放在水平地面上,在A旳上表面施加竖直向下、大小为F 旳压力.金属块A 对B 旳压强为p 1,金属块B 对地面旳压强为p 2.已知:金属块A 、B 旳边长之比L 1∶L 2=1∶2,F ∶G A = 3∶5,则p 1∶p 2 为( )A .2∶3B .6∶5C .3∶2D .4∶32.把木块放在水中时,露出部分为木块体积旳1/2;将物体A 放在木块上,木块露出水面旳体积为木块体积旳1/3;拿掉物体A ,将物体B 放在木块上,木块露出水面旳体积为木块体积旳1/4.若物体A 体积是物体B 体积旳2倍,则物体A 、B 旳密度之比是( )A. 2∶3B. 3∶2C.1∶3D. 3∶13. 如图所示,向两个质量可以忽视不计且完全相似旳塑料瓶中装入密度为ρA 和ρB 旳液体后密闭,把它分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体旳容器中,所受浮力分别为F 甲、F 乙,两者露出液面旳高度相等,下列判断对旳旳是( )A .由图可知:ρA >ρ甲>ρ乙B .若ρA = ρB ,则ρ甲>ρ乙C .若ρ甲=ρ乙,则ρA >ρBD .若F 甲=F 乙,则ρ甲>ρ乙4. 用不一样种材料制成旳甲、乙两个实心正方体,2ρρ=乙甲,把它们分别放在水平桌面上,甲乙对桌面旳压强分别为1ρ、2ρ,如图2所示,若把甲放在乙上面,则乙对桌面旳压强是( )A 3312214P P P +B 33122244P P P +C 221214P P P + D 22124P P + 5. 甲溢水杯盛满密度为ρ1旳液体,乙溢水杯盛满密度为ρ2旳液体。
将密度为ρ旳小球A 轻轻放入甲溢水杯,小球A 浸没在液体中,甲溢水杯溢出液体旳质量是32g 。
将小球B 轻轻A B放入乙溢水杯,小球B 漂浮,有61体积露出液面,乙溢水杯溢出液体旳质量是40g 。
全国中学生高中物理竞赛集锦(力学)答案
T0-mg=ma(15)
T0=2T(16)
由(14)、(15)和(16)式得
(17)
托盘的加速度向上,初速度v2向下,设经历时间t2,托盘速度变为零,有
v2=at2(18)
由(7)、(12)、(17)和(18)式,得
(19)
即砝码1自与弹簧分离到速度为零经历的时间与托盘自分离到速度为零经历的时间相等。由对称性可知,当砝码回到分离位置时,托盘亦回到分离位置,即再经历t1,砝码与弹簧相遇。题中要求的时间
(23)
评分标准:本题20分。
第一小问13分:求得式(15)、(16)各3分,式(17)2分,求得式(19)并说明“ ”取“+”的理由给5分。第二小问7分:式(20)2分,式(22)2分,式(23)3分。
第二十届复赛
三、参考解答
位于通道内、质量为 的物体距地心 为 时(见图复解20-3),它受到地球的引力可以表示为
(1)
(2)
因而
(3)
由能量守恒
(4)
由(3)、(4)两式及mB=2mA得
(5)
(6)
评分标准:
本题(15)分.(1)、(2)式各3分,(4)式5分,(5)、(6)两式各2分。
九、设从烧断线到砝码1与弹簧分离经历的时间为△t,在这段时间内,各砝码和砝码托盘的受力情况如图1所示:图中,F表示△t时间内任意时刻弹簧的弹力,T表示该时刻跨过滑轮组的轻绳中的张力,mg为重力,T0为悬挂托盘的绳的拉力。因D的质量忽略不计,有
要求作斜抛运动的摆球击中 点,则应满足下列关系式:
,(5)
(6)
利用式(5)和式(6)消去 ,得到
(7)
由式(3)、(7)得到
(8)
全国物理竞赛题目
全国物理竞赛题目一、力学与运动学题目:一质量为m的物体以速度v0向右运动,现对其施加一个力F,该力的垂直速度方向的分量为F1,水平分量F2。
问在多少时间后,物体以速度v0/2向右运动,同时速度方向与F的夹角为45°二、热力学与热传递题目:在一个封闭的容器内有一定质量的气体,气体初始温度为T1。
经过加热后,气体的温度升高到T2。
在此过程中,气体吸收的热量为Q,问该过程中气体对外做功是多少?三、电磁学题目:在真空中,一电荷量为q的点电荷产生的电场中,某一点的电场强度E与q的距离r的关系为E=k*q/r^2,其中k为常数。
现有一试探电荷q'从无穷远处移到点电荷q的附近,其电势能的变化量为ΔE,则ΔE与试探电荷电量q'、点电荷电量q、试探电荷与点电荷的距离r之间的关系为?四、光学题目:光线经过一个直径为d的细圆环,环上均匀分布着厚度为t的光学介质。
求光线经过环上介质后的偏折角。
五、原子物理与量子力学题目:一氢原子从基态跃迁到激发态,其辐射光子的波长为100 nm。
已知氢原子的半径为5.29×10^-11 m,求这个跃迁的能量差是多少电子伏特?六、物理实验与实验设计题目:设计一个实验方案,测量一个未知电阻Rx的值。
要求使用尽可能少的器材和步骤,并给出测量结果的误差分析。
七、相对论简介题目:一列火车以速度v相对于地面运动,地面上的观察者测得火车上的一盏灯发出的光的波长比标准波长要短,求火车相对于地面的速度。
八、非线性物理与混沌理论题目:一质量为m的弹性小球在光滑水平面上做周期为T的简谐振动,其振动幅度为A。
