高中物理竞赛预赛试题分类汇编—力学

高中全国应用物理知识 竞赛试题汇集+高中物理力学竞赛试题卷几道物理竞赛试题一．天体运动1.天文观测发现，土星外层上有一个“环”，为了判断这个“环”是土星的一部分还是土星的卫星群，科学家们对这个“环”中各层的线速度的大小v 与该层到土星中心的距离R 进行了精细的观测，从而对这个“环”是否为土星的一部分做出了确切的判断。

请你简要说明根据上述观测的内容进行判断的方法。

解析：若这个“环”是土星的一部分，那么它应随土星一起自转，即与土星具有相同的角速度，根据v=ωR 可知，“环”中各层的线速度v 的大小应与各层到土星中心的距离R 成正比。

若这个“环”是土星的卫星群，设其中某一个卫星的质量为m ，其到卫星中心的距离为R ，绕土星运动的线速度为v ，土星的质量为M 。

根据万有引力定律和向心力公式有：R mv R GMm 22=解得R GM v =，即v ∝R1 因此，我们可以根据这个“环”内各层的线速度大小与该层到土星中心距离之间的关系来判断：若v ∝R,则该层是土星的一部分；若“环”v ∝R1，则该层是卫星的土星群。

二．力和运动2.小明在拍摄同学们进行自行车比赛的情景时，发现很多照片上的车轮辐条都是车轮圆心下方的清晰而上方的模糊不清 （如图）。

请解释问什么在同一张照片上轮的圆心上方的辐条 是模糊的，而下方的辐条却较为清晰？并提出拍摄出车轮圆心上、下方的辐条都清晰的可行方案。

解析：一般情况下车轮相对于路面时无滑滚动，其与地面的接触点相对于地面的瞬时速度为0，这点可以称为“瞬心”，即整个车轮以它为轴而转动，车轴相对于地面的速度为v （即是车的对地速度），而车轮的上端点相对于地面的速度为2v ，其余各点的速度各部相同，但车轴上方的各点的速率都大于v ，而车轴下方各点的速率都小于v 。

由于拍照时曝光需要一定的时间间隔，在这个短暂的时间间隔内，车轮圆心上方速率大的部分运动的位移较大，所以成像模糊。

要拍摄出全部辐条都清晰的照片，可以采取缩短曝光时间（同时增大光圈）或降低车速或使相机在移动中进行拍摄的方法。

全国中学生物理竞赛预赛试题集锦（力学） 第16届至第22届第22届预赛（2005年9月9）22-1、（10分）在横线上填上恰当的内容 1．在2004年6月10日联合国大会第58次会议上，鼓掌通过一项决议。

决议摘录如下：联合国大会，承认物理学为了解自然界提供了重要基础，注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石，确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础设施的工具，意识到2005年是爱因斯坦科学发现一百周年，这些发现为现代物理学奠定了基础，宣告2005年为 年．2．爱因斯坦在现代物理学领域作出了很多重要贡献，试举出其中两项： ； ．22-2、（17分）现有一个弹簧测力计（可随便找地方悬挂），一把匀质的长为l 的有刻度、零点位于端点的直尺，一个木块及质量不计的细线．试用这些器件设计一实验装置（要求画出示意图），通过一次测量（弹簧测力计只准读一次数），求出木块的质量和尺的质量．（已知重力加速度为g ）22-5、（25分）一质量为m 的小滑块A 沿斜坡由静止开始下滑，与一质量为km 的静止在水平地面上的小滑块B 发生正碰撞，如图所示．设碰撞是弹性的，且一切摩擦不计．为使二者能且只能发生两次碰撞，则k 的值应满足什么条件？22-8、（30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 41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．第21届预赛（2004年9月5）AB a O b A BCD F21-2、（15分）质量分别为m1和m2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。

物理奥赛历年真题汇编---力学部分参考答案第20届预赛真题参考答案 五、参考解答摆线受阻后在一段时间内摆球作圆周运动，若摆球的质量为m ，则摆球受重力mg 和摆线拉力T 的作用，设在这段时间内任一时刻的速度为v ，如图预解20-5所示。

用α表示此时摆线与重力方向之间的夹角，则有方程式2c o s mv T mg l xα+=- （1）运动过程中机械能守恒，令θ表示摆线在起始位置时与竖直方向的夹角，取O 点为势能零点，则有关系21cos [()cos )]2mgl mv mg x l x θα-=--- （2）摆受阻后，如果后来摆球能击中钉子，则必定在某位置时摆线开始松弛，此时T ＝0，此后摆球仅在重力作用下作斜抛运动。

设在该位置时摆球速度0v v =，摆线与竖直线的夹角0αα=，由式（1）得200()cos v g l x α=-， （3）代入（2）式，求出02cos 3()cos 2l x l x θα=-+ （4）要求作斜抛运动的摆球击中C 点，则应满足下列关系式：000()sin cos l x v t αα-=， （5）20001()cos sin 2l x v t gt αα-=-+ （6） 利用式（5）和式（6）消去t ，得到220()sin 2cos g l x v αα-= （7）由式（3）、（7）得到0cos α= （8） 代入式（4），求出arccos θ=⎣⎦（9）θ越大，cos θ越小，x 越小，θ最大值为/2π，由此可求得x 的最小值：(2x ，所以3)0.464x t l ==（10）评分标准：本题20分。

式（1）1分，式（2）3分，式（3）2分，式（5）、（6）各3分，式（8）3分，式（9）1分，式（10）4分。

六、参考解答（1）规定运动员起跳的时刻为0t =，设运动员在P 点（见图预解20-6）抛出物块，以0t 表示运动员到达P 点的时刻，则运动员在P 点的坐标P x 、P y 和抛物前的速度v 的分量px v 、py v 分别为0cos px v v α=， （1） 00sin py v v gt α=- （2） 00cos p x v t α=， （3）20001sin 2p y v t gt α=- （4） 设在刚抛出物块后的瞬间，运动员的速度V 的分量大小分别为px V 、py V ，物块相对运动员的速度u 的分量大小分别为x u 、y u ，方向分别沿x 、负y 方向。

力学（32-3）如图，一个半径为R 的固定的光滑绝缘圆环，位于竖直平面内；环上有两个相同的带电小球a 和b （可视为质点),只能在环上移动,静止时距离为R 。

现用外力缓慢推小球a 至圆环最低点c ，然后撤出外力，下列说法正确的是(）.A 。

在左球a 到达c 点的过程中，圆环对b 球的支持力变大。

B. 在左球a 到达c 点的过程中，外力做正功，电势能增加。

C. 在左球a 到达c 点的过程中，a 、b 两球的重力势能之和不变.D 。

撤出外力后，a 、b 两球在运动的过程中系统的能量守恒。

（32-4）如图，O 点时小球平抛运动抛出点；在O 点有一个频闪点光源，闪光频率为30Hz ；在抛出点的正前方，竖直放一块毛玻璃，小球初速度与毛玻璃平面垂直，小球在抛出后，点光源开始闪光。

