第一讲：力、物体的平衡
补充：杠杆平衡（即力矩平衡），对任意转动点都平衡。
一、力学中常见的三种力
1.重力、重心 重心的定义：ΛΛΛΛ++++=g m g m gx m gx m x 212211，当坐标原点移到重心上，则两边的重力矩平衡。 问题：半径R =30cm 的均匀圆板上挖出一个半径r =15cm 的内切圆板，如图a 所示，求剩下部分的重心。
2.弹力、弹簧的弹力（F =kx ,或F =-kx ）
（1）两弹簧串联总伸长x ，F =？
由x 1+x 2=x ,k 1x 1=k 2x 2，得2
112k k x k x +=,所以kx k k x k k x k F =+===212122. （2）并联时F =(k 1+k 2)x .
(3)把劲度系数为k 的弹簧均分为10段，每段劲度系数k '=?(10k )
1. 一个重为G 的小环，套在竖直放置的半径为R 的光滑大圆上。一个劲度系数为k ，自然长度为L （L <2R ）的轻质弹簧,其上端固定在大圆环最高点,下端与小环相接,不考虑一切摩擦,小环静止时弹簧与竖直方向的夹角为:
. （答案：G
kR kL 22cos 1--） 3.摩擦力
（1）摩擦力的方向：
①静摩擦力的方向：跟运动状态与外力有关。
②滑动摩擦力的方向：跟相对运动方向相反。
2. 如图所示,在倾角θ=300的粗糙斜面上放一物体,物体的重力为G ,现用与斜面底边平行的水平作用力F (F =G /2)推物体,物体恰好在斜面上作匀速直线运动,则物体与斜面的动摩擦因数为 . （答案：
36）
（2）摩擦角:f 和N 的合力叫全反力，全反力的方向跟弹力的方向的最大夹角（f 达到最大）叫摩擦角，摩擦角?=tan -1f /N =tan -1μ。摩擦角与摩擦力无关，对一定的接触面，?是一定的。
水平地面上有一质量为m 的物体,受斜向上的拉力F 作用而匀速移动,物体与地面间的动摩擦因数为μ,则为使拉力F 最小,F 与水平地面间的夹角多大?F 的最小值为多少?
二、物体的平衡
1.三力平衡特点 (1)任意两个的合力与第三个力是一对平衡力
(2)三力汇交原理：互不平行的三个力处于平衡，这三个力的作用线必交于一点。
①确定墙壁或天花板对杆的弹力方向？
②若墙壁与杆间动摩擦因数为μ，物体只能挂在什么范围？
3. 如图所示,质量为M 的杆AB 静止在光滑的半球形容器中,设杆与水平方向的夹角为α.则容器面对杆A 点的作用力F 为多大?
2.力矩和力矩平衡:M =FL
(1)力矩的平衡条件:对任意点∑=0
M
∑=0
M也常用来受力分析，如三个完全相同的小球叠放在水平地面上处于静止状态,则下面的球受到几个力作用?
对球心,根据力矩平衡可知，下面的球受到二个大小相等的摩擦力,共五个力作用
这是确定圆柱体受摩擦力的常用方法。
又如板与墙之间夹一球，两边的摩擦力大小相等，若μ相同，对球心有∑=0
M得板对球的弹力大，可判断沿墙滑动，沿板滚动。4.将重为30N的均匀球放在斜面上,球用绳子拉住,如图所示.绳AC与水平面平行，C点为球的最高点斜面倾角为370.求：
(1)绳子的张力.
(2)斜面对球的摩擦力和弹力.
5.一根质量均匀的米尺AB用细绳悬挂,现用重为米尺重量的5/3倍的砝码挂在尺上某点,这时两端细绳成如图所示,米尺呈水平状态,
则此砝码距A点的距离应为多少? （答案：0.1m）
6.两根细线悬挂在同一点,另一端分别系有带电小球A、B,静止时如图所示,已知绳长OB=2OA,两球的质量关系是M A=2M B,α=450,
求θ.
(2)二力杆：两端受力的杆，力的作用线一定沿杆(根据力矩平衡)。
7.如图所示，每侧梯长为L的折梯置于铅垂平面内，已知A、B两处与地面间的动摩擦因数分别为μA=0.2，μB=0.6，C点用光滑的铰
链连接，不计梯重，求人最多能爬多高。
8.如图所示，一根细长棒上端A处用铰链与天花板相连，下端用铰链与另一细棒相连，两棒的长度相等，两棒限以图示的竖直平面
内运动，且不计铰链处的摩擦，当在C端加一个适当的外力（在纸面内）可使两棒平衡在图示的位置处，即两棒间的夹角为90?，且C端正好在A端的正下方。
（1）不管两棒的质量如何，此外力只可能在哪个方向的范围内？说明道理（不要求推算）。
（2）如果AB棒的质量为m1，BC棒的质量为m2，求此外力的大小和方向。
3.物体的平衡条件：F=0；M=0
9. 质量为m 的均匀柔软绳,悬挂于同一高度的两固定点A 、B 之间,已知绳的悬挂点处的切线与水平面夹角为α,求绳的悬挂点处及绳的
最低点处的张力.
10. 如图所示,质量为m 的物体放在斜面上,它跟斜面之间的动摩擦因数为μ.则当斜面倾角α大于 时,无论水平推力F 多大,物
体不可能沿斜面向上运动
12.有一轻质木板AB 长为L ,A 端用铰链固定在竖直墙壁上,另一端用水平轻绳BC 拉住.板上依次放着1、2、3三上圆柱体,半径均为r ,重均
为G .木板与墙的夹角为θ(如图所示).一切摩擦均不计,求BC 绳的张力.
13.一架均匀梯子，一端放置在水平地面上，另一端靠在竖直的墙上，梯子与地面及梯子与墙间的静摩擦因数分别为μ1、μ2。求梯子能平衡时与地面所成的最小夹角。
部分参考答案
（答案：αtan Mg F =）
解：F 的作用线通过圆心
B 点对杆的作用力N 与相垂直
角度关系如图所示 根据正弦定理α
αsin )90sin(0F Mg
=- 得αtan Mg F =
解：若B 端开始滑动，AC 为二力杆，地面对A 端的作用力方向与竖直方向夹角为30?，
而A 点对应的摩擦角αA =tan -1μA =tan -10.2<30?。AC 杆不能衡。
若A 端开始滑动，AB 为二力杆，地面对B 端的作用力方向与竖直方向夹角为30?，而B 点对应的摩擦角αB =tan -1μB =tan -10.6>30?。AB 杆能衡。
所以人必须从A 点沿梯上爬，此时B 端受到地面的作用力沿着BC 方向。
对整体，根据三力共点，人的重力作用线必通过F A 和F B 的交点。
设人的水平距离为s ，有几何关系（两边高相等）：s cot αA =(L -s )cot30?，
得s =0.26L ,最大高度H =3s =0.45L 。
[答案：（1）F 的方向与AC 夹角范围18?.24'-45?间；（2）212221810241m m m m g F ++=
] 解（1）设F 的方向与AC 夹角为θ，如果当m 1质量很小时，AB 对BC 的作用力沿AB 方向，则F 的方向必交于AB 的中点，θ=45?-tan -1
21
=18?.24'； 如果当m 2质量很小时，则F 的方向沿BC 方向，θ=45?。
所以F 方向的范围是θ=18?.24'-45?间。
（2）以A 为转轴，对两棒有：θsin 245sin 2)(021L F L g m m ?=?