现让小球的振幅突然增大到4A,并观察到此后小球的运动变得杂乱无章。
求该过程中小球所做的总功。
九、物理与其他科学的交叉题目:在生物学中,细胞膜可以被看作是一个半透膜。
当细胞内外溶液的浓度不同时,细胞膜可以允许水分子通过而阻止其他大分子物质通过。
请解释这一现象并用物理原理进行建模分析。
物理竞赛力学典型题目汇编(含答案)
第一讲 平衡问题典题汇总类型一、物体平衡种类的问题一般有两种方法解题,一是根据平衡的条件从物体受力或力矩的特征来解题,二是根据物体发生偏离平衡位置后的能量变化来解题。
1、如图1—4所示,均匀杆长为a ,一端靠在光滑竖直墙上,另一端靠在光滑的固定曲面上,且均处于Oxy 平面内.如果要使杆子在该平面内为随遇平衡,试求该曲面在Oxy 平面内的曲线方程.分析和解:本题也是一道物体平衡种类的问题,解此题显然也是要从能量的角度来考虑问题,即要使杆子在该平面内为随遇平衡,须杆子发生偏离时起重力势能不变,即杆子的质心不变,y C 为常量。
又由于AB 杆竖直时12C y a =, 那么B 点的坐标为 sin x a θ=111cos (1cos )222y a a a θθ=-=- 消去参数得222(2)x y a a +-=类型二、物体系的平衡问题的最基本特征就是物体间受力情况、平衡条件互相制约,情况复杂解题时一定要正确使用好整体法和隔离法,才能比较容易地处理好这类问题。
例3.三个完全相同的圆柱体,如图1一6叠放在水平桌面上,将C 柱放上去之前,A 、B 两柱体之间接触而无任何挤压,假设桌面和柱体之间的摩擦因数为μ0,柱体与柱体之间的摩擦因数为μ,若系统处于平衡,μ0与μ必须满足什么条件?分析和解:这是一个物体系的平衡问题,因为A 、B 、C 之间相互制约着而有单个物体在力系作用下处于平衡,所以用隔离法可以比较容易地处理此类问题。
设每个圆柱的重力均为G ,首先隔离C 球,受力分析如 图1一7所示,由∑Fc y =0可得111)2N f G += ① 再隔留A 球,受力分析如图1一8所示,由∑F Ay =0得1121022N f N G +-+= ② 由∑F Ax =0得211102f N N -= ③ 由∑E A =0得12f R f R = ④ 由以上四式可得12f f ===112N G =,232N G =而202f N μ≤,11f N μ≤0μ≥2μ≥类型三、物体在力系作用下的平衡问题中常常有摩擦力,而摩擦力F f 与弹力F N 的合力凡与接触面法线方向的夹角θ不能大于摩擦角,这是判断物体不发生滑动的条件.在解题中经常用到摩擦角的概念.例4.如图1一8所示,有两根不可伸长的柔软的轻绳,长度分别为1l 和2l ,它们的下端在C 点相连接并悬挂一质量为m 的重物,上端分别与质量可忽略的小圆环A 、B 相连,圆环套在圆形水平横杆上.A 、B 可在横杆上滑动,它们与横杆间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,且12l l <。
初中物理竞赛力学部分(含答案)
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物理竞赛专题训练(力学)
静力学难题(二)
一、四个相同的球静止在光滑的大半球形碗内,它们的中心同在一水平面内,今以另一相同的球放在四球之上,若碗的半径大于球的半径k倍时,则四球将互相分离。试求此k值。(所有的接触面都是光滑的。)
参考答案:k = 2 + 1
二、一均匀圆桌面由三条相互等距的桌腿在圆桌边缘上支撑着,桌腿重量忽略不计。某人坐在正对着一条桌腿的圆桌边上,恰好使圆桌以另两条桌腿着地点联机为轴而倾倒。圆桌倾倒后他再坐到圆桌面的最高点上,恰好又能使圆桌恢复过来。试求桌面半径与桌腿长度之比值。
静力学难题(一)
一、一很轻的水平金属丝在相距为l的两个支柱上,刚好张紧,但此时张力可以忽略不计。金属丝的弹力常数为k,一个质量m的质点系于金属丝中点,并令其下落。计算让质点开始回升前所下落之高度h。
参考答案:h =
二、如图1所示,AB、BC、CD和DE为质量可忽略的等长细线,长度均为5m,A、E端悬挂在水平天花板上,AE=14m,B、D是质量均为mo=7kg的相同小球,质量为M的重物挂于C点,平衡时C点离天花板的垂直距离为7m,则质量M应为多少?
参考答案:M =18kg
三、如图2所示,重W自然长度为a弹力常数为k的弹性圈放置在顶角为2α的光滑垂直的正圆锥体上,如图所示。试求平衡时圈面离圆锥顶点的距离h。
参考答案:h = ( cotα + a)
四、如图3所示,有一平面支架,由绳索1、2、3悬挂使它位于水平平面。杆AD、BE、与CF的长度均相等,D、E、F分别位于杆BE、CF和AD的中点,在F端作用有铅直向下之力P,求绳索张力T1、T2及T3(杆重不计)。
参考答案:φ1= φ2= cos-1
七、如图5所示,两完全相同的木板,长度均为l,质量均为m,彼此以光滑铰链B相接,并通过光滑铰链A与铅直墙相连,为使两木板均呈水平状态达到平衡,试问应在何处施力?最小的作用力是多少?
