2016年高中物理競賽力學(xué)試卷

2016年高中物理競賽力學(xué)試卷時量120分鐘滿分200分一、（本題72分）選擇題（每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確，請將正確選項序號填入下表格中.每小題6分）題號123456789101112答案.科學(xué)史家丹皮爾說過:“地位僅次于天使的人類本是從宇宙的中心地球上俯覽萬物的，而今卻變成了圍繞著千萬顆恒星之一旋轉(zhuǎn)的一個偶然的小行星上面有機發(fā)展鎖鏈中的一環(huán)?！彼赃@樣說，主要是基于（）A.相對論彌補了對宏觀世界認識的不足，改變了人類認識世界的角度和方式B.進化論認為生物是不斷進化和密切相關(guān)的，人類并不比其他生物更尊貴仁日心說改變了對宇宙的看法，從而否定了人是“萬物之靈”D.經(jīng)典力學(xué)將天地運動統(tǒng)一起，因而人類不該俯視萬物.A.樹枝對小鳥的合作用力先減小后增大B.樹枝對小鳥的摩擦力先減小后增大.如圖所示，一只小鳥沿較粗的均勻樹枝從右向左緩慢爬行，小鳥從A運動到BA.樹枝對小鳥的合作用力先減小后增大B.樹枝對小鳥的摩擦力先減小后增大C.樹枝對小鳥的彈力減小后增大D.樹枝對小鳥的彈力保持不變.某電視臺舉辦的一檔群眾娛樂節(jié)目，其中有一個環(huán)節(jié)是游戲者站在一個旋轉(zhuǎn)較快的大平臺邊緣上，向大平臺圓心處球筐內(nèi)投籃球。如果游戲者相對平臺靜止，則下面各俯視圖中哪幅圖中的籃球可能被投入籃筐（圖中箭頭指向表示投籃方向）（）.假設(shè)航天飛機在太空繞地球做勻速圓周運動。一宇航員利用機械手將衛(wèi)星舉到機艙外，并相對航天飛機靜止釋放該衛(wèi)星，則被釋放的衛(wèi)星將（ ）A.向著地球做自由落體B.沿圓周軌道切線方向做直線運動C.停留在軌道被釋放處D隨航天飛機以相同的速度繞地球做勻速圓周運動.某班活動玩乒乓顛球游戲，規(guī)定每次彈起的高度不低于0.2m，設(shè)球彈起后做豎直上拋運動，忽略空氣阻力、球與球拍的接觸時間，重力加速度取g=10m/s2，則下列說法正確的是（）A.上升階段中，乒乓球加速度的方向豎直向上B.乒乓球上升到最高點時，其加速度大小為零C.乒乓球兩次彈起之間的時間間隔為0.4sD.最好成績是每分鐘顛球300次.如圖所示，從高處A到水面B處有兩條長度相同的光滑軌道。甲、乙兩小球沿不同軌道同時從A處自由滑向B處，下列說法正確的有（）

A.甲、乙在同一高度的速度大小相等B.甲、乙在同一高度的加速度大小相等C.甲、乙在同一時刻動能相等D.甲、乙在同一時刻總能到達同一高度.如圖所示，質(zhì)量為m的木塊A放在水平面上的質(zhì)量為M的斜面B上，現(xiàn)用方向相反的兩個水平推力F分別作用在A,B上.若F1VF2，則下列說法不正確I)A,B均可能保持靜止不動 BA與B之間一定存在摩擦力B與地面之間一定存在摩擦力D.地面對B的支持力大小一定等于(m+M)g.某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的演示裝置，A是與計算機連接的力傳感器，固定在光滑水平桌面，將傳感器通過水平細繩與一滑塊相連，滑塊放在較長的平板小車上，小車一端通過水平輕繩跨過輕定滑輪懸吊一只空A.0?50s，小車做加速度增大的加速運動沙桶。開始時，整個裝置處于靜止狀態(tài)，緩慢向沙桶里倒入沙子，小車一旦運動起來，立即停止倒沙子，若力傳感器采集的力隨時間變化的規(guī)律如圖乙，取g=10m/s2A.0?50s，小車做加速度增大的加速運動B.50s?80s，小車開始做勻速直線運動C.滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小3.5ND.50s時，沙桶中沙子的質(zhì)量是200g.小球固定在細桿下端，由靜止開始沿豎直方向運動，不計空氣阻力，小球過程中物體的機械能E變化的圖象如圖所示，其中

