当前位置:首页 >> 学科竞赛 >> 2012年衢州市高中物理力学竞赛试题(含答案)

2012年衢州市高中物理力学竞赛试题(含答案)


2012 年衢州市高中物理力学竞赛试题(含答案)
一、不定项选择题(共 10 小题,50 分) 1. 伽利略为了研究自由落体的规律,将落体实验转化为著名的“斜面实验”,对于这 个研究过程,下列说法正确的是( ) A.斜面实验通过确定小球运动位移和时间关系来证明小球速度与时间成正比 B.斜面实验“冲淡”了重力的作用,便于测量小球运动的时间 C.通过对斜面实验的观察与计算,直接得到落体运动的规律 第 2 题图 D.根据斜面实验结论进行合理的外推,得到落体的运动规律 2. 如图所以, 斜面体 M 放在粗糙水平面上,物体 m 在沿斜面向上力的作用下在光滑 斜面上做下列四种运动,斜面体均保持静止。沿斜面向上匀速运动;沿斜面向上匀加速运动;沿斜面向下匀 加速运动; 沿斜面向上变加速运动。 地面对斜面体 M 的摩擦力大小分别为 F f 1 、F f 2 、F f 3 、F f 4 。 则 ( A. F f 1 、 F f 2 、 F f 3 一定相等,但与 F f 4 一定不相等 C. F f 2 、 F f 3 一定相等,但与 F f 4 可能相等 B. F f 1 可能与 F f 2 或 F f 3 相等 D. F f 1 、 F f 2 、 F f 3 、 F f 4 四者一定相等 )

3. 有一种大型游戏机叫“跳楼机”.参加游戏的游客被安全带固定在座椅上, 由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道 提升到离地面 40m 高处,然后由静止释放.为研究方便,可以认为座椅沿轨道做自由落体运动 1.2 s 后,开始 受到恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面 4m 高处时速度刚好减小到零.然后再让座椅以相当缓 慢的速度稳稳下落,将游客送回地面.(取 g=10m/s2)则( ) A.匀减速运动的时间为 4.8s B.匀减速运动的加速度大小为 5.0m/s2 C.游客对座椅的最大压力为游客重力的 1.25 倍 D.游客对座椅的最大压力为游客重力的 0.75 倍 4.一个质点在竖直平面内运动一周闪光照片如图所示,由图可知( ) A.质点作匀速圆周运动 B.质点作非匀速圆周运动 C.若闪光频率已知可以求出质点运动周期 D.即使闪光频率已知也不能求出质点运动周期 5.一质点只受一个恒力 F 作用在 xoy 平面内运动,F 大小为 2N。已 知质点运动到 A 点的动能为 12J,运动到 B 点的动能为 7J,A、B 两 点的坐标如图所示。则恒力 F 与+x 方向的夹角可能为( ) A. 23
0

B. 60

0

C. 83

0

D. 97

0

6.如图(俯视图)所示,水平地面上处于伸直状态的轻绳一端拴在质量为 m 的物块上,另一端拴在固定于 B 点的本桩上.用弹簧称的光滑挂钩缓慢拉绳,弹簧称始终与地面平行.物块在水平拉力作用下缓慢滑动.当 物块滑动至 A 位置,∠AOB=120° 时,弹簧称的示数为 F.则( A,物块与地面间的动摩擦因数为 F/mg C.弹簧称的拉力保持不变 )

B.木桩受到绳的拉力始终大于 F D.弹簧称的拉力一直增大

7.a 是放在地球赤道上的物体,b 是近地卫星,c 是地球同步卫星,a、b、c 在同一 平面内绕地心做逆时针方向的圆周运动,某时刻,它们运行通过地心的同一直线上,如图甲所示.一段时间 后. 它们的位置可能是图乙中的 ( )

