初中物理竞赛辅导专题力学(二)
（教师使用）
一、知识要点
二、例题与练习
[例1]小明在一根粗细均匀及质量分布也均匀的直木杆的一端缠绕少许细铅丝制成一支测液体密度的密度计。将这支自制的密度计放在水中，密度计直立浮在水面上，木杆上与水面相平的刻线到木杆下端的距离为16.2cm。将这支自制的密度计放在盐水中，密度计上与盐水表面相平的刻线到木杆下端的距离为14.2cm，若缠绕的铅丝体积很小，可忽略，试求盐水的密度?
分析与解：设木杆的底面积为Ｓ，木杆及细铅丝共重G，当它竖立在水中时：
F浮＝G。即ρ水gSL1=G……①
同理，当它竖立在盐水中时，有：ρ盐gSL2=G……②
由①、②可得ρ盐=1.14×103(kg／m3)。
[练习1]有一方木决，当它浮在水面上时，露出水面部分是它总体积的五分之二，当把它一高网址：https://www.doczj.com/doc/ad2899666.html,服务热线：0379 –63969688 63969788 65356531
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放在某种液体中时，露出液面的部分是它总体积的三分之一，求物体的密度和液体的密度。 解答：设物体的体积为V ，漂浮在水面时：G 物=F 浮=ρ水
gV 排 (1)
V V V V 5
3
52=-
=排……(2) G 物=F 浮=ρ液gV ’排 ……（3） V V V V 3
2
31'=-=排......(4) G 物=ρ物gV (5)
解以上方程得： ρ物=
53ρ水=0.6×103kg/m 3 ρ液= 3
2 ρ物=0.9×103kg/m
3 [例2] 在一个盛有150Ｎ水的容器中放入一物块，则它所受到的浮力应为
Ａ．大于150Ｎ Ｂ．小于150Ｎ Ｃ．等于150Ｎ Ｄ．以上答案都可能 分析与解：由阿基米德原理可知: Ｆ浮＝ρ水ｇＶ排， ① 容器中的水受到的重力为: Ｇ水＝ρ水ｇＶ水， ② 由①式除以②式得:Ｆ浮＝Ｖ排／Ｖ水Ｇ水． ③ 由③式可知，当Ｖ排＜Ｖ水时，Ｆ浮＜Ｇ水； 当Ｖ排＝Ｖ水时，Ｆ浮＝Ｇ水； 当Ｖ排＞Ｖ水时，Ｆ浮＞Ｇ水．
所以以上题目正确答案应是选项Ｄ． 由以上分析可知，Ｖ排与原液体的量没有直接关系
[练习2]已知小球A 能在水中悬浮，小球B 能在水中下沉，小球C 能漂浮在水面上。现将三个小球放在一只盒内，然后把小盒漂浮在盛水的容器里，测下列判断正确的是： A ．只把小球A 从小盒中拿出放入水里，容器中水面下降。 B ．只把小球B 从盒中拿出放入水中，容器中水面下降。 C ．只把小球C 从盒中拿出放入水里，容器中水面高度不变。
分析与解：设盒子中只装一只小球，球的密度为ρ球，把盒子和小球看成一个漂浮在水面上的整体，此时相当于小球和盒子分别漂浮在水面上（如图） 对球：F 浮=G 球 即：ρ
水
gV 排=ρ
球
gV 球 ①
（1）当 ρ球 < ρ水 小球仍漂浮在水面上，与乙图情况一样，故水面高度不变。所以，C 答案正确。
（2）当 ρ球 = ρ水时，由（1）式可知，此时，V 排
= V 球即小球将悬浮水中，水面高度亦不变。 所以，A 答案错误。
（3）当ρ球 > ρ水时，小球会沉入水底，由（1）式将V 排>V 物，水面高度下降。所以，
甲
乙
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B 答案正确。
[例3] 在湖水中24m 深处，有一个体积为2dm 3的气泡，当它上升到离液面16m 、12m 、8m 等深处时，它的体积逐渐变大，相应为3dm 3、4dm 3、6dm 3，如图甲所示． ①求气泡在各深度处所受的浮力．
②作出F 随Ｖ排变化的函数图象． 分析与解：ｋ＝ρ水ｇ＝1×103kg/m 3×10N/kg ＝104N ／m 3 根据Ｆ浮＝ｋＶ排＝104Ｖ排，列表计算如下：
根据表中数据可作F 随Ｖ排变化的图象，如图乙所示．由图象可看出：浮力的大小与Ｖ排成线性关系．用图象表示物理规律最形象、最直观．
[练习3]马铃薯中所含淀粉的百分率与它密度关系如下表所示：
中称得重为19.6g ，求样品中淀粉的百分含量?
分析与解：设样品重为G ，在水平中重G ’， 样品在水中有：G ’+F 浮=G. 又F 浮= ρ
水
gVs 样 'G G gV S -=∴样水 g
G G V i 水样ρ'
-=
∴ 而 g G M =
样 3/15.1'
cm g G G G
V M =-==水样样样ρρ 查表得：样品中淀粉含量为29%。
[例4]把一个长10cm，直径7cm的金属圆柱体，先后放在空气和二氧化碳里称，所得数据相差0．24g，求C02的密度?
在空气中称时，有：N1+F浮1=G
在CO2中称时，有：N2+F浮2=G
由（1）-（2）得：△N=△F浮
而△N=0.24×10-3×9.8N △F浮= ρ2gV- ρ1gV
∴ρ2gv-ρ1gv=0.24×10-3×9.8
将空气的密度ρ1值和圆柱体的体积V代入得，
CO2的密度为ρ2=1.91kg/m3
[练习4] 小华用一只有颈圆柱形的塑料饮料瓶和一桶水、一把尺就巧妙地测出了食用油的密度。写出他的操作步骤，用字母代表测量量，推导出计算密度的公式。
分析与解：
(1)剪去饮料瓶的上部，保留中间的圆柱部分。
(2)瓶中放入几个石块和少量水，使水没过石块，将它放入桶中。使它浮在水面上，测量露出水面的瓶高h1。
(3)在瓶内注入一些待测的食用油，测量瓶内水面上的油层厚度H。
(4)再次将瓶放入桶中，测量露出水面的瓶高h2。
瓶的直径记为D，水的密度记为ρ水，推导计算ρ油的公式：
第一次放入桶中以后，排开水的体积记为V1，注入食用油后排开水的体积记为V2，于是
V2-V1=π/4×(h1-h2)D2
根据阿基米德原理，食用油所受的重力为:
mg=ρ水(V2-V1)g
食用油的质量为
m = ρ水(V2-V1) = π/4×ρ水(h1-h2)D2
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所以ρ油= m/V 油=(h 1-h 2) ρ水/H
[例5]如图，一木块上面放一块实心铁块A ，木块顶部刚好与水面相齐，在同样的木块下面挂另一实心铁块B ，木决也刚好全部浸入水中，则A 、B 两铁块的体积比为多少?