+----① 以B 为转轴，对BC 有：)45sin(45sin 2
002θ-?=?L F L g m ----② sin(45?-θ)=sin45?cos θ-cso45?sin θ----③
有①②③式得F 的大小：21222181024
1m m m m g F ++=
； F 的方向与竖直线的夹角θ=122113tan m m m m ++-. 可见，m 1=0时，θ==-31tan 1
18?.24'；m 2=0时，θ==-1tan 145?.
（答案：
2
cot ,sin 2ααmg mg ） 无论水平推力F 多大,物体不可能沿斜面向上运动，这种情况称为自锁。
如放在水平地面上的物体，跟水平面之间的动摩擦因数为μ.推力F 与水平面之间的夹角为α，则当α大于时，无论水平推力F 多大,物体不可能运动。
有F cos α=(mg +F sin α)μ，得α
μαμsin cos -=mg F ,推不动：cos α-μsin α=0,cot α=μ. 或F cos α（增加的动力）≤F sin αμ（增加的阻力），得cot α≤μ.
解:此题的解法很多,同学们可体会到取不同的研究对象,问题的难易程度不同.
解法1:对圆柱体一个一个分析,分别计算出圆柱体的弹力,再对木板分析,有力矩平衡求出BC 绳的张力.比较麻烦.
解法2:把三个球作为整体,可求出板对三个球的弹力,再对板有力矩平衡求出BC 绳的张力.但弹力的力臂比较难求.
解法3:先对三个球分析,受墙壁的弹力N 1=3G cot θ.
再把三个圆柱体和木板合为一整体,此整体受到墙壁的弹力N 1,BC 绳的拉力T ,重力3G ,A 点的作用力N (N 对A 点的力矩为零).
对A 点,有力矩平衡)sin 2(31θr r G AD N TAC ++= 式中θθcos ,2
tan /L AC r AD == 有上述四式可行)cos sin 21cos 11(3θθθ++-=
L Gr T . （答案：1
21121tan μμμα-=-） 解法1：设梯子能平衡时与地面所成的最小夹角为α，
则有f 1=μ1N 1, f 2=μ2N 2（同时达到最大，与上题有区别）
水平方向：μ1N 1=N 2，竖直方向：μ2N 2+N 1=G ，
得：G =μ2N 2+N 2/μ1------①
取A 点为转轴：
0cos sin cos 2
222=--αμααN L LN G L -----② 解得12121tan μμμα-=，即121121tan μμμα-=-。 解法2：地对梯和墙对梯的二个全反力与重力必交于一点（如图的D 点）
则有：tan ?1=μ1,tan ?2=μ2， 有几何关系：21tan 2
1cot 21222tan ??α-=-=-==EB DE AH DH AH DE DH AC BC ， 可解得：1
21121tan μμμα-=-。
1、（本题20分）如图6所示，宇宙飞船在距火星表面H高度处作匀速圆周运动，火星半径为R 。当飞船运行到P点时，在极短时间内向外侧点喷气，使飞船获得一径向速度，其大小为原来速度的α倍。因α很小，所以飞船新轨道不会与火星表面交会。飞船喷气质量可以不计。 （1）试求飞船新轨道的近火星点A的高度h近和远火星点B的高度h远； （2）设飞船原来的运动速度为v0 ,试计算新轨道的运行周期T 。 2，(20分)有一个摆长为l的摆（摆球可视为质点，摆线的质量不计）， 在过悬挂点的竖直线上距悬挂点O的距离为x处（x＜l）的C点有一固 定的钉子，如图所示，当摆摆动时，摆线会受到钉子的阻挡．当l一定 而x取不同值时，阻挡后摆球的运动情况将不同．现将摆拉到位于竖直 线的左方（摆球的高度不超过O点），然后放 手，令其自由摆动，如果摆线被钉子阻挡后，摆球恰巧能够击中钉子，试 求x的最小值． 3，（20分）如图所示，一根长为L的细刚性轻杆的两端分别连结小球a和 b，它们的质量分别为m a 和m b. 杆可绕距 a球为L/4处的水平 定轴O在竖直平面内转动．初始时杆处于竖直位置．小球b几乎 接触桌面．在杆的右边水平桌面上，紧挨着细杆放着一个质量为 m的立方体匀质物块，图中ABCD为过立方体中心且与细杆共面 的截面．现用一水平恒力F作用于 a球上，使之绕O轴逆时针 转动，求当a转过 角时小球b速度的大小．设在此过程中立方 体物块没有发生转动，且小球b与立方体物块始终接触没有分 离．不计一切摩擦． 4、把上端A封闭、下端B开口的玻璃管插入水中,放掉部分空气后 放手,玻璃管可以竖直地浮在水中(如下图).设玻璃管的质量m=40克,横截面积S=2厘米2,水面以上部分的 长度b=1厘米,大气压强P0=105帕斯卡.玻璃管壁厚度不计,管内空气质量不计. (1)求玻璃管内外水面的高度差h. (2)用手拿住玻璃管并缓慢地把它压入水中,当管的A端在水面下超过某一深度时,放手后玻璃管 不浮起.求这个深度. (3)上一小问中,放手后玻璃管的位置是否变化?如何变化?(计算时可认为管内空气的温度不变) 5、一个光滑的圆锥体固定在水平的桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角θ=30°(如右 图).一条长度为l的绳(质量不计),一端的位置固定在圆锥体的顶点O处,另一端拴着一个质量为 m的小物体(物体可看作质点,绳长小于圆锥体的母线).物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀 速圆周运动(物体和绳在上图中都没画出 ). a O b A B C D F
高中物理竞赛流程详细解析 高中物理竞赛国内竞赛主要分为：物理竞赛预赛、物理竞赛复赛、物理竞赛决赛三个流程，国际性赛事分为国际物理奥林匹克竞赛和亚洲物理奥林匹克竞赛。 一、全国中学生物理竞赛预赛（CPhO） 1、高中物理竞赛入门级赛事，每年9月上旬举办（也就是秋学期开学），由全国竞赛委员会统一命题，各省市、学校自行组织，所有中学生均可报名； 2、考试形式：笔试，共3小时，5道选择题、每题6分，5道填空题、每题10分，6道大题、每题20分，共计200分； 3、考试主要考力学、热学、电磁学、光学、近代物理等相关内容（回台回复“物竞考纲”查看明细）； 4、比赛分别设置了一等奖、二等奖和三等奖，因为预赛主要是各省市为了选拔复赛选手而筹备的，所以一般一等奖可以参加复赛。 5、一般来说，考完试后2~3天即可在考点查询成绩。 二、全国中学生物理竞赛复赛（CPhO） 1、高中阶段最重要的赛事，其成绩对于自主招生及参加清北学科营等有直接影响，每年9月下旬举办（也就是预赛结束后）。 