應(yīng)用物理競賽輔導(dǎo)2解析

1、1.在滅火搶險(xiǎn)的過程中，消防隊(duì)員有時(shí)要借助消防車上的梯子爬到高處進(jìn)行救人或滅火作業(yè)，如圖1所示。已知消防車梯子的下端用摩擦很小的錢鏈固定在車上，上端靠在摩擦很小的豎直玻璃幕墻上。消防車靜止不動(dòng)，在消防隊(duì)員沿梯子勻速向上 爬的過程中，下列說法中正確的是（）a.錢鏈對(duì)梯的作用力逐漸減小b.墻對(duì)梯的彈力不變c.地面對(duì)車的摩擦力逐漸增大d.地面對(duì)車的彈力不變2 .斜坡型的房頂具有保溫、節(jié)能、美觀等優(yōu)點(diǎn)，農(nóng)村的平房大都采用這種房頂，城市中的一些居民樓也進(jìn)行了 平改坡”的改造。在進(jìn)行這種斜坡型房頂?shù)脑O(shè)計(jì)中，考慮到下雨時(shí)落至房頂?shù)挠晁鼙M快地淌離房頂，以減少房頂漏水的可能。在如圖3 .如圖2所示為直升機(jī)在

2、飛行過程中的兩種姿態(tài)，對(duì)于這兩種姿態(tài)，下列說法中正確的是 （ ）a.甲圖所示為降落過程b.乙圖所示為降落過程 c.甲圖所示為起飛過程 d.乙圖所示為起飛過程4.如圖3所示，蕩秋千是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)，人在秋千上可以越蕩越高，這時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能是圖3增大的。為達(dá)到越蕩越高的目的，下列做法中正確的是（）a.在秋千由最高點(diǎn)蕩向最低點(diǎn)的過程中，人由站立緩緩下蹲， 當(dāng)秋千到最高點(diǎn)時(shí)，迅速由下蹲到站立b.在秋千由最高點(diǎn)蕩向最低點(diǎn)的過程中，人由下蹲緩緩站立，當(dāng)秋千到最高點(diǎn)時(shí)，迅速由站立到下蹲c.人一直保持站立姿勢d.人一直保持下蹲姿勢 5.在我國的甘肅酒泉和四川西昌有兩個(gè)著名的衛(wèi)星發(fā)射基地，它們?yōu)槲覈暮教焓聵I(yè)立下

3、了汗馬功勞。如果請(qǐng)你參與衛(wèi)星的發(fā)射工作，要發(fā)射一顆地球同步通信衛(wèi)星，從節(jié)能的角度分析，你認(rèn)為在這兩個(gè)基地中的發(fā)射地點(diǎn)和發(fā)射方向應(yīng)選（）a.酒泉，向西發(fā)射b.酒泉，向東發(fā)射c.西昌，向西發(fā)現(xiàn)d.西昌，向東發(fā)射6.潮汐能是一種很有潛力的待開發(fā)的新能源，圖8是雙向潮汐發(fā)電站示意圖。漲潮后打開閘門，海水經(jīng)通道進(jìn)入海灣，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，如圖甲所示；待海灣內(nèi)外水位高 度相同，水輪機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉閘門，如圖乙所示；潮落后再打開閘門，海灣中的水經(jīng)通道進(jìn)入大海，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并再次帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電如圖丙所示；待海灣內(nèi)外水面高度相同， 水輪機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，再關(guān)閉閘門，直到下次漲潮至最高點(diǎn)，再打開閘門放水發(fā)電，如

4、此循環(huán)往復(fù)。如果海灣的平均蓄水面積為 s,漲潮與落潮水位差為h,海水密度為p,水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)將 海水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為刀。求經(jīng)過一次漲、落潮可以發(fā)出的電能。7.小明等幾位同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)的活動(dòng)中，決定對(duì)“蹦極”運(yùn)動(dòng)所用的彈性繩的性能進(jìn)行研究。勇敢的同學(xué)小紅自愿進(jìn)行測試，同學(xué)們?cè)?她身上裝好了位移傳感器， 用以測量她在不同時(shí)刻下落的高度及速度。蹦極前他們首先測得小紅及所攜帶的全部設(shè)備的總質(zhì)量為50 kg ,彈性繩不拉伸時(shí)的長度為12ml小紅從蹦極臺(tái)上下落， 根據(jù)傳感器測到的數(shù)據(jù)，可以利用計(jì)算機(jī)作出如圖 9所示的速度一位移圖象。 請(qǐng)估算：(1)如果認(rèn)為彈性繩的彈力大小跟它的伸長量的關(guān)系符