当点光源开始闪光时,毛玻璃上有小球的一个投影点。

已知O 点与毛玻璃水平距离L=1。

20m ，测得第一、二个投影之间的距离为0.05m ，取重力加速度g=210s m ,则下列正确的是（ ）.A 。

小球平抛运动的初速度为4s m 。

B 。

小球在平抛运动的过程中,在相等的时间内动量变化不相等.C. 小球投影点的速度在相等的时间内变化量越来越大。

D 。

小球第二、三个投影点之间的距离为0。

15m 。

（32-6）水平力F 方向确定，大小随时间变化如图a 所示；用力F拉静止在桌面上小木块,在F 从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a 随时间变化的图像如图b 所示。

重力加速度大小为210s m ,由图可知，木块与水平桌面之间的最大静摩擦力为___________；木块与水平桌面间的动摩擦因数为___________；在0~4s 的时间内，合外力对木块做的功为______________。

（32-7）如图，物块A 、C 置于光滑水平面上，通过轻质滑轮和细绳悬挂物块B 。

物块A 、B 的质量均为2kg,物块C 的质量为1kg ，重力加速度大小为210s m 。

第一讲 平衡问题典题汇总类型一、物体平衡种类的问题一般有两种方法解题，一是根据平衡的条件从物体受力或力矩的特征来解题，二是根据物体发生偏离平衡位置后的能量变化来解题。

1、如图1—4所示，均匀杆长为a ，一端靠在光滑竖直墙上，另一端靠在光滑的固定曲面上，且均处于Oxy 平面内．如果要使杆子在该平面内为随遇平衡，试求该曲面在Oxy 平面内的曲线方程．分析和解：本题也是一道物体平衡种类的问题，解此题显然也是要从能量的角度来考虑问题，即要使杆子在该平面内为随遇平衡，须杆子发生偏离时起重力势能不变，即杆子的质心不变，y C 为常量。

又由于AB 杆竖直时12C y a =， 那么B 点的坐标为 sin x a θ=111cos (1cos )222y a a a θθ=-=- 消去参数得222(2)x y a a +-=类型二、物体系的平衡问题的最基本特征就是物体间受力情况、平衡条件互相制约，情况复杂解题时一定要正确使用好整体法和隔离法，才能比较容易地处理好这类问题。

例3．三个完全相同的圆柱体，如图1一6叠放在水平桌面上，将C 柱放上去之前，A 、B 两柱体之间接触而无任何挤压，假设桌面和柱体之间的摩擦因数为μ0，柱体与柱体之间的摩擦因数为μ，若系统处于平衡，μ0与μ必须满足什么条件？分析和解：这是一个物体系的平衡问题，因为A 、B 、C 之间相互制约着而有单个物体在力系作用下处于平衡，所以用隔离法可以比较容易地处理此类问题。

设每个圆柱的重力均为G ，首先隔离C 球，受力分析如 图1一7所示，由∑Fc y ＝0可得111)2N f G += ① 再隔留A 球，受力分析如图1一8所示，由∑F Ay =0得1121022N f N G +-+= ② 由∑F Ax =0得211102f N N -= ③ 由∑E A ＝0得12f R f R = ④ 由以上四式可得12f f ===112N G =，232N G =而202f N μ≤，11f N μ≤0μ≥2μ≥类型三、物体在力系作用下的平衡问题中常常有摩擦力，而摩擦力F f 与弹力F N 的合力凡与接触面法线方向的夹角θ不能大于摩擦角，这是判断物体不发生滑动的条件．在解题中经常用到摩擦角的概念．例4．如图1一8所示，有两根不可伸长的柔软的轻绳，长度分别为1l 和2l ，它们的下端在C 点相连接并悬挂一质量为m 的重物，上端分别与质量可忽略的小圆环A 、B 相连，圆环套在圆形水平横杆上．A 、B 可在横杆上滑动，它们与横杆间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，且12l l <。

全国中学生物理竞赛第8—17届预赛题一、物体平衡和直线运动一、足球比赛中发角球时，有经验的足球队员可发出所谓“香蕉球）。

即球飞到球门前方时会拐弯进入球门。

试简要地说明其道理。

（第八届预赛）二、有一水果店，所用的秤是吊盘式杆秤，量程为10千克。

现有一较大的西瓜，超过此秤的量程。

店员A 找到另一秤砣，与此秤砣完全相同，把它与原秤砣结在一起作为秤砣进行称量。

平衡时，双砣位于6.5千克刻度处，他将此读数乘以2得13千克，作为此西瓜的质量，卖给顾客。

店员B 对这种称量结果表示怀疑。

为了检验，他取另一西瓜，用单秤砣正常秤得8千克，用店员A 的双秤砣法称量，得读数为3千克，乘以2后得6千克。

这证明了店员A 的办法是不可靠的。

试问，店员A 卖给顾客的那个西瓜的实际质量是多少？（第九届预赛）三、半径为R 、质量为M 1的均匀圆球与一质量为M 2的重物分别用细绳AD 和ACE 悬挂于同一点A ，并处于平衡，如图所示。

已知悬点A 到球心O 的距离为L ，不考虑绳的质量和绳与球心的摩擦，试求悬挂圆球的绳AD 与竖直方向AB 的夹角θ。

（第十届预赛）四、如图所示，两个木块A 和B ，质量分别为m A 和m B ，紧挨着并排放在水平桌面上，A 、B 间的接触面垂直于图中纸面且与水平成θ角。

A 、B 间的接触面是光滑的，但它们与水平桌面间有摩擦，静摩擦系数和滑动摩擦系数均为μ。

开始时A 、B 都静止，现施一水平推力F 于A ，要使A 、B 向右加速运动且A 、B 间之间不发生相对滑动，则：1、μ的数值应满足什么条件？2、推力F 的最大值不能超过多少？（只考虑平动，不考虑转动问题）（第八届预赛）五、半径为r 、质量为m 的三个相同的刚性球放在光滑的水平桌面上，两两互相接触。