2、复赛分为笔试+实验： 笔试，共3小时，8道大题，每题40分，共计320分； 实验，共90分钟，2道实验，每道40分，共计80分； 总分400分。 3、笔试由全国竞赛委员会统一命题，各省市自行组织、规定考点，大多数省份只有预赛一等奖的同学可以参加； 实验由各省市自行命题，根据笔试成绩组织前几十名左右考生参加（也就是说实验不是所有人都考，只有角逐一等奖的同学才参加），最终根据实验和笔试的总成绩评定出一等奖、二等奖、三等。 4、各省市的实验时间稍有不同，具体可参考当地往年的考试时间。 5、考试内容在预赛的基础上稍有增加，具体考纲后台回复“物竞考纲”查看。 6、比赛设置了一等奖、二等奖、三等奖，也就是我们常说的省一、省二、省三，其中各省省一前几名入选该省省队，可参加决赛。 7、成绩有什么用？ 省一等奖可基本满足除清华、北大、复旦以外其他985/211高校的自主招生条件； 省二等奖可满足部分985/211高校的自主招生条件； 省三等奖可满足大部分211学校的自主招生条件。 8、各省省队成员可参加清北金秋营、冬令营，并根据成绩获得降分优惠。
上海市第十五届高二物理竞赛(川沙中学杯) 复赛试题 说明： 1、本卷共四大题，24小题．满分150分．答卷时间为120分钟． 2、答案及解答过程均写在答题纸上。其中第一、二大题只要写出答案，不写解答过程；第 三、四大题要求写出完整的解答过程． 3，本卷中重力加速度用g表示，需要求教数值时取10m／s2。 一，选择题(以下每题中有一个或一个以上选项符合题意，每小题5分，共40分) l、发现静止点电荷间相互作用规律的科学家是 (A)安培；(B)法拉第； (C)麦克斯韦；(D)库仑。 2、如图所示，有一条形磁铁在自由下落的过程中遇到一导体圆环，磁 铁沿着圆环的轴线运，则磁铁的加速度 (A)在环的上方时大于g；(B)在环的上方时小于g； (C)在环的下方时大于g；(D)在环的下方时小于g． 3、如图所示，一质量为m的质点在半径为R的半球形容器中，由静止开始自边缘上的一点滑下，到达最低点B时，它对容器的正压力N。则质点自A滑到B的过程中，摩擦力对其所做的功为 （A）1 (3) 2 R N mg -（B） 1 (3) 2 R mg N - （C）1 () 2 R N mg -（D） 1 (2) 2 R N mg - 4、如图所示，在水平面上匀加速前进的车厢内，有一与车厢相对静止的观测者测得与水平 面成θ角的光滑斜面上的物块相对于斜面向下的加速度a′=1 3 g sinθ，由此可以推断车厢在水 平面上的加速度为 (A)a0=2 3 g tgθ；(B) a0= 2 3 g ctgθ
(C) a0=2 3 g sinθ：(D) a0= 2 3 g cosθ 5、如图所示，质量为m的物块放在光滑的水平面上，物块两侧联接劲度系数为k的相同弹簧。左侧弹簧左端固定。力F作用在右侧弹簧右端P，开始时弹簧均为自由长度。第一次缓慢地将P点向右拉l距离，所做功为A s．第二次迅速地将P点向右拉l距离，所做功为A f，则有(A)A f=4A s；(B) A f=2A s； (C)4A f=A s；(D)2 A f=A s。 6、如图所示，弹簧下面挂着质量分别为m 1＝0.5kg和m2＝0.3kg的两个物体， 开始时它们都处于静止状态。突然把m1和m2的连线剪断后，m2的最大速率是 (设弹簧的劲度系数k=10N／m) (A)0.77m／s；(B)0.98m／s； (C)1.34m／s：(D)1.94m／s。 7、如图所示，有一导热板把绝热气缸分成A和B两部分，分别充满两种不同气体。在平衡态下，A和B两种气体的温度相同。当活塞缓慢运动压缩绝热气缸内的气体A时 (A)A的内能增加了； (B)B的温度升高了； (C)A和B的总内能增加了； (D)A的分子运动比B的分子运动更剧烈。 8、如图所示，两导体板平行放置可构成一平板电容器C，将其接到电源上充电，直到两导体板的电压与电源的电动势E相等。当电容器被充满电荷时两导体板分别带电Q、-Q，电容 器存储的电能为1 2 QC，同时电路中电流为零，在整个充电过程中 (A)在电阻上产生的热量与电源电动势E无关； (B)在电阻上产生的热量与R成正比； (C)在电阻上产生的热量与R成反比； (D)在电阻上产生的热量与R无关。 二、填空题(每小题5分，共50分)
2003年高一物理奥赛培训系列练习 第一讲 共点力的处理 班次 姓名 得分 1、（本题20分）如图1所示，一根重8牛顿的均质直棒 AB ，其A 端用悬线悬挂在O 点，现用F = 6牛顿的水平 恒力作用于B 端，当达到静止平衡后，试求：（1）悬绳 与竖直方向的夹角α；（2）直棒与水平方向的夹角β。 2、（本题10分）均质铁链如图2悬挂在天花板上，已知悬挂处的铁链的切线与天花板的夹角为θ，而铁链总重为G, 试求铁链最底处的张力。 3、（本题20分）如图3所示，两不计大小的定滑轮被等高地固定在天花板上，跨过滑轮的轻绳悬挂三部分重物。A 、B 部分的重量是固定的，分别是A G = 3牛顿和B G = 5牛顿，C G 则可以调节大小。设绳足够长，试求能维持系统静止平衡的C G 取值范围。 图 2 θ 图1 F O A B αβA B C 图 3
4、（本题10分）如图4所示，被固定在竖直平面的大环半径为R , 另有一质量为m 的光滑小环套在大环上，并通过劲度系数为K、自由长度为L ( L < 2R )的轻质弹簧系在大环的顶点A 。试求小环静止平衡时弹簧与竖直方向的夹角θ。 5、（本题20分）如图5所示，均质杆AB置于互相垂直的两斜面上，杆两端与斜面摩擦系数均为μ，右边斜面的倾角为α。试求：平衡时，杆与斜面AC的夹角θ的可取值范围。 6、（本题20分）图6的系统中，所有接触面均粗糙，B静止 在C上，而A沿C匀速下滑，且α<β，试判断地面对C的 摩擦力大小情况、地面对C的支持力与ABC三者重力之和的 关系。 θ A m 图 4 A B α 90-α θ 图 5 A B C αβ 图 6
