当前位置:首页 >> 学科竞赛 >>

2009年嘉兴市物理竞赛高一试题卷


2009 年嘉兴市物理竞赛高一试题卷
2009/05/24 考生须知: . 分钟, 可以使用计算器;答案写在答题卷上有效。 考生须知:1.时间共 120 分钟,满分 150 分;可以使用计算器;答案写在答题卷上有效。 2.本试卷最大静摩擦力处理成等于滑动摩擦力。 最大静摩擦力处理成等于滑动摩擦力。 .本试卷最大静摩擦力处理成等于滑动摩擦力 3.本试卷数值计算时重力加速度

g 取 10m/s2。 数值计算时重力加速度 .本试卷数值计算时 单项选择题(请注意 . ...... . .. . ...... . .. 一. 单项选择题 请注意 B 类考生只做 1-11 题, A 类考生只做 3—13 题,每小题 5 分,共 55 .. .. 分) 1.在高空水平匀速飞行的轰炸机每隔 1s 时间相对于飞机无初速度释放一颗炸弹。连续释放了 n 时间相对于飞机无初速度释放一颗炸弹。 . 颗炸弹。则下列说法不 .. 颗炸弹。则下列说法不正确的是 . A.地面的人观察到每颗炸弹在空中的运动轨迹是抛物线 .地面的人观察 B.飞机上的人观察到每颗炸弹在空中的运动轨迹是直线 . C.地面上的人观察到某时刻 n 颗炸弹在空中是呈抛物线状排列的 .地面上的人观察到某时刻 D.飞机上的人观察到某时刻 n 颗炸弹在空中是呈直线状排列的 .飞机上的人观察到某时刻 2.下列实例中属于完全失重现象的是 . A.火箭点火后加速升空的过程 火箭点火后加速升空的过程 B.跳高运动员蹬地跳起后离开地面向上运动 跳高运动员蹬地跳起后离开地面向上运动 C.荡秋千的小孩通过最低点 荡秋千的小孩通过最低点 D.蹦床运动员下落速度达到最大时 蹦床运动员下落速度达到最大时 3.无线电测向运动又被称 猎狐 ,即在野外设置的隐蔽电台发 猎狐”,即在野外设置的 .无线电测向运动又被称“猎狐 射无线电信号,队员要通过手中的测向仪接收信号, 射无线电信号,队员要通过手中的测向仪接收信号,迅速而 图1 准确地找到电台。在某次演习中 指挥部通过现代通信设备, 习中, 准确地找到电台。在某次演习中,指挥部通过现代通信设备, 在荧屏上实况观察甲乙两队员的行进路线, 所示,两队员同时同地出发,最后同时“猎 在荧屏上实况观察甲乙两队员的行进路线,如图 1 所示,两队员同时同地出发,最后同时 猎 狐”于 A 点,下列说法中正确的是 于 A.两队员行进的路程 s甲=s乙 两队员行进的路程 B.两队员的平均速度 v甲=v乙 两队员的平均速度 C. y ? x 图象表示的是速度-时间图象 图象表示的是速度- D. y ? x 图象表示的是位移-时间图象 图象表示的是位移- 4.如图 2 所示 卡车平板上放有一块质量为 m 的物块 A,物块A . 所示,卡车平板上放 卡车平板上放有 ,物块A 与卡车平板间的滑动摩擦因数为 现在卡车以加速度 与卡车平板间的滑动摩擦因数为 ? 。现在卡车以加速度 a 沿水 图2

平方向做匀加速直线运动,此时物块 A 与卡车保持相对静止。则关于此时卡车对物块的作用 平方向做匀加速直线运动,此时物块 与卡车保持相对静止。则关于此时卡车对物块的作用 直线运动 此时 大小说法一定 一定正确的是 力 F 的大小说法一定正确的是 A. F < ma B. F = ma C. F > ma

D.F = ?mg

5.如图 3 所示,倾角为 θ 的斜面体 C 置于水平面上,B 置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑 . 所示, 置于水平面上 面上, 置于斜面上, 相连接,连接 的一段细绳与斜面平行, 、 、 都处于静止状态. 轮与 A 相连接 连接 B 的一段细绳与斜面平行,A、B、C 都处于静止状态.则 A.B 受到 C 的摩擦力一定不为零