分析与解：将A 和木块一起作好研究对象，整体受重力（G+G A ）和浮力F 作用，且处于平衡状态，再将B 和木块也视为整体，受重力（G+G B ）和浮力（F+F B ）作用，也处于平衡状态。则：
F=G A +G …………（1） F+F B =G B +G ……… （2） （2）－(1)得 F B =G B -G A 又G A =M A g=ρ
铁
gV A G B =M B g=ρ
铁
gV B
F B =ρ水
gV B
∴ρ
水
gV B =ρ
铁
gV B －ρ铁
gV A
∴
39
348.718.7=-=-=铁水铁ρρρB A V V
[练习5]一块冰内有一小石块，放入盛有水的量筒内，正好悬浮于水中，此时量筒内的水面升高了4.6cm ；当冰熔化后，水面又下降了0.44cm ，已知量筒的横截面积为10cm 2，求石块的密度。（p 冰=0.9×103kg ／m 3）。 分析与解： V 冰+V 石=46cm 3 V 冰-V 化水=4.4cm 3 V 冰/V 化水=ρ水/ρ冰=10/9 故:V 冰=44cm 3 V 石=2cm 3 G 石=ρ水gV 排 当石块沉底时:V 石=V′排
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V 排-V′排=(ρ石gV 石/ρ水g)- V 石=2cm 3
∴ρ石=2ρ水=2×103kg/m 3
[例6]试分析：在平直公路上，通过的距离一定时，骑自行车比步行既省又省功的道理。 分析与解：在平直公路骑车时，人体的重心始终位于同一高度，且车前进是靠车轮的滚动。除空气的阻力外，只需克服较小的滚动摩擦。而人走路时，后脚蹬地重心升高，步行者要克服重力做功，前脚落地重心降低，重力势能转化为其它形式的能（如内能）浪费掉。虽然自行车的传动由于脚蹬地的力。又由于脚蹬踏板一周，车轮可向前滚动几周，同步行相比，若前进的距离相等，骑自行车的人腿属屈伸次数少得多。因此，骑自行车比步行既省力又省功。这个道理并不违背功的原理，因为骑车与步行相比较的条件是平直公路上通过相同的路程，并非要完成相同的功。所以不能一遇到“既省力又省功”的说法就不问条件，也不具体分析，盲目认为违背功的原理。
[练习6] 某工地在冬季水利建设中设计了一个提起重物的机械，是这个机械组成部分的示意图。OA 是钢管，每米长受重力为30N ；O 是转动轴，重物的质量m 为150，挂在B 处，m 1=OB ；拉力F 加在A 点，竖直向上，取g =10N/kg 。为维持平衡，钢管OA 为多长时所用的拉力最小？这个最小拉力是多少？
分析与解：解：设b OB x OA ==,，每米长钢管重为N/m 30=W ，根据杠杆平衡条件可列出方程：
Fx Wx x
bmg =?+ 2
，整理得(1) 0222=+-bmg Fx W x
这个方程有解的条件是0≥?，其中W bmg F 8)2(2
--=?；由此解出
W bmg F 2≥，把数值代入得N ≥300F ，这表示拉力的最小值为300N 。
从（1）式可以解出钢管长为：W F x 22?±=由于拉力最小时0=?，所以拉力最小时的
钢管为10m m 30
300===W
F x 。
参考答案中巧妙地运用数学中一元二次方程的解存在的条件0≥?作为解题的突破口使问题得到解决，如果充分利用数学知识还可得到以下几种解法：
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方法1：配方法。利用方程（1）可得：x
bmg Wx F +=2
1，整理、配方可得.
方法2：利用“两正数积为常数，则两数相等时，其和最小。” 方法3：极值法。
当W
bmg
T T T x 24, ,22==即最小值时，
在物理竞赛中，往往设计出一些需要用数学思想、方法及技巧处理物理问题的考题，用
来考查学生的智力和能力。
[例7]一个600N 重的成年人和一个小孩都过一道5m 宽的水渠。成人从左岸到右岸，而小孩从水渠右岸到左岸，两岸各有一块4m 长的坚实木板，请你想出一种方式过渠。并分析在忽略木板自身重量和木板叠交的距离情况下，要使成年人和小孩都能平安过渠，小孩的体重不能轻于多少牛?
分析与解：方法如图，小孩站在B 处让成年人先从木板上过水渠，待成年人站在原小孩处，再让小孩过水渠。把AB 木板视为杠杆，A 为支点，成年人对木板压力视为阻力，A ’对B 的支持力视为动力，那么阻力臂总小于动力臂，所以，人在A ’时，A ’对B 的支持力最大，最大值为600N 。把A ’B’视为杠杆，
O 为支点，成年人对A’B’压力视为阻力F1，小孩对木板的压力视为动力F 2。则：F 1×A ’O=F 2×OB’
而OA ’=1m ，OB ’ =3m ， F 1=600N ∴F 2=200N 即小孩体重不能轻于200N
[练习7] 一架不准确的天平，是因为它横梁左右两臂不等长，虽然砝码很准确，但是通常的办法却不能称得待测物体质量的准确值。你能想出什么好办法用这架天平称得物体质量的准确值吗？说出你的办法。
分析与解： 天平的原理是利用杠杆平衡的条件 动力×动力臂=阻力×阻力臂。当两个力臂相等，则被测物体的质量等于砝码的质量。利用这种不准确的天平，测物体质量的准确值的方法有三种。
第一种方法：替代法。先把要测量的物体放在天平的一个盘上，在另一个盘子内加小颗粒的物体（如砂子），直加到天平平衡为止，然后用砝码替代被测物体，重新使天平平衡，这时砝码的质量就是物体的质量。
第二种方法：恒载量法。选择一个比被测物体质量大些的物体，放在天平的一只盘上，在另一只盘里加砝码，直到平衡。然后把被称物体放在盛砝码的那只盘内，天平失去平衡，再从砝码盘内取下一部分砝码，直到天平再度平衡。数一数拿下的砝码就知道被测物的质量。
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第三种方法：复称法。把被测物体先后放在两只盘内，测量两次，把两次测量结果相乘再开方，便可得到被测物的准确质量。
[例8]在如图所示的装置中OC ＝1m ，OD ＝1．5m ，A 、B 为两铁块，当A 全部浸没在水中时，杠杆恰好平衡。求A 、B 两铁块的体积比V A ／V B 是多少(杆和滑轮的质量不计，ρ铁
＝7.8×103kg ／m ３ρ水＝1.0×103kg ／m ３
)
分析与解：设A 、B 两铁块的体积分别V A 、V B ，三段绳中的拉力分别为F C 、F D 、F 对A 列平衡方程有：F C =G B = ρ铁gV B
又由杠杆平衡条件有：OC F OD F c D ?=? 得 F D =
B gV 铁ρ3
2
又由动滑轮省力的特殊得F=
D F 2
1 即 B gV F 铁
ρ31
=
对A 列平衡方程有：F+F 浮=G A 其中，A gV F 水浮ρ= A A gV G 铁ρ= 则A A B gV gV gV 铁水铁ρρρ=+3
1
34
13)18.7(38.7)(3=-=-=∴
水铁铁ρρρB A V V
[练习8]某人站在岸上，利用滑轮组通过拉绳使停泊在水中的船匀速靠岸。已知滑轮组是由两个定滑轮和两个动滑轮组成（滑轮组的自重忽略不计），船重1.02×105N ，船移动时受到水的阻力是船重的0.01倍。船受到滑轮组的拉力始终沿水平方向。此人水平拉绳的力为240N ，船靠岸的速度是0.72km/h 。 求：(1)滑轮组的机械效率。 (2)人拉绳的功率。