5、合胡克定律，則彈性繩的勁度系數(shù)k為多大；(2) 小紅下落速度最大時(shí)和落至最低點(diǎn)時(shí)，繩的彈性勢能各為多大:3sni :!: 適s:曹?。篹5ll8 .我國南方某學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)小組想粗略估測太陽的輻射功率。他們通過多種途徑，查到 以下資料：日地距離r= 1.5x10 11m,水的比熱容c= 4.2x10 3j/（kg 七），射到地球的太陽能由于大氣層的吸收，約有50%能夠到達(dá)地面。他們?cè)谙闹燎昂笞隽巳缦碌膶?shí)驗(yàn)：取一個(gè)橫截面積$=3.0*10-2而、形狀矮粗的厚壁泡沫塑料圓筒，并將筒的內(nèi)壁襯上黑色塑料薄膜。在圓筒 內(nèi)裝上質(zhì)量m= 0.60 kg的水，并用透明塑料薄膜將筒口封閉。在天氣晴好的某天中午進(jìn)

6、行實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整水平放置圓筒口的方位， 使太陽光盡可能的垂直照射在水面上， 經(jīng)過時(shí)間t =2 min 后，測得水的溫度升高了 a t=1.oc,請(qǐng)你幫助該小組的同學(xué)估算太陽的輻射功率。（保留一位有效數(shù)字）mo,米從閥門k中流出9 .圖10是小明為某糧店設(shè)計(jì)的自動(dòng)稱米機(jī)的示意圖，它的工作過程 是這樣的：提前在磅秤上輸入要稱量的質(zhì)量數(shù)，然后開啟閥門k,米就自動(dòng)落到磅秤上.當(dāng)磅秤示數(shù)等于購買者所需質(zhì)量數(shù)時(shí)，稱米機(jī) 將自動(dòng)關(guān)閉閥門k,從而實(shí)現(xiàn)了快捷的自動(dòng)稱量。在對(duì)這個(gè)自動(dòng)稱米機(jī)進(jìn)行可行性論證時(shí)，買者認(rèn)為：因?yàn)槊琢?落到容器中時(shí)會(huì)有向下沖擊的力，因而實(shí)際得到的米少了，買方吃 了虧：而賣者認(rèn)為：當(dāng)磅秤示數(shù)達(dá)

7、到預(yù)定米的質(zhì)量數(shù)時(shí)，即使自動(dòng) 裝置立刻關(guān)閉了閥門k,也還有少量米仍在空中， 這些米將是多給買 者的，賣方吃了虧。為此雙方發(fā)生了爭執(zhí)。請(qǐng)你通過計(jì)算判定實(shí)際 情況是怎樣的。提示：分析過程中不妨假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)通過閥門k的米的質(zhì)量為 的初速度為零，從閥門 k到米堆的高度為h,米落到米堆上速度立即減為零。10 .示波器是一種常用的電學(xué)儀器，可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓隨時(shí)間的變化情況。它的工作原理如圖10所示，真空室中陰極 3出 電子(初速度可忽略不計(jì))，經(jīng)過電壓u1= 910v 的加速電場后，由小孔s沿正對(duì)且相互靠近的水 平金屬極板a、b和豎直金屬板c d間的中心 線依次通過兩對(duì)平行金屬板間。且已

8、知a、口 c、d勺長度均為l = 0.20m,a、b和c、d兩板間的距離均為d= 0.020m,金屬板的面積足夠大。在ab兩板間加上如圖11甲所示的正弦交變電u2,當(dāng)a板電勢高于 噴電勢時(shí)，電壓記為正值；在cd兩板間加上如圖11乙所示的交變電壓u3,當(dāng)c板電勢高于 誠電勢時(shí)，電壓記為正值。兩對(duì) 金屬板間的電場可視為全部集中在兩板之間，且分布均勻。在c、d兩極板右側(cè)與極板右端 相距s = 0.30 m處有一個(gè)與兩對(duì)金屬板中心線垂直的熒光屏，中心線正好經(jīng)過屏的中點(diǎn)。若不計(jì)兩對(duì)金屬板之間的距離，且熒光屏足夠大，并已知電子的質(zhì)m= 0.91 x 10-30kg,所帶電荷量e= 1.6x10 -19c,