物理竞赛专题训练(力学提高)
物理竞赛复赛讲座(力学部分) 一、竞赛解题技巧浅谈例题1、如图所示为探究老鼠出洞时的运动情况。
一只老鼠离开洞穴沿直线前进,它跑的速度与它到洞穴的距离成反比。
当它跑到距离洞穴d1的甲处时的瞬时速度为v1,如何测出它从甲处跑到离开洞穴距离为d2的乙处时经历的时间?例题2、某空心球,球体积为V ,球腔的容积为球体积的一半。
当它漂浮在水面上时,有一半露出水面。
如果在球腔内注满水,那么( )A.球仍漂浮在水面上,但露出水面的部分将减少。
B.球仍漂浮在水面上,露出水面部分仍为球体积的一半。
C.球可以停留在水中任何深度的位置。
D.球将下沉,直至容器底。
例三、有一水果店,所用的秤是吊盘式杆秤,量程为10kg 。
现有一较大的西瓜,超过此秤的量程。
店员A 找到另一秤砣,与此秤砣完全相同,把它与原秤砣结在一起作为秤砣进行称量。
平衡时,双秤砣位于6.5kg 刻度处。
他将此读数乘以2得13kg ,作为此西瓜的质量,卖给顾客。
店员B 对这种称量结果表示怀疑。
为了检验,他取另一西瓜,用单秤砣正常称量得8kg ,用店员A 的双秤砣法称量,得读数为3kg ,乘以2后得6kg 。
这证明了店员A 的办法使不可靠的。
试问,店员A 卖给顾客的那个西瓜的实际质量是多大?例四、如图,某装有水的容器中漂浮着一块冰,在水的表面上又覆盖着一层油.已知水面高度h 1,油面高度为h 2,则当冰熔化之后( )水面高度h 1升高,油面高度h 2升高; 水面高度h 1升高,油面高度h 2降低; 水面高度h 1降低,油面高度h 2升高; 水面高度h 1降低,油面高度h 2降低。
洞穴甲乙例四、密封的圆台形容器如图放置,装满不能混合的两种液体,它们的密度分别为ρρρρ1212、()<,此时液体对容器底的压强为P A ;若将容器倒置,液体对容器底的压强为P B ;比较P P A B 、的大小,正确的是( ) A. P P A B > B. P P A B = C. P P A B < D. 无法比较。
初中物理竞赛-力学综合训练试题(5)
初三物理竞赛力、物体的平衡试题班级______学号_______姓名________得分_______(时间60分钟)一、选择题(每题4分共计60分)1.甲、乙两拳击运动员竞技,甲一拳击中乙的肩部,观众认为,甲运动员(拳头)是施力物体,乙运动员(肩部)是受力物体,但在甲一拳打空的情况下,下列说法中正确的是()A.这是一种只有施力物体,没有受力物体的特殊情况B.尽管乙避开了甲的拳头,但乙仍受到甲的作用力C.甲的拳头,胳膊与自身躯干构成相互作用的物体D.以上说法都不正确2. 下列说法正确的是()A.形状规则的物体的重心,一定在物体的几何中心上B.物体的重心一定在其内部C.地球对物体的吸引力,就是物体的重力D.物体的重力,是由于地球对物体的吸引而产生的3. 4.在下图中,a、b(a、b均处于静止状态)间一定有弹力的是( )4. 关于滑动摩擦力,下列说法正确的是 ( )A.受滑动摩擦力的物体一定是运动的B.滑动摩擦力一定阻碍物体的运动C.滑动摩擦力一定与物体的运动方向相反D.两物体之间有滑动摩擦力,则两物体间一定存在弹力5. 如图所示,一被吊着的空心的均匀球壳内装满了细沙,底部有一阀门,打开阀门让细沙慢慢流出的过程中,球壳与球壳内剩余细沙组成的系统的重心将会 ( )A.一直下降B.一直不变C.先下降后上升D.先上升后下降6. 如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个重量是2 N 的小球,小球处于静止状态时,弹性杆对小球的弹力( )A.大小为2 N,方向平行于斜面向上B.大小为1 N,方向平行于斜面向上C.大小为2 N,方向垂直于斜面向上D.大小为2 N,方向竖直向上7.所示,位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q 相连,从滑轮到P 和到Q 的两段绳都是水平的,已知Q 与P 之间以及P 与桌面之间的动摩擦因数都是μ,两物块的质量都是m,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计.若用一水平向右的力F 拉P 使它做匀速运动,则F 的大小为( )A.4μmgB.3μmgC.2μmgD.μmg8.如图所示,质量为m 的物体放在水平放置的钢板C 上,与钢板的动摩擦因数为μ,由于光滑导槽A 、B 的控制,物体只能沿水平导槽运动.现使钢板以速度v 1向右运动,同时用力F 沿导槽的方向拉动物体使物体以速度v 2沿导槽运动,则F 的大小为 ( )A.等于μmgB.大于μmgC.小于μmgD.不能确定9. 如图所示,作用在物体上的同一平面内的四个共点力合力为零,若其中F 2、F 3、F 4大小和方向保持不变, F 1逆时针方向转过90°,而大小保持不变,则此物体所受的合力大小为 ( ) A.2F 1 B.2 F 2 C. F 1 D.22F 1 10. 一球被轻绳斜挂着靠在墙上处于静止状态,如图所示,则此时球受到的力有( )A.重力、绳子的拉力、墙对球的支持力B.重力、绳子的拉力、球对墙的压力C.重力、绳子的拉力、墙对球的支持力和静摩擦力D.重力、绳子的拉力、球对墙的压力和静摩擦力11.图所示,轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上,圆环A套在粗糙的水平直杆MN上.现用水平力F拉着绳子上的一点O,使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置,但圆环A始终保持在原位置不动.则在这一过程中,环对杆的摩擦力f和环对杆的压力N的变化情况是 ( )A.f不变, N不变B. f增大, N不变C. f增大, N减小D. f不变,N减小12. 在建筑工地上有时需要将一些建筑材料由高处送到低处,为此工人们设计了一种如图所示的简易滑轨:两根圆柱形木杆AB和CD相互平行,斜靠在竖直墙壁上,把一摞弧形瓦放在两木杆构成的滑轨上,瓦将沿滑轨滑到低处.在实验操作中发现瓦滑到底端时速度较大,有时会摔碎,为了防止瓦被损坏,下列措施中可行的是( )A.增多每次运送瓦的块数B.减少每次运送瓦的块数C.增大两杆之间的距离D.减小两杆之间的距离13. 如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O是球心,碗的内表面光滑.一根轻质杆的两端固定有两个小球,质量分别是m1、m2.