【优质文档】高一物理力学竞赛试题.pdf

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1、优秀学习资料欢迎下载 高一物理力学竞赛试题 考试时间： 120分钟满分 160 分 一、本题共15 小题，每小题4 分，共 60 分在每小题给出的四个选项中，有的小题只 有一个选项正确，有的小题有多个选项正确全部选对的得4 分，选不全的得2 分，有 选错或不答的得0 分 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 1.图示为高速摄影机拍摄到的子弹穿过苹果瞬间的照片。 该照片经过放大后分析出，在曝光时间内，子弹影像前后 错开的距离约为子弹长度的1%2%。已知子弹飞行速度约 为 500m/s，因此可估算出这幅照片的曝光时间最接近 A10 -3s B10 -6

2、s C10 -9s D10 -12s 2如图所示，在高为H的台阶上，以初速度 0 v抛出一质量为m 的小石子， 不计空气阻力，当小石子落到距抛出点的垂直高度为 h 的台阶上时，小石子动能的增量为 mgh 2 2 1 mvmgh mghmgH 2 2 1 mv 3.有四名运动员在标准的田径场进行800 米跑步竞赛， 图中插小旗处是他们各自的起跑 位置，他们都顺利地按规则要求完成了比赛，下列说法正确 的是 A他们跑完的路程相同 B他们跑完的位移相同 C他们跑完的圈数相同 D他们到达的终点可以相同 4如图所示，一同学沿一直线行走，现用频闪照相 记录了他行走中9 个位置的图片，观察图片，能大 致反映该

3、同学运动情况的速度时间图象是 5下列实例属于超重现象的是 优秀学习资料欢迎下载 A汽车驶过拱形桥顶端B荡秋千的小孩通过最低点 C跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动。D火箭点火后加速升空。 6如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F 作用下， A、B保持静止。物体B的受力 个数为： A2 B3 C4 D5 7如图所示，PQS 是固定于竖直平面内的光滑的 1 4 圆周轨道，圆心O 在 S的正上方。在O 和 P 两点各有一质量为m 的小物块a 和 b，从同一时刻开始，a 自由下落， b 沿圆弧下滑。以下说法正 确的是 Aa 比 b 先到达 S，它们在 S点的动能相等 Ba、b 同时到达S，它们在S

4、点的速度不同 Ca 比 b 先到达 S，它们在 S点的速度相同 Db 比 a 先到达 S，它们在 S点的动能相等 8如图所示，光滑轨道MO和 ON底端对接且ON=2MO，M 、N两点高度相同。小球自M点从静止自由 滚下，忽略小球经过O 点时的机械能损失，以v、s、a、 k E分别表示小球的速度、位移、加速 度和动能四个物理量的大小。下列图象中能正确反映小球自M点到 N点运动过程的是 9一辆汽车 以 恒定的功率，由静止出发沿平直的公路行驶。经4min 的时间行驶了1800m ，则能描 述汽车运动的v-t图象是图中的 10不久前欧洲天文学家发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯581c”

5、 。该行星的 质量是地球的5 倍，直径是地球的1.5 倍。设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星 P Q S O 优秀学习资料欢迎下载 的动能为 k1 E， 在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的相同质量的人造卫星的动能为 k2 E， 则 k1 k2 E E 为 A0.13 B0.3 C3.33 D7.5 11 甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向作直线运动，t0 时刻同时经过公路旁的同一个路标。 在描述两车运动的vt 图中（如图），直线 a、b 分别描述了甲乙两车在020 s的运动情况。关于 两车之间的位置和位移关系，下列说法正确的是 A在 0 10 s内两车逐渐靠近 B在 1020

6、s内两车逐渐远离 C在 5 15 s内两车的位移相等 D在 t10 s 时两车在公路上相遇 12如图所示， 在倾角为30 0 的足够长的斜面上有一质量为m 的物体， 它受到沿斜面方向的力F 的 作用。力F 可按图（ a） 、 （b） （c） 、 （d）所示的四种方式随时间变化（图中纵坐标是F 与 mg 的比 值，力沿斜面向上为正）。 已知此物体在t=0 时速度为零，若用v1、v2 、 v3、v4分别表示上述四种受力情况下物体在 3 秒末 的速率，则这四个速率中最大的是（） Av1 B v2 Cv3 D v4 13 如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m 和 2m 的四个木块， 其中两个质量为m