全国中学生高中物理竞赛预赛试题分类汇编 力学 第16届预赛题. 1.（15分）一质量为M 的平顶小车，以速度0v 沿水平的光滑轨道作匀速直线运动。现将一质量为m 的小物块无初速地放置在车顶前缘。已知物块和车顶之间的动摩擦系数为μ。 1. 若要求物块不会从车顶后缘掉下，则该车顶最少要多长？ 2. 若车顶长度符合1问中的要求，整个过程中摩擦力共做了多少功？ 参考解答 1. 物块放到小车上以后，由于摩擦力的作用，当以地面为参考系时，物块将从静止开始加速运动，而小车将做减速运动，若物块到达小车顶后缘时的速度恰好等于小车此时的速度，则物块就刚好不脱落。令v 表示此时的速度，在这个过程中，若以物块和小车为系统，因为水平方向未受外力，所以此方向上动量守恒，即 0()Mv m M v =+ （1） 从能量来看，在上述过程中，物块动能的增量等于摩擦力对物块所做的功，即 2 112 mv mg s μ= （2） 其中1s 为物块移动的距离。小车动能的增量等于摩擦力对小车所做的功，即 22021122 Mv mv mgs μ-=- （3） 其中2s 为小车移动的距离。用l 表示车顶的最小长度，则 21l s s =- （4） 由以上四式，可解得 2 2()Mv l g m M μ=+ （5） 即车顶的长度至少应为20 2() Mv l g m M μ=+。 2．由功能关系可知，摩擦力所做的功等于系统动量的增量，即 22 11()22 W m M v Mv =+- （6） 由（1）、（6）式可得 2 2() mMv W m M =-+ （7） 2.（20分）一个大容器中装有互不相溶的两种液体，它们的密度分别为1ρ和2ρ（12ρρ<）。现让一长为L 、密度为 121 ()2 ρρ+的均匀木棍，竖直地放在上面的液体内，其下端离两液体分界面的距离为
高一物理竞赛试题及答案 2016-3 （考试时间：90分钟，分值：100分） 1．（14分）已知O 、A 、B 、C 为同一直线上的四点，AB 间的距离为l 1，BC 间的距离为l 2。一物体自O 点由静止出发，沿此直线做匀加速运动。依次经过A 、B 、C 三点，已知 物体通过AB 段与BC 段所用的时间相等。求O 与A 的距离。 2．（14分）小明同学平时注意锻炼身体，力量较大，最多能提起m=50kg 的物体。一 重物放置在倾角θ=15°的粗糙斜坡上，重物与斜坡间的 摩擦因数为μ= ≈0.58。试求该同学向上拉动的重物质量M 的最大值? （已知()cos sin a b θθαθ+=+， sin α=
3．（10分）有两个长方体，一大一小，底面积相等，高为H1、H2，密度为ρ1、ρ2。把它们叠在一起放在密度为ρ0的液体中，小上大下，刚好没过大的。若小下大上，开始时，使液面刚好没过小的。问刚松开的一瞬间，大的向何方向运动，加速度a是多少？(用H1、H2、g表示) 4．（14分）如图所示，可视为质点的两物块A、B，质量分别为m、2m，A放在一倾角为30°并固定在水平面上的光滑斜面上，一不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轻质定滑轮，两端分别与A、B相连接。托住B使两物块处于静止状态，此时B距地面高度为h，轻绳刚好拉紧，A和滑轮间的轻绳与斜面平行。现将B从静 止释放，斜面足够长。重力加速度为g。求： （1）B落地前绳中张力的大小T； （2）整个过程中A沿斜面向上运动的最大距离L。
5．（16分）一卡车拖挂一相同质量的车厢，在水平直道上以v0=12m/s的速度匀速行驶，其所受阻力可视为与车重成正比，与速度无关。某时刻，车厢脱落，并以大小为a=2m/s2的加速度减速滑行。在车厢脱落t=3s后，司机才发觉并紧急刹车，刹车时阻力为正常行驶时的3倍。假设刹车前牵引力不变，求卡车和车厢都停下后两者之间的距离。 6．（16分）如图所示，质量为0.5kg、0.2kg的弹性小球A、B穿过一绕过定滑轮的轻绳，绳子末端与地面距离0.8m，小球距离绳子末端6.5m，小球A、B与轻绳的 滑动摩擦力都为重力的0.5倍，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现由静止 同时释放A、B两个小球，不计绳子质量，忽略与定滑轮相关的摩擦力， g=10m/s2。（1）释放A、B两个小球后，A、B的各自加速度？ （2）小球B从静止释放经多长时间落到地面？
上海市第二届高三物理竞赛 说明： 1．本卷分I 、II 两卷，共六大题，满分150分，答题时间为120分钟。 2．答案及解答过程均写在答题纸上。其中第一、二、三、四、五大题只要写出答案，不写解答过程；第六大题尽可能写出完整的解答过程。 3．本卷未加说明时g 取10 m/s 2。 4．本卷可能用到的部分数据： 静电常量 k ＝9?109 Nm 2/C 2 电子电量 e ＝1.6?10－19 C 金原子核的电量Q Ag ＝79e 水的比热容c ＝4.2?103 J/kg ?C I 卷 一．（40分）单项选择题。本大题共8小题，每小题5分。每小题给出的答案中，只有一个是正确的。 1．从空间某点经大小不同的速率沿同一水平方向射出若干小球，则它们的动能增大到射出时的2倍时的位置处于 （ ） （A ）同一直线上 （B ）同一圆上 （C ）同一椭圆上 （D ）同一抛物线上 2．质量为m 的物体以恒定加速度0.3g （g 为重力加速度）竖直向下做匀加速直线运动，下降了距离h ，则 （ ） （A ）物体的重力势能减少了0.3mgh （B ）物体的动能增加了0.3mgh （C ）物体的机械能不变 （D ）重力做功0.3mgh 3．如图所示，固定的光滑半球球心的正上方有一个定滑轮，细线的一端拴一小球，置于半球面上的A 点，另一端绕过定滑轮并施加一拉力，今缓慢地将小球从A 点拉到最高点B ，在此过程中，小球对半球面的压力N 和细线拉力T 的变化情况是 （ ） （A ）N 变大，T 变小， （B ）N 变小，T 变小， （C ）N 不变，T 变小， （D ）N 变小，T 不变。 4．如图所示，一小物块以1 m/s 的初速度沿曲面由A 处下滑，到达较低的B 处时速度恰好也是1 m/s ，如果此物块以2 m/s 的初速度沿曲面由A 处下滑，到达B 处时的速度恰为v B ，则 （ ） （A ）v B ＜2 m/s （B ）v B ≤2 m/s （C ）v B ＝2 m/s （D ）v B ≥2 m/s 5．卢瑟福在α粒子散射实验中发现，有些α粒子能到达与金原子核相距2?10－14 m 的地方，在这个距离处α粒子受到金原子核的斥力大小约相当