当它们静止时, m1、m2与球心的连线跟水平面分别成60°角、30°角,则碗对两小球的弹力F1、F2大小之比是()A.1∶2B.3∶1C.1∶3D. 3∶214. 如图所示,质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定,A端用铰链固定,滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计), B端吊一重物G.现将绳的一端拴在杆的B端,用拉力F将B端缓慢上拉(均未断),在AB杆达到竖直前,以下分析正确的是()A.绳子越来越容易断B.绳子越来越不容易断C.AB杆越来越容易断D.AB杆越来越不容易断15. 表面光滑、半径为R的半球固定在水平地面上,球心O的正上方O′处有一无摩擦定滑轮,轻质细绳两端各系一个小球挂在定滑轮上,如图所示.两小球平衡时,若滑轮两侧细绳的长度分别为L1=2.4R和L2=2.5R,则这两个小球的质量之比m1∶m2为(不计球的大小)()A.24∶1B.25∶1C.24∶25D.25∶24二、填空题每题(每题8分共计40分)16. 如图所示,劲度系数为k2的轻弹簧乙竖直固定在桌面上,上端连一质量为m 的物块;另一劲度系数为k 1的轻弹簧甲固定在物块上.现将弹簧甲的上端A 缓慢向上提,当提到乙弹簧的弹力大小恰好等于32mg 时,物块上升的高度是_________________;A 点上提的高度是___________.17. 如图所示,重力为500 N 的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200 N的物体,当绳与水平面成60°角时,物体静止,不计滑轮与绳的摩擦,则地面对人的支持力为___________N;地面受到的摩擦力为___________N.18. 如图所示,有两本完全相同的书A 、B,书重均为5 N,若将两本书等分成若干份后交叉地叠放在一起置于光滑桌面上,并将书A 固定不动,用水平向右的力F 把书B 匀速抽出,现测得一组数据如下:根据以上数据,试求:该书的页数是__________________;该书任意两张纸之间的动摩擦因数为_________________.19. 现有两根等长的轻质细线,每根细线的一端分别悬于同一水平面上的O 、O'两点,O 、O'相距d 为10厘米,细线的另一端分别系在均匀细长物的两个端点A 、B 处,AB 长L 为70厘米,质量M 为4千克。
2023泛珠三角物理竞赛力学基础试
主题:2023泛珠三角物理竞赛力学基础试一、比赛背景1.1 2023泛珠三角物理竞赛的意义泛珠三角地区一直以来是我国经济最活跃、科技最发达的地区之一,举办物理竞赛旨在通过竞赛活动激发青少年学生对物理学科的兴趣,提高学生的物理学科综合素质,培养学生的创新能力和实践能力,促进学科交流与发展。
二、比赛内容2.1 竞赛试题类型力学基础试题是2023泛珠三角物理竞赛的主要题目之一。
比赛试题设置涵盖了力学的基本概念、原理和问题解答。
2.2 竞赛试题范围(1) 力学基础概念(2) 牛顿运动定律(3) 等速直线运动(4) 运动方程(5) 力的合成分解(6) 物体平衡条件(7) 动量定理(8) 质点系的力学问题(9) 弹性碰撞(10) 万有引力(11) 静力学、动力学基本问题等三、参赛要求3.1 参赛对象本次比赛针对泛珠三角地区的中学生,参赛者需为在校学生,并具备一定的物理学基础知识和解题能力。
3.2 报名方式参赛学校可通过线上报名及线下确认报名资格的方式报名,具体报名流程将在冠方全球信息站上公布。
3.3 参赛规则(1) 比赛时间:具体比赛时间将在规定报名截止日期后公布;(2) 参赛方式:笔试形式,试卷采用闭卷考试;(3) 参赛人数:每所学校每类别不限参赛人数;(4) 参赛资格:确保报名学校和学生信息真实准确,如有不实信息,组委会将取消其参赛资格。
四、比赛奖项4.1 奖项设立本次比赛将评选设立一、二、三等奖,以及优秀奖和参与奖等奖项。
4.2 奖项评选标准(1) 参赛成绩:参赛者在比赛中的得分情况及成绩排名;(2) 解题能力:参赛者对试题的解答方法和思路的清晰程度及逻辑性;(3) 作弊情况:参赛者是否存在违规作弊行为。
五、比赛宗旨5.1 提高学科素质通过比赛活动,提高参赛学生的物理学科综合素质,增强其应对问题的能力和行动能力。
5.2 促进交流与联谊通过比赛活动,促进泛珠三角地区学校之间的学术交流和友谊,增进师生之间的交流合作。
全国中学生物理竞赛集锦(力学)
力学(一)1.有一摆长为L 的单摆,悬点正下方某处有一小钉,当摆球经过平衡位置向左摆动时,摆线的上部将被小钉挡住,使摆长发生变化。
现使摆球做小幅度摆动,摆球从右边最高点M 至左边最高点N 运动过程的闪光照片,如图所示(悬点和小钉未被摄入)。
P为摆动中的最低点,已知每相邻两次闪光的时间间隔相等,由此可知,小钉与悬点的距离为 ( C )A .L/4B .L/2C .3L/4D .无法确定2.如图所示,a 、b 、c 三个相同的小球,a 从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑,同时b 、c 从同一高度分别开始自由下落和平抛.下列说法正确的有: ( D )A .它们同时到达同一水平面B .重力对它们的冲量相同C .它们的末动能相同D .它们动量变化的大小相同分析与解:b 、c 飞行时间相同(都是gh 2);a 与b 比较,两者平均速度大小相同(末动能相同);但显然a 的位移大,所以用的时间长,因此A 、B 都不对.由于机械能守恒,c的机械能最大(有初动能),到地面时末动能也大,因此C 也不对.a 、b 的初动量都是零,末动量大小又相同,所以动量变化大小相同;b 、c 所受冲量相同,所以动量变化大小也相同,故D 正确.思路点拨: 这道题看似简单,实际上考察了平均速度.功.冲量等很多知识.另外,在比较中以b 为中介:a .b 的初.末动能相同,平均速度大小相同,但重力作用时间不同;b .c 飞行时间相同(都等于自由落体时间),但初动能不同.本题如果去掉b 球可能更难做一些.3.以力F 拉一物体,使其以加速度a 在水平面上做匀加速直线运动,力F 的水平分量为F 1,如图所示,若以和F 1大小.方向都相同的力F '代替F 拉物体,使物体产生加速度a ',那么:( B C )A .当水平面光滑时,a ' < aB .当水平面光滑时,a ' = aC .当水平面粗糙时,a ' < aD .当水平面粗糙时,a ' = a分析与解:当水平面光滑时,物体在水平面上所受合外力均为F`,故其加速度不变.