用一个高为1.5r 的圆柱形刚性园筒（上下均无底）将此三球套在筒内，园筒的半径取适当值，使得各球间以及球与筒壁之间均保持无形变接触。

现取一质量亦为m 、半径为R 的第四个球，放在三球上方的正中。

全国物理竞赛力学题汇编第21届二、(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）二、如图，卫星绕地球运动的轨道为一椭圆，地心位于轨道椭圆的一个焦点O 处，设待测量星体位于C 处．根据题意，当一个卫星运动到轨道的近地点A 时，另一个卫星恰好到达远地点B 处，只要位于A 点的卫星用角度测量仪测出AO 和AC 的夹角α1，位于B 点的卫星用角度测量仪测出BO 和BC 的夹角α2，就可以计算出此时星体C 与地心的距离OC ． 因卫星椭圆轨道长轴的长度远近＋r r AB =(1)式中r 近、与r 远分别表示轨道近地点和远地点到地心的距离．由角动量守恒远远近近＝r m r v mv (2)式中m 为卫星的质量．由机械能守恒远远近近－－r GMm m r GMm m 222121v v = (3) 已知R r 2＝近， RGM43＝近v得 R r 6=远(4) 所以R R R AB 862=+= (5)在△ABC 中用正弦定理()ABBC211πsin sin ααα--= (6)所以 ()AB BC 211sin sin ααα+=(7)地心与星体之间的距离为OC ，在△BOC 中用余弦定理2222cos 2αBC r BC r OC ⋅-+=远远(8)由式(4)、(5)、(7)得()()212121212sin cos sin 24sin sin 1692ααααααα+-++=R OC(9)BC本题20分．(1)式2分，(2)、(3)式各3分，(6) 、(8)式各3分， (9) 式6分． 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．六、令I 表示题述极短时间∆t 内挡板对C 冲量的大小，因为挡板对C 无摩擦力作用，可知冲量的方向垂直于DE ，如图所示；I '表示B 、C 间的杆对B 或C 冲量的大小，其方向沿杆方向，对B 和C 皆为推力；C v 表示∆t 末了时刻C 沿平行于DE 方向速度的大小，B v 表示∆t 末了时刻B 沿平行于DE 方向速度的大小，⊥B v 表示∆t 末了时刻B 沿垂直于DE 方向速度的大小．由动量定理， 对C 有C m I v ='αsin (1) v m I I ='-αcos (2) 对B 有B m I v ='αsin (3)对AB 有()⊥-='B m I v v 2cos α(4)因为B 、C 之间的杆不能伸、缩，因此B 、C 沿杆的方向的分速度必相等．故有αααsin cos sin B B C v v v -=⊥(5)由以上五式，可解得v m I αα22sin 31sin 3++=(6)评分标准：本题20分． (1)、(2)、(3)、(4)式各2分． (5)式7分，(6)式5分．一、图中的AOB 是游乐场中的滑道模型，它位于竖直平面内,由两个半径都是R 的1/4圆周连接而成，它们的圆心1O 、2O 与两圆弧的连接点O 在同一竖直线上．B O 2沿水池的水面．一小滑块可由弧AO 的任意点从静止开始下滑．1．若小滑块从开始下滑到脱离滑道过程中，在两个圆弧上滑过的弧长相等，则小滑块开始下滑时应在圆弧AO 上的何处？（用该处到1O 的连线与竖直线的夹角表示）．2．凡能在O 点脱离滑道的小滑块，其落水点到2O 的距离如何？一、1．如图所示，设滑块出发点为1P ，离开点为2P ，按题意要求11P O 、22P O 与竖直方向的夹角相等，设其为θ，若离开滑道时的速度为v ，则滑块在2P 处脱离滑道的条件是：θcos 2mg Rm =v (1) 由机械能守恒：221)cos 1(2v m mgR =-θ (2) (1，2)联立得54cos =θ或253654arccos '== θ (3)2．滑块刚能在O 点离开滑道的条件： mg Rm =20v （4） v 0为滑块到达O 点的速度，由此得 Rg =0v （5）设到达O 点的速度为v 0的滑块在滑道OA 上的出发点到1O 的连线与竖直的夹角为0θ，由机械能守恒，有2021)cos 1(v m mgR =-θ （6）得：3π0=θ （7） 若滑块到达O 点时的速度0v v >，则对OB 滑道来说，因O 点可能提供的最大向心力为mg ，故滑块将沿半径比R 大的圆周的水平切线方向离开O 点．对于0v v >的滑块，其在OA 上出发点的位置对应的θ角必大于0θ，即0θθ>，由于2π=max θ，根据机械能守恒，到达O 点的最大速度Rg m ax 2=v由此可知，能从O 点离开滑道的滑块速度是v 0到max v 之间所有可能的值，也就是说，θ从3π至2π下滑的滑块都将在O 点离开滑道．以速度v 0从O 点沿水平方向滑出滑道的滑块，其落水点至2O 的距离t x 00v = （9）； 221gt R = （10） 由（5）、（9）、（10）式得 R x 20= （11）当滑块以max v 从O 点沿水平方向滑出滑道时，其落水点到2O 的距离 2max max x t R ==v （13）因此 R x R 22≤≤一、（23分）有一竖直放置、两端封闭的长玻璃管，管内为真空，管内有一小球自某处自由下落（初速度为零），落到玻璃管底部时与底部发生弹性碰撞．以后小球将在玻璃管内不停地上下跳动。

高中物理竞赛预赛试题一、选择题（每题4分，共40分）1. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。

假设一个物体的质量为m，受到的力为F，其加速度a的计算公式为：A) a = F/mB) a = m/FC) a = F * mD) a = m * F2. 在静电学中，两个点电荷之间的库仑力F与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

如果两个点电荷分别为q1和q2，它们之间的距离为r，那么它们之间的库仑力F的计算公式为：A) F = k * q1 * q2 / rB) F = k * q1 / q2 * r^2C) F = k * q1 * q2 * r^2D) F = k * q1 * r / q23. 一个物体在水平面上做匀速直线运动，其速度为v，受到的摩擦力为f。

如果物体的质量为m，重力加速度为g，那么摩擦力f与物体的重力之间的关系是：A) f = m * gB) f = m * vC) f = m * g / vD) f = m * v / g4. 光在真空中的速度是恒定的，其值为c。

如果光从真空进入介质，其速度将发生变化。

假设光在介质中的速度为v，介质的折射率为n，那么光在介质中的速度v与真空中速度c之间的关系是：A) v = c / nB) v = c * nC) v = n / cD) v = n * c5. 根据能量守恒定律，在一个封闭系统中，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

假设一个物体从高度h自由落下，忽略空气阻力，其势能转化为动能。

当物体落地时，其动能Ek与势能Ep之间的关系是：A) Ek = EpB) Ek = Ep + m * g * hC) Ek = m * g * hD) Ek = m * g * h / 26. 电磁感应现象中，当导体在磁场中移动时，会在导体两端产生感应电动势。

如果导体的长度为L，磁场的强度为B，导体移动的速度为v，那么感应电动势E的计算公式为：A) E = L * B * vB) E = L * v / BC) E = B * v / LD) E = B * L / v7. 一个理想气体的压强P、体积V和温度T之间的关系可以用理想气体定律来描述。