高中物理竞赛辅导讲义 第1篇 静力学 【知识梳理】 一、力和力矩 1．力与力系 （1）力：物体间的的相互作用 （2）力系：作用在物体上的一群力 ①共点力系 ②平行力系 ③力偶 2．重力和重心 （1）重力：地球对物体的引力（物体各部分所受引力的合力） （2）重心：重力的等效作用点（在地面附近重心与质心重合） 3．力矩 （1）力的作用线：力的方向所在的直线 （2）力臂：转动轴到力的作用线的距离 （3）力矩 ①大小：力矩=力×力臂，M =FL ②方向：右手螺旋法则确定。 右手握住转动轴，四指指向转动方向，母指指向就是力矩的方向。 ③矢量表达形式：M r F =? （矢量的叉乘），||||||sin M r F θ=? 。 4．力偶矩 （1）力偶：一对大小相等、方向相反但不共线的力。 （2）力偶臂：两力作用线间的距离。 （3）力偶矩：力和力偶臂的乘积。 二、物体平衡条件 1．共点力系作用下物体平衡条件： 合外力为零。 （1）直角坐标下的分量表示 ΣF ix = 0，ΣF iy = 0，ΣF iz = 0 （2）矢量表示 各个力矢量首尾相接必形成封闭折线。 （3）三力平衡特性 ①三力必共面、共点；②三个力矢量构成封闭三角形。 2．有固定转动轴物体的平衡条件：
3．一般物体的平衡条件： （1）合外力为零。 （2）合力矩为零。 4．摩擦角及其应用 （1）摩擦力 ①滑动摩擦力：f k = μk N（μk－动摩擦因数） ②静摩擦力：f s ≤μs N（μs－静摩擦因数） ③滑动摩擦力方向：与相对运动方向相反 （2）摩擦角：正压力与正压力和摩擦力的合力之间夹角。 ①滑动摩擦角：tanθk=μ ②最大静摩擦角：tanθsm=μ ③静摩擦角：θs≤θsm （3）自锁现象 三、平衡的种类 1．稳定平衡： 当物体稍稍偏离平衡位置时，有一个力或力矩使之回到平衡位置，这样的平衡叫稳定平衡。2．不稳定平衡： 当物体稍稍偏离平衡位置时，有一个力或力矩使它的偏离继续增大，这样的平衡叫不稳定平衡。 3．随遇平衡： 当物体稍稍偏离平衡位置时，它所受的力或力矩不发生变化，它能在新的位置上再次平衡，这样的平衡叫随遇平衡。 【例题选讲】 1．如图所示，两相同的光滑球分别用等长绳子悬于同一点，此两球同时又支撑着一个等重、等大的光滑球而处于平衡状态，求图中α（悬线与竖直线的夹角）与β（球心连线与竖直线的夹角）的关系。 面圆柱体不致分开，则圆弧曲面的半径R最大是多少？（所有摩擦均不计） R
高中物理竞赛模拟试卷（一） 说明：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共150 分，考试时间 120 分钟. 第Ⅰ卷（选择题 共 40 分） 一、本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，在每小题给出的 4 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，有错选或不答的得 0 分. 1.置于水平面的支架上吊着一只装满细砂的漏斗，让漏斗左、右摆动，于是桌面上漏下许多砂子，经过一段时间形成一砂堆，砂堆的纵剖面最接近下图Ⅰ-1中的哪一种形状 2.如图Ⅰ-2所示，甲乙两物体在同一光滑水平轨道上相向运动，乙上连有一段轻弹簧，甲乙相互作用过程中无机械能损失，下列说法正确的有 A.若甲的初速度比乙大，则甲的速度后减到 0 B.若甲的初动量比乙大，则甲的速度后减到0 C.若甲的初动能比乙大，则甲的速度后减到0 D.若甲的质量比乙大，则甲的速度后减到0 3.特技演员从高处跳下，要求落地时必须脚先着地，为尽量保证安全，他落地时最好是采用哪种方法 A.让脚尖先着地，且着地瞬间同时下蹲 B.让整个脚板着地，且着地瞬间同时下蹲 C.让整个脚板着地，且着地瞬间不下蹲 D.让脚跟先着地，且着地瞬间同时下蹲 4.动物园的水平地面上放着一只质量为M 的笼子，笼内有一只质量为 m 的猴子.当猴以某一加速度沿竖直柱子加速向上爬时，笼子对地面的压力为F 1；当猴以同样大小的加速度沿竖直柱子加速下滑时，笼子对地面的压力为 F 2（如图Ⅰ-3），关于 F 1 和 F 2 的大小，下列判断中正确的是 A.F 1 = F 2＞(M + m )g B.F 1＞(M + m )g ,F 2＜(M + m )g C.F 1＞F 2＞(M + m )g D.F 1＜(M + m )g ，F 2＞(M + m )g 5.下列说法中正确的是 A.布朗运动与分子的运动无关 B.分子力做正功时，分子间距离一定减小 C.在环绕地球运行的空间实验室里不能观察热传递的对流现象 D.通过热传递可以使热转变为功 6.如图Ⅰ-4所示，虚线a 、b 、c 代表电场中的三个等势面，相邻等势面之 图Ⅰ -3 图Ⅰ -4 图Ⅰ-2
重点高中物理竞赛(静力学)
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3 力、物体的平衡 补充：杠杆平衡（即力矩平衡），对任意转动点都平衡。 一、力学中常见的三种力 1.重力、重心 ①重心的定义：Λ ΛΛ Λ++++= g m g m gx m gx m x 212211，当坐标原点移到重心上，则两边的重力矩平衡。 ②重心与质心不一定重合。如很长的、竖直放置的杆，重心和质心不重合。 如将质量均匀的细杆AC （AB =BC =1m ）的BC 部分对折,求重心。 以重心为转轴，两边的重力力矩平衡（不是重力相等）： （0.5-x ） 2G =(x +0.25)2 G ,得x =0.125m （离B 点）. 或以A 点为转轴：0.5?2G +(1+0.5)2 G =Gx ', 得x '=0.875m ，离B 点x =1-x '=0.125m. 2.巴普斯定理： ①质量分布均匀的平面薄板：垂直平面运动扫过的体积等于面积剩平面薄板重心通过和路程。 如质量分布均匀的半圆盘的质心离圆心的距离为x ， 绕直径旋转一周，2321234R x R πππ?=，得π 34R x = ②质量分布均匀的、在同一平面内的曲线：垂直曲线所在平面运动扫过的面积等于曲线长度剩曲线的重心通过路程。 如质量分布均匀的半圆形金属丝的质心离圆心的距离为x ， 绕直径旋转一周，R x R πππ?=242，得πR x 2= 1. （1）半径R =30cm 的均匀圆板上挖出一个半径r =15cm 的内切圆板，如图a 所示，求剩下部分的重心。 （2）如图b 所示是一个均匀三角形割去一个小三角形 AB 'C '，而B 'C '//BC ，且?AB 'C '的面积为原三角形面积的 4 1 ，已知BC 边中线长度为L ，求剩下部分BCC 'B '的重心。 [答案：(1) 离圆心的距离6 R ；(2)离底边中点的距离92L ] 解(1)分割法:在留下部分的右边对称处再挖去同样的一个圆,则它关于圆心对称,它的重心在圆心上,要求的重心就是这两块板的合重心,设板的面密度为η，重心离圆心的距离为x . 有力矩平衡: ),2()2(])2(2[222x R R x R R -=-ηπηπ得6 R x ==5cm.