而当水平面粗糙时,支持力和摩擦力都是被动力,其大小随主动力的变化而变化,当用F`替换F 时,摩擦力将增大,故加速度减小.因此BC 答案正确.思路点拨:运用牛顿运动定律解决力学问题的一般程序为:1.选择研究对象,2.受力分析,3.合成或分解(正交分解),列式计算.在受力分析时,应注意被动力随主动力变化的特点.4.如图所示,在光滑的水平面上,有一绝缘的弹簧振子,小球带负电,在振动过程中当弹簧压缩到最短时,突然加上一个沿水平向左的恒定的匀强电场,此后: ( A )A .振子的振幅将增大B .振子的振幅将减小C .振子的振幅将不变D分析与解:弹簧振子在加电场前,平衡位置在弹簧原长处,设振幅A .当弹簧压缩到最短时,突然加上一个沿水平向左的恒定的匀强电场,此位置仍为振动振幅处,而且振子的运动是简谐振动,只是振动的平衡位置改在弹簧原长的右边,且弹簧神长量x 满足kx = qE ,即振子振动的振幅A 1=A+x ,,所以振子的振幅增大,正确答案为A .思路点拨:弹簧振子在做简谐振动时,平衡位置是合力为零时,当外界条件发生改变,平衡位置有可能随之而变,振子的运动相对于平衡位置对称.5.如图所示,把系在轻绳上的A 、B 两球由图示位置同时由静止释放(绳开始时拉直),则在两球向左下摆动时,下列说法正确的是:( B ) ○1 绳OA 对A 球做正功 ○2 绳AB 对B 球不做功○3 绳AB 对A 球做负功 ○4 绳AB 对B 球做正功 A. ○1 ○2 B .○3 ○4 C .○1 ○3 D .○1 ○4 分析与解:大概画出A 、B 球的运动轨迹,就可以找出绳与球的运动方向的夹角,进而可以判断做功情况.由于OA 绳一直张紧且O 点不动,所以A 球做圆周运动,OA 绳对A 球不做功,而B 球是否与A 球一起做圆周运动呢?让我们用模拟等效法分析:设想A 、B 球分别用两条轻绳悬挂而各自摆动,若摆角较小,则摆动周期为T=g L /2π,可见摆长越长,摆得越慢,因此A 球比B 球先到达平衡位置(如图).可见绳AB 的张力对A 的运动有阻碍作用,而B 球的运动有推动作用,所以正确的答案为○3 ○4. 思路点拨:本题是一道判断做功正负的选择题,通过模拟等效判断出小球的运动情况,再根据F 与v 的夹角判断做不做功和功的正负.6、如图所示,质量为m 的物体放在水平放置的钢板c 上,与钢板间的动摩因数为μ。
物理竞赛1-35届真题分类02力学(无答案)
真题分类--力学(17初赛)二、(15分)一半径为 1.00m R =的水平光滑圆桌面,圆心为O ,有一竖直的立柱固定在桌面上的圆心附近,立柱与桌面的交线是一条凸的平滑的封闭曲线C ,如图预17-2所示。
一根不可伸长的柔软的细轻绳,一端固定在封闭曲线上的某一点,另一端系一质量为27.510kg m =⨯-的小物块。
将小物块放在桌面上并把绳拉直,再给小物块一个方向与绳垂直、大小为0 4.0m/s v =的初速度。
物块在桌面上运动时,绳将缠绕在立柱上。
已知当绳的张力为0 2.0NT =时,绳即断开,在绳断开前物块始终在桌面上运动.1.问绳刚要断开时,绳的伸直部分的长度为多少?2.若绳刚要断开时,桌面圆心O 到绳的伸直部分与封闭曲线的接触点的连线正好与绳的伸直部分垂直,问物块的落地点到桌面圆心O 的水平距离为多少?已知桌面高度0.80m H =.物块在桌面上运动时未与立柱相碰.取重力加速度大小为210m/s .(15届复赛)二、(25分)如图2所示,有两条位于同一坚直平面内的水平轨道,相距为h 。
轨道上有两个物体A 和B ,它们通过一根绕过定滑轮O 的不可伸长的轻绳相连接。
物体A 在下面的轨道上以匀速率v 运动。
在轨道间的绳子与轨道成300角的瞬间,绳子BO 段的中点处有一与绳相对静止的小水滴P 与绳子分离,设绳长BO 远大于滑轮直径,求:1、小水滴P 脱离绳子时速度的大小和方向。
2、小水滴P 离开绳子落到下面轨道所需要的时间。
(18届复赛)六、(27分)一玩具“火箭”由上下两部分和一短而硬(即劲度系数很大)的轻质弹簧构成.上部分1G 的质量为1m ,下部分2G 的质量为2m ,弹簧夹在1G 与2G 之间,与二者接触而不固连.让1G 、2G 压紧弹簧,并将它们锁定,此时弹簧的弹性势能为己知的定值0E .通过遥控可解除锁定,让弹簧恢复至原长并释放其弹性势能,设这—释放过程的时间极短.第一种方案是让玩具位于一枯井的井口处并处于静止状态时解除锁定,从而使上部分1G 升空.第二种方案是让玩具在井口处从静止开始自由下落,撞击井底(井足够深)后以原速率反弹,反弹后当玩具垂直向上运动到离井口深度为某值h 的时刻解除锁定.1.在第一种方案中,玩具的上部分1G 升空到达的最大高度(从井口算起)为多少?其能量是从何种形式的能量转化来的?2.在第二种方案中,玩具的上部分1G 升空可能达到的最大高度(亦从井口算起)为多少?并定量地讨论其能量可能是从何种形式的能量转化来的.(19届复赛)七、(26分)一根不可伸长的细轻绳,穿上一粒质量为m 的珠子(视为质点),绳的下端固定在A 点,上端系在轻质小环上,小环可沿固定的水平细杆滑动(小环的质量及与细杆摩擦皆可忽略不计)。
大学物理竞赛辅导-力学
l. 水平轻绳跨过固定在质量为m 1的水平物块的一个小圆柱棒后,斜向下连接质量为m 2的小物块,设系统处处无摩擦,将系统从静止状态自由释放,假设两物块的运动方向恒如图所示,即绳与水平桌面的夹角α始终不变,试求α.21,,a a α1a .2a 1a 1m 2mα1a .2a 1a 1m 2m 解:画隔离体图,受力分析α1a 1m TT1a .2a 2m T例7. 光滑水平面上有一半径为R 的固定圆环,长为l 2的匀质细杆AB 开始时绕着C 点旋转,C 点靠在环上,且无初速度.假设而后细杆可无相对滑动地绕着圆环外侧运动,直至细杆的B 端与环接触后彼此分离,已知细杆与圆环间的摩擦系数μ处处相同,试求μ的取值范围.Rl lABC 解:设初始时细杆的旋转角速度为0ω,转过θ角后角速度为ω.由于摩擦力并不作功,故细杆和圆环构成的系统机械能守恒例8. 两个均质圆盘转动惯量分别为1J 和2J 开始时第一个圆盘以10ω的角速度旋转,第二个圆盘静止,然后使两盘水平轴接近,求:当接触点处无相对滑动时,两圆盘的角速度10ω1r 2r解:受力分析:1r 2r 10ω1N gm 1ffgm 22N 1o 2o 无竖直方向上的运动g m f N 11+=gm f N 22=+以O 1点为参考点,计算系统的外力矩:))((2122r r g m N M +-=0)(21≠+-=r r f例9: 质量为2m,半径为R 的均质圆盘形滑轮,挂质量分别为m 和2m 的物体,绳与滑轮之间的摩擦系数为μ,问μ为何值时绳与滑轮之间无相对滑动.解: 受力分析:mg1T mg22T m 2m2T 1Tββθ。