B.C 受到水平面的摩擦力一定不为零 C.水平面对 C 的支持力与 B、 的总重力大小相等 水平面对 、C D.给 B 施加一个水平向左的拉力, 给 施加一个水平向左的拉力, 系统仍保持静止 状态, 状态,则水平面对 C 的摩擦力一定向右 B 6. 某运动员在进行网球训练 某次质量为 网球训练, A .某运动员在进行网球训练,某次质量为 60g 的网球 C 的速度迎面飞来, 运动员沿水平方向 沿水平方向用 以 108km/h 的速度迎面飞来, 运动员沿水平方向用 θ 力挥拍, 使网球仍以 的速度离开球拍 则 离开球拍, 力挥拍, 使网球仍以 108km/h 的速度离开球拍, 击球过程中球拍对网球做功大小 大小为 击球过程中球拍对网球做功大小为 图3 A. 零 B. 1.8J C. 27J D. 54J 7.要使小球 A 能击中离地面 H 高的小球 P,设计了甲、乙、丙、丁四条内外侧均光滑轨道,如 设计了甲、 丁四条内外侧均光滑轨道, 内外侧均光滑轨道 .要使小球 设计了甲 所示。 的倾斜平直轨道,乙丙丁均为圆轨道,圆心如图所示。 图4所示。甲为高度小于 H 的倾斜平直轨道,乙丙丁均为圆轨道,圆心如图所示。小球从地 面出发, 面出发,初速度大小都为 v0 =

2 gH ,在甲轨道中初速度方向沿斜面,在乙、丙、丁轨道中 在甲轨道中初速度方向沿斜面, 在甲轨道中初速度方向沿斜面 在乙、

初速度方向均沿轨道的切线方向, 经过哪种轨道 有可能恰好击中 哪种轨道后 初速度方向均沿轨道的切线方向,则小球 A 经过哪种轨道后有可能恰好击中 P 球 方向均沿轨道 A.轨道甲和轨道丁 轨道甲 轨道丁 B. 轨道乙和轨道丁 轨道乙和轨道丁 乙和轨道 轨道 C.轨道丙和轨道丁 轨道丙和轨道丁 D. 只有轨道丁 只有轨道 轨道丁 轨道丙和轨道

图4 作为下列哪个物理量时, 8.物体在直线运动中,某物理量与时间关系如图5所示,则 x 作为下列哪个物理量时,一定 .物体在直线运动中,某物理量与时间关系如图5所示, 反映了物体在这段时间内的运动方向是单一的 A.位移 B.速度 C.合外力 D.动能 位移 速度 合外力 动能

P 图6 图5 9.水平抛出一物体,如图6所示,正好垂直打在倾角为 θ 的斜面上的 P 点。取 P 点所在位置为 .水平抛出一物体,如图6所示, 的斜面上的 零势能面, 零势能面,则物体刚被抛出时的重力势能与动能之比为 A. tan θ B.

1 tan θ

C. tan θ
2

D.

1 tan 2 θ

10.有一内腔半径是 R 的半球形的碗,碗内腔表面光滑。现在 A、B 两个质量均为 m 的相同小 .有一内腔半径是 半球形的碗,碗内腔表面光滑。 、 球连同轻弹簧一起水平放入碗内处于静止状态 处于静止状态, 所示。 球连同轻弹簧一起水平放入碗内处于静止状态,如图 7 所示。已知弹簧原长为 2R,现在长 度是原长的一半,则弹簧的劲度系数为 度是原长的一半, A.

3 mg 3R 3 C. mg R

3 mg 2R 2 3 D. mg 3R
B.

图7

11.如图 8 所示,在风平浪静的海面上有一艘匀速行驶的邮轮。一名船员A用水桶B到海中取 . 所示,在风平浪静的海面上有一艘匀速行驶的邮轮。一名船员A用水桶B 匀速行驶的邮轮 水。某一段时间内,船员拉着连接水桶绳索的另一头将装满了水的水桶提起,船员和水桶以 某一段时间内,船员拉着连接水桶绳索的另一头将装满了水的水桶提起, 连接水桶绳索的另一头将装满了水的水桶提起 2 的规律变化 相同的水平速度相对于海面匀速运动,A与B之间的距离以 l = H ? t + t 的规律变化(H 为 相同的水平速度相对于海面匀速运动,A与 ,A A 到海面的距离 。则在这段时间内水桶B的受力情况和相对于海面的运动轨迹正确的是 到海面的距离)。则在这段时间内水桶B的受力情况和相对于海面的