0-11段為直線，由此可以判斷（）0~11時間內(nèi)，小球一定做勻速運動0?11時間內(nèi)，小球動能一定是不斷減小11?12時間內(nèi)，細桿對小球做正功12時刻，小球回到初始位置10.一塊質(zhì)量可忽略不計的布置于光滑水平地面上，布上放質(zhì)量分別為mA=1kg和mb=2kg的A,B兩物塊，A,B與布之間的動摩擦因數(shù)都為=0.2，水平恒力F作用在A物塊上，如圖所 @兩―，示，取g=10m/s2，則下列說法FjjkT廠Fhrrck斤丁正確的是（）A.若F=3N，則AB一起運動的加速度為1m/s2B.若F=3N，則B物塊所受摩擦力大小為4NC.若F=1.5N，則A物塊所受摩擦力大小為1.5ND.若F=IN，則A,B都相對板靜止不動11.據(jù)報導(dǎo)，我國第二艘航母載機將使用的電磁彈射器。設(shè)艦載機總質(zhì)量為3.0x104kg，設(shè)起飛過程中發(fā)動機的推力恒為1.0X105N；彈射器有效作用長度為100m，推力恒定。要求艦載機在水平彈射結(jié)束時速度大小達到80m/s。彈射過程中艦載機所受總推力為彈射器和發(fā)動機推力之和，假設(shè)所受阻力為總推力的20%，則（）A.彈射器的推力大小為2.1X106NB.彈射器對艦載機所做的功為2.1x108JC.彈射器對艦載機做功的平均功率為8.8x107WD.艦載機在彈射過程中的加速度大小為32m/s2.如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、

套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達C處的速度為零，AC二鼠圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，則圓環(huán)（）A.下滑過程中，加速度一直減小B.下滑過程中克服摩擦力做的功大于上滑回到A過程中克服摩擦力做的功1「在C處，彈簧的彈性勢能為4m2-2D.上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度二、填空題（本題共40分，每小題8分）.一貨車在行駛過程中，遇到5m/s豎直下落的短時大雨，車上緊靠擋板平放有一長為l=1m的木板，如果木板上表面距擋板高端距離為h=1m，問汽車應(yīng)以多大的速度行駛，才能使木板不致淋濕?—.一光滑半圓形圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套著一個質(zhì)量為m的小球P，用細繩相連系于A點，處于平衡狀態(tài)，如圖所示。若細繩與水平面夾角為300，則細繩對小球的拉力FT為，環(huán)對小球的彈力FN為.圖⑸.風速儀結(jié)構(gòu)如圖（〃）所示。光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸，被探測器接收，當風輪旋轉(zhuǎn)時，通過齒輪帶動凸輪圓盤旋轉(zhuǎn)，當圓盤上的凸輪經(jīng)過透鏡系統(tǒng)時光被擋住。己知風輪葉片轉(zhuǎn)動半徑為圖⑸r，每轉(zhuǎn)動n圈帶動凸輪圓盤轉(zhuǎn)動一圈。若某段時間At內(nèi)探測器接收到的光強隨時間變化關(guān)

系如圖S）所示，則該時間段內(nèi)風輪葉片速率是..無人機是一種由無線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器，廣泛用于空中偵察、監(jiān)視、通信、反潛、電子干擾等領(lǐng)域。己知某型遙感監(jiān)測無人機，在離地面高h時，能監(jiān)測其正下方水平地面上半徑為kh的圓形區(qū)域。某次，一架該型無人機在平原上方h高處勻速飛行一小段時間t內(nèi)監(jiān)測的面積為S，則該飛機的速度大小為.為了實現(xiàn)使雞蛋從空中下落而不被摔壞，設(shè)計了一個內(nèi)表面粗糙均勻、且口徑可調(diào)節(jié)的圓柱筒，雞蛋在圓柱筒內(nèi)受到的滑動摩擦力為f，雞蛋底端與圓柱筒底端的距離為L，當用它來包裹雞蛋，就可以實現(xiàn)使雞蛋從高處下落而不被摔壞。實驗測雞蛋直接自由下落的條件下，測得雞蛋落地后不被摔壞的離地最大高度為h，設(shè)圓柱筒在下落過程中始終保持豎直狀態(tài)，且著地時不會彈起。利用該實驗裝置能使雞蛋下落而不被摔壞的最大高度H的數(shù)學(xué)表達式三、計算解答題（要求寫出詳細解答過程，本題共88分）.（16分）你正在30m高的屋頂修屋，讓工人將修理工具裝在一只桶里，然后用吊車將這只桶吊上屋頂，已知繩子能承受的最大張力為480N，桶子裝滿工具后質(zhì)量為40kg，裝工具的桶到達屋頂時速度恰好為零。g=10m/s2,求桶從地面到達屋頂?shù)淖疃虝r間。（16分）北京時間2016年7月5日11時18分，“朱諾”木星探測器點燃主引擎，執(zhí)行“木星軌道嵌入”動作。35分鐘后，“朱諾”速度降至每秒542m,成功被木星引力捕獲，最終將自己推入木星軌道。其繞木星軌道距離木星云層頂端最近處約4100km。未來20個月內(nèi)，“朱諾”將繞轉(zhuǎn)木星37圈，用搭載的9臺探測設(shè)備分別探測木星內(nèi)部結(jié)構(gòu)、大氣成分、大氣對流狀、磁場等，所獲信息將通過高增益天線發(fā)回地球。設(shè)木星質(zhì)量為M，半徑為r,“朱諾”木星探測器質(zhì)量為m，圓軌道b距木星表面的高度為h，引力常量為G。試求下列問題：（1）進入圓軌道b后，請寫出“朱諾”木星探測器受到木星的萬有引力表達式。（2）探測器在木星圓軌道b上運行的速度表達式。（3）探測器分別在橢圓軌道〃、木星圓軌道b運動時，若不考慮其它天體的影響，試比較經(jīng)過P點的加速度大小，并簡述理由。（16分）傳送機通過滑道將長為L，質(zhì)量為m柔軟均質(zhì)物體以初速度均向右送上水平臺面，物體前端在臺面上滑動滑動s距離后停下，物體的滑道上的摩擦不計，物體與臺面之間的摩擦因數(shù)為，而且s>L，試計算物體運動的初速度。 『L.— （20分）如圖所示，光滑水平面固定一個半徑為R的豎直光滑半圓軌道。質(zhì)量為m的小球靜止在A處。若用水平恒力F將小球推到B處后撤去，小球?qū)⒀匕肴壍肋\動到C處并恰好下落到A處。求：(1)水平恒力F多大時，對小球做功最少?最小功為多少？⑵AB相距x取何值時，水平恒力F最小?最小值為多少?(20分)如圖所示，水平地面上，質(zhì)量為mA=3kg的大小不計的鐵塊A與疊放在質(zhì)量為mB=1kg的長木板B上中點，在F=20N的水平推力作用下，由靜止開始向右做勻加速運動。已知A,B間動摩擦因從=0.1，B與水平面間的動摩擦因數(shù)分別為從=0.2,取g=10m/s2.求：(1)物塊A,B做勻加速運動的加速度；⑵推力F作用時間看=1s后撤去，木板至少多長鐵塊才不會掉下。2016年高中物理競賽高二組試卷參考答案及評分標準一、（本題72分）選擇題（每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確，請將正確選項序號填入下表格中.每小題6分）題號123456789101112答案CBBDCABCCADD二、（本題40分，每小題8分）