物理知识竞赛试题二(力学部分)题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案1．摩托车做飞跃障碍物的表演时为了减少向前翻车的危险,下列说法中正确的是：A．应该前轮先着地 B. 应该后轮先着地C. 应该前后轮同时着地D. 哪个车轮先着地与翻车的危险没有关系2. 下列有关激光应用的说法中,错误的是：A. 利用激光进行室内照明B. 利用激光进行通信B．利用激光加工坚硬的材料 D. 利用激光进行长距离测距3. 从地面上看,通信用的地球同步卫星是静止不动的，它运行一周所用的时间是：A. 24小时B. 23小时56分C. 24小时4分D. 24小时56分4. 我们能够分辨钢琴和小提琴的声音,这是因为它们发出声音的：A. 音调不同B. 音色不同C. 响度不同D. 频率不同5. 一艘宇宙飞船关闭发动机后在大气层外绕地球飞行,飞船内可能出现的现象是：A. 物体的质量消失B. 物体自由下落的速度变快C. 蜡烛正常燃烧D. 水滴呈球形漂浮在空气中6．山间公路往往环绕山坡,盘山而上,这样可以使上山的汽车：A．提高功率 B．提高机械效率C．减小所需的牵引力 D．减小所需的功7．在抗洪救灾中,大堤上的许多人都身穿厚厚的“背心”,这种“背心”的主要作用是：A．能阻碍热传递,从而可以抵御风寒B．跌倒或碰撞时减小其他物体对人体的作用力,起保护作用C．不同的背心反射不同颜色的光,便于识别D．以上说法都不对8．车站上,坐在火车里的乘客从窗口发现有两列火车沿相反的方向运动,由此得出的下列判断中错误的是：A．乘客坐的火车和看到的两列火车中一定有两列在沿相反方向运动B．乘客坐的火车可能在运动C．三列火车可能沿同一方向运动D．三列火车中可能有一列是静止的9．航天飞机关闭发动机后正在太空中飞行，如果科学家要在其中进行实验,下列哪些操作不能正常进行：A．用温度计测温度 B．用弹簧秤测力C．用天平测质量 D．用电子表测时间10．有两个鸡蛋,一生一熟,让它们在光滑的水平桌面上以同样的速度同时开始转动：A．生鸡蛋很快停止转动,熟鸡蛋转了一会儿才停止B．熟鸡蛋很快停止转动,生鸡蛋转了一会儿才停止C．两个鸡蛋都很快停止转动D．两个鸡蛋都转了一会儿,然后同时停止11．有一架飞机沿水平向左做匀速直线运动,每隔1秒钟从飞机上轻轻释放一小球,当三只小球落下且均未落至地面时,若不计空气阻力,则这三只小球在空中的排列情况应是下图中的哪一个：二、填空（共28分,每空2分）1．已知空气的密度为1.29千克/米3,人体的平均密度与水的密度相当，质量为60千克的人在空气中受到的浮力大约是__________牛，2．地面上有一条大木杆,抬起A端需用力300牛,抬起B端需用力200牛，这条木杆的_________端较粗,整个木杆的重量（所受的重力）为_________牛，3．如图所示,四个相同的玻璃瓶里装水,水面高度不同，用嘴贴着瓶口吹气,如果能分别吹出“dou（1）”“ruai（2）”“mi（3）”“fa（4）”四个音阶,则与这四个音阶相对应的瓶子的序号是__________、________、_________、________，4．小明同学放学回家,正碰上刮风下雨,他以18千米/时的速度由西向东快跑,此时他发现了奇怪的现象,雨滴成竖直下落状态,请你确定,这时刮的是______风,风速是_____米/秒，5．后轮驱动的汽车在平直路面上向前加速行驶时,地面对后轮的摩擦力方向是_______,对前轮的摩擦力方向是________，6．音乐厅正举行音乐会,男中音在放声高歌,女高音轻声伴唱,又有多种乐器伴奏,这时男中音的________比女高音的大,而女高音的________比男中音的高，音乐会的声音我们听起来有丰富的立体感,这主要是由于人的听觉具有________效应，三、简答下列各题（共14分）1、2．（4分）节日里氢气球飘向高空,越来越小,逐渐看不见了，设想,气球最后可能会怎样，根据你所学的物理知识作出预言,并说明理由，3.（6分）要学好物理就要多动手实验，请你列举出用大塑料可乐瓶制成的三种物理实验器具,并简述制作过程及用它所演示的物理现象，四、（10分）小英设计了一个实验,验证水的内部压强和水深的关系,所用的装置如图所示,增加细管内的砂粒可以改变细管沉入水中的深度，1. 指出所需要的测量工具,并用字母表示需要测量的物理量，2. 逐条写出实验步骤，3. 根据测量的量导出在不同深度处计算压强的公式，4. 说明怎样通过实验结果判断水的内部压强是否与水深成正比，五、（10分）公路路边每隔1千米有一个里程碑,标明公路起点到此碑的距离,单位是千米，设计一种方法,利用里程碑和手表测量自行车以中等速度匀速行驶时的速度,并给出计算公式,计算结果以千米／小时为单位，为了减少测量中的误差,请你至少提出两点注意事项，六、（6分）在趣味物理表演会上,小明展示了如图所示的蓄水和放水装置，如果原来水箱是空的,注水时水箱中的水位高于哪点时排水口才有水流出？如果原来水箱是满的,放水时水箱中的水位降到哪点时排水口才停止出水？如果进水口不停地向箱中注水,但进水流量较小,使得当出水口有水流出时,进水流量小于出水流量,这种情况下排水口的水流有什么特点？七、（10分）测得一个24厘米高压锅的限压阀的质量为0.1千克,排气孔的内径为3毫米，如果用它煮水消毒,根据下面水的沸点与压强关系的表格,这个高压锅内的最高温度大约是多少？T/℃90 95 100 105 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130 p/Kpa 70 84 101 121 143 154 163 175 187 199 211 226 239 258 270八．(10分)图10为一种设计中的牲畜饮水用自动装置，底盖A平时顶住水箱的出水口,一旦饮水槽水位下降,浮子受到的浮力减小,水就从小箱流入饮水槽，设计中水箱水位最高为60厘米,水箱出水口直径是6厘米,底盖A及竖杆B的总质量是420克,浮子D的质量是580克,体积是2分米3,横杆C的质量可以忽略，通过计算说明,这个自动装置在水箱蓄满水时不能正常工作，物理应用知识竞赛试题二(力学部分)之答案一．1、B 2、A 3、B 4、B 5、D 6、C 7、D 8、A 9、C 10、A 11、C二．1、0.76 2、A,500 3、丙,乙,甲,丁4、西,5 5、水平向前,水平向后6、响度（或音量,声音）,音调（或频率）,双耳三．2、有两种可能，一是因为高空中的气体逐渐稀薄,压强降低,气球上升过程中,球内压强大于球外压强,气球不断膨胀,最后“爆炸”破裂，另一是因高空的空气较稀薄,气球上升过程中所受浮力逐渐减小,当浮力等于重力时,气球上升的速度最大．然后,浮力小于重力,气球开始向上做减速运动．在气球的速度为零之后,又加速下落,浮力逐渐变大,当气球通过浮力等于重力的位置后,浮力大于重力,气球开始作向下的减速运动．在气球的速度减为零之后,又开始加速上升．如此反复,气球将在浮力等于重力这一特殊位置附近上、下往复运动．3．①制作量杯用实验室已有的量筒定量地向瓶中倒入水,并刻上刻度②作液体侧压强实验器在瓶的测壁不同的高度处扎等大的小孔,倒入水后,从水流的情况可以直观地反映液体内部的压强随深度的增大而增大．③演示喷雾器用细塑料管插入加盖的盛水可乐瓶,用手使劲捏可乐瓶,水会成雾状从细塑料管中喷出．四．1．需要用的测量工具是直尺；需测量细管的直径D和细管沉入水中的深度H1,H2．2．实验步骤：①测出细管的直径D；②在细管中加入少量砂粒,将细管放入盛有水的容器中,平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H 1；③增加细管中的砂粒,再将细管放入盛有水的容器中,平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H 2．3．导出计算压强的公式，平衡时,细管（含砂粒）所受重力G 管与所受浮力F 浮相等,即G 管＝F 浮, 又G 管＝p 1S ＝21)2(D p πF 浮＝ρ1V 水g ρπ12)2(H D =g 故得 p 1=ρ1H 水g4．同样可证p 2=ρ2H 水g 所以1212H H p p = 说明水的内部压强与水深是成正比的．五．答：在自行车行驶过程中,选定一段比较平整的公路,先记下经过某一里程碑的时刻t 1和里程碑的标数L 1,匀速行驶几千米之后,记下经过另一里程碑的时刻t 2和里程碑的标数L 2（t 1和t 2均以秒计）,则自行车行驶的速度为：v=3600(L2-L1)/(t2-t1)为了减少误差,要做到：(1)车行速度稳定后才能记录t 1和L 1，(2)使用有秒针的指针式手表或可以读秒的数字式手表， (3)行驶距离应为几千米,不能太短或太长，六．参考解答：注水时水位高于D 点才有水流出,水位降到C 点才停止出水，排水口会间歇式地放水， 评分标准：本题共5分，第一问2分,第二问2分,第三问1分， 七、参考解答：(1)(2) (3)把(1)、(2)代入(3)式 (4) 代入数值p = 2.4×105帕 (5) 从表中查出,锅内温度约为126 ℃，评分标准：本题6分,(1)、(2)、(3)、(4)、(5)式各1分,答出锅内温度再给1分,（温度为126 ℃～127 ℃的都给分），八．参考解答：如图13所示,作用于底盖、竖杆和浮子的力有：向上的浮力：F 浮=ρVg=103×2×10－3×9.8=19.6（牛） 向下的总重力：G 总=(0.42+0.58)×9.8=9.8（牛）水箱的水向下的压力：F 压=ρghS=103×9.8×0.6×3.14×0.032=16.6（牛） ∵向下的力的总和F 向下=G 总+F 压=26.4牛＞F 浮 ∴底盖A 将下移,装置无法正常工作，。

