全國(guó)高中物理力學(xué)競(jìng)賽試題卷百度文庫(kù)

1、競(jìng)賽試卷全國(guó)高中物理力學(xué)競(jìng)賽試題卷( 部分 )考生須知：時(shí)間150 分鐘，取10 2(題號(hào)帶 25 的題今年不要求, 題號(hào)帶的題普通中學(xué)做)一單選題（每題5 分）1. 如圖所示，一物體以一定的初速度沿水平面由 A 點(diǎn)滑到 B 點(diǎn)，摩擦力做功為 W1；若該物體從 M點(diǎn)沿兩斜面滑到 N，摩擦力做的總功為 W2。已知物體與各接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同，則：AW1W2BW1W2CW1W2D無(wú)法確定2. 下面是一位科學(xué)家的墓志銘：爵士安葬在這里。他以超乎常人的智力第一個(gè)證明了行星的運(yùn)動(dòng)與形狀、彗星的軌道和海洋的潮汐。他孜孜不倦地研究光線的各種不同的折射角，顏色所產(chǎn)生的種種性質(zhì)。對(duì)于自然、歷史和圣經(jīng)，他是一

2、個(gè)勤勉、敏銳的詮釋者。讓人類歡呼，曾經(jīng)存在過(guò)這樣一位偉大的人類之光。這位科學(xué)家是：A開普勒B 牛頓C伽利略D卡文迪許3.2002 年 3 月 25 日，北京時(shí)間 22 時(shí) 15 分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了一艘正樣無(wú)人飛船，除航天員沒(méi)有上之外，飛船技術(shù)狀態(tài)與載人狀態(tài)完全一致。它標(biāo)志著我國(guó)載人航天工程取得了新的重要進(jìn)展，為不久的將來(lái)把中國(guó)航天員送上太空打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這飛船是A北斗導(dǎo)航衛(wèi)星B海洋一號(hào)C風(fēng)云一號(hào) D 星D神舟三號(hào)如圖所示，有一箱裝得很滿的土豆，以一定的初速度在動(dòng)摩擦因數(shù)為 的水平地面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)其它外力及空氣阻力， 則中間一質(zhì)量為的土豆 A 受到其它土豆對(duì)它的總作

3、用力大小應(yīng)是：A mgB mg12C mg12D mg21如圖所示， B、C、D、E、F 五個(gè)球并排放置在光滑的水平面上， B、C、D、E 四個(gè)球質(zhì)量相同，均為 m=2kg，A 球質(zhì)量等于 F 球質(zhì)量，均為 m=1kg，現(xiàn)在 A 球以速度 v0 向 B 球運(yùn)動(dòng)，所發(fā)生的碰撞均為彈性碰撞，則碰撞之后：A五個(gè)球靜止，一個(gè)球運(yùn)動(dòng)B.四個(gè)球靜止，二個(gè)球運(yùn)動(dòng)C三個(gè)球靜止，三個(gè)球運(yùn)動(dòng)D六個(gè)球都運(yùn)動(dòng)6一物體原來(lái)靜置于光滑的水平面上。現(xiàn)對(duì)物體同時(shí)施加兩個(gè)方向水平、互成 120角的等大的力，作用時(shí)間為 t ，物體的瞬時(shí)速度大小為 v；之后，撤去其中一個(gè)力，并保持另一力大小方向不變，再經(jīng)時(shí)間 t ，物體的瞬時(shí)速度

4、大小為：A 2 vB 3 vC 2 2 vD3 3 v7科學(xué)家們使兩個(gè)被加速后的帶正電的重離子沿同一條直線相向運(yùn)動(dòng)而發(fā)生猛烈碰撞，試圖用此模擬宇宙大爆炸初期的情境。為了使碰撞前的動(dòng)能盡可能多地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，關(guān)鍵是設(shè)法使這兩個(gè)重離子在碰撞前的瞬間具有：競(jìng)賽試卷A相同的速率C相同的動(dòng)能BD相同大小的動(dòng)量相同的質(zhì)量二填空題(每空 10分)8上海外灘氣象信息臺(tái)需要整體移位，施工人員將信息臺(tái)與地面脫離后，在信息臺(tái)與地面之間鋪上石英砂，用四個(gè)液壓機(jī)水平頂推。已知信息臺(tái)質(zhì)量為 4 105kg，假設(shè)信息臺(tái)與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.2 ，信息臺(tái)做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)，每臺(tái)液壓機(jī)的推力相同，若頂推的位移是 14m，