物理竞赛--力学
物理竞赛--力学力学作为物理学的重要分支,研究物体在运动过程中的力学规律和物理现象。
力学竞赛则是运用力学知识和技能来解决各种力学难题和挑战,是展示物理学学生实力的重要途径。
下面将重点介绍力学竞赛的一些内容和技巧。
一、竞赛类型和内容力学竞赛类型较多,包括个人赛、团队赛、定向赛、综合赛等。
针对不同竞赛类型,竞赛内容也各不相同。
一般来说,力学竞赛包括以下几个方面:1.牛顿力学牛顿力学是力学的基础知识,包括运动学和动力学。
要熟练掌握牛顿定律、动量守恒定律、角动量守恒定律等基本概念,以及如何应用这些概念解决各种物理问题。
2.万有引力万有引力是物理学中重要的概念,是了解天体运动的必要条件。
要熟悉万有引力定律,掌握行星运动的法则和计算方法。
3.能量守恒定律能量守恒定律是物理学中非常重要的概念,可以应用于解决各种复杂的物理问题。
要了解各种能量形式的定义和计算方法,掌握能量转化和能量守恒的基本理论。
4.波动波动是力学中非常重要的概念,包括机械波和电磁波。
要熟悉波的基本性质,掌握波的传播规律和反射、折射等现象的原理和计算方法。
二、竞赛技巧和经验1. 首先要熟悉竞赛的考试形式和内容,了解竞赛的评分标准和题目难度系数,制定科学合理的备考计划。
2. 注重基础知识的掌握,掌握牛顿力学、万有引力、能量守恒定律等基本概念和计算方法,做到熟练掌握应用。
3. 多做一些历年的竞赛试题和模拟试题,了解各种题型和难题,熟悉解题技巧,积累解题经验。
4. 训练自己的思维逻辑和分析能力,培养发现问题和解决问题的能力。
力学竞赛一般要求考生能够结合具体情况分析问题和制定解决方案,因此这方面训练非常重要。
5. 与同学、老师、专业教练等一起讨论和学习,共同探讨和解决物理难题。
参加一些物理学术会议和论坛,了解最新的物理研究成果和动态。
三、竞赛评价标准力学竞赛评价标准一般包括以下几方面:1. 基础知识和技能的掌握程度,包括牛顿力学、万有引力、能量守恒定律等基本概念和计算方法的熟练掌握,以及自由落体、弹性碰撞、动量、角动量、振动等基本物理现象的分析和解决能力。
初中物理竞赛力学部分(含答案)
物理知识竞赛试题一(力学部分)题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案A.用橡皮擦纸时,橡皮和纸间的摩擦 B.小汽车急刹车时,车轮和地面间的摩擦C.皮带正常传动时,皮带和皮带轮间的摩擦D.用转笔刀削铅笔,铅笔与刀孔间的摩擦2.在江河湖海游泳的人上岸时,在由深水走向浅水的过程中,如果水底布满石头,以下体验和分析合理的是:A.脚不痛。
因人越来越轻C.脚不痛。
因水底对人的支持力越来越小B.脚越来越痛。
因人越来越重D.脚越来越痛。
因水底对人的支持力越来越大3.秤杆上相邻刻度间所对应的质量差是相等的。
因此秤杆上的刻度应A.是均匀的 B.从提纽开始向后逐渐变密C.从提纽开始向后逐渐变疏 D.与秤杆的粗细是否均匀有关,以上三种情况均有可能5.拖拉机深耕时总比在道路上行驶时速度慢,这是为了:A.提高传动机械的效率 B.节省燃料C.增大拖拉机的牵引力D.提高柴油机的功率6.如图3,烧杯中的冰块漂浮在水中,冰块上部高出杯口,杯中水面恰好与杯口相平。
待这些冰块全部熔化后,A.将有水从烧杯中溢出 B.不会有水从烧杯中溢出,杯中水面也不会下降C.烧杯中水面会下降 D.熔化过程中水面下降,完全熔化后有水溢出7.如图所示,放在水平桌面上的容器A为圆柱形,容器B为圆锥形,两容器本身的质量和底面积都相同,装入深度相同的水后,再分别放入相同质量的木块,如图所示,下列说法中正确的是:A.放入木块前,两容器对桌面的压力相等B.放入木块前,由于A容器中的水多于B容器,故A容器底部受水的压力大于B容器C.放入木块后,两容器底部所受水的压力相等D.放入木块后,B′容器底受水的压力大于A′容器底所受水的压力8.如图所示,吊篮的重力为400牛,动滑轮重力为50牛,定滑轮重力为40牛,人的重力为600牛,人在吊篮里拉着绳子不动时需用力:A.218牛 B.220牛 C.210牛 D.236牛9.测定血液的密度不用比重计(图为这样做需要的血液量太大),而采用巧妙的办法:先在几个玻璃管内分别装入浓度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液,然后分别在每个管中滴进一滴血液。
中学奥林匹克竞赛物理教程力学篇文档
中学奥林匹克竞赛物理教程力学篇文档摘要:一、引言1.中学奥林匹克竞赛物理教程的背景与目的2.力学篇在竞赛中的重要性二、力学篇的内容概述1.牛顿运动定律2.作用力和反作用力3.万有引力4.圆周运动5.简谐振动三、力学篇的学习方法与策略1.理解基本概念和原理2.熟练掌握公式和计算方法3.大量练习,提高解题能力4.分析错题,查漏补缺四、力学篇在竞赛中的应用1.选择题和填空题2.计算题和解答题3.实际问题分析五、总结与展望1.力学篇在竞赛中的地位2.对未来竞赛学习的建议正文:一、引言中学奥林匹克竞赛物理教程是为了培养中学生对物理学科的兴趣和提高他们的物理素养而设置的。
其中,力学篇作为物理学的基础部分,对参赛者具有重要的指导意义。
力学知识在日常生活和工程实践中都有广泛的应用,因此,掌握力学篇的内容是参加物理竞赛的必备条件。
二、力学篇的内容概述力学篇主要包括以下几个方面的内容:1.牛顿运动定律:牛顿第一、第二和第三定律,以及它们在现实生活中的应用。
2.作用力和反作用力:作用力和反作用力的概念、性质及其在实际问题中的应用。
3.万有引力:万有引力定律、万有引力常数以及其在天文学和地球物理学中的应用。
4.圆周运动:匀速圆周运动的概念、特点和计算方法。
5.简谐振动:简谐振动的概念、特点、计算公式及应用。
三、力学篇的学习方法与策略要想在力学篇取得好成绩,需要掌握以下学习方法和策略:1.理解基本概念和原理:深入理解力学篇的基本概念和原理,为后续学习打下坚实基础。
2.熟练掌握公式和计算方法:熟练运用力学篇的各种公式和计算方法,提高解题速度和准确度。
3.大量练习,提高解题能力:通过大量练习,熟练掌握解题技巧,提高解题能力。
4.分析错题,查漏补缺:及时分析错题,找出自己的知识盲点和不足,进行针对性的学习和提高。