高中物理竞赛习题 1、圆环放在光滑水平面上，有一甲虫，质量与环相等，沿环爬行，相对环的角速度为ω0，求甲虫在环上爬行一周，环的角位移。 2、一小水滴在均匀的静止雾气中凝结成核，当它下落时，扫光位于路径上的雾气，假如它留住了收集到的全部雾气，仍能保持球形，且没有粘滞阻力，渐渐地它会趋于匀速下落：v ( t ) = a t ( 对应较大的t )。试求系数a 。 3、处于固定的、绝热长方体密封器中央的绝热活塞，质量为m，截面积为S，两边的气体压强均为P0，气柱长度均为L ，若不计摩擦，求活塞微振动的周期。
4、0.1 mol 的单原子气体作如图1所示的循环，已知P 1 = 32P a ，V 1 = 8.00m 3 ，P 2 = 1.0P a V 2 = 64.0m 3，试求： （1）循环中的最高温度； （2）循环中气体对外界做的功。 5、如图2所示，等边三角形ABC 以及内含的无 限网络均由相同的、均质的细铜线连成。现在BC 边上又接上同种导线组成的等边三角形。已知铜线单位 长度的电阻为R 0 ，试求AB 两端的等效电阻R AB 。 6、如图3所示，在空间有相互垂直的场强为E 的匀强电场和磁感强度为B 的匀强磁场。一电子从原点静止释放，试求其在y 轴方向前进的最大距离。 V 图 1图 3A B C a a a a -2图 2
7、为了测量玻璃楞镜的折射率n ，采用如图4所示的装置。棱镜放在会聚透镜的前面，AB 面垂直于透镜的主光轴，在透镜的焦平面上放一个屏，当散射光照在AC 面上时，在屏上可以观察到两个区域：照亮区和非照亮区。连接两区分界处（D 点）与透镜光心O 的直线与透镜的主光轴O O '成30°角。已知棱镜的顶角α= 30°，试求棱镜的折射率n 。 高中物理竞赛习题答案 1、 θ= －32π 2、 a = 7 1g 3、 T = S P 28mL 20π 4、 (1) m T = 721K ; (2) W = 636 J 5、 0AB aR 127 75R -= 6、 2m eB E 2Y π= 7、 n = 1)ctgj j sin i sin ( 20 +- ( 其中0i = 30°，j = 30°) A B C O O′30°图 4
首届上海市高中基础物理知识竞赛初赛试卷93年 一单选题（每题5分） 1 关于物体惯性的认识，下列说法中正确的是（） （A）物体的速度越大，其惯性也一定越大， （B）物体的加速度越大，其惯性也一定越大， （C）物体在运动过程中，惯性起着与外力平衡的作用， （D）在同样大小的外力作用下，运动状态越难改变的物体其惯性一定越大。 2 下列关于匀速直线运动的说法中正确的是（ ） （A）速度大小不变的运动一定是匀速直线运动， （B）物体在每分钟内平均速度相等的运动一定是匀速直线运动， （C）物体在每分钟内通过的镁移相等的运动一定是匀速直线运动， （D）物体的即时速度不变的运动一定是匀速直线运动。 3 有关牛顿第二定律的以下说法中错误的是（ ） （A）则m＝F／a，可知运动物体的质量与外力F成正比，与加速度a成反比， （B）运动物体的加速度方向必定与合外力的方向一致， （C）几个力同时作用在同一物体上，当改变其中一个力的大小或方向，该物体的加速度就会发生变化， （D）作用在物体上的所有外力突然取消后，物体的加速度立即变为零。 4 跳高比赛时，在运动员落地的地方，必须垫上厚厚的软垫，这是为了（） （A）减小运动员落地时的动量， （B）减小运动员落地过程中动量的变化， （C）减小运动员落地过程中所受的平均冲力， （D）减小运动员落地过程中所受的冲量。 5 雨滴由静止开始下落，遇到水平方向吹来的风（不计空气阻力），下列说明中正确的是（）（A）若风速越大，雨滴下落时间将越长， （B）若风速越大，雨滴下落时间将越短， （C）若风速越大，雨滴着地时速度就越大， （D）若风速越大，雨滴着地时速度就越小。 6 小钢球从油面上自静止开始下落，设油槽足够深，钢球所受的阻力大小与运动速度成正比，则（） （A）小钢球的加速度不断增大，速度也不断增大， （B）小钢球的加速度不断减小，速度也不断减小， （C）小钢球的加速度不断减小，速度也不断增大， （D）小钢球的加速度不断减小，最终加速度为零。 7 如图所示，质量为M的劈块，静止在水平面上，质量为m的 有接触面均光滑），则劈块出现最大速度是在（） （A）滑块到达能到达的块斜面最高位置时， （B）滑块的速度为零时，
动力学 1、如图1所示，在光滑的固定斜面上，A 、B 两物体用弹簧相连，被一水平外力F 拉着匀速上滑。某瞬时，突然将F 撤去，试求此瞬时A 、B 的加速度a A 和a B 分别是多少（明确大小和方向）。 已知斜面倾角θ= 30°，A 、B 的质量分别为m A = 1kg 和m B = 2kg ，重力加速度g = 10m/s 2。 （a A = 0 ；a B = 7.5m/s 2 ，沿斜面向下。） 2倾角为α的固定斜面上，停放质量为M 的大平板车，它与斜面的摩擦可以忽略不计。平板车上表面粗糙，当其上有一质量为m 的人以恒定加速度向下加速跑动时，发现平板车恰能维持静止平衡。试求这个加速度a 值。 3：光滑水平桌面上静置三只小球，m 1=1kg 、m 2=2kg 、m 3=3kg ，两球间有不可伸长的轻绳相连，且组成直角三角形，α=37°.若在m 1上突然施加一垂直于m 2、m 3连线的力F =10N ，求此瞬时m 1受到的合力，如图1所示 . 图 5
4：图4所示。为斜面重合的两楔块ABC及ADC，质量均为M，AD、BC两面成水平，E为质量等于m的小滑块，楔块的倾角为a，各面均光滑，系统放在水平平台角上从静止开始释放，求两斜面未分离前E的加速度。 5 长分别为l1和l2的不可伸长的轻绳悬挂质量都是m的两个小球，如图4所示，它们处于平衡状态。突然连接两绳的中间小球受水平向右的冲击(如另一球的碰撞)，瞬间内获得水平向右的速度v0，求这瞬间连接m2的绳的拉力为多少？ 图5 6：定滑轮一方挂有m1=5kg的物体，另一方挂有轻滑轮B，滑轮B两方挂着m2=3kg与m3=2kg的 物体(图5)，求每个物体的加速度。
全国中学生物理竞赛集锦（力学） 第21届预赛（2004.9.5） 二、（15分）质量分别为m 1和m 2的两个小物块用轻绳连结，绳跨过位于倾角α ＝30?的光滑斜面顶端的轻滑轮，滑轮与转轴之间的磨擦不计，斜面固定在水平桌面上，如图所示。第一次，m 1悬空，m 2放在斜面上，用t 表示m 2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间。第二次，将m 1和m 2位置互换，使m 2悬空，m 1放在斜面上，发现m 1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为t/3。求m l 与m 2之比。 七、（15分）如图所示，B 是质量为m B 、半径为R 的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上。A 是质为m A 的细长直杆，被固定的光滑套管C 约束在竖直方向，A 可自由上下运动。碗和杆的质量关系为：m B ＝2m A 。初始时，A 杆 被握住，使其下端正好与碗的半球面 的上边缘接触（如图）。