分析与解：解决滑轮组的问题，一定要判断其连接方式。本题要求人在岸上拉绳，也就是绳索最后通过动滑轮，才能确定有5根绳子拉船。若题目改为人站在船上拉，则绳索最后通过的是定滑轮，为用4根绳拉船前进。
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(1)人拉绳的力为F=240N ，设绳前进S m ，人做的总功:W 总=F ·s=240s J 船前进克服阻力做功是有用功。阻力为船重的0.01倍 即f=0.01G=0.01×1.02×105N=1.02×103N 。
船前进的距离是绳索端前进距离的1/5，当绳被岸上人拉过s 时，船前进s/5米。有用功为：W 有用=1020N ×s/5=204s J
滑轮组的机械效率η=W 有用/W 总=204s/240s=0.85 即η=85%。
(2)人拉绳的功率为P=W/t=Fs/t=F ·s/t 。船前进的距离是绳端前进的距离的1/5，速度也是绳端前进速度的1/5，即s/t=5v
由船靠近岸的速度v = 0.72km/h = 0.2m/s ，得s/t= 5v =1m/s 。 人拉绳的功率为P=240N ×1m/s=240w 。
[例9]某工人利用一滑轮组，把重量G 为300N 的物体从深10m 的井底匀速地拉到井口。如图，若滑轮组的效率是75％，重物上升的速度为V=1m ／s ，求人所消耗的功率。
分析与解：有用功为W 有=Gh=300×10=3000J 又总有
W W =
η J W W 400075
.03000===∴η有总 做功所有的时间为： s V h t 101
10
===
故人所消耗的功率 W t W 40010
4000
===
总ρ
[练习9] “一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃”，这是民间流传的一个
故事，现给你两根长度相同且自重忽略不计的扁担和一只水桶，请你帮他们想出一个办法来，使甲、乙、丙三个小和尚共抬一桶水且各自承受的压力相同。要求画出简要示意图，并算出水桶的悬挂位置。
分析与解：如图所示，使一根扁担的一端置于另一扁担中点B 处(可用细绳固定)，水桶悬挂在E 点，三个和尚分别在A 、C 、D 三点抬水。设桶及水重为G ，扁担长为L ，根据杠杆平衡条件
F 动·L 动=F 阻·L 阻得到：
G
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当F 甲=F 乙时，L BC =L BD =L ／2 此时：F 甲=F 乙=F B ／2
若要F 丙=F 甲=F 乙=F B ／2，则L AB =2L BE 。 所以水桶应悬挂于离A 点2／3L 处
[例10]用同种材料制成的物体A 和B ，分别挂在如图所示的杠杆的两端，且G A >G B ，此时杠杆平衡
（图甲）若物体全部浸没在水中（图乙）杠杆是否还能平衡（杆重不计）？
分析与解：对甲图，杠杆是否平衡，杠杆处于平衡状态， 则F A L 1=F B L 2 ∴
A
B
A B G G F F L L =
=21 设物体的密度为ρ，当物体全部浸没在水中时，物体受浮力作用，因此图乙中C 点受到的作用力为：
F ’A =
G A -F 浮A =G A -ρ
水
gV A =)1(ρ
ρρρ水水-=-A A
A G g G g
G 设乙中杠杆仍平衡，则F ’A L 1=F’B L 2 即：ρ
ρρρρρ水水水-=-?=-==1()1()1('F 2121B B A A B A A G G G G
G L L F L L ）
B 物在浸没在水中，使D 点实际受力F D 为：
F D =
G B -F 浮B =G B -ρ水gV B =)1(ρ
ρρρ水水-=?-B B
B G g G g G
可见，F ’B =F D ， 即杠杆仍能平衡。
[练习10]在天平的两边分别挂一块铅和铝，质量均为102.6g ，若铅浸没在煤油里，铝浸没在水里，平衡是否破坏?( ρ铝＝2.7g ／cm ３ ρ铅＝11.4g ／cm ３ ρ煤＝0.8g ／cm ３
ρ水＝
1g ／cm ３
)
L 1L 2
L 1
分析与解：天平是等臂杠杆，只要铝块和铅块对天平的拉力相等，天平就能平衡。开始时天平是平衡的，原将铅块和铝块分别浸没在煤油和水中后，若两物受的浮力也相等，则天平仍平衡。
铅块和铝块和体积分别为：
V铅=9 cm 3V铝=38 cm 3
铅块浸没在煤油中所受浮力为：F铅浮=ρ煤gV铅
即F铅浮=0.8×103×10×9×10-6=7.2×10-2N
铝块浸没在水中所受浮力为：
F浮铝=ρ水gV铝=1×103×10×38×10-6=38×10-2N
因为铅块和铅块的质量相等，重量也相等。而F浮铅≠F浮铝
所以天平不再平衡。
[练习11]小林想知道自家的牛有多重，村里的磅秤最大称量值小于牛的体重，小林还是用这台磅秤称出了牛的重量，他是用的什么办法？
分析与解：设牛的重心与后脚的距离为x；前脚与后脚间的距离为Ｌ，牛重为Ｇ。磅秤最大称量值比牛的体重小得不太多时：
(１)先让牛的前脚站到秤台上，秤的示数为Ｇ１，则：
Ｇ１Ｌ＝ＧＸ……①
(２)再让牛的后脚站到秤台上，秤的示数为Ｇ２，则：
Ｇ２Ｌ＝Ｇ（Ｌ－Ｘ）…②
解方程①、②得：G＝G１＋G２
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初中物理竞赛练习题（10）------力学测验题 姓名: 1、（10分）随着人类对能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量的利用率是人类 所面临的一项重要任务，图中所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道为一个小的坡度，请你从节能的角度，分析这种设计的优点。（竞赛辅导讲座下册P20） 2、（10分）如图所示是农场扬场机的示意图，谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石 的混合物在快速转动的轮W和皮带B的带动下被抛出，谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，从而形成1、2、3三维，达到分离的目的，其中1是，2是， 从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为 。（竞赛辅导讲座下册P20） 3、（20分）小李出差坐在火车尾部，发现火车进山洞前的一瞬间要鸣笛一次，他从 听到笛声到车尾出山洞，数出火车在铁轨接头处的振动声共96次，所用时间为2min，每根铁轨长15m，火车车身长180m，声速为348m/s，则该山洞长为多少？ 当时火车的速度为多少？（竞赛辅导讲座上册P23） 4、（20分）李明同学经常骑自行车上学，他从家骑车到学校的路程为3.6km，某一 天早晨，李明同学上学前称得人与书包总重为600N，自行车重为300N，7点30分他从家里出发，以6m/s的速度匀速骑车到学校，在骑车过程中受到的阻力恒为50N，求： （1）李明同学几点钟到学校？ （2）李明在骑车过程中，自行车两个车轮与路面接触的总面积为0.003m2，在此过程中自行车对路面的压强为多少Pa？ （3）从家骑车到学校的过程中，李明克服阻力做功为多少J？（竞赛辅导讲座下册P25）