四、力学篇在竞赛中的应用力学篇的知识在奥林匹克竞赛中具有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1.选择题和填空题:考察对基本概念和公式的掌握程度。
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。
全国物理竞赛知识点总结
全国物理竞赛知识点总结物理竞赛是对学生物理素养的综合考量,要求学生对物理知识的掌握、科学思维的运用和物理实验的技能都需要有一定的水平。
下面将对物理竞赛的一些重点知识点进行总结。
1. 力学力学是物理竞赛的重点内容之一,包括静力学、动力学和运动学等。
静力学主要讲述物体在力的作用下的静止情况,需掌握平衡的条件以及杠杆、滑轮等简单机械的运用。
动力学主要讲述物体在力的作用下的运动情况,需掌握牛顿三定律、动量守恒定律、能量守恒定律等基本定律。
运动学包括直线运动、曲线运动等,需要能够分析运动图像、速度、加速度等。
2. 热学热学是物理竞赛的另一重点内容,包括热力学和热传导等。
热力学主要讲述物体的热平衡和热力学定律,需要掌握理想气体状态方程、内能、热量等概念。
热传导主要涉及导热方程、热传导系数等内容,需要能够分析传热现象。
3. 电磁学电磁学是物理竞赛的重要内容之一,包括电荷、电场、电动势、电流、电磁感应等。
需要掌握库仑定律、高斯定律、安培定律等,能够分析电场和电路中的问题。
4. 光学光学是物理竞赛的重点内容之一,包括几何光学和物质光学。
需要掌握光的反射和折射规律,能够分析镜片和透镜等光学器件的特性。
5. 原子物理原子物理是物理竞赛的重要内容之一,包括原子结构、原子光谱、原子核、核反应等。
需要掌握玻尔模型、光子效应、核衰变等内容。
以上是物理竞赛的一些重点知识点总结,希望对参加物理竞赛的同学有所帮助。
物理竞赛需要学生在知识储备、思维能力和实验技能等方面都有一定的水平,学生需要多加练习和思考,才能取得好的成绩。
祝愿参加物理竞赛的同学取得好成绩!。
全国中学生物理竞赛第8~17届预赛题(力学部分)
全国中学生物理竞赛第8—17届预赛题一、物体平衡和直线运动一、足球比赛中发角球时,有经验的足球队员可发出所谓“香蕉球)。
即球飞到球门前方时会拐弯进入球门。
试简要地说明其道理。
(第八届预赛)二、有一水果店,所用的秤是吊盘式杆秤,量程为10千克。
现有一较大的西瓜,超过此秤的量程。
店员A 找到另一秤砣,与此秤砣完全相同,把它与原秤砣结在一起作为秤砣进行称量。
平衡时,双砣位于6.5千克刻度处,他将此读数乘以2得13千克,作为此西瓜的质量,卖给顾客。
店员B 对这种称量结果表示怀疑。
为了检验,他取另一西瓜,用单秤砣正常秤得8千克,用店员A 的双秤砣法称量,得读数为3千克,乘以2后得6千克。
这证明了店员A 的办法是不可靠的。
试问,店员A 卖给顾客的那个西瓜的实际质量是多少?(第九届预赛)三、半径为R 、质量为M 1的均匀圆球与一质量为M 2的重物分别用细绳AD 和ACE 悬挂于同一点A ,并处于平衡,如图所示。
已知悬点A 到球心O 的距离为L ,不考虑绳的质量和绳与球心的摩擦,试求悬挂圆球的绳AD 与竖直方向AB 的夹角θ。
(第十届预赛)四、如图所示,两个木块A 和B ,质量分别为m A 和m B ,紧挨着并排放在水平桌面上,A 、B 间的接触面垂直于图中纸面且与水平成θ角。
A 、B 间的接触面是光滑的,但它们与水平桌面间有摩擦,静摩擦系数和滑动摩擦系数均为μ。
开始时A 、B 都静止,现施一水平推力F 于A ,要使A 、B 向右加速运动且A 、B 间之间不发生相对滑动,则:1、μ的数值应满足什么条件?2、推力F 的最大值不能超过多少?(只考虑平动,不考虑转动问题)(第八届预赛)五、半径为r 、质量为m 的三个相同的刚性球放在光滑的水平桌面上,两两互相接触。
用一个高为1.5r 的圆柱形刚性园筒(上下均无底)将此三球套在筒内,园筒的半径取适当值,使得各球间以及球与筒壁之间均保持无形变接触。
现取一质量亦为m 、半径为R 的第四个球,放在三球上方的正中。
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)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,出短促的一声鸣号,经过时间经过时间t 传到站台,传到站台,若空气中声速为若空气中声速为V ,则机车能抵达站台还需要的时间至少是:要的时间至少是:A,v 2t/v 0; B,(v 2+v 1t)/v 0; C,,(v 2-v 1t)/v 0; D, v 1t/v 0;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:当杯自由下落后,弹簧稳定时的长度将:A , 变长;变长; C. C. C. 恢复到原长;恢复到原长;恢复到原长;B , 不变;不变; D. D. D.无法确定;无法确定;无法确定;4,A 、B 、C 三个物体的质量分别是M 、2M 2M、、3M 3M,具有相同的动能,,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 B.1::4:9; C.1 C.1::1:1; D.3 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,作用,棒平衡, 则地面对棒B 端作用力的方向为: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;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: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;保持恒定; B, B, B, 逐渐拉开;逐渐拉开;逐渐拉开;C, C, 逐渐缩短;逐渐缩短;逐渐缩短; D, D, D, 无确定的关系;无确定的关系;无确定的关系;7,如图所示,如图所示,一直角斜面体固定在地面上,一直角斜面体固定在地面上,一直角斜面体固定在地面上,左过斜面倾角为左过斜面倾角为600,右边斜面倾角为300。
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解: (1)角动量守恒
mv l ( 1 ml2 1 ml2 )w
2 12
4
w 3v
2l
OC v m
以 3v/2l 为角速度做匀角速转动。
去掉固定轴,杆中点不固定
质心的平动+绕质心的转动