7、 的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最 大静摩擦力是mg。 现用水平拉力F拉其中一个质量为2 m 的木块， 使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对m 的最大拉力为 A 5 mg3 B 4 mg3 C 2 mg3 Dmg3 1410 个同样的木块紧靠着放在水平地面上，每个木块的质量m=0.4kg，长 L=0.5m，它们与地 面之间的动摩擦因数均为2=0.1 ，在左方第一个木块的左端放一质量M=1.0kg 的铅块，它与 木块之间的动摩擦系数1=0.2 ，如图，现突然给铅块一向右的初速度v0=5.0m/s ，使其在木块 上滑行，则铅块开始带动木块运动时铅块的速度为（铅块可看成质点）： A11m/

8、s B10 m/s C3.0m/s D7 m/s 15如图所示，用相同材料做成的质量分别为 0 5 10 10 15 20 5 t/s v/(m/s) b(乙) a(甲) v0 m M 2 m 1m F 2 m 1 m F 2 m 1 m F 2 m 1 m F 优秀学习资料欢迎下载 m1、 m2的两个物体中间用一轻弹簧连接。在下列四种情况下，相同的拉力 F 均作用在 m1上，使 m1、m2作加速运动：拉力水平， m1、m2在光滑的水平面上加速运动。 拉力水平， m1、m2在粗糙的水平面上加速运动。拉力平行于倾角为 的斜面， m1、 m2沿光滑的斜面向上加速运动。拉力平行于倾角为 的斜面， m

9、1、m2沿粗糙的斜面 向上加速运动。以l1、l2、 l3、 l4依次表示弹簧在四种情况下的伸长量，则有 Al2l1Bl4l3 C. l1l3D l2 l4 二填空题（每题8 分共 16 分） 16如图（ a）所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面 边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打 点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离。启动打点计时器，释放 重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续 向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50Hz。图（ b）中 a、b、c 是小车 运动纸带上

10、的三段，纸带运动方向如箭头所示。 （1） 根据所提供纸带上的数据，计算打 c 段纸带时小车的加速度大小为_m/s2。 （结果保留两位有效数字） （2）打 a 段纸带时，小车的加速度是2.5 m/s 2。请根据加速度的情况，判断小车运动 的最大速度可能出现在b 段纸带中的 _。 （ 3）如果取重力加速度为10m/s 2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为 _。 17在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图甲所示有一位同学通过实验 测量作出了图乙中的A 图线 , 另一位同学实验测出了如图丙中的B 图线试分析 A 图线不通过坐标原点的原因是； A 图线上部弯曲的原因是； B 图线在纵轴上有截

11、距的原因是 优秀学习资料欢迎下载 三、计算与论证。本题共6 小题，共84 分。按题目要求做答。解答题应写出必要的文字说明、方 程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值 和单位。 18 （8 分）固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F 作用下向上运动，推力F 和小环速度v 随时间变化规律如图所示，取重力加速度g10m/s2。求： （1）小环的质量m； （2）细杆与地面间的倾角。 19 （15 分）如图所示，物体从光滑斜面上的A 点由静止开始下滑，经过B 点后进入水平面（设经 过 B 点前后速度大小不变） ，最后停在

12、C 点。每隔 0.2 秒钟通过速度传 感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据。（重力加速度g 10m/s 2）求： （1）斜面的倾角； （2）物体与水平面之间的动摩擦因数； F/N v/ms 1 5.5 1 F5 0 2 4 6 t/s 0 2 4 6 t/s A B C t（s）0.0 0.2 0.4 1.2 1.4 v（m/s）0.0 1.0 2.0 1.1 0.7 优秀学习资料欢迎下载 （3）t 0.6s 时的瞬时速度v。 20 （12 分）直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火，悬挂着 m=500kg 空箱的悬索与竖直方向的 夹角 。直升机取水后飞往火场，加速度沿水平方向，大小稳

13、定在 a=1.5 m/s2时，悬索与 竖直方向的夹角2 。如果空气阻力大小不变， 且忽略悬索的质量，试求水箱中水的质量。 （取重力加速度g=10 m/s2；sin =0.242；cos =0.970） 21 （15 分）如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连 接而成，圆形轨道的半径为R。一质量为m 的小物块从斜轨道上 某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆 形轨道的最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg（g 为重力加速度） 。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h 的 取值范围。 h m R 优秀学习资料欢迎下载 22 （16