5、（20分）泡沫塑料的救生圈质量为3kg，密度为0.2×103kg/m3，这个救生圈在水 里承受多大的重力时恰好完全浸没？人的密度与水的密度相近，若一个质量为50kg的人，用这个救生圈在水中游泳，能否中保证有1/10以上的人体积（主要是头部）露出水面？ （2000年广东省初中物理知识竞赛试题）（竞赛辅导讲座上册P126） 6、（20分）用如图所示滑轮组（绳和轮的摩擦忽略不计）将一个重79N的铁块匀速 提升2m，拉力F做功200J，求：（1）滑轮组的机械效率；（2）若将铁块置于水中，如图所示，仍用此滑轮组将其在水中匀速提升2m（不计水的阻力），则拉力F做的功是多少？（铁的密度是7.9×103kg/m3，g取10N/kg）（奥赛解题大全P126）（奥赛解题大全P176） 初中物理竞赛练习题（8）------浮力 1、将一块玻璃挂在弹簧测力计的下端，当玻璃处在空气中时，弹簧测力计的示数为 2.5N，将玻璃浸没在水中时，弹簧测力计的示数为1.5N，将玻璃浸没在硫酸中时， 弹簧测力计的示数为1.15N，求玻璃和硫酸的密度。（奥赛解题大全P126）
2019中考初中物理竞赛专题辅导力学篇 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢 一、一种厕所便桶水箱结构如图。出水口上的橡胶盖是空心的，放水时它漂浮在水面上，水从出水口流出，如图。随着水的流出，水面降低，直到橡胶盖盖住出水口，放水过程结束。注水过程中和注满水后，橡胶盖都盖住出水口，如图。 1.请你判断，图中空心橡胶盖所受的重力与它所受的浮力大小有什么关系。 2.请你说明，图中为什么橡胶盖能紧紧地盖在出水口而不浮起。 3.这种装置的一个重要缺点是，每次冲便桶都要用掉一箱水。为节约用水，请你对橡胶盖做些改造，使得按下手柄时橡胶盖抬起放水，放开手柄后橡胶盖能立即盖上出水口，停止放水。
二、测定血液的密度不用比重计，而采用巧妙的办法：先在几个玻璃管内分别装入浓度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液，然后分别在每个管中滴进一滴血液。分析人员只要看到哪一个管中血滴悬在中间，就能判断血液的密度。其根据是[] A.帕斯卡定律。 B.液体内同一深度各方向压强相等。 C.物体的浮沉条件。 D.血滴上部所受硫酸铜溶液的压强等于下部所受硫酸铜溶液的压强 三、1978年夏天，法国、意大利、西班牙等国的科学工作者曾乘坐容积为万立方米的充氦气球升入高空。如果气球本身所受的重力是它在低空所受浮力的1/4，气球在低空飞行时可吊起最重物体的质量是_______千克。 四、如图所示，天平平衡后将天平制动，再把一实心物体A放入左盘盛满水的溢杯中，待物块在水中稳定后，再
松开制动观察天平，若物块A的密度大于水的密度，则天平将会________，若物块A的密度小于水的密度，则天平将会___________。 五、氢气球上升的过程中将出现的现象是： A、上升到最大高度后由于受到的浮力等于重力，会长期悬浮在空中; B、由于受到的浮力大于重列车长，气球一直上升; C、因为高空温度很低，球内气体遇冷收缩，气球体积越来越小; D、因为上程式过程中球内压强大于球外压强，气球不断膨胀，到一定高度后气球破裂 六、图7所示，水中有甲、乙两支密度计，水面与甲的最上端刻度齐，与乙的最下端刻度齐，在回答“测牛奶的密度应该用哪支密度计?”这个问题时，一位同学用到了以下7句话： 把密度计放入牛奶中它会漂浮在液面上：
物理知识竞赛试题一(力学部分) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1０ 答案 A.用橡皮擦纸时,橡皮和纸间的摩擦 B．小汽车急刹车时，车轮和地面间的摩擦 Ｃ．皮带正常传动时,皮带和皮带轮间的摩擦Ｄ.用转笔刀削铅笔，铅笔与刀孔间的摩擦 2．在江河湖海游泳的人上岸时，在由深水走向浅水的过程中,如果水底布满石头，以下体验和分析合理的是: A．脚不痛。因人越来越轻 C.脚不痛。因水底对人的支持力越来越小 B.脚越来越痛。因人越来越重 D.脚越来越痛。因水底对人的支持力越来越大 3.秤杆上相邻刻度间所对应的质量差是相等的。因此秤杆上的刻度应? A.是均匀的Ｂ．从提纽开始向后逐渐变密 Ｃ．从提纽开始向后逐渐变疏 D.与秤杆的粗细是否均匀有关，以上三种情况均有可能 5.拖拉机深耕时总比在道路上行驶时速度慢，这是 为了： Ａ．提高传动机械的效率 B.节省燃料 C.增大拖拉机的牵引力Ｄ.提高柴油机的功率 6.如图3，烧杯中的冰块漂浮在水中,冰块上部高出杯口，杯中水面恰好与杯口相平。待这些 冰块全部熔化后,? A．将有水从烧杯中溢出 B．不会有水从烧杯中溢出,杯中水面也不会下降 C．烧杯中水面会下降 D.熔化过程中水面下降,完全熔化后有水溢出 7．如图所示,放在水平桌面上的容器A为圆柱形，容器B为圆锥形,两容器本身的质量和底面积都相同，装入深度相同的水后,再分别放入相同质量的木块，如图所示,下列说法中正确的是: A．放入木块前，两容器对桌面的压力相等 B．放入木块前,由于A容器中的水多于B容器, 故A容器底部受水的压力大于B容器 C．放入木块后,两容器底部所受水的压力相等 Ｄ．放入木块后,Ｂ′容器底受水的压力大于A′容器底所受水的压力 8．如图所示，吊篮的重力为4０0牛，动滑轮重力为50牛,定滑轮重力为40牛,人的重力为600牛，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力：? A.２18牛 B．22０牛 C.21０牛Ｄ.２３6牛 ９.测定血液的密度不用比重计(图为这样做需要的血液量太大),而采用巧妙的办法:先在几个玻璃管内分别装入浓度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液，然后分别在每个管中滴进一滴血液。分析人员只要看到哪一个管中血滴悬在中间，就能判断血液的密度。其根据是 A.帕斯卡定律 B.液体内同一深度各方向压强相等 C.物体的浮沉条件 D.血滴上部受硫酸铜溶液的压强等于下部受硫酸铜溶液的压强 10．某同学用托盘天平测一物体的质量,测量完毕后才发现错误地将物体放在了右盘，而将砝码放在了左盘。因无法重测，只能根据测量数据来定值。他记得当时用了５0ｇ、２0g和１0g三个砝码，游码位置如图所示,则该物体的质量为 A.81.4ｇＢ.78．6g Ｃ.78.2g D．81.8ｇ 二、填空(１-３题每空1分,其余每空2分,共２0分) １.一辆汽车在水平的河岸上行驶，它在水中的倒影相对于汽车的速度是_＿＿＿__。 2．下列设备中都使用了简单机械，请填入所用简单机械的名称（全名)。起重机钢索下面吊钩上的铁轮是