8.质量为 m 的小球放在光滑水平面上,在竖直线 MN 的左方受到水平恒力 F1 作用(m 可视为质点) ,在 MN 的右方除受 F1 外还受到与 F1 在同一条直线上的水平恒力 F2 作用, 现设小球由 A 点静止开始运动如图 a 所示, 小球运动的 v-t 图象如图 b 所示:由图可知下列说法正确的是( ) A. 小球在 MN 的右方加速度大小为

v1 t3 ? t 2

B. F2 的大小为

2m v1 t 3 ? t1

C. 小球在 MN 右方运动的时间为 t 4 ? t 2 D. 小球在 t ? 0 到 t ? t 4 这段时间最大位移为 v1t 2 9.质量为 m 的物块,以某速度从 A 沿粗糙的斜面向上滑行,当物块运动至 B 点后立即反向滑行。当物块向上 滑行到 C 点时(图中未标出),物块的动能是势能的 2 倍,返回到 C 点时,物块的势能是动能的 2 倍。已知 B 点离地面的高度为 H,假设斜面固定不动,以地面为零势能面。则物块从 C 点向上运动至返回 C 点过程中损 失的机械能为( )

A.

1 mgH 3

B.

2 mgH 3

C.

4 mgH 15

D.

8 mgH 15

10.如图所示,劲度系数为 k 的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为 m 的物体接触(未连 接),弹簧水平且无形变.用水平力 F 缓慢推动物体,在弹性限度内弹簧长度被压缩了 x0 ,此时物体静止.撤 去 F 后,物体开始向左运动,运动的最大距离为 4 x 0 ,已知重力加速度为 g 。弹性势能 E p ? 为弹簧的形变量。则( ) A.撤去 F 后,物体先做变加速运动,再做匀减速运动 B.物体受到摩擦力大小为 kx 0

1 2 kx ,式中 x 2

1 8

C.物体的最大速度为

7 x0 8

k m

滑块

遮光板

1 2 kx 0 D.物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为 64
二、填空题(每题 8 分,共 48 分)

A

B

11.利用如图所示的装置,某同学设计了以下两种方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度。方法(1) :先测定 遮光板的宽度为 L,当滑块经过斜面上的 B 点时,固定在 B 点的光电门(图中没有画出)测出遮光板经过 B 点的时间为 Δt,则物块经过 B 点的瞬时速度近似表示为______________。方法(2) :若遮光板的宽度未测定, 而滑块以加速度 a 匀加速下滑, 遮光板的前端到达 B 点时的速度为 v, 光电门测出遮光板经过 B 点的时间为 Δt′, 则物块经过 B 点瞬时速度近似表示为______________(用 a、v、Δt′表示) 。 12.一颗在赤道上空运行的人造卫星,其轨道半径为 r=2R(R 为地球半径) ,卫星的运动方向与地球自转方向

相同。已知地球自转的角速度为 ω ,地球表面处的重力加速度为 g 。则( 1)人造卫星绕地球转动的角速 度 间 。 ( 2 )若某时刻卫星通过赤道上某建筑物的正上方,它下次通过该建筑物上方需要的时 。

13.某大道路口,安装着倒计时显示的时间指示灯。设一辆汽车在平直路面上正以 36km/h 的速度朝该路口停 车线匀速前行,在车头前端离停车线 70m 处司机看到前方绿灯刚好显示“5"。交通规则规定:绿灯结束时车头 已经越过停车线的汽车允许通过。则: (1)若不考虑该路段的限速,司机的反应时间为 1s,司机想在剩余时 间内做匀加速直线运动通过停车线,则汽车的加速度至少
2

m / s 2 。(2)若该路段限速 60km/h,司

机的反应时间为 1s,司机反应过来后先以 2 m / s 的加速度沿直线加速 3s,为了防止超速,司机在加速结束 时立刻踩刹车使汽车做匀减速直行,结果车头前端在停车线相齐时刚好停下,刹车后汽车加速度大小为

m / s 2 (结果保留二位有效数字)
14.某同学设计了一个测定油漆喷枪向外喷射油漆雾滴速度的实验.他采用如图 1 所示的装置,该油漆喷枪 能够向外喷射四种速度大小不同的油漆雾滴,设喷射速度大小为 v0。一个直径为 D=40cm 的纸带环,安放在 一个可以按照一定转速转动的固定转台上,纸带环上刻有一条狭缝 A,在狭缝 A 的正对面画一条标志线.在 转台开始转动达到稳定转速时,向侧面同样开有狭缝 B 的纸盒中喷射油漆雾滴,当狭缝 A 转至与狭缝 B 正对 平行时,雾滴便通过狭缝 A 在纸带的内侧面留下痕迹.改变喷射速度重复实验,在纸带上留下一系列的痕迹 a、b、c、d.将纸带从转台上取下来,展开平放在刻度尺旁边,如图 2 所示.已知 v0>

?D ,则: ?