杆+小球系统,动量守恒
mv 2mv c
v vc 2
OC
mv
C’
杆+小球系统,外力矩为零,角动量守恒,
新质心C’位置 对新质心C’
水平外力使弹簧压缩量为 l 。物体静止。将右侧外力撤去,系
统质心 C 可获得的最大加速度为
,可获得的最
大速度值为
。
解: ①质心 的最大加速度
N kx (m1 m2 )ac
k ac m1 m2 x
xl
kl acmax m1 m2
k m1
F m2
f m1
N
F
f
m2
②质心 的最大速度
m2 过平衡位置时的速度
dLi dt
ri
fij
rj
f ji
ri
f ij
rj
(
(ri rj ) fij
为零
Fi
fij )
·
ri
o
i
pi fij·
· ·
·
·
· f ji·
j
rj
Min (ri fij )
Min 0
合外力矩
i
i j
d
M
i
Mi
i
ri Fi
( dt
i
Li )
M
dp dt
dLO dt
MO
dLc dt
rc
dp dt
MO
ri
Fi
(ri
rc )
Fi
ri
Fi
rc
Fi
r
Fi
rc
dp dt
dLc dt
rc
dp dt
Mc
质心系中:
Mc
dLc dt
例:( 18th, 9分 )均匀细杆AOB 的A 端,B 端和中央位置O 处各有1个光滑的小孔先让杆在光滑的水平大桌面上绕 O 孔 以角速度 w。作顺时针方向旋转如图(图平面为大桌面)。 今将一光滑的细杆迅速插入 A 孔,棍在插入前后无任何水平 方向的移动,稳定后,在迅速拔A棍的同时,将另一光滑细棍 如前所述插入B 孔,再次稳定后,又在迅速拔出 B 棍的同时, 将另一光滑细棍如前所述插入 O 孔。试求:最终稳定后,细 杆AOB 绕O 孔旋转方向和旋转角速度的大小。
物理竞赛辅导 力 学 (Ⅰ)
质心 ( Center of Mass)
z
一、质心
N个粒子系统,定义质量中心
NN
rc
mi ri
i 1 N
mi ri
i 1
m
mi
rc
O x
mi ri
y
i 1
N
mi xi
xc
i 1
m
N
mi yi
yc
i 1
m
N
mizi
zc
i 1
m
对连续分布的物质,可以将其分为N个小质元
dL
dt
合外力矩为零,质点系总角动量守恒
Lo
ri
pi
i vrii
vrcc
vrii
i
mi ri vi
z
rc x'
z'
C
O'
ri ri
mi
y'
mi (rc ri) (vc vi)
i
O x
y
rc (mvc ) rc mivi ( miri) vc miri vi
LB
1 24
m l2w0
LB IBwB
A wB
O
rc
B
l uOA rcwA 2 wA
1 wB 8 w0
vc
rc
P
Lc
反向转了
③ 再次插入O孔前后
LO IOwB
w0
wB
1 8
w0
逆时针转
A
Lo Iowo
m,l
O
B
例(19th,4)质量分别为 m1 和 m2 的 两物块与劲度系数为 k 的 轻弹簧构成系统如图,物块与物体(平面)光滑接触,右侧
rc
rdm m
xc
xdm m
yc
ydm m
zc
zdm m
dm dV dm dS dm dl
二、质心系
质心在其中静止的平动参照系。
ri
ri
rc
N mi ri 0
i 1
N mi vi 0
i 1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱN N
mi (ri rc ) mi ri ' 0
i 1
i 1
z'
z
x'
C
O'
d
i 1
mi ri
i1 dt
dt
p mv d(mrc ) m drc
dt
dt
N
rc
mi ri
i 1
m
c
质点系的动量等于它的总质量与质心速度的乘积。
F
dP
dt
→
F mac
* 在质心系中惯性力和外力完全抵消,故动量守恒。
质点系的角动量守恒定律
Mi
内力矩
ri
(Fi
i j
fij )
转动。
例(19th,9)如图所示。表面呈光滑的 刚体无转动地竖直下落。
图中虚线对应过刚体唯一地 最低点部位P1 的水平切平面。图中 竖直虚线P1 P2 对应着过 P1 点的铅垂线, C 为刚体的 质心。设 C与铅垂线P1 P2确定的平面即为铅垂面,将C到P1 P2 的距离记为 d ,刚体质量为 。刚体相对于过 C 点且与图平面垂直的水平
p
零
零
Lo
Lc
rc
p
Lc Li
i
LO
Lc
rc
p
dLO
dLc
d(rc
p)
dt dt
dt
dLc dt
rc
dp dt
drc dt
p
drc
P
0
dt
z'
z
x'
C
O'
ri ri
rc
mi
y'
O
y
x
dLO dt
dLc dt
rc
dp dt
MO
dLO dt
dLc dt
rc
k
m1
1 2
kl 2
1 2
m
v2 2 max
v2max
kl m2
=0
v c max
(
m1v1 m1
m2v2 m2
)max
km2 l m1 m2
F m2
例:长为 l ,质量为m 的匀质细杆,置于光滑水平面上,可绕过 杆的中点 O 的光滑固定竖直轴转动,初始时杆静止。有一质量与 光滑杆相同的小球沿与杆垂直的速度 v 飞来,与杆碰撞并粘在杆 端点上,如图。(1)定量分析系统碰撞后的运动状态。(2)若 去掉固定轴,杆中点不固定,再求系统碰撞后的运动状态。
m
l 2
m0
l
mm 4
mv
l 4
(Jc1
Jc2
)w
对新质心C’
mv
l 4
(Jc1
Jc2
)w
Jc1
1 12
ml2
m( l )2 4
7 48
m l2
(平行轴定理)
Jc2
m( l )2 4
w 6v
5l
C
m C’ l
v
4
系统的质心以 v / 2 速度平动,
系统绕过质心的轴以 w =6v/5l 为角速度做匀角速
ri ri
rc
mi
y'
O
y
x
质心系中
N mi vi 0
i 1
(零动量参照系)
z'
z
x'
C
O'
ri ri
rc
mi
y'
O
y
x
质心系可能不是惯性系,但质心系特殊,动量
守恒定律适用,而且,总动量 为零。
质心系中质点 mi 的速度:
vi
vi
vc
三、质心运动定律
N
N P pi
i 1
N
midri
解:
Io
1 12
m l2 ,
① 插入A孔前后
IA
IB
1 3
ml2
LA
LA
LA Lc rc P
LA Lc Iow0
LA I AwA
A
m,l
O
B
LA Lc Iow0 LA I AwA
wA
Io IA
w0
1 4 w0
m,l
② 插入 B 孔前后
LB Lc rc P
l LB IowA 2 m uOA