2018年温州市高一物理(力学)竞赛试卷 (本卷重力加速度g取10m/s2) 一.选择题(本题共11小题,共55分.在每小给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 1.用国际单位制的基本单位表示能量的单位,下列正确的是( ) A.kg.m2/s2 B.kg/s.m2 C.N/m D.N.m 2.如图所示,小芳在休重计上完成下蹲动作,下列F-t图像能反应体重计示数随间变化的是( ) 3.由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整 再进入地球同步轨道.当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给 卫星一附加速度,使卫星沿同步凯道运行.已知同步卫星的环绕速度约为 3.1×103m/s,某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103m/s,此时卫星的 高度与同步轨道的高度相同,转移轨道和同步轨道的夹角为30°,如图所示,发 动机给卫星的附加速度的方问和大小约为( ) A.西偏北方问,1.9×103m/S B.东偏南方向,1.9×103m/s C.西偏北方向,2.7×103m/S D.东偏南方向,2.7×103T/S 4.2013年2月16日凌晨,2012DA14小行星与地球“擦肩而过”,距离地球最近约2.77万公里.据观测,它绕太阳公转的周期约为366天,比地球的公转周期多1大.假设小行星和地球绕太阳运行的轨道均为圆轨道,对应的轨道半径分别为R1、R2,线速度大小分别为v1、v2小以下关系式正确( ) A. R1 R2= 366 365 B. R13 R23= 3662 3652 C. v1 v2= 366 365 D. v1 v2= 3366 365 5.如图所示,A、B两物体用两根轻质细线分别悬挂在天花板上,两绌线与水平方向夹角分别为60°和45°,AB 间拴接的轻质弹簧恰好处于水平状态,则下列判断正确的是( ) A.A,B的质量之比为1: 3 B.A,B所受弹簧弹力大小之比为 3 : 2 C.悬挂A.B的细线上拉力大小之比为1: 2 D.快速撤去弹簧的瞬间,A、B的瞬时加速度大小之比为1: 2 6.风速仪结构如图(a)所示,光源发出的光经光纤传输,被探测器接 收,当风轮旋转时.通过齿轮带动凸轮圆盘旋转,当圆盘上的凸轮经 过透镜系统时光被挡住.已知风轮叶片转动半径为r.每转动n圈带 动凸轮圆盘转动一圈.若某段时间Δt内探测器接收到的光强随时 间变化关系如图(b)所示,则该时间段内风轮叶片( )
第九届全国周培源大学生力学竞赛试题参考答案 出题学校： 第 1 题 （15 分） (1) ω0 = (2) ?∠OAO ′ = 4 。 3Eb 第 2 题（25 分） 3π3σp d 2 σp d 2 (1) [F ] = ≈ 0.4651 。 200n n (2) 不会波动，证明见详细解答。 (3) 可以，许用荷载 多可提高 76.7％。 第 3 题（25 分） (1) α 1 =0， α 2 = arccos 100 = 45o 。 200 (2) x 2 = 200y 。 (3) 长度 2L 小于 200 mm 的杆水平放置的平衡是稳定的。长度大于 200 mm 的杆水平放置的平衡是不稳定的，处于角度 α= arccos 100 上的平衡是稳定的。 L 第 4 题（30 分） 195E πd 3ε max (1) F = 。 5248L (2) 可以，原因见详细解答。 (3) 除了温度补偿片，至少还应该贴 3 个应变片。 J 截面的上顶点处沿轴向贴一个应变片 ε(1) ， 另外两个应变片 ε (2) 和 ε (3) 应该贴在 J 截面水平直径的两端处，并沿着与轴线成 45°夹角的方向 L g 75 。 2 3 10 GL
1 E πd 3(ε +ε ) 3E πd 2 (ε ?ε ) 上粘贴。M J = E πd 3ε (1) ，T J = (2) (3) ，F S J = (2) (3) 。 32 32(1+ν) 32(1+ν) 第 5 题（25 分） (1) e =。 (2) v C =???? 65 + 5482π???? gL 。 详细参考解答及评分标准 评分总体原则 各题均不限制方法。若方法与本文不同，只要结果和主要步骤正确，即给全分；若方法不同而结果不正确，各地自行统一酌情给分。本文中多处用图形解释，若试卷中未出现相应图形但已表达了同样的意思，则同样给分。计算结果用分数或小数表达均可。 本文中用浅黄色标识的公式和文字是给分的关键点，其后圆圈内的数字仅为本处的所得分值。 第 1 题（15 分） 图 1-1 为某个装在主机上的旋转部件的简图。四个重量为G ，厚度为b ，宽度为3b ，长度为 L ，弹性模量为 E 的均质金属片按如图的方式安装在轴 OO ′ 上。在 A 处相互铰结的上下两个金属片构成一组，两组金属片关于轴 OO ′ 对称布置。两组金属片上方均与轴套 O 铰结，且该轴套处有止推装置，以防止其在轴向上产生位移。两组金属片下方均与O ′ 处的轴套铰结，该轴套与轴 OO ′ 光滑套合。当主机上的电动机带动两组金属片旋转时，O ′ 处的轴套会向上升起。但轴套上升时，会使沿轴安装的弹簧压缩。弹簧的自然长 度为2L ，其刚度 k = 23G 。O 和O ′ L 处的轴套、弹簧，以及各处铰的重量均可以忽略。 (1) 暂不考虑金属片的变形，如果在匀速转动时O ′ 处轴套向上升起的高度 H = L 是额定的工作状态，那么相应的转速ω0 是多少？ (2) 当转速恒定于ω0 时，只考虑金属片弯曲变形的影响，试计算图示角度 ∠OAO ′ 相对于把金属片视为刚 体的情况而言的变化量。 图 1-1 ω O A L b H O ′
1. 如图所示，圆柱形容器中盛有水。现将一质量为0.8千克的正方体物块放入容器中，液面上升了1厘米。此时正方体物块有一半露出水面。已知容器的横截面积与正方体横截面积之比为5∶1，g 取10牛/千克，容器壁厚不计。此时物块对容器底的压强是__________帕。若再缓缓向容器中注入水，至少需要加水___________千克，才能使物块对容器底的压强为零。 2. 如图所示，是小明为防止家中停水而设计的贮水箱．当水箱中水深达到1．2m 时，浮子A 恰好堵住进水管向箱内放水，此时浮子A 有1/3体积露出水面（浮子A 只能沿图示位置的竖直方向移动）。若进水管口水的压强为1．2×105Pa ，管口横截面积为2．5㎝2，贮水箱底面积为0．8m 2，浮子A 重10N 。则：贮水箱能装__________千克的水。 浮子A 的体积为______________m 3. 3. 弹簧秤下挂一金属块，把金属块全部浸在水中时，弹簧秤示数为3.4牛顿，当 金属块的一半体积露出水面时，弹簧秤的示数变为 4.4牛顿，则：金属块的重力为____________牛。金属块的密度为________千克/米3（g=10N/kg ） 4. 图甲是一个足够高的圆柱形容器，内有一边长为10cm 、密度为0.8×103kg/m 3的正方体物块，物块底部中央连有一根长为20cm 的细线，细线的另一端系于容器底部中央(图甲中看不出，可参见图乙)。