高中物理竞赛模拟题（力学部分）1．在图1中，反映物体受平衡力作用的图线是：（图V X表示沿X轴的分速度）2．某人在站台上候车，看见远处一辆机车沿平直的铁路以速度V行驶过来，这时该车发出短促的一声鸣号，经过时间t传到站台，若空气中声速为V，则机车能抵达站台还需要的时间至少是：A,v2t/v0; B,(v2+v1t)/v0; C,,(v2-v1t)/v0; D, v1t/v0;3，9如图所示，在静止的杯中盛水，弹簧下端固定在杯底，上端系一密度小于水的木球，当杯自由下落后，弹簧稳定时的长度将：A，变长； C. 恢复到原长；B，不变； D.无法确定；4，A、B、C三个物体的质量分别是M、2M、3M，具有相同的动能，在水平面上沿着同一方向运动，假设它们所受的制动力相同，则它们的制动距离之比是：A，1：2：3； B.1：4：9； C.1：1：1； D.3：2：1；5，如图所示，棒AB的B端支在地上，另一端A受水平力F作用，棒平衡，则地面对棒B 端作用力的方向为：A，总是偏向棒的左边，如F1；B，总是偏向棒的右边，如F3；C，总是沿棒的方向如F2；D，总是垂直于地面向上如F4；6，在倾角为300的光滑斜面顶端，先让一物体从静止开始滑动，经过1秒钟再让另一物体也在顶端从静止开始滑动，则两物体之间的距离将：A，保持恒定； B, 逐渐拉开；C, 逐渐缩短； D, 无确定的关系；7，如图所示，一直角斜面体固定在地面上，左过斜面倾角为600，右边斜面倾角为300。

A、B两物体分别系于一根跨过定滑轮的轻绳两端，分置于斜面上，且两物体下边缘们于同一高度处于平衡状态，设所有摩擦均忽略不计，滑轮两边的轻绳都平行于斜面。

若剪断轻÷绳，让两物体从静止沿斜面下滑，则上列叙述正确的是： A ， 着地时两物体的速度相等；B ， 着地时两物体的机械能相等；C ， 着地时两物体所受重力的功率相等；D ， 两物体沿斜面滑行的时间相等；8，如图所示，物体 A 靠在光滑竖直的墙面，用带铰链的棒支住它，物体重为G ，棒重G ‘，棒和竖直方向的夹角为 ，则以下说法正确的是：A ， 物体A 对棒端的弹力、磨擦力的合力的方向必沿棒的方向；B ， 增加物重G ，物体对棒的弹力将减小；C ， 移动铰链的位置，使α角增大，但仍支住物体A ，则物体对棒的弹力将增大； D ， 增大棒重G ‘，物体A 对棒的磨擦力将增大；9，全长为L 的均匀链条，对称地挂在一个光滑而轻小的一定滑轮上，如图，若轻轻地拉动一下链条的一端，使它从静止开始下落，则当链条脱离滑轮的瞬间，其速度大小为： A, gl 2; B ，2gl；C ，gl ；D ，22gl 10，一个高为h 的空心木制长方形被放入一个圆柱形容器中，如图，长方体的横截面内外分别是边长d 为和2d 的正方形，容器的半径为3d ，现向容器中灌水，使长方形可在其中自由漂浮，则此容器的最小高度为H ：A, h ρ水/（ρ水+ρ木）；B ， h ；C ， h ρ木/3πρ水； D. h ρ木/ρ水。

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 2112mv 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22021122Mv 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202()Mv l g m M μ=+ （5） 即车顶的长度至少应为202()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 22011()22W m M v Mv =+- （6） 由（1）、（6）式可得202()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()2ρρ+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34L ，由静止开始下落。

试计算木棍到达最低处所需的时间。

假定由于木棍运动而产生的液体阻力可以忽略不计，且两液体都足够深，保证木棍始终都在液体内部运动，未露出液面，也未与容器相碰。

高中物理竞赛试题一(力学部分)题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案1．下列各实例中属于静摩擦的是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4．图1是实际离心式水泵的示意图，箭头表示正常工作时叶轮转动的方向，示意图中正确的是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。

真题分类--力学（17初赛）二、（15分）一半径为 1.00m R =的水平光滑圆桌面，圆心为O ，有一竖直的立柱固定在桌面上的圆心附近，立柱与桌面的交线是一条凸的平滑的封闭曲线C ，如图预17-2所示。

一根不可伸长的柔软的细轻绳，一端固定在封闭曲线上的某一点，另一端系一质量为27.510kg m =⨯－的小物块。

将小物块放在桌面上并把绳拉直，再给小物块一个方向与绳垂直、大小为0 4.0m/s v =的初速度。

物块在桌面上运动时，绳将缠绕在立柱上。

已知当绳的张力为0 2.0NT =时，绳即断开，在绳断开前物块始终在桌面上运动．1．问绳刚要断开时，绳的伸直部分的长度为多少?2．若绳刚要断开时，桌面圆心O 到绳的伸直部分与封闭曲线的接触点的连线正好与绳的伸直部分垂直，问物块的落地点到桌面圆心O 的水平距离为多少？已知桌面高度0.80m H =．物块在桌面上运动时未与立柱相碰．取重力加速度大小为210m/s ．（15届复赛）二、（25分）如图2所示，有两条位于同一坚直平面内的水平轨道，相距为h 。

轨道上有两个物体A 和B ，它们通过一根绕过定滑轮O 的不可伸长的轻绳相连接。

物体A 在下面的轨道上以匀速率v 运动。

在轨道间的绳子与轨道成300角的瞬间，绳子BO 段的中点处有一与绳相对静止的小水滴P 与绳子分离，设绳长BO 远大于滑轮直径，求：1、小水滴P 脱离绳子时速度的大小和方向。