5、則每臺(tái)液壓機(jī)對(duì)信息臺(tái)做的功是9航空母艦上的飛機(jī)跑道長(zhǎng)度是有限的。飛機(jī)回艦時(shí)，機(jī)尾有一個(gè)鉤爪，能鉤住艦上的一根彈性鋼索，利用彈性鋼索的彈力使飛機(jī)很快減速。若飛機(jī)的質(zhì)量為M=4.0103kg，回艦時(shí)的速度為 v=160m/s，在 t=2.0s 內(nèi)速度減為零，彈性鋼索對(duì)飛機(jī)的平均拉力 F=N 。(飛機(jī)與甲板間的摩擦忽略不計(jì) )7.00 109W，我國(guó)約為 1.0010風(fēng)能是一種環(huán)保型能源。目前全球風(fēng)力發(fā)電的總功率已達(dá)83，如果把截面210 W。某地強(qiáng)風(fēng)速約為 v=20m/s，設(shè)該地的空氣密度 =1.3kg/mS=20m的風(fēng)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能，利用上述已知量計(jì)算出電功率為W11利用水滴下落可以粗略測(cè)

6、出重力加速度 g。調(diào)節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地流出，在水龍頭的正下方放一個(gè)盤子，調(diào)節(jié)盤子的高度，使一個(gè)水滴碰到盤子時(shí)恰好有一水滴從龍頭開始下落，而空中還有一個(gè)正在下落中的水滴，測(cè)出水龍頭到盤子距離為 h(m)，再用秒表測(cè)時(shí)間，以第一個(gè)水滴離開水龍頭開始計(jì)時(shí)，到第 N個(gè)水滴落至盤中共用時(shí)間 T(s) ，則重力加速度 g=m/s2。12一圓柱形鳥籠內(nèi)養(yǎng)一只小松鼠，若以圓柱形的中心軸線為轉(zhuǎn)軸，突然使籠轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，小松鼠受驚后逃上側(cè)壁。當(dāng)轉(zhuǎn)速加大到一定程度后，小松鼠將爪松開而松鼠不會(huì)離開側(cè)壁滑下，設(shè)鳥籠橫截面的半徑為R=0.25m，松鼠與側(cè)壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4 ，則松鼠松爪后不從側(cè)壁滑下的最小線速度是

7、m/s。13洪災(zāi)是不幸的，發(fā)了洪水就要把災(zāi)民及時(shí)轉(zhuǎn)移。假設(shè)某江河寬為 h，發(fā)洪水時(shí)，水的流速為 v，某居民點(diǎn)的下游 s 處是危險(xiǎn)水域，為了把災(zāi)民及時(shí)轉(zhuǎn)移至對(duì)岸安全地區(qū)，問(wèn)從該居民點(diǎn)出發(fā)的船只的劃行速度( 相對(duì)水 ) 至少，才能安全到達(dá)對(duì)岸。14星球的逃逸速度 ( 即第二宇宙速度 ) 為第一宇宙速度的 2 倍。在目前天文觀測(cè)范圍內(nèi)， 宇宙的平均密度為 10-27 kg/m 3，如果認(rèn)為我們的宇宙是這樣一個(gè)均勻大球體，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度 c( 即為“黑洞” ) ，則宇宙的半徑至少為光年(取 1光年 1016m，結(jié)果取一位有效數(shù)字 )15 、兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向

8、運(yùn)A B動(dòng)發(fā)生碰撞 ( 碰撞時(shí)間極短可忽略不計(jì) ) ，用閃光照相，閃光4 次攝得的閃光照片如下圖所示，已知閃光間隔為t ，而閃光本身持續(xù)的時(shí)間極短， 可忽略不計(jì)。在這4 次閃光的瞬間， A、B 二滑塊均在 0-80cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊 A 恰好自左向右通過(guò) x=55cm處，滑塊 B 恰好自右向左通過(guò) x=70cm處，則 A、B 兩滑塊的質(zhì)量之比 m AmB=16一行星探測(cè)器從所探測(cè)的行星表面垂直升競(jìng)賽試卷空，假設(shè)探測(cè)器質(zhì)量恒為 1500kg，發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)力為恒力，探測(cè)器升空途中發(fā)動(dòng)機(jī)突然關(guān)閉，質(zhì)量不變時(shí)探測(cè)器速度隨時(shí)間的變化情況如圖所示。事實(shí)上盡管發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)力不變，但由于燃料的消