向容器内缓慢地倒入某种液体，在物块离开容器底后，物块的1/3浮出液面。则：当液面高度升至_________厘米时；细线中的拉力最大。细线的最大拉力是__________牛。(取g=10N/kg) 5. 如图所示，弹簧上端固定于天花板，下端连接一圆柱形重物。先用一竖直细线拉住重物，使弹簧处于原长，此时水平桌面上 烧杯中的水面正好与圆柱体底面接触。已知圆柱形重物的截面积为10cm 2 为 10cm ；烧杯横截面积20cm 2，弹簧每伸长1cm 的拉力为0.3N ，g =10N/kg 物密度为水的两倍，水的密度为103kg/m 3弹簧的伸长量为___________厘米。 6. 如图16－23所示，A 为正方体物块，边长为4cm ，砝码质量为280g ，此时物体A 刚好有2cm 露出液面。若把砝码质量减去40g ，则物体A 刚好全部浸入液体中，则物体A 的密度为____________克/厘米3（g 取10N/kg ）。 7. 一个半球形漏斗紧贴桌面放置，现自位于漏斗最高处的孔向内注水，如图所示，当漏斗内的水面刚好达到孔的位置时，漏斗开始浮起，水开始从下面流出。若漏斗半径为R ，而水的密度为ρ，试求漏斗的质量为____________。 8. 将体积为V 的柱形匀质木柱放入水中,静止时有一部分露出水面,截去露出部分再放入水中,又有一部分露出水面,再截去露出部分……,如此下去,共截去了n 次,此时截下来的木柱体积是_________________,已知木柱密度ρ和水的密度ρ水。 甲
2013动力学练习题 （一）第一部分：三大定理练习题 1、均质杆AB 长为L 、质量为m 、，放在铅垂平面内， 其A 端靠在光滑的铅垂墙面上，另一端B 放在光滑 的水平地板上。并与水平面成600 角。此后，杆由 静止状态倒下，则杆AB 在任意位置时的 角速度为 （5分）； 角加速度为 （5分）； 当杆脱离墙面时，此杆与水平面的夹角为 （5分）。 （)l /()sin (g 2213?ω-= ，)l /(cos g 23?α=， )/a r c s i n (311=? ） 2、半径为r 的均质圆柱体，初始时静止在台边上，且α＝0，受到小扰动后无滑动地滖下。则圆柱体离开水平台时的角度为＿＿＿（6分），这时的角速度为＿＿＿（6分）。 （95574arccos 0'==α；r g 72=ω） 3、图示系统中，匀质圆柱体的质量为M ，半径为R ，且在水平面上作纯滚动。匀质杆的质量为m ，长l 。该系统的自由度为______（2分），轮心速度与杆的角速度之间的关系为_________（8分）。 （ ２； ? ? 2 3cos +=M ml x ） 4、均质棒OA ，长为l ，在水平面上能绕其一固定端O 自由转动， 并驱动一个在棒前的小球C ，球与棒的质量相同。初始时小球 静止在棒前并离O 点很近，同时此棒以某一角速度旋转，假定 所有接触都是光滑的，则当小球离开端点A 的瞬间，小球 的绝对速度与棒所成的角度为： 。（ 1a r c t g 2 ）
5、均质圆盘，半径为R 重为P ，在圆盘中心处焊上了一半径等于r 的直杆。并知轴线和盘面垂直，杆的质量忽略不计。今在直杆AB 上缠上两根细绳（绳的质量可忽略不计）。然后将圆盘自由释放。已知：圆盘在水平自由下坠的过程中伴随有绕水平轴的转动。则圆盘下落（或转动）的规律为 C y = ?= ，圆盘下落时绳子的张力T ＝ 。 （ 2222 T 2 22222 ;;222C C r g rg R y t t F y P R r R r R r ?====+++ ） 6、质量为M 倾角α＝300的三棱柱放在光滑水平面上。一根自然长度为l ，弹性系数k ＝2mg/l 的弹性轻绳，其一端拴在光滑斜面上的A 点处，另一端系有质量为m 的质点。初始时质点位于A 点，系统静止，然后释放。质点的速度再次为零时它离A 点的距离为 。当三棱柱的速度达到最大时质点离A 的距离为 。绳子刚拉直时质点相对三棱柱的速度为 。 （ l 2；45l ；m M gl m M v r ++=4)(2 ） 7、如图示圆轮半径为R ，重量为P ，在其铅垂直径的上端B 点处作用 水平力Q ，轮与水平面间的滚动摩阻因数为δ，轮与水平面间的滑动 摩擦因数为μ。则轮子只滚不滑的条件是 23()23p Q p R R δδ μ≤≤+。 8、长为2a 的均质杆直立并靠在光滑的墙上，杆在垂直 于墙面的铅垂平面内倒下，开始时上端离墙。设地面光滑。 则杆子倒在地下时，杆子的质心速度为 。 （ ga 143 1 ） P O Q B
全国周培源大学生力学竞赛范围（参考） 理论力学 一、静力学部分 1. 掌握力、力矩和力系的基本概念及其性质。能熟练地计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。 2. 掌握力偶、力偶矩和力偶系的基本概念及其性质。能熟练地计算力偶矩及其投影。 3. 掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性质。掌握汇交力系、平行力系与一般力系的简化方法、熟悉简化结果。能熟练地计算各类力系的主矢和主矩。掌握重心的概念及其位置计算的方法。 4. 掌握约束的概念及各种常见理想约束力的性质。能熟练地画出单个刚体及刚体系受力图。 5. 掌握各种力系的平衡条件和平衡方程。能熟练地求解单个刚体和简单刚体系的平衡问题。 6. 掌握滑动摩擦力和摩擦角的概念。会求解考虑滑动摩擦时单个刚体和简单平面刚体系的平衡问题。 二、运动学部分 1. 掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法，会求点的运动轨迹，并能熟练地求解点的速度和加速度。 2. 掌握刚体平移和绕定轴转动的概念及其运动特征、绕定轴转动刚体上各点速度和加速度的矢量表示法。能熟练求解绕定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度。 3. 掌握点的复合运动的基本概念，掌握并能应用点的速度合成定理和加速度合成定理。 4. 掌握刚体平面运动的概念及其描述，掌握平面运动刚体速度瞬心的概念。能熟练求解平面运动刚体的角速度与角加速度以及刚体上各点的速度和加速度。 三、动力学部分 1. 掌握建立质点的运动微分方程的方法。了解两类动力学基本问题的求解方法。 2. 掌握刚体转动惯量的计算。了解刚体惯性积和惯性主轴的概念。 3. 能熟练计算质点系与刚体的动量、动量矩和动能；并能熟练计算力的冲量（矩），力的功和势能。 4. 掌握动力学普遍定理(包括动量定理、质心运动定理、对固定点和质心的动量矩定理、动能定理)及相应的守恒定律，并会综合应用。 5. 掌握建立刚体平面运动动力学方程的方法。了解其两类动力学基本问题的求解方法。 6. 掌握达朗贝尔惯性力的概念，掌握平面运动刚体达朗贝尔惯性力系的简化。掌握质
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
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
力学竞赛实验复习