然后从静止 开始释放A ，A 、B 便开始运动。设A 杆的位置用θ 表示，θ 为碗面的球心 O 至A 杆下端与球面接触点的连线方 向和竖直方向之间的夹角。求A 与B 速度的大小（表示成θ 的函数）。 九、（18分）如图所示，定滑轮B 、C 与动滑轮D 组成一滑轮组，各滑轮与转轴间的摩擦、滑轮的质量均不计。在动滑轮D 上，悬挂有砝码托盘A ，跨过滑轮组的不可伸长的轻线的两端各挂有砝码2和3。一根用轻线（图中穿过弹簧的那条坚直线）拴住的压缩轻弹簧竖直放置在托盘底上，弹簧的下端与托盘底固连，上端放有砝码1（两者未粘连）。已加三个砝码和砝码托盘的质量都是m ，弹簧的劲度系数为k ，压缩量为l 0，整个系统处在静止状态。现突然烧断栓住弹簧的轻线，弹簧便伸长，并推动砝码1向上运动，直到砝码1与弹簧分离。假设砝码1在以后的运动过程中不会与托盘的顶部相碰。求砝码1从与弹簧分离至再次接触经历的时间。 第21届复赛 二、(20分) 两颗人造卫星绕地球沿同一椭圆轨道同向运动，它们通过轨道上同一点的时间相差半个周期．已知轨道近地点离地心的距离是地球半径R 的2倍，卫星通过近地点时的速度R GM 43=v ，式中M 为地球质量，G 为引力常量．卫 星上装有同样的角度测量仪，可测出卫星与任意两点的两条连线之间的夹角．试设计一种测量方案，利用这两个测量仪测定太空中某星体与地心在某时刻的距离．（最后结果要求用测得量和地球半径R 表示） 六、(20分)如图所示，三个质量都是m 的刚性小球A 、B 、C 位于光滑的水平桌面上 （图中纸面），A 、B 之间，B 、C 之间分别用刚性轻杆相连，杆与A 、B 、C 的各连接处皆为“铰链式”的（不能对小球产生垂直于杆方向的作用力）．已知杆AB 与BC 的 夹角为π-α ，α < π/2．DE 为固定在桌面上一块挡板，它与AB 连线方向垂直．现令 A 、 B 、 C 一起以共同的速度v 沿平行于AB 连线方向向DE 运动，已知在C 与挡板碰撞过程中C 与挡板之间无摩擦力作用，求碰撞时当C 沿垂直于DE 方向的速度由v 变为0这一极短时间内挡板对C 的冲量的大小． 第二十届预赛（2003年9月5日） 五、(20分)有一个摆长为l 的摆（摆球可视为质点，摆线的质量不计），在过悬挂点的竖直线上距悬挂点O 的距离为x 处（x ＜l ）的C 点有一固定的钉子，如图所示，当摆摆动时，摆线会受到钉子的阻挡．当l 一定而x 取不同值时，阻挡后摆球的运动情况将不同．现将摆拉到位于竖直线的左方（摆球的高度不超过O 点），然后放手，令其自由摆动，如果摆线被钉子阻挡后，摆球恰巧能够击中钉子，试求x 的最小值． 六、(20分)质量为M 的运动员手持一质量为 m 的物块，以速率v 0沿与水平面成a 角的方向向前跳跃（如图） ．为了能跳得更远一点，运动员可在跳远全过程中的某一位置处， A B C π-α D E
2012广州市年高中一年级物理竞赛试题 考试时间100分钟；试卷满分100分。请按要求在答题卷上作答。 1．如图，在离坡底L 的山坡上，竖直固定一高为L 的直杆，杆上 端A 到坡底B 之间有一根光滑且拉直的钢丝，现一小环从A 点由静止开始沿钢丝滑下，经时间t = 滑到B 点（已知重力加速度为g ） 2．一空间飞行器从地球飞往月球，已知地球的质量M 1=6.0×1024kg ，月球的质量M 2=7.26×1022kg ，地球中心到月球中心的距离R =3.8×108m ，则在距地心 m 处飞行器所受的合外力为零。 3．如图所示，AB 、AC 是两根光滑的硬钢丝（不能弯曲），其中AC 水平固定两墙间，AB 与AC 夹角为θ =30°。两个质量不计的轻环P 、Q 分别套在AB 和AC 两钢丝上，P 、Q 间用一根长为l 的细线连接。 用力F 水平向右（沿AC 方向）缓缓拉环Q ，当P 、Q 处于平衡 状态时，P 环沿AB 滑到距A 点的距离是 ；如果F =3N ， 细线上的张力大小为 4．如图，用额定功率为P 的电动机，将重为G 的货物自静止以加速度a 匀加速提升，已知重力加速度为g 。则货物受到的拉力大小F = ，匀加速度t = ，电动机的实际功率达到额定值。 5.如图所示，空中有一架水平向右作匀加速直线运动的飞机在进行投弹训练。当飞机经观察点B 点正上方A 点时投放一颗炸弹，经时间t 落在B 点正前方L 处的C 点，与此同时飞机投放投二颗炸弹，最 终落在距离B 点正前方3L 处的D 点，不计空气阻力。则飞机水平飞行的加速度a = ，飞机第二次投弹时的 速度v = 6．如图所示，在竖直平面内，可视为质点的、的质量分别为m 和2m 的小球A 、B 粘连在一根长为2R 的轻细杆两端，可绕中心点O 无摩擦地转动。已知重力加速度为g ，小球B 从最高点由静止开始运动到最低点时，杆对B 的作用力F = ，这个过程细杆对A 球做功W = 7．如图，劲度系数为k 1的轻质弹簧两端分别与质量为m 1、m 2 的物块A 、B 栓接，劲度系数为k 2的轻质弹簧上端与物块B 拴接，下端压在桌面上（不栓接），整个系统处于平衡状态，重力加速度为g 。现施力将物块A 缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，在此过程中，物块B 的重力势能增加了 ，物块A 的重力势能增加了 。
上海市第四届高二物理竞赛题 一、单选题I （每小题3分，共30分） 1．在以下几种电磁波中，最容易观察到衍射现象的是（ ） （A ）紫外线 （B ）红外线 （C ）γ射线 （D ）无线电波 2．如图所示，在一个可绕中心轴自由转动的水平铜盘上方，用柔软的细线悬挂一根磁针，在磁针初状态静止的情况下，使铜盘向逆时针方向转动，则磁针将（ ） （A ）保持静止 （B ）向顺时针方向转动 （C ）来回摆动 （D ）向逆时针方向转动，但比铜盘有所落后 3．关于人造地球卫星，以下说法正确的是（ ） （A ）卫星运行的速度不可能大于7.9km/s （B ）任何人造地球卫星绕地球运行的轨道都是圆 （C ）发射人造地球卫星所需的速度大小只决定卫星的高度，而与卫星的质量无关 （D ）卫星中的水银气压计的读数为零 4．石块M 自塔顶自由落下m 米时，石块N 自塔顶n 米处自由落下，两石块同时到达地面，则塔高为（ ） （A ）m ＋n （B ）（m ＋n ）2 n －m （C ）m 2 4（m ＋n ） （D ）（m ＋n ）24m 5．静止的21884Po 核发生α衰变，放出的α粒子的动能为E k1，衰变后产生的新核的动能为E k2，则E k1∶E k2为（ ） （A ）107∶2 （B ）2∶107 （C ）1∶82 （D ）41∶2 6．两个相同的金属小球分别带电后离开一定距离，两球相互作用的静电力大小为F ，若将两小球接触一下后再分开仍放回原处，发现两球相互作用的静电力大小仍为F ，则这两小球原来所带的电荷（ ） （A ）可能是等量的异种电荷 （B ）可能是不等量的异种电荷 （C ）可能是不等量的同种电荷 （D ）不可能是异种电荷 7．两列机械横波，波长和振幅都相同且都只有一个波长，沿同一直线传播，一列向右传（用实线表示），另一列向左传（用虚线表示），当两列波传到图所示位置中，两端点A 、C 和中点B 的运动方向是（ ） （A ）都向上 （B ）A 、C 向上，B 向下 （C ）都向下 （D ）A 、C 向下，B 向上