(1)在图 2 中,速度最大的雾滴所留的痕迹是______点,该点到标志线的距离为______cm. (2)如果不计雾滴所受的空气阻力,转台转动的角速度为 2.1rad/s,则该喷枪喷出的油漆雾滴速度的最大值 为______m/s;考虑到空气阻力的影响,该测量值______真实值(选填“大于” 、 “小于”或“等于” ) 。 15.为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置,M 为半径为 R ? 1.0m 、固定于竖直平面内的 道,轨道上端切线水平,N 为待检验的固定曲面,该曲面在竖直面内的截面为 半径 r ?

1 光滑圆弧轨 4

1 0.44m 的 圆弧,圆弧下端切线水平且圆心恰好位于 M 轨道的上端 4

点,M 的下端相切处置放竖直向上的弹簧枪,可发射速度不同的质量

m ? 0.01kg 的小钢珠,假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能经过 M 的上端点,
水平飞出后落到 N 的某一点上,取 ,则钢球刚进入轨道时,初动

能是 E K 0 ?

J;钢珠从 M 圆弧轨道最高点飞出至落到圆弧 N 上所用的时间是 t ?

s。

16.有五个花样滑冰运动员表演一种节目,表演的动作规定为:开始时五人分别从边 长为 a 的正五边形 A1A2A3A4A5 的五个顶点出发,以相同速率υ 运动,如图所示.运动 中 A1 始终朝着 A3, A3 始终朝着 A5,A5 始终朝着 A2,A2 始终朝着 A4,A4 始终朝着 A1,问经过 时间五人相聚? 三、计算题(15 分+18 分+19 分) 17.如图所示,三根重均为 G 、长均为 a 的相同均匀木杆(其直径 d ?? a )对称地靠在一起,三木杆底端间 均相距 a ,求(1) A 杆底端所受作用力大小和方向;(2)若有重为 G 的人坐在 A、B、C 三杆的顶端,则

A 杆顶端所受作用力大小和方向如何?(设杆和地面的摩擦系数 ? ? 0.5 )

18.如图甲是一款保洁机器人吸尘器,它具有自动充电、自主导航、智能吸尘,并将 杂物尽收其中的功用。适用于家庭及办公场所的瓷砖、硬质地板或编织地毯。其内部 两个电机,一个电机用于吸尘器吸尘,它有三档,正转、反转、停止;另一电机用于 驱动吸尘器运动,它也有三档,前进、后退、停止。如图乙,在某次清尘行动中,吸 尘器从 A 点静止开始启动,做直线运动,它保持输出功率为 P=30W 运行,其中

2 P 用于 3

吸尘称为吸尘功率, P 用于驱动吸尘器前进称为驱动功率,当吸尘器向前运动一段 时间后,吸尘器自动感应到前面有障碍物 B,它能根据实际情况立即执行关闭驱动电机、开启反向驱动电机 或停止驱动等指令,可以精确确定到障碍物 B 前瞬间速度达到零。已知吸尘器总质量为 4kg,AB 两点的水平 距离为 15m,当吸尘器以输出功率 P 运行时,在该地面上能达到匀速运动的速度大小为 1m/s。不考虑吸尘器 大小和因吸尘器质量增加等因素。地面和吸尘器之间阻力不变。试求: (1)第一次,从 A 点保持输出功率为 P=30W 运行,当吸尘器运动一段时间后,执行关闭驱动电机指令,则吸 尘器从开始到关闭驱动电机指令所用的时间?(假若关闭驱动电机前吸尘器已达到匀速运动) (2)第二次,从 A 点保持输出功率为 P=30W 运行,当吸尘器运动一段时间后,执行反向驱动电机指令,则吸 尘器从开始到执行反向驱动电机指令所用的时间?已知吸尘器反向驱动的时间为 1s。 (3)两次吸尘器从 A 到 B 电机输出能量各为多少?