9、耗，探測(cè)器的質(zhì)量是減少的。假設(shè)探測(cè)器升空后8s 關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，試在答題卷的坐標(biāo)圖上再畫一根速度隨時(shí)間變化的圖線( 草圖 ) ，并在草圖上標(biāo)出與前面 A、B、C 三點(diǎn)相應(yīng)的點(diǎn)A、 B、 C的位置。17常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)在急剎車時(shí)，車輪常會(huì)被抱死，即車輪只滑不轉(zhuǎn)，車輪受力情況如圖1 所示。裝有 ABS的汽車在剎車過(guò)程中ABS使車輪在地面上滾動(dòng)而不滑動(dòng)，車輪受力情況如圖2 所示。已知質(zhì)量為m，車輪與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，車輪與地面間的最大靜摩擦力為 f m的汽車。在兩種情況下行駛的速度相同，則不裝 ABS系統(tǒng)的剎車距離為 S ，裝 ABS系統(tǒng)后的剎車1距離為 S2，這兩者距離之差是 S1-S2=。18如圖所

10、示，一質(zhì)點(diǎn)從 P 點(diǎn)開始作平拋運(yùn)動(dòng)，已知質(zhì)點(diǎn)與圖中斜面發(fā)生垂直碰撞，請(qǐng)?jiān)诖痤}卷的圖中作出質(zhì)點(diǎn)與斜面發(fā)生垂直碰撞的位置 ( 作圖要求精確 ) 。19已知排球場(chǎng)雙場(chǎng)地的總長(zhǎng)為18m，設(shè)網(wǎng)高為 2m。當(dāng)排球隊(duì)員站在底線跳起進(jìn)行發(fā)球時(shí)，如果球是水平擊出的，不考慮球的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)擊球點(diǎn)的高度等于某個(gè)值時(shí)球擦網(wǎng)又恰好沒(méi)越界，則這一高度為m。20所謂飛車走壁，實(shí)際上車子是飛馳在一個(gè)高8.60m，底部和頂部直徑分別為9.10m和 11.68m的圓臺(tái)形的大木桶內(nèi)壁上的特技表演。當(dāng)雜技員車速為18m/s，車輪和桶壁垂直，此時(shí)飛車在半徑為m的圓臺(tái)形木桶內(nèi)壁上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。三計(jì)算題(每題 15分)21如圖所示，賽車在水

11、平賽道上做90轉(zhuǎn)彎，其內(nèi)、外車道轉(zhuǎn)彎處的半徑分別為r 1、r 2，車與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是。試問(wèn)：競(jìng)賽中車手應(yīng)選圖中的內(nèi)道還是外道轉(zhuǎn)彎？在上述兩條轉(zhuǎn)彎路徑中，車手在內(nèi)、外車道選擇中可能贏得的時(shí)間為多少？22普通洗衣機(jī)的豎直脫水桶以 1200r/min 的速度高速旋轉(zhuǎn) ( 圖中未畫出脫水桶 ) ，為避免發(fā)生人身傷害事故，脫水機(jī)構(gòu)都裝有安全制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由脫水桶蓋板、制動(dòng)鋼絲、剎車制動(dòng)盤等組成。 當(dāng)脫水桶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 如果打開脫水桶蓋，則該系統(tǒng)便產(chǎn)生制動(dòng)作用。 安全制動(dòng)系統(tǒng)的作用有兩個(gè)：一是將脫水電動(dòng)機(jī)的電源自動(dòng)切斷；二是制動(dòng)器中的剎車帶自動(dòng)剎車盤， 使脫水桶迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖所示為脫水制動(dòng)示意圖

12、， 若脫水桶的半徑為 9cm(未畫出 ) ，剎車盤的半徑為 6cm，打開脫水桶蓋到脫水桶停止共轉(zhuǎn)了 50 圈( 設(shè)為均勻減速 ) ，若衣服和桶的質(zhì)量為 3kg( 可以認(rèn)為質(zhì)量全部分布在脫水桶桶壁上 ) 。計(jì)算剎車帶上的平均摩擦力的大小。23開普勒從 16091619 年發(fā)表了著名的開普勒行星三定律：第一定律：所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都競(jìng)賽試卷是橢圓，太陽(yáng)在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；第二定律：太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積；第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。請(qǐng)你用所學(xué)力學(xué)知識(shí)和開普勒第一、第二定律證明開普勒第三定律，結(jié)論為：a3 /T 2=GM

13、/42( 其中橢圓的半長(zhǎng)軸為 a；行星公轉(zhuǎn)的周期為 T；太陽(yáng)質(zhì)量為 M；引力常量為 G；引力勢(shì)能為 -GMm/r)如圖，一個(gè)質(zhì)量為 m的圓環(huán)套在一根固定的水平直桿上環(huán)與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)給環(huán)一個(gè)向右的被速度 v0，如果環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中還受到一個(gè)方向始終豎直向上的力F 的作用，已知 F=kv，(k 為常數(shù)， v 為速度 ) ，試討論在環(huán)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功。 ( 假設(shè)桿足夠長(zhǎng)，分 F=mg， F mg，F(xiàn)mg三種情況 )25. 如圖所示，一塊足夠長(zhǎng)的木板，放在光滑水平面上，在木板上自左向右放有序號(hào)是1、 、23，的木塊，所有木塊質(zhì)量均為，與木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同。開始時(shí)，木板靜止