14、分）倾斜雪道的长为25 m，顶端高为15 m，下端经过一小段圆弧过渡后与很长的水平雪 道相接，如图所示。一滑雪运动员在倾斜雪道的顶端以水平速度v0 8 m/s 飞出，在落到倾斜雪道 上时， 运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起。除缓冲外运动员可视为 质点，过渡轨道光滑，其长度可忽略。设滑雪板与雪道的动摩擦因数 0.2，求运动员在水平雪道 上滑行的距离（取g10 m/s2） 23 （18 分）如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高，上端套着一个细环。棒和 环的质量均为m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg(k1) 。断开轻绳，棒和环自由下落。 假设棒足够长，与

15、地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失。棒在整个运动过程中始终保持竖 直，空气阻力不计。求： （）棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中（设此时环已相对棒滑动），环的 加 速 度。 （）从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间，棒运动的路程。 （）从断开轻绳到棒和环都静止，摩擦力对环及棒做的总功（发的热）。 15 m 25 m 环 棒 优秀学习资料欢迎下载 参考答案及评分标准 一、本题共15 小题，每小题4 分，共 60 分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项 正确，有的小题有多个选项正确全部选对的得4分，选不全的得2 分，有选错或不答的得0 分 题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

16、 11 12 13 14 15 答案B A AD C BD C A A C C C C B C D 二填空题（每题8 分共 16 分） 16 解答： （1）由 2 aTs，用逐差法： 2 2 2 m/s97.4 02.09 10)12.132.148.173.190.108.2( a 要求保留两位有效数字，所以， 2 m/s0.5a（有效数字位数不对的给1 分） 3 分 优秀学习资料欢迎下载 （2）从 b段纸带上的数据可以看出，在相同的时间间隔（0.02s）内的位移，直到D4D5段还在增 加（之前一直加速） ，而从D5D6段开始减小（之后开始减速）所以，小车运动的最大速度可能出 现在 D4D5

17、段。 2 分 （3）当小车的加速度是2.5 m/s2时，对整体由牛顿第二定律： 1 )(sinamMfgmgM 车重车重 当小车的加速度是-5 m/s2时，对小车由牛顿第二定律： 2 sinamfgm 车车 代入数据联立 解出：1:1 车 重 m M 3 分 点评： 本题考查考生对有效数字的认识,对实验数据的处理、数字运算、实验误差的处理，考查推 理能力和实验探究能力。 17 解答： 没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；（答对一点也给2 分） 2 分 未满足拉车的钩码质量m 远小于小车的质量M； 3 分 在平衡摩擦力时，长木板的倾角过大，小车重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，使尚未对小车施 加拉力时

18、，小车已有加速度（答对平衡摩擦力过度的也给3 分） 3 分 点评： 本题的难点是第问，这是一个连接体的问题，令钩码对小车的拉力为 F，共同的加速度 为a，由牛顿第二定律，对钩码：maFmg，对小车：MaF，联立解出 mM mg a，mM时，近似有： M mg a，当拉力F越来越大，也即m越来越大时，实际加 速度 mM mg a，与理想值： M mg a相比，越来越偏小，导致A 图线上部向下弯曲。 三、计算与论证。本题共6 小题，共84 分。按题目要求做答。解答题应写出必要的文字说明、方 程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值 和单位。 18 （8

19、分） 解答： 由tv图得前 2s 内：5 .0 2 01 0 t vv a t m/s 2， 2 分 根据牛顿第二定律，前2s 有： F1mg sin ma， 2 分 2s 后有： F2mg sin ， 2 分 由图中数据：F1 =5.5N，F2 =5N， 代入数据可解得：m1kg， 1 分30 。 1 分 点评： 本题要求将运动情景和两个图像相结合，注意区分前2s 和 2s 后运动情景和两个图像的对应 关系。 19 （15 分） 解答：（1）由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度为： 优秀学习资料欢迎下载 a1 v t 5m/s 2 2 分由牛顿第二定律：mg sin ma1 1

20、分可得：301 分 （2）由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为： a2 v t 2m/s 2 2 分由牛顿第二定律：mgma2 1 分可得：0.2 1 分 （3）令物体从光滑斜面上的A 点由静止开始下滑，经t 秒到达 B 点，此时速率为 B v 由atvvt 0 ，对斜面上的加速运动：tvB 5 1 分 对平面上的减速运动到1.4s 的过程：)4 .1(27.0tvB 1 分 联立 解出：s5 .0t 1 分m/s5 .2 B v 2 分 0.5s 后，物体在水平面上减速运动，t0.6s 时，m/s3. 21.025 .2v 2 分 点评： 本题的难点在第（3）问，要判断t