2、小水滴P 离开绳子落到下面轨道所需要的时间。

（18届复赛）六、（27分）一玩具“火箭”由上下两部分和一短而硬（即劲度系数很大）的轻质弹簧构成．上部分1G 的质量为1m ，下部分2G 的质量为2m ，弹簧夹在1G 与2G 之间，与二者接触而不固连．让1G 、2G 压紧弹簧，并将它们锁定，此时弹簧的弹性势能为己知的定值0E ．通过遥控可解除锁定，让弹簧恢复至原长并释放其弹性势能，设这—释放过程的时间极短．第一种方案是让玩具位于一枯井的井口处并处于静止状态时解除锁定，从而使上部分1G 升空．第二种方案是让玩具在井口处从静止开始自由下落，撞击井底（井足够深）后以原速率反弹，反弹后当玩具垂直向上运动到离井口深度为某值h 的时刻解除锁定．1．在第一种方案中，玩具的上部分1G 升空到达的最大高度（从井口算起）为多少？其能量是从何种形式的能量转化来的？2．在第二种方案中，玩具的上部分1G 升空可能达到的最大高度（亦从井口算起）为多少？并定量地讨论其能量可能是从何种形式的能量转化来的．（19届复赛）七、（26分）一根不可伸长的细轻绳，穿上一粒质量为m 的珠子（视为质点），绳的下端固定在A 点，上端系在轻质小环上，小环可沿固定的水平细杆滑动（小环的质量及与细杆摩擦皆可忽略不计）。

物理高中竞赛预赛试题及答案试题一：力学基础1. 一个质量为m的物体从静止开始在水平面上以加速度a运动，受到一个恒定的拉力F。

求物体在时间t内的位移s。

2. 一个质量为2kg的物体从高度h=10m处自由落体，忽略空气阻力，求物体落地时的速度v。

试题二：电磁学基础1. 一个带电粒子q在电场强度E中受到的电场力大小是多少？2. 一个半径为R的圆形线圈，通以电流I，求线圈中心的磁场强度B。

试题三：热力学基础1. 一个理想气体在等压过程中，压强P1=2atm，体积V1=2m³，求当压强变为P2=1atm时的体积V2。

2. 一个绝热容器中，气体的内能变化量为-500J，求气体对外做的功W。

试题四：光学基础1. 一束平行光通过一个焦距为f的凸透镜，求透镜另一侧的焦点位置。

2. 一束单色光照射在折射率为n的介质表面，入射角为θ1，求折射角θ2。

试题五：现代物理基础1. 描述海森堡不确定性原理，并给出其数学表达式。

2. 简述相对论中时间膨胀的概念，并给出时间膨胀的公式。

答案：试题一：1. 位移s = 1/2 * a * t²2. 速度v = √(2gh) = √(2 * 9.8 * 10) ≈ 14.1 m/s试题二：1. 电场力F = q * E2. 磁场强度B = (μ₀ * I) / (2 * π * R)，其中μ₀为真空磁导率试题三：1. 体积V2 = V1 * (P2 / P1) = 2 * (1 / 2) = 1 m³2. 功W = ΔU + Q，由于是绝热过程，Q=0，W = -ΔU = -500J试题四：1. 焦点位置f' = f2. 折射角θ2 = arcsin(n * sin(θ1))试题五：1. 海森堡不确定性原理：Δx * Δp ≥ ħ/2，其中Δx是位置的不确定性，Δp是动量的不确定性，ħ是约化普朗克常数。

2. 时间膨胀公式：t' = t / √(1 - v²/c²)，其中t'是运动参考系中的时间，t是静止参考系中的时间，v是相对速度，c是光速。

奥赛训练力学1、如图1所示，两个半径均为R的薄轴环（球心分别为O1和O2）在同一平面上。

令左边的圆环静止，右边圆环以速度v（方向沿O1O2的连线方向）从左边圆环旁边通过。

试求两圆环交叉点A的速度vA 与两环圆心间距d的关系。

2、半径为R、质量为M1的均匀圆球与一质量为M2的重物分别用细绳AD和ACE悬挂于同一点A，并处于平衡，如图2所示。

已知悬点A到球心O的距离为L，不考虑绳的质量和绳与球心的摩擦，试求悬挂圆球的绳AD与竖直方向AB的夹角θ。

3、如图3所示，原长L0为100厘米的轻质弹簧放置在一光滑的直槽内，弹簧的一端固定在槽的O端，另一端连接一小球。

这一装置可以从水平位置开始绕O点缓缓地转到竖直位置。

设弹簧的形变总是在其弹性限度内。

试在下述（a）、（b）两种情况下，分别求出这种装置从原来的水平位置开始缓缓地绕O点转到竖直位置时小球离开原水平面的高度h0 。

（a）在转动过程中，发现小球距原水平面的高度变化出现极大值，且极大值hm为40厘米。

（b）在转动的过程中，发现小球离原水平面的高度不断增大。

4、如图4所示，有一木板可绕其下端的水平轴转动，转轴位于一竖直墙面上。

开始时木板与墙面的夹角150，在夹角中放一正圆柱形木棍，截面半径为r，在木板外侧加一力F使其保持平衡。

在木棍端面上画一竖直向上的箭头。

已知木棍与墙面之间、木棍与木版之间的静摩擦系数分别为μ1=1.00, μ2≈0.577。

若极缓慢地减小所加的力F，使角慢慢张开，木棍下落。

问当夹角张到600时，木棍端面上的箭头指向什么方向？附三角函数表——θ**°15°30°60°sinθ** ** ** **cosθ** ** ** **m、高度5、如图5所示，在光滑水平面上放着一个质量为1为a的长方体滑块，长度为l（l＞a）的光滑轻质杆斜靠在滑块的右上侧棱上，轻杆能绕O轴在竖直面内自由转动，杆的上端m小球。