力学竞赛实验复习 一、填空 1、拉伸试验进入强化阶段时，如果在某点处卸载，可得到一条卸载曲线，它与曲线起始的弹性段直线部分基本平行，卸载后若重新加载，加载曲线会沿卸载曲线上升到卸载起始点，然后曲线基本与未经卸载的曲线重合，可见，屈服载荷点明显增高了，这就是材料的冷作硬化效应。 2、材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量E。它是描述固体材料抵抗形变能力的物理量，只能由实验来测定。 3、铸铁压缩时，由于剪应力的作用，试件沿斜截面断裂，但是发现断口倾角略大于45°而不是最大剪应力所在截面，这是因为试样两端存在摩擦力造成的。 4、电阻应变测量技术可用于测定构件的表面应变，根据应力与应变之间的关系，确定构件应力的大小和方向。 5、电阻应变片是一种电阻式敏感元件，一般由基底、敏感栅、覆盖层、和引线四部分组成。 6、低碳钢Q235的抗拉强度是350MPa，某铸铁的抗拉强度是300MPa，可见低碳钢Q235的抗拉性能低于（高于、低于、等于）某铸铁的抗拉性能。 7、低碳钢Q235拉伸试件直径为10mm，它的屈服承载力大约是18.5KN；10mm直径的低碳钢压缩试件它的屈服承载力大约是18.5KN，它的极限实验荷载不能确定。 8、在做低碳钢拉伸试验时，如果断口离标距端点的距离小于或等于l0/3时，由于试件夹持的影响，使延伸率的值偏偏小，因此必须使用断口移中法法来确定l1。 9、低碳钢扭转时，断口沿横截面破坏；铸铁扭转时，断口沿与轴线成45°螺旋面破坏。
10、 0.2是产生0.2%的塑性应变所对应的应力。 11、.塑性材料的 ≥5% ，脆性材料的 ＜5% 。 12、低碳钢的极限应力为 s ，铸铁的极限应力为 b 。 13、测量弹性模量和泊松比时，在试件两侧粘贴电阻应变片是为了 消除上下夹具不在垂直线上，试件不直等的影响。 14、采用等量加载的目的是验证力和形变之间的关系，从而验证胡克定律。。 15、电阻应变片横向效应系数H 是指 横向 灵敏系数与 纵向 灵敏系数之比值，用 百分 数表示。 16、电阻应变片的灵敏系数是指安装在被测构件上的电阻应变片，在其 轴向 受到 单向应力时引起的 电阻 相对变化与由此单向应力引起的试件表面 轴向应变 之比。 17、已知某低碳钢材料的屈服极限为s σ，单向受拉，在力F 作用下，横截面上的轴向 线应变为1ε，正应力为σ，且 s σσ>；当拉力F 卸去后，横截面上轴向线应变为2ε。问此低碳钢的弹性模量E 是多少？（12 E σεε=-） 18、在材料的拉伸试验中，对于没有明显的屈服阶段的材料，以 作为屈服极限（产生0.2%的塑性应变时的应力 or 条件屈服极限 or 名义屈服极限 or σ 0.2 ） 19、对同一材料的共6个标准试件，通过拉伸试验分别测得其断裂强度为470MPa, 480MPa, 465MPa, 380MPa, 485MPa, 475MPa. 通过平均法得到该材料的断裂强度为 （475MPa ，应该去掉有明显偏差的数据后再取平均值） 20、在对实验结果的一元线性回归分析中，（A ）确定的回归方程偏差最小。 A 、 最小二乘法 B 、 端值法 C 、 平均法 21、如指定有效位数为3，则实验数据10.45(+)、10.35、9.565(-)、-9.575的修约结果分别为 10.5 、 10.4 、 9.56 、 -9.58 。 22、当应变计与应变仪连接的导线较长时，例如大于10 m 以上，由于导线本身有一定电阻值，它和应变计一起串联在应变电桥的桥臂上而又不参加变形，这将使指示应变小于真实应变，可以通过改变应变仪的 来修正。
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。
力学竞赛练习题 1.大小为P 的两作用力如图所示，等敖于一力掳旋.则力螺旋的力的大小対 ____________ 力偶犬小为 _________ ,力蝮旋次 ___________ （左、右）赠旋■ 摩擦系数均为 tan m 。在圆柱体上作用一力矩 m ,求使圆柱体转动的最小力矩。 4.已知A 块重500N ，轮B 重1000N ，D 轮无摩擦，E 点的摩擦系数f E =0.2，A 点的摩 擦系数f A =0.5。求：使物体平衡时，物块 C 的重量Q=? 5?图示圆鼓和楔块，已知 G , r , 0 , f ,不计楔重及其与水平面间的摩擦，试求 推动圆鼓的最小水平力 F 。 6.如图所示，粗糙的水平面上有两只重量分别为 Q i 和Q 2的球，在大球的最高点作用 3.半径为r 的圆柱体重 W ,置于倾角为 A
一水平力P。求使得大球能滚过小球应满足的条件。 7?三个大小相同、重量相等的均质圆柱体如图放置，问各接触处的最小摩擦系数为多少时，可以维持其平衡？ &杆AB和CD分别穿过滑块E上成45。夹角的两孔，如图所示。已知杆AB以3=10 rad/s的匀角速度顺时针转动，在图示位置时，滑块E的速度为_________________ ，加速度为________ , 轨迹的曲率半径为____________ 。（图中尺寸单位为mm）。 9?导槽滑块机构中，曲柄OA= r ,以匀角速度转动，连杆AB的中点C处铰接一滑块，滑块可沿导槽OQ滑动,AB=I,图示瞬时O、A、O i三点在同一水平线上,OA AB, AO i C= =30。求：该瞬时 O i D的角速度和角加速度。 10. 牛头刨床机构如图所示，曲柄长OA=r，以匀角速度3O绕轴O转动。当曲柄OA 处于图示水平位置时，连杆BC与铅垂线的夹角忙30。。求此时滑块C的速度、加速度。 11. 质量为m的偏心轮在水平面上作平面运动，如图所示。轮子轴心为A,质心为C, AC=e；轮子半径为R,对轴心A的转动惯量为J A；C, A, B三点在同一直线上。（1）当轮子作纯滚动时，求轮子的动量和对地面点的动量矩，设V A已知；（2）当轮子又滚又滑时， 求轮子的动量和对地面点的动量矩，设V A,3已知。
力学竞赛练习题 2．图示力F 在轴OD 上的投影为 ，对轴OD 之矩为 。 3. 半径为r 的圆柱体重W ，置于倾角为α的V 型槽中，如图所示，圆柱体与两斜面间的摩擦系数均为m ?μtan =。在圆柱体上作用一力矩m ，求使圆柱体转动的最小力矩。 4．已知A 块重500N ，轮B 重1000N ，D 轮无摩擦，E 点的摩擦系数f E =0.2，A 点的摩擦系数f A =0.5。求：使物体平衡时，物块C 的重量Q =？ 5．图示圆鼓和楔块，已知G ，r ，θ ， f ，不计楔重及其与水平面间的摩擦，试求推动圆鼓的最小水平力F 。 6．如图所示，粗糙的水平面上有两只重量分别为Q 1和Q 2 的球，在大球的最高点作用