1 3



19.如图为投球游戏的示意图,参加投球游戏的每位选手均 从离平台高出 h1 ? 5m 的 A 点水平抛出,若球能进入草地平 面小孔 D (小孔直径略比球大),就算赢得胜利。已知光滑 的平台离草地平面高度 h2 ? 15m , B 为平台边缘的一点, A

点离 B 点的水平距离为 l1 ? 10m ,小孔 D 离墙面 BC 的水平距离为 l 2 ? 14m 。假若小球和平台相碰可以认 为没有能量损失,假若小球和草地面相碰可以认为能量损失最大。 g ? 10m / s 2 ,选手若要赢得胜利,试求 从 A 点抛出的水平速度和运动时间?

2012 年衢州市高中物理力学竞赛参考答案和评分标准
一、不定项选择题(每题 5 分,共 50 分) 1、ABD 2、D 3、AC 4、BC 5、AD 二、填空题(每题 8 分,共 48 分) 11、(1) 6、BD 7、AC 8、AD 9、B 10、BC

L ?t

(2) v ?

1 a?t ' 2

12、(1)

g (2) 8R

2? g ?? 8R

13、(1)2.5 (2)6.1 15、0.15J; 三、计算题 17、(1) F ? 0.2s

14、(1)d; 0.70; (2)2.4; 小于 16、

a sin 18 0 v

2 G 4

(2)

F?

5 2 G 12

18、(1)当执行关闭驱动电机指令时,吸尘器运动的时间为 t1 吸尘器运动时受到的阻力 fv ? 根据动能定理

1 p ,代入数据解得: f ? 10N 3

(3 分) (3 分)

1 Pt 1 ? fs ? 0 ,代入数据解得: t1 ? 15s 3

后作匀减速运动, t 2 ?

v mv ? ? 0.4s a f

(2 分)

(2)当执行反向驱动电机指令时,吸尘器运动的时间 t 3 ;反向驱动运动时间为 t

1 1 Pt 3 ? Pt ? fs ? 0 ,代入数据解得: t 3 ? 16s 3 3 2 (3)第 1 次 E1 ? Pt 1 ? Pt 2 ? 458 J 3
根据动能定理 第 2 次 E2 ? P(t 3 ? t ) ? 510J

(4 分) (3 分) (3 分)

19、方案 1(8 分):直接进入小孔的方案 t1 ?

2h1 ? 1s ; g

t2 ?

2(h1 ? h2 ) ? 2s g

设水平抛出的速度大小为 v1 , l1 ? l 2 ? v0 t 2 代入数据解得 v0 ? 12m / s

v0t1 ? 12m ? l1 ? 10m ,所以此方案可行
方案 2 (11 分) :设球与平台碰 n 次,平抛速度为 vn ,则 2nvn t1 ? vn t 2 ? l1 ? l 2 代入数据解得 v n ? 因为 (2n ? 1)vn t1 ? l1 ? 10m ,解得 n ?

12 m/s n ?1

11 , n =1,小球与平台碰一次。 7

则: 2v1t1 ? v1t 2 ? l1 ? l 2 代入数据解得 v1 ? 6m / s 又因为 v1t1 ? 6m ? l1 ? 10m ,所以此方案可行。


赞助商链接
更多相关文档:

2015年衢州市力学竞赛_图文

2015年衢州市力学竞赛_学科竞赛_高中教育_教育专区。...2012年衢州市高中物理力... 6页 1下载券 2006年...高中物理竞赛力学题集锦 34页 2下载券 06-10年衢...

更多相关标签:
网站地图

文档资料共享网 nexoncn.com copyright ©right 2010-2020。
文档资料共享网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。email:zhit325@126.com