开始时系统静止，轻杆处于竖直状态。

1.（12分）如图所示，A为放在水平光滑桌面上的长方形物块，在它上面放有物块B 和C.A、B、C的质量分别为m、5m、m.B、C与A之间的静摩擦系数和滑动摩擦系数皆为0.10，K为轻滑轮，绕过轻滑轮连接B和C的轻细绳都处于水平位置.现用水平方向的恒定外力F 拉滑轮，使A的加速度等于0.20g，g为重力加速度.在这种情况时，B、A之间沿水平方向的作用力的大小等于_____________，C、A之间沿水平方向的作用力的大小等于_____________，外力F的大小等于_______________.2.（20分）从地球上看太阳时，对太阳直径的张角θ=53°.取地球表面上纬度为1°的长度l=110km，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，地球公转的周期T=365天.试仅用以上数据计算地球和太阳密度之比.假设太阳和地球都是质量均匀分布的球体.9．(10分）光帆是装置在太空船上的一个面积很大但很轻的帆，利用太阳光对帆的光压，可使太空船在太空中飞行．设想一光帆某时刻位于距离太阳为1天文单位（即日地间的平均距离）处，已知该处单位时间内通过垂直于太阳光辐射方向的单位面积的辐射能量 E =1.37×103J·m -2· s -1，设平面光帆的面积为1.0×106m 2，且其平面垂直于太阳光辐射方向，设光帆对太阳光能全部反射（不吸收），则光帆所受光的压力约等于 9 N ．11．(17分）宇航员从空间站（绕地球运行）上释放了一颗质量m=500kg 的探测卫星．该卫星通过一条柔软的细轻绳与空间站连接，稳定时卫星始终在空间站的正下方，到空间站的距离l =20km ．已知空间站的轨道为圆形，周期T = 92 min （分）．i ．忽略卫星拉力对空间站轨道的影响，求卫星所受轻绳拉力的大小．ii ．假设某一时刻卫星突然脱离轻绳．试计算此后卫星轨道的近地点到地面的高度、远地点到地面的高度和卫星运行周期．取地球半径R = 6.400×103km ，地球同步卫星到地面的高度为H 0 =3.6000×104km ，地球自转周期T 0 = 24 小时．i ．设空间站离地面的高度为H, 因为同步卫星的周期和地球自转周期相同，根据开普勒第三定律以及题意有323200)()R H T R H T +=+（ 即 2/300()()T H R H R T =+- 代人数据得 H= 376km 卫星的高度 h =H 一l =356km卫星在细绳的拉力 F 和地球引力作用下跟随空间站一起绕地球作周期为 T 的圆周运动，有222()()()Mm GF m R h R h Tπ-=++ (5)式中G 为万有引力常量， M 为地球质量．空间站在地球引力作用下绕地球作周期为 T 的圆周运动 故有 222()()()Mm Gm R h R h Tπ''=++ (6) 式中m ’为空间站的质量．由（5）、（6）两式得2222()()()[1]()R H F m R h T R h π+=+-+ 将（3）、（4）式及其他有关数据代人（7）式得 F=38.2N (8)ii ．细绳脱落后，卫星在地球引力作用下绕地球运动的轨道为一椭圆．在脱落的瞬间，卫星的速度垂直于卫星与地心的连线，所以脱落点必是远地点（或近地点），由( 4）式可知，此点到地面的高度h =356km 设卫星在近地点（或远地点）的高度为h '，速度为v '，根据开普勒第二定律，有22()()R h v R h Tπ''+=+ 根据机械能守恒，有222112()()22Mm Mm mv G m R h G R h T R h π'-=+-'++联立（10）、（11）两式并利用（6）式得433()2()()R h h R H R h +'=+-+代人有关数据有 h ' = 238km 由（9）、（13）两式可知，远地点到地面的高度为356km ，近地点到地面的高度为238km .设卫星的周期为T '，根据开普勒第三定律，卫星的周期3/22()22R h h T T R H'++'=+代人数据得T '= 90 . 4min14．(20分）如图所示，一木块位于光滑的水平桌面上，木块上固连一支架，木块与支架的总质量为M ．一摆球挂于支架上，摆球的质量为m ，12m M <摆线的质量不计．初始时，整个装置处于静止状态．一质量为m 的子弹以大小为v 0、方向垂直于图面向里的速度射人摆球并立即停留在球内，摆球和子弹便一起开始运动．已知摆线最大的偏转角小于900，在小球往返运动过程中摆线始终是拉直的，木块未发生转动．i ．求摆球上升的最大高度． ii ．求木块的最大速率．iii ．求摆球在最低处时速度的大小和方向．14．参考解答：i ．由于子弹射人摆球至停留在球内经历的时间极短，可以认为在这过程中摆球仅获得速度但无位移．设摆球（包括停留在球内的子弹）向前（指垂直于图面向里）的速度为u ，由动量守恒定律有mv 0=2mu (l)摆球以速度u 开始向前摆动，木块亦发生运动．当摆球上升至最高时，摆球相对木块静止，设此时木块的速度为V ，摆球上升的高度为h ，因水平方向动量守恒以及机械能守恒有 2mu =(2m +M)V(2) 221(2)22mu m M V mgh =++(3) 得 208(2)Mv h g m m =+(4)ii ．摆球升到最高后相对木块要反向摆动．因为在摆球从开始运动到摆线返回到竖直位置前的整个过程中，摆线作用于支架的拉力始终向斜前方，它使木块向前运动的速度不断增大；摆线经过竖直位置后，直到摆线再次回到竖直位置前，摆线作用于支架的拉力将向斜后方，它使木块速度减小，所以在摆线（第一次）返回到竖直位置的那一时刻，木块的速度最大，方向向前以V ’表示摆线位于竖直位置时木块的速率，u ’表示此时摆球的速度（相对桌面），当u'>0，表示其方向水平向前，反之，则水平向后．因水平方向动量守恒以及机械能守恒，故有22mu mu MV ''=+(5) 22212m u m u M V ''=+(6)0V '=(7) 022mv V m M'=+(8)(7）式对应于子弹刚射人摆球但木块尚未运动时木块的速度，它也是摆球在以后相对木块往复运动过程中摆线每次由后向前经过竖直位置时木块的速度；而题中要求的木块的最大速率为（8）式，它也是摆球在以后相对木块的往复运动过程中摆线每次由前向后经过竖直位置时木块的速度．iii ．在整个运动过程中，每当摆线处于竖直位置时，小球便位于最低处．当子弹刚射人摆球时，摆球位于最低处，设这时摆球的速度为u ，由（l ）式得012u v =(9) 方向水平向前．当摆球第一次回到最低处时，木块速度最大，设这时摆球的速度为u'，由(l ）、（5）、（6）三式和（8）式可得0122m Mu v M m-'=+(10) 其方向向后．当摆球第二次回到最低处时，由（7）式木块速度减至0，设这时摆球的速度为u''， 由（l ）、（5）、（6）式可得u''＝012u v =方向向前，开始重复初始的运动．16．(20分）在海面上有三艘轮船，船A 以速度u 向正东方向航行，船B 以速度2u 向正北方向航行，船C 以速度22u 向东偏北450方向航行．在某一时刻，船B 和C 恰好同时经过船A 的航线并位于船A 的前方，船B 到船A 的距离为a ，船C 到船A 的距离为2a ．若以此时刻作为计算时间的零点，求在t 时刻B 、C 两船间距离的中点M 到船A 的连线MA 绕M 点转动的角速度．16．参考解答：以t =0时刻船A 所在的位置为坐标原点O ，作如图1所示平面直角坐标系O xy ，x 轴指向正东，y 轴指向正北．可以把船C 的速度分解成沿正东方向的分速度v x 和沿正北方向的分速度v y 两个分量．根据题意有v x ＝v y ＝2u(1)在t 时刻，三船的位置如图1所示．B 、C 二船在y 方向位移相等，两船的连线BC 与x 轴平行，两船间的距离2BC a ut =+(2) BC 的中点到B 点的距离为12a ut +．中点M 的坐标分别为 1322M x a a ut a ut =++=+（3）2M y ut =（4）可见M 点沿x 方向的速度为u ，沿y 方向的速度为2u ，在t=0时刻BC 的中点在x 轴上，其x 坐标为3a /2．在与M 点固连的参考系中考察，并建立以M 为原点的直角坐标系M x 'y',x '轴与x 轴平行，y'轴与y 轴平行，则相对M ，船A 的速度只有沿负y'方向的分量，有u AM =u AM y'=—2u (5)在时刻t ，船A 在坐标系M x 'y'的坐标为32Ax a '=-(6) A AM y u t '=(7)可以把A 船的速度分解为沿连线MA 方向的分量u AM1和垂直于连线MA 方向的分量u AM2两个分量，u AM1使连线MA 的长度增大，u AM2使连线MA 的方向改变，如图2所示．若用R 表示t 时刻连线MA 的长度，则连线MA 绕M 点转动的角速度2AM u Rω=(8) 若MA 与x '轴的夹角为θ，则有2cos AM AM u u θ=(9)而cos Ax Rθ'=（10）22A A R x y ''=+（11）由（5）到（10）各式得22212916aua u t ω=+（12）16．（20）一个质量为m 1的废弃人造地球卫星在离地面h=800km 高空作圆周运动，在某处和一个质量为m 2=91m 1的太空碎片发生迎头正碰，碰撞时间极短，碰后二者结合成一个物体并作椭圆运动。