13.5m/s14.mg,*3mg13.5m/s14.mg,*3mg12n兀r

Atmv2SS-n(kh)216.v= 2SS-n(kh)216.v= 2kht17.H= 2-mg三（本股部分）116分）解答：裝滿「具后橘子做初速度為零的勻加速運動，界間為最大加速.度為Fa-陽# 480-400 ,ci~—---= ■■--2rn/s" C4分"m 40快速停卜時.撇勻減速運引，時旬為最人加速度為區(qū)=IOm『二分）則有：口匕=XG 門分）g*弓山餐30 （3分】解得：A=5、r/?=1$ <2分）桶從地面到達屋頂?shù)淖疃虝r劃為：f=勺=6$ ￡2分）19，口6分）解答：翼）根據(jù)萬有引力定律有：『；；［" "分）1（3由萬有引力提供向心力，則廣弁｛戶用「久, "分）（廣十杵） 士什，解得探測器速度廿門分）（3）除測器在軌道箝木星圓軌道b運動時.經(jīng)過「兇時受到的萬有引力利同， 〔3分〕所以向心力相同，由,二附6知冏心加速度相同，即為二4， 心分）笛，廿）料善：田于物體是柔軟均版的.任物體完金推上臺面之前‘，它咫白面的己不力可以認為與蕭上自面的質(zhì)址成正也所以完全滑上臺面上前部黑力后是變化的?0<x<L,/「腦；窗（1分）摩擦力撤負功，％二;『g上［2分）xyLtFf-/mg,二分）摩擦力仍做負功.%二不a-L）C分）設(shè)物體運動初速度為%.限據(jù)前能定理得：；m；=X即gL+ （f-L）（4分）解得:%=/2群㈡分）21、co分）解答：a）水平恒力產(chǎn)對小球做動最小時叱應(yīng)取最小值，即梏圻通過c點..m^=m~ ㈡分）二得比:=&R （2分）（2分）（2分）（2分）（2分）二:吟+由艮2R（2分）（2分）（2分）（2分）3=憶 2R=；靖解得：\=2RF_Wmn_5mgx4,（2）質(zhì)比做亞魏運動何Ma電.設(shè)質(zhì)點經(jīng)過c由時愛為上椀滿足;%=豬⑦分）TOC\o"1-5"\h\z凡到Cf欖功力郎F=2mg八1吟三理竺且22 8R（2分）XFx—ffj,?則產(chǎn)（2分）當x=4R時力有極值，最小力為F=mg （2分）2；（20分）解答：”）設(shè)物塊乩”起做勻加速運動，根據(jù)牛頓第二定律得.尸'■〃式啊g十為g）=（鞏+切廿夙（2分） 1代人數(shù)據(jù)解得的=5打心。 （1分）因A.B間動摩擦因數(shù)的=o上A物體最大加速度為*=網(wǎng)雙=］皿/二分）氏、口做勻加速運動加速度不相同，％二1而『 ‘,打一￡』陽嘉一H式%十%）出「、,R - =9m//（2分⑵撤去水平力戶前,1 ，八_工川=-u/=0,5m（1分）工田二一口J=4.5m（I分）撤去水平力F時,vA=1nVs,%=9向￡（1分）撤去水平力產(chǎn)后,A繼續(xù)加速，