21、0.6s时，物体是在斜面上还是在平面上运动，即判断物 体在斜面上的运动时间，从而确定如何算t 0.6s 时的瞬时速度v 20 （12 分） 解答： 直升机沿水平方向匀速飞往水源取水的过程，对空箱令绳的拉力为T，空气阻力为f，由 于平衡，在水平方向：fT 1 sin 2 分在竖直方向：mgT 1 cos 2 分 所以：mgf 2 分 直升机取水后飞往火场的过程，对空箱和水，令绳的拉力为 T ，由牛顿第二定律， 在水平方向：5 .1)(14sin 0 mMfT 2 分 竖直方向由于平衡：gmMT)(14cos 0 2 分 代入数据联立以上方程解出：kg4500M 2 分 点评： 本题两个运动过程都

22、是用正交分解法，要注意审题，飞机取水做匀速直线运动，当然两个方 向都是列平衡方程，而送水的过程在水平方向做匀加速直线运动，当然水平方向列牛顿第二定律， 而竖直方向还是列平衡方程。 21 （15 分） 解： 1 0 物块恰好能通过最高点时，令速度为 1 v，物块下落高度为 1 h 由牛顿第二定律： R v mmg 2 1 ； 1 分gRv1 ； 2 分 优秀学习资料欢迎下载 从静止滑下到最高点的过程，由机械能守恒定律： 2 11 2 1 2mvRmgmgh 1 分Rh 2 5 1 2 分 2 0 物块对最高点的压力为mg5时，令速度为 2 v，物块下落高度为 2 h， 由牛顿第二定律： R v

23、mmgmg 2 2 5 1 分gRv6 2 ； 2 分 从静止滑下到最高点的过程，由机械能守恒定律： 2 22 2 1 2mvRmgmgh 1分Rh5 2 2 分 h的取值范围：Rh R 5 2 5 2 分 22 （16 分） 解： 10令运动员飞行t秒落在倾斜雪道上 水平位移：tvx 01 分竖直位移： t v y y 2 1 分 由 20 15 2 tan 0 v v x yy 1 分所以：m/s1282 4 3 y v1 分 此时沿斜面向下的分速度 m/s6 .132.74 .66 .0128.08sincos 01y vvv2 分 由gtvy ，飞行时间：s2.1 g v t y ，1

24、 分 水平位移： m6. 92. 18x 1 分竖直位移：m2.72.1 2 12 y 1 分 落地点跟坡顶的距离，m12 22 1 yxS1 分 剩余坡道长m131225 2 S 1 分 2 0 在坡道的加速度： 2 m/s4 .4)2.08.06 .0(10 cossin m mgmg a1 分 到坡底的速度：134.426.132 2 2 2 1 2 2 asvvm/s3.17 2 v2 分 3 0 在水平面上令滑行的距离 x S，由动能定理 2 2 2 1 mvSmg x ：1 分 y x O 优秀学习资料欢迎下载 m84.74 2 .020 36.299 2 2 2 g v Sx2

25、分 23 （18 分） 解： （1）棒第一次与地面碰撞弹起上升过程，由牛顿第二定律： mamgkmgf) 1( 2分所以：)1(kga2 分 （2）整体自由下落的过程由机械能守恒： 2 1 2 2 1 2mvmgH1 分 落地时的速度： gHv2 1 1 分反弹离地时的速度：gHv2 1 1 分 对棒上升过程由牛顿第二定律： 2 mamgkmg1 分 所以：)1( 2 kga1 分 令棒第一次上升的高度为 1 h，则：0)1(222 112 2 2 2 3 hkggHhavv1 分 所以： k H h 1 1 1 分 从绳断到棒第二次触地棒运动的路程： )1( 2 2 1 k H HhHS 1 分 （3）令全过程环相对棒下滑的距离为l，则全过程系统损失的机械能等于摩擦力做功发的热： kmglmglmgHWQ22 分所以： 1 2 ;)1(2 k H llkH2 分 所以，摩擦力对环及棒做的总功（即发的热）为： 1 2 k Hkmg kmglW总2 分 环 棒