9、不計(jì)電子之間的相互作用力。(1 ) 要使所有的電子都能打在熒光屏上，兩對(duì)偏轉(zhuǎn)金屬板間所加電壓的最大值u2。、u30應(yīng)滿足什么條件？(2) 若u20滿足(1)中的條件，要使熒光屏上能顯示出u2的若干個(gè)完整周期內(nèi)的波形，cd兩板間所加交變電壓u3的周期應(yīng)滿足什么條件？(3) 若熒光屏上顯示出一個(gè) u2完整的波形，計(jì)算這個(gè)波形的峰值高度和最大長度，并 在圖11丙中畫出這個(gè)波形.41 ii11 .如圖1所示為大學(xué)教室里常見的兩塊可上下拉動(dòng)的活動(dòng)黑板，兩塊黑板的形狀和質(zhì)量均相同，通過兩只定滑輪用繩索相連.某同學(xué)要把前面的黑板向下移動(dòng)，他有兩種方法，一是勻速向下拉前面的黑板，二是勻速向上推后面的黑板.如果

10、兩次移動(dòng)黑板的速度大小都相等，那么這兩種方法中，哪種方法人做功的功率較大？為什么?圖1llfl w12.2008年8月，北京將舉辦第29屆奧運(yùn)會(huì)，實(shí)現(xiàn)新中國幾代人的夢想 .在奧運(yùn)會(huì)的三大球 項(xiàng)目中，女排是最有可能爭奪冠軍的隊(duì)伍， 她們?cè)兄暹B冠的輝煌， 又是上屆雅典奧運(yùn)會(huì) 的冠軍，全國人民都對(duì)她們寄予厚望 .排球的標(biāo)準(zhǔn)場地長 18m、寬9m,女排網(wǎng)高2.24m,每半場都畫有一條 3m線，從而把 場地分為前場和后場，如圖12甲所示.圖中a點(diǎn)為對(duì)方場地3m線與邊線的交點(diǎn)，假設(shè)對(duì)方某運(yùn)動(dòng)員于 a點(diǎn)處豎直起跳，沿水平方向擊球，擊球點(diǎn)離地高度為 h=3.00m ,不考慮球的 旋轉(zhuǎn)與空氣阻力，把球看作質(zhì)

11、點(diǎn)，已知重力加速度g=10m/s2. b點(diǎn)為該邊線正上方網(wǎng)口上的一點(diǎn)，以b點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿網(wǎng)水平向右為x軸、豎直向上為y軸，建立平面直角坐標(biāo)系， 如圖12乙所示.我方攔網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)員只要把哪個(gè)區(qū)域封死，就能保證對(duì)方的這次擊球不能直 接得分？請(qǐng)通過計(jì)算后把這個(gè)區(qū)域標(biāo)在乙圖的坐標(biāo)系上，并注明邊界處幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)甲1.0 二0.5三9 x /m圖1213 .為了測量列車運(yùn)行的速度和加速度大小，可采用如圖10所示的裝置，它由一塊安裝在列車車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成(測量記錄儀未畫出)。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，就能求出列車的速度和加速度。如圖11所

12、示為鐵軌和列車的俯視圖，假設(shè)磁體端部磁感應(yīng)強(qiáng)度b=4.4x10-2t,且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體沿鐵軌方向的寬度與線圈寬度相同，線圈的匝數(shù)n=5,垂直于鐵軌方向長1=0.20 m ,電阻r=0.40 ?(包括引出線的電阻)，測量記錄儀自身電阻r=4.0?,其記錄下來的電流一位置關(guān)系圖，即i-s圖如圖12所示。(1)試計(jì)算列車通過線圈i和線圈ii時(shí)的速度v1和v2的大小。(2)假設(shè)列車做的是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求列車在兩個(gè)線圈之間的加速度的大小。14 .有一種“滾軸溜冰”的游藝活動(dòng)，游藝時(shí)“溜冰”者腳穿帶有小輪子的鞋，在場地內(nèi)像溜冰一樣滑行。為了使此項(xiàng)活動(dòng)更具有刺激性，有的場地設(shè)計(jì)了一

13、些凸起的地面（如圖13所示）。但為了使“溜冰”的 過程中不發(fā)生危險(xiǎn)，要求“溜冰”者運(yùn)動(dòng)時(shí)不能脫離凸面。已知“溜冰”的最大速度為 vm, “溜冰”場地要設(shè)計(jì)一段與 水平面平滑連接的圓柱形的凸起面，那么該圓柱形凸起面的 水平長度，與其高度 h應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系，才能保證“溜冰” 者停止蹬地后沖上凸起面的過程中，既能從凸起面上通過而 又不脫離凸起面而發(fā)生危險(xiǎn) ？（已知地球表面的重力加速度為 g）15 .用超聲波測量管道中液體流量有多種方法，其中一種為如圖9所示的超聲波飛行時(shí)間流量傳感器裝置.一個(gè)探頭發(fā)出的超聲波束通過管壁進(jìn)入管道被管壁的另一面反射后，正好由 另一個(gè)超聲波探頭接收.超聲波的路徑呈 v形.