14、不動(dòng)，第 1、 2、 3、號(hào)木塊的初速度分別是 0、 2 0、 30、 0，方向向右，木板質(zhì)量與所有木塊的總質(zhì)量相等。最終所有木塊與木板以共同速度勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)木塊之間均無(wú)相互碰撞。通過(guò)分析與計(jì)算說(shuō)明第號(hào)（) 木塊的最小速度。競(jìng)賽試卷試卷答案一、單選題： （每題 5 分，共 35 分）1、 A2、 B3、 D4、 B5、 C6、B7、 B二、填空題（每空10 分）69、3.2 10510、1.04 105或 1.0 0511228、 2.8 10、 2Hn/T12、 2.513、hvs214、 4101015、 2/3h 216、 (1)、 OA/ 是曲線（2 分），且 A/ 在 A 點(diǎn)正上方某

15、處（ 2 分）(2)、 A/C/AC (3 分 )（ 3）、 C/ 點(diǎn)在 C 正下方側(cè)(3 分)1217、mv (f m f S) fm f S218、 PA垂直斜面（ 3 分）AB 垂直地面（ 3 分）C 為中點(diǎn)（3 分）連接 PC延長(zhǎng)線交斜面于D點(diǎn)（ 1分）19、820、 4.863三、計(jì)算題（每題15 分，共 45 分）21、解：對(duì)外車道，其走彎道所允許的最大車速為V2，則 m(V2)2 r 2=mg,V2gr2, 因此車先減速再加速，加速度為 a=mgm=g, 減速的路徑長(zhǎng)為22Vm 2r2ttttVm V2r2Vm V2X2（Vm V2 ）2a=,總時(shí)間為減速圓弧 加速 +2 g22

16、 =a2V2a（每項(xiàng) 2 分） 2Vm （ 2）r 2（2 分）g2g同理，車走內(nèi)道的時(shí)間為 t 1= 2Vm （ 2）r1(4分 )g2g又由于車在內(nèi)道和外道的直線路徑是相等的。車手應(yīng)該選擇走外道。時(shí)間差為 :t=t1-t2=（ 2r2r1(3分)）g222、解：脫水后，衣服緊貼脫水桶壁，桶和衣服具有動(dòng)能，剎車后，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。由動(dòng)能定理：f s=1mv2（2分）2由線速度關(guān)系有：V R（2 分） 2 n（2 分）通過(guò)的距離s=2 rN（2 分）競(jìng)賽試卷聯(lián)立得： f=m(R) 2（ 4分）4Nr把 N 50 圈， n=20 r/s, 2 n, R=0.09m,r=0.06m 帶入得 f=1

17、0.2N（3 分）23、解：由開普勒第一定律，設(shè)行星的近地端、遠(yuǎn)地端與太陽(yáng)的距離分別為rA、r B，運(yùn)行速度分別為 vA、 vB, 長(zhǎng)軸為 a，短軸為 b,焦距由開普勒第二定律得：1 rAvA 1r B vB （3分）22又由行星運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒得：1mvA2 GMm = 1mvB2 GMm (3分 )2rA2r B由得： vA2GMrBGMrB（ 3分）rB r ArAarArA rB（ a c）（ ac） =a2 b2 T1ab 2ab= 2ab 2a（3 分）GMrA rBb GMGMv A rA2aaa a3= GM（3 分）T 24224、解：（ 1）若 kV0=mg, 則 N0，故

18、 f=0,所以 Wf =0(3 分)（ 2）若 kV0mg, 則有 N mg=kv, 則 N 一開始向下且隨著速度的減小而減小，當(dāng)N0時(shí)，f=0, 環(huán)最終將做勻速運(yùn)動(dòng)且v=mg/k(2 分)由動(dòng)能定理， Wf m(v02 v2)/2(3 分) mv02/2 m3g2/2k2(3 分)25、解：木塊在木板上滑行時(shí)均做勻減速運(yùn)動(dòng)，且具有相同的加速度，在相同的時(shí)間內(nèi)速度變化、動(dòng)量變化都相等，而木板開始一直做加速運(yùn)動(dòng)。由此可以判斷，與木板保持相對(duì)靜止的木塊依次為1、 2、3、 n。所以， k 號(hào)木塊的最小速度等于它剛好與木板相對(duì)靜止時(shí)的速度，這時(shí)，木板有相同的速度，設(shè)為VK，從開始到此時(shí)：1 k 號(hào)木塊以及1 k 號(hào)木塊以及木板的動(dòng)量