高中物理力学竞赛试题一、选择题（每题3分，共30分）1. 一个物体在水平面上以速度v做匀速直线运动，若摩擦力为f，那么物体所受的合力为：A. fB. 0C. 2fD. -f2. 根据牛顿第二定律，下列哪个陈述是错误的？A. 力是改变物体运动状态的原因B. 力是维持物体运动状态的原因C. 物体的加速度与作用力成正比D. 物体的加速度与物体质量成反比3. 一个物体从静止开始自由下落，其下落过程中的加速度为：A. 0B. 9.8 m/s²C. 10 m/s²D. 无法确定4. 以下哪个选项不是牛顿第三定律的表述？A. 作用力与反作用力大小相等，方向相反B. 作用力与反作用力作用在两个不同物体上C. 作用力与反作用力同时产生，同时消失D. 作用力与反作用力可以是不同性质的力5. 一个物体在斜面上下滑，若斜面倾角为θ，物体与斜面之间的摩擦系数为μ，那么物体下滑的加速度为：A. g*sinθB. g*cosθC. g*(tanθ - μ)D. g*(tanθ + μ)6. 一个弹簧的劲度系数为k，挂上质量为m的物体后，弹簧伸长x，那么弹簧所受的力为：A. kxB. kmC. mgD. mg + kx7. 一个物体在水平面上以初速度v₀开始做匀减速直线运动，直到停止，如果运动时间为t，那么物体的平均速度为：A. v₀B. 0C. v₀/2D. (v₀ + 0) / 28. 一个物体在竖直方向上做自由落体运动，下落时间t，那么物体下落的距离为：A. 1/2 * g * t²B. g * tC. 2 * g * t²D. 2 * g * t9. 一个物体在水平面上受到一个恒定的拉力F，物体从静止开始加速，若物体的质量为m，加速度为a，那么拉力F与物体质量m的关系为：A. F = maB. F = m + aC. F = m - aD. F = m / a10. 一个物体在斜面上做匀速直线运动，若斜面倾角为θ，物体与斜面之间的摩擦系数为μ，那么物体所受的拉力F与重力G的关系为：A. F = G * sinθB. F = G * cosθC. F = G * (μ * cosθ + sinθ)D. F = G * (μ * sinθ + cosθ)二、计算题（每题10分，共40分）11. 一个质量为2kg的物体从静止开始在水平面上以4m/s²的加速度加速运动，求物体所受的拉力。

高中物理竞赛力学试题一、选择题（每题3分，共15分）1. 一个物体在水平面上受到一个恒定的拉力，如果拉力的方向与物体运动方向相同，那么物体的加速度大小将：A. 保持不变B. 逐渐减小C. 逐渐增大D. 先增大后减小2. 在无摩擦的水平面上，一个物体受到一个大小不变的水平推力，物体的加速度将：A. 保持不变B. 逐渐减小C. 逐渐增大D. 先增大后减小3. 一个物体从静止开始自由下落，其加速度大小为：A. 0B. 9.8 m/s²C. 10 m/s²D. 11 m/s²4. 一个物体在斜面上匀速下滑，斜面与水平面的夹角为θ，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，那么物体所受的摩擦力大小为：A. mg sinθB. mg cosθC. μmg cosθD. μmg sinθ5. 一个物体在竖直方向上做简谐振动，其振动周期与振幅无关，这是由于：A. 物体的质量B. 物体的振幅C. 振动的频率D. 振动的阻尼二、填空题（每空2分，共10分）6. 根据牛顿第二定律，力的单位是________。

7. 一个物体在水平面上受到一个大小为F的力，其质量为m，那么它的加速度大小为________。

8. 根据能量守恒定律，一个物体从高度h自由下落到地面，其重力势能转化为________。

9. 一个物体在斜面上匀速下滑时，其摩擦力与________成正比。

10. 简谐振动的周期公式为T=2π√(________)。

三、计算题（每题10分，共30分）11. 一个质量为2kg的物体在水平面上受到一个大小为10N的恒定拉力，求物体在5秒内的位移。

12. 一个质量为5kg的物体从10米高处自由下落，忽略空气阻力，求物体落地时的速度。

13. 一个物体在斜面上以初速度v₀=3m/s下滑，斜面与水平面的夹角为30°，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.1，求物体在斜面上滑行的最大距离。

四、简答题（共5分）14. 请简述牛顿第三定律的内容，并给出一个生活中的例子。

高中物理竞赛模拟题（力学部分）1．在图1中，反映物体受平衡力作用的图线是：（图V X 表示沿X 轴的分速度）轴的分速度）2．某人在站台上候车，看见远处一辆机车沿平直的铁路以速度V 行驶过来，这时该车发出短促的一声鸣号，出短促的一声鸣号，经过时间经过时间t 传到站台，传到站台，若空气中声速为若空气中声速为V ，则机车能抵达站台还需要的时间至少是：要的时间至少是：A,v 2t/v 0; B,(v 2+v 1t)/v 0; C,,(v 2-v 1t)/v 0; D, v 1t/v 0;3，9如图所示，在静止的杯中盛水，弹簧下端固定在杯底，上端系一密度小于水的木球，当杯自由下落后，弹簧稳定时的长度将：当杯自由下落后，弹簧稳定时的长度将：A ， 变长；变长； C. C. C. 恢复到原长；恢复到原长；恢复到原长；B ， 不变；不变； D. D. D.无法确定；无法确定；无法确定；4，A 、B 、C 三个物体的质量分别是M 、2M 2M、、3M 3M，具有相同的动能，，具有相同的动能，在水平面上沿着同一方向运动，假设它们所受的制动力相同，则它们的制动距离之比是： A ， 1：2：3； B.1 B.1：：4：9； C.1 C.1：：1：1； D.3 D.3：：2：1；5，如图所示，棒AB 的B 端支在地上，另一端A 受水平力F 作用，棒平衡，作用，棒平衡， 则地面对棒B 端作用力的方向为：端作用力的方向为：A ， 总是偏向棒的左边，如F 1；B ， 总是偏向棒的右边，如F 3；C ， 总是沿棒的方向如F 2；D ， 总是垂直于地面向上如F 4；6，在倾角为300的光滑斜面顶端，先让一物体从静止开始滑动，经过1秒钟再让另一物体也在顶端从静止开始滑动，则两物体之间的距离将：也在顶端从静止开始滑动，则两物体之间的距离将：A ， 保持恒定；保持恒定； B, B, B, 逐渐拉开；逐渐拉开；逐渐拉开；C, C, 逐渐缩短；逐渐缩短；逐渐缩短； D, D, D, 无确定的关系；无确定的关系；无确定的关系；7，如图所示，如图所示，一直角斜面体固定在地面上，一直角斜面体固定在地面上，一直角斜面体固定在地面上，左过斜面倾角为左过斜面倾角为600，右边斜面倾角为300。