14、測量時(shí)，上游和下游的超聲波傳感器輪流發(fā) 射和接收超聲波脈沖.用高精度數(shù)字計(jì)時(shí)器分別測量超聲波束沿順行和逆行在管道內(nèi)傳播的時(shí)間差，其絕對(duì)彳1為a t.設(shè)管道內(nèi)徑為d,超聲波束在管道內(nèi)與管道橫截面的夾角為 0 , 管內(nèi)流體靜止時(shí)超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間為 to.測出以上物理量便可計(jì)算出流體流速 .請(qǐng) 推導(dǎo)出由這些物理量計(jì)算流體流速的表達(dá)式 （提示：忽略超聲波穿過管壁的時(shí)間和折射； 計(jì)圖9算中要做適當(dāng)?shù)慕疲?恥沖時(shí)間?&測m16 .小華同學(xué)為了探究彈性球與其他物體碰撞的情況，他先從網(wǎng)上獲取如下信息：通常用恢復(fù)系數(shù)e表示兩物體一維碰撞機(jī)械能損失的情況.它等于碰撞后兩球的分離速度v2t vit ,與碰

15、撞前兩球的接近速度 vio v20之比，即：e -v2t-v1恢復(fù)系數(shù)由碰撞兩物體的材料性v10 v20質(zhì)決定.小華的探究實(shí)驗(yàn)如下：讓質(zhì)量為10.75g,直徑為26mm的塑料彈性球從 80cm高處自由下落，碰到地面的瓷磚后彈起；再下落，再彈起；再下落，再彈起；，當(dāng)塑料彈性球與瓷磚碰撞10次后，還能彈起8cm.如果不計(jì)空氣阻力，并假定彈性球始終在同一豎直 線上運(yùn)動(dòng).(1)請(qǐng)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求彈性球與瓷磚碰撞的恢復(fù)系數(shù)e.(2)請(qǐng)用e表示出彈性球每次碰撞過程中機(jī)械能的損失與碰撞前的機(jī)械能之比17.在不少旅游景點(diǎn)里都設(shè)置了一種速降的游樂項(xiàng)目：從山上高處向山下低處安裝一根鋼索，人坐在吊籃里通過繩索和滑

16、輪沿著傾角為。的鋼索快速下滑，如圖 8-1所示。理想情況下，下滑時(shí)的加速度大小等于 g sin 2穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，即滑輪、繩索、人（包括吊籃在內(nèi)， 下同）組成的系統(tǒng)保持相對(duì)靜止時(shí)，繩索與豎直方向間的夾角也等于&但實(shí)際上有兩個(gè)原因使得加速度要變小，并且繩索與豎直方向間的夾角一般不等于為原因之一是滑輪并非理想的無摩擦，原因之二是空氣阻力不能忽略。設(shè)滑輪的質(zhì)量為m,人的質(zhì)量為 m,繩索的質(zhì)量相對(duì)滑輪和人來說可以忽略，滑輪與鋼索間的摩擦因數(shù)為 ,人運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力等于人的重力的 k倍，滑輪運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力不計(jì)。試通過計(jì)算討論：在穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，有沒有可能繩索與豎直方向間的夾角”=。，但加速度的值小于 g sin 9?如果有可能，請(qǐng)指出必須滿足的條件；如果沒有可能，請(qǐng)說明理由。圖8-1圖11所示為某運(yùn)動(dòng)員用背躍式過桿跳高的示意圖（為簡化問題起見，可不考慮運(yùn)動(dòng)員沿橫桿方向上的分運(yùn)動(dòng)）.他經(jīng)過助跑后的起跳點(diǎn)為圖中的 a點(diǎn)，a點(diǎn)與橫桿b間的水平距離為 s.運(yùn)動(dòng)員身高為1,身體的質(zhì)心 c點(diǎn)假設(shè)恰位于身體的正中位置 .他背對(duì)橫桿起跳離地的瞬 間，身體可看作一條直線，與地面成 3角，此時(shí)腳端的速度方向與身體在一直線上，