静力学A 1、重量分别为P 和Q 的两个小环A 和B ，都套在一个 处在竖直平面内的、光滑的固定大环上。A 、B 用长为l 的细 线系住，然后挂在环的正上方的光滑钉子C 上。试求系统静 止平衡后AC 部分线段的长度。 2、质量为m 的均匀细棒，A 端用细线悬挂 于定点，B 端浸没在水中，静止平衡时，水中部 分长度为全长的3/5 ，求此棒的密度和悬线的张 力。 3、长为1m 的均匀直杆AB 重10N ，用细绳AO 、BO 悬挂起来，绳与直杆的角度如图所示。为了使杆保持水平，另需在杆上挂一个重量为20N 的砝码，试求这个砝码的悬挂点C 应距杆的A 端多远。
4、半径为R 的空心圆筒，内表光滑，盛有两个同样光滑的、半径为r 的、重量为G 的球，试求B 与圆筒壁的作用力大小。 5、六个完全相同的刚性长条薄片依次架在一个水平碗上，一端搁在碗口，另一端架在另一个薄片的正中点。现将质量为m 的质点置于A 1A 6的中点处，忽略各薄片的自重，试求A 1B 1薄片对A 6B 6的压力。 6、为了将一个长为2m 的储液箱中的水和水银分开，在箱内放置一块隔热板AB ，板在A 处有铰链，和水平面夹53°角。已知水的深度为1m 、水和水银的密度分别为ρ水 = 1.0×103kg/m 3和ρ汞 = 13.57×103kg/m 3 ，试求：使绳CB 和BD 都保持紧张所需的的水银深度。
《静力学A 》提示与答案 1、提示：受力三角形和空间位置三角形相似。 答案：Q P Q +l 。 2、提示：求ρ时用力矩平衡，注意浮力的作用点在浸没段的中心点。 答案：2521ρ水 ；7 2mg 。 3、提示：略。 答案：0.125m 。 4、提示：隔离A 较佳，右图中的受力三角形和（虚线） 空间位置三角形相似。根据系统水平方向平衡关系可知，N 即为题意所求。 答案：2R Rr 2r R --G 。 5、提示：设所求的力为N ，则各薄片在碗口受的支持力可以推知为下左图；但是，在求B 6处的支持力N ′时，N ′≠32N ，而应隔离为下右图—— 以m 所放置的点为转轴，列力矩平衡方程，易得 N ′= 11N 答案：42 1mg 。 6、提示：液体的压力垂直容器壁，且作用点在深度的一半处。但是，在列力矩平衡方程时，此题似乎欠缺“隔热板”的重量… 答案：0.24m 。
2014年广州市高中一年级 物理竞赛试题 考试时间100分钟；试卷满分100分。请按要求在答题卷上作答。 1．（5分）如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一重为mg 的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30?角，则每根支架中承受的压力大小为 2．（5分）如图，A 、B 两个物体相距s=7m ，物体A 以4=A v m/s 的速度向右匀速运动，而物体B 此时的速度10=B v m/s ，向右做匀减速运动，加速度a = -2m/s 2 。那么A 追上B 所用的时间为： s 3．（10分）质量为2×103 kg 的汽车，发动机功率为3×104 W ，在水平公路上能以15m/s 的最大速率匀速行驶。若保持功率不变，当速率为10m/s 时，汽车受到的牵引力为 N ，瞬时加速度为 m/s 2 4．（10分）不计空气阻力，重力加速度取g ，以速度v 竖直向上抛出一物体，T 秒后仍从原地以同样的速度竖直向上抛出另一物体，要使两物体在抛出点上方相遇，则时间T 必须小于 ，相遇处离抛出点的高度为 。 5．（10分）宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球。经过时间t ，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L 。若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L 3。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R ，万有引力常数为G 。则该星球的重力加速度和质量分别为 和 。 6．（10分）如图，一块坯料夹在两水平运动的导板之间。上板以2v 的速度向右运动，下板以v 的速度向左运动。某时刻上、下两切点A 、B 同在一条与两板垂直的直线上，相距L 。此时坯料的瞬时转动轴与切点A 的距离为 和瞬时角速度大小为 7．（10分）质量为2 kg 的物体，放在动摩擦因数 μ＝0.1的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功W 和物体发生的位移l 之间的关系如图所示，重力加速度g 取10 m/s 2，则此物体在OA 段运动的加速度是 ，在位移为l ＝9 m 时的速度是 v 2
第七届上海市高二物理竞赛 一、选择题I （单选，每小题3分） 1．甲车速度v 1＝10m/s ，乙车速度v 2＝4m/s 两车在一条道路的不同车道上作同方向的匀速直线运动，随后在甲车追上乙车时，甲车立即刹车作加速度大小为a ＝2m/s 2的匀减速运动，于是两车将再次相遇，设两车先后两次相遇的时间间隔为t ，两次相遇的距离为s ，则（ ） （A ）t ＝6s ，s ＝24m （B ）t ＝5s ，s ＝20m （C ）t ＝5s ，s ＝25m （D ）t ＝6.25s ，s ＝25m 2．点光源S 位于凸透镜左侧2倍焦距（即2f ）之外，由S 发 出的一条光线a 如图所示，则光线经过透镜折射后出射光线将与主光轴O 1O 2相交于（ ） （A ）一倍焦距与两倍焦距之间 （B ）两倍焦距之外 （C ）无穷远处 （D ）两倍焦距处 3．如图所示为某电路中的一部分，已知R 1＝5Ω，R 2＝1Ω，R 3＝3Ω，电 流I 1＝0.2A ，I 2＝0.1A ，则通过电流表A 中的电流强度是（ ） （A ）0.2A ，方向为b →a ， （B ）0.1A ，方向为b →a （C ）0.1A ，方向为a →b （D ）0.3A ，方向为a →b 4．质量为m 的重物放在地面上，该地重力加速度为g ，现用一根细绳向上提重物，使绳子拉力从开始逐渐增大，得到加速度a 与拉力T 的图线如图中的OAB ，换一个地点做同样的实验，又得到图线OCD ，关于OCD 图线所描述的物体质量m ?与新地点 重力加速度g ?，下列说法中正确的是（ ） （A ）m ?＞m ，g ?≠g （B ）m ?＜m ，g ?≠g （C ）m ?＞m ，g ?＝g （D ）m ?＜m ，g ?＝g 5．如图所示，在通电密绕长螺线管靠近左端处，吊一金属环a 处于静止状态，在其内部也吊一金属环b 处于静止状态，两环环面均与螺线管 的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴上，当滑动变阻器R 的滑片P 向左端移动时，a 、b 两环的运动情况将是（ ） （A ）a 右摆，b 左摆 （B ）a 左摆，b 右摆 （C ）a 右摆，b 不动 （D ）a 左摆，b 不动 11 R 2 I 2 R 3 A a B D O A C T O 1 F O F O 2 a b P R