一水平力P。求使得大球能滚过小球应满足的条件。 7．三个大小相同、重量相等的均质圆柱体如图放置，问各接触处的最小摩擦系数为多少时，可以维持其平衡？ 8．杆AB和CD分别穿过滑块E上成45°夹角的两孔，如图所示。已知杆AB以ω=10 rad/s的匀角速度顺时针转动，在图示位置时，滑块E的速度为，加速度为，轨迹的曲率半径为。（图中尺寸单位为mm）。 9．导槽滑块机构中，曲柄OA= r , 以匀角速度ω转动, 连杆AB的中点C处铰接一滑块，滑块可沿导槽O1D滑动, AB=l,图示瞬时O、A、O1三点在同一水平线上, OA⊥AB, ∠AO1C=θ=30。求：该瞬时O1D的角速度和角加速度。 10．牛头刨床机构如图所示，曲柄长OA=r，以匀角速度ωO绕轴O转动。当曲柄OA 处于图示水平位置时，连杆BC与铅垂线的夹角φ=30°。求此时滑块C的速度、加速度。 11．质量为m的偏心轮在水平面上作平面运动，如图所示。轮子轴心为A，质心为C，AC=e；轮子半径为R，对轴心A的转动惯量为J A；C，A，B三点在同一直线上。（1）当轮子作纯滚动时，求轮子的动量和对地面点的动量矩，设v A已知；（2）当轮子又滚又滑时，求轮子的动量和对地面点的动量矩，设v A，ω已知。 12．长l质量为m的均质细杆AB在A和P处用销钉连接在均质圆盘上，如图所示。设
力学综合辅导（1月24日） 一、力的种类 ① 重力：由于地球的吸引而使物体受到的力，重力不等于地球的吸引力 一个物体的各个部分都受到重力作用，从重力的作用效果看，我们可以 认为各部分所受到的重力都集中到一点，即重心。 质量分布均匀的规则几何体重心在它的几何中心，对于不规则物体的重心 可以采用悬挂法来确定 练习： 1、关于重力下列说法中正确的是（ ） A 、只有静止的物体才受到重力 B 、只有运动的物体才受到重力 C 、在空中运动的物体离开了地球就不受重力作用 D 、在地球上的任何物体均受到重力作用，与地球是否接触无关 2、放在水平桌面上的书，它对桌面的压力和它所受到的重力之间的关系（ ） A 、压力就是重力 B 、压力和重力是一对平衡力 C 、压力的施力物体是重力的受力物体 D 、压力的受力物体是重力的施力物体 3、关于物体的重心，下列说法正确的是（ ） A 、重心就是物体内最重的一点 B ．重心就是物体各部分所受重力的合力的作用点 C 、任何形状规则的物体，它的重心都在其几何中心 D 、重心是物体所受重力的作用点，所以重心总是在物体上，不可能在物体外 ② 弹力：相互接触的两个物体之间发生了弹性形变，物体克服弹性形变而产生的力， 弹力的方向与物体形变的方向相反，垂直于物体受力表面 画出下列物体所受的弹力： 1 、已知甲、乙两物体之间有弹力作用，那么下列说法中正确的是（ ） A 、甲、乙两物体一定直接接触了，并且都发生了形变 B 、甲、乙两物体一定直接接触了，但不一定发生形变 C 、甲、乙两物体不一定直接接触，但一定发生了形变 D 、甲、乙两物体不一定直接接触也不一定发生形变 2、关于弹力，下面说法中正确的是 （ ） （A ）只要两物体相互接触就一定有弹力，（B ）只要物体形状发生变化就一定有弹力， （C ）只要有弹力物体一定相互接触且形状改变，（D ）物体形状变化越大弹力也越大。 弹簧：胡克定律：在弹性范围内，弹力与弹簧的伸长成正比，公式：F=k △x F=k △x ，F 表示弹簧的弹力，k 表示弹簧的弹性系数，单位为牛/米，△x 表示弹簧的伸长量： 例1：一根弹簧不受力时，长度为8cm ，受到2牛的拉力时长度为10cm ，求弹簧的纪律性系数为多大？ A
力学专题三 1.在大气压强Po=76cmHg的情况下，一端封闭的玻璃管内有10cm长的水银柱。 在如图所示的三种情况下，若水银柱静止，则被玻璃管内封闭的空气的压强 P甲、P乙、P丙分别是_______、________、_______。 2.三种材料的密度之比是1:2：3，质量之比为3:2:1，制成高度相同的 圆柱体，将他们竖立在水平桌面上时，对桌面产生的压强之比为 _______。 3. 如图，甲、乙两个粗细不同的容器，装有质量相同的水，其底 部装有口径完全相同的阀门，当两个阀门同时打开时，_______容器中的水 先放完。 4. 右图所示为一Ｃ形硬质细塑料管，在管内注满水后用双手食指堵住Ａ、Ｂ两管口并使之竖直放置。如果同时放开两食指，水将从哪个管口流出（） Ａ、只从Ａ口流出Ｂ、只从Ｂ口流出 Ｃ、从Ａ、Ｂ两口同时流出Ｄ、从Ａ、Ｂ两口都不会流出 5. 民间常用一种“拔罐子”的方法治疗腰腿痛病．拔罐子时，先用火将小 罐里的空气加热，然后将罐子猛扣在患者的皮肤上，等冷下来之后，罐子就 会吸附在皮肤上，将罐子取掉后，可观察到皮肤上被拔的部位留下了圆形的 血印．上述事实（） A．只说明大气有压强 B．只说明人体内部有压强 C．既说明大气有压强，又说明人体内部有压强 D．既无法说明大气有压强，又无法说明人体内部有压强 6.给病人输液时,应使药液均匀滴入血管中,为满足此要求,图中装置正确的是（） 7.小刘今年14岁，因重感冒输液，针头插在左手背的静脉上，其间他必须下床，这时他发现只有右手把药瓶高高举起时，血液才不会回流到输液管内，试根据这个现象估算，他手上静脉的血压比大气压强大多少。这个差值相当于多少毫米高的水银柱产生的压强（水银的密度是13.6×10^3千克/立方米）？
周培源力学竞赛考试范围 理论力学 一、基本部分 (一) 静力学 (1) 掌握力、力矩和力系的基本概念及其性质。能熟练地计算力的投影、力对点的矩和力对轴的矩。 (2) 掌握力偶、力偶矩和力偶系的基本概念及其性质。能熟练地计算力偶矩及其投影。 (3) 掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性质。掌握汇交力系、平行力系与一般力系的简化方法、熟悉简化结果。能熟练地计算各类力系的主矢和主矩。掌握重心的概念及其位置计算的方法。 (4) 掌握约束的概念及各种常见理想约束力的性质。能熟练地画出单个刚体及刚体系受力图。 (5) 掌握各种力系的平衡条件和平衡方程。能熟练地求解单个刚体和简单刚体系的平衡问题。 (6) 掌握滑动摩擦力和摩擦角的概念。会求解考虑滑动摩擦时单个刚体和简单平面刚体系的平衡问题。 (二)运动学 (1) 掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法，会求点的运动轨迹，并能熟练地求解点的速度和加速度。 (2) 掌握刚体平移和定轴转动的概念及其运动特征、定轴转动刚体上各点速度和加速度的矢量表示法。能熟练求解定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚体上各点的速度和加速度。 (3) 掌握点的复合运动的基本概念，掌握并能应用点的速度合成定理和加速度合成定理。 (4) 掌握刚体平面运动的概念及其描述，掌握平面运动刚体速度瞬心的概念。能熟练求解平面运动刚体的角速度与角加速度以及刚体上各点的速度和加速度。 (三)动力学 (1) 掌握建立质点的运动微分方程的方法。了解两类动力学基本问题的求解方法。 (2) 掌握刚体转动惯量的计算。了解刚体惯性积和惯性主轴的概念。 (3) 能熟练计算质点系与刚体的动量、动量矩和动能；并能熟练计算力的冲量（矩），力的功和势能。 (4) 掌握动力学普遍定理(包括动量定理、质心运动定理、对固定点和质心的动量矩定理、 动能定理)及相应的守恒定理，并会综合应用。 (5) 掌握建立刚体平面运动动力学方程的方法。了解其两类动力学基本问题的求解方法。 (6) 掌握达朗贝尔惯性力的概念，掌握平面运动刚体达朗贝尔惯性力系的简化。掌握质点系达朗贝尔原理(动静法) ，并会综合应用。了解定轴转动刚体静平衡与动平衡的概念。 二、专题部分