A B 图8 12 两小物块A和B放在粗糙的水平圆台上,并用一根不可伸长的轻绳连接,圆台转轴记为O点, 物块A 放在粗糙的水平圆台上,并用一根不可伸长的轻绳连接,圆台转轴记为O 在一条直线上, 所示。已知B物块质量是A A、O、B处在一条直线上,如图 9 所示。已知B物块质量是A物 块质量的两倍, 物块与圆台的滑动摩擦因数是B物块与圆台的滑 A物块与圆台的 块质量的两倍, 物块与圆台的滑动摩擦因数是B物块与圆台的滑 A 动摩擦因数的两倍,BO距离是AO距离的三倍。 ,BO距离是AO距离的三倍 动摩擦因数的两倍,BO距离是AO距离的三倍。现让该装置从静 止开始绕通过O点的竖直轴转动,使转速从零开始逐渐增大,在从 止开始绕通过O点的竖直轴转动,使转速从零开始逐渐增大, 开始到两物块AB即将滑动的过程中, AB即将滑动的过程中 开始到两物块AB即将滑动的过程中,下列说法正确的是 物块A A. 物块A受到的静摩擦力一直增大 物块A B. 物块A受到的静摩擦力先增大后减小 受到的合外力先增大, C. 物块 B 受到的合外力先增大,后保持不变 图9 物块B受到的静摩擦力先增大, D. 物块B受到的静摩擦力先增大,后保持不变 13.如图 10 所示,在倾角为 300 的足够长的光滑斜杆上套有一质量为 所示, 的足够长的光滑斜杆 . m 的小环, 小环, 它受到沿斜杆向上 杆向上的力 的作用。 (b) 它受到沿斜杆向上的力 F 的作用。 F 可按图 a) ) 力 ( ) 、 ( (c)( )所示的四种方式随时间变化(图中纵坐标是 F 与 mg 的 )(d)所示的四种方式随时间变化( 、 比值, 沿斜面向上为正) 比值,力 F 沿斜面向上为正) 图 10
F/mg 0.5 O -0.5 1 2 3 t/s 0.5 O -0.5 1 2 3 t/s F/mg 0.5 O -0.5 1 2 3 t/s F/mg 1 0.5 O -0.5 F/mg

1

2

3

t/s

(a) (b) (c) (d) 时速度为零, 已知此物体在 t=0 时速度为零,若用 x1、x2 、x3 、x4 分别表示上述四种受力情况下物体在 3 秒内经过的位移,则这四段位移中最大的是 秒内经过的位移,

A. x1 B . x2 C . x3 D . x4 填空题( . ...... . .. 类考生只 二.填空题(B 类考生只做 14—19 题,A 类考生只做第 16-21 题。每题 10 分.共 60 分) - 共 . . 14.物体以 6m / s 的速度竖直上抛,物体在向上的运动过程中所受的空气阻力大小恒定为重力 .物体以 的速度竖直上抛 竖直上抛, 物体由出发到最高点所用的时间为 , 物体由出发到最高点所用的时间为 ▲ 的 0.2 倍。 则物体向上运动的最大高度为 ▲ m, s。 。 15.在水平圆盘上放置一个质量为 2.0 ㎏的物块 物块离圆盘转轴的距离为 1.25m,物块与圆盘间 的物块,物块离圆盘转轴的距离为 . 物块与圆盘间 转动时,物块随圆盘一起做匀速圆周运动, 动摩擦因数为 0.5 。当圆盘以角速度 ω=1.0rad/s 转动时,物块随圆盘一起做匀速圆周运动 此时物块所受的摩擦力大小为 ▲ N。要保证物块相对圆盘不动 则圆盘的角速度最大不 。要保证物块相对圆盘不动, rad/s 能超过 ▲ 16.某同学在引体向上的预备阶段,处于如图 11 所示的静止状态。认为左右 所示的静止状态。认为左右 .某同学在引体向上的预备阶段, 对称的两臂笔直,两臂间夹角为 600,该同学体重为 50kg,则每只手臂 对称的两臂笔直,两臂间夹角为 , 两臂笔直 N,杆对每只手的弹力大小为 杆对每只手的弹力大小为 N。 的拉力大小为 ▲ 杆对每只 ▲ 。 17.用铁锤敲击铁钉将铁钉击入木块,设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块 铁钉将铁钉击入木块, .用铁锤敲击铁钉将铁钉击入木块 内的深度成正比。在铁锤击第一次时, 内的深度成正比。在铁锤击第一次时,铁钉击入木块的深度为 L,铁锤 , 击第二次时, 击第二次时, 又把铁钉击入 L 深。 若第一次锤击时铁锤对铁钉做功为 W, , 图 11 则第二次锤击时 则第二次锤击时铁锤对铁钉做功为 ▲ 。 铁钉的重力忽略不计) (铁钉的重力忽略不计) 18.如图 12 所示,倾角为 θ 的固定斜面上静止一斜劈,斜劈质量为 M, . 所示, 的固定斜面上静止一斜劈, 斜劈上静止放一小球。 斜劈与斜面之间的滑动摩擦因数为 ? , 斜劈上静止放一小球。 现对 斜劈施加一沿斜面向下的恒力 ,使小球在碰到斜面之前作自由落 斜劈施加一沿斜面向下的恒力 F, 体运动, 表示) 体运动,则 F 的最小值为 ▲ 。 重力加速度用 g 表示) (

图 12

19.如图 13 所示,A、B 两物体在同一直线上运动,当它们相距 8m 时,A 在水平拉力和摩擦 . 所示, 、 两物体在同一直线上运动, 力的作用下, 的速度向右做匀速运动; 力的作用下,正在以 3m/s 的速度向右做匀速运动; 而物体 B 此时速度为 10m/s,方向向右,它在摩擦力 ,方向向右, 作用下做匀减速运动, 作用下做匀减速运动,加速度的大小为 2m/s2。则物 追上物体 s。 体 A 追上物体 B 所需时间为 ▲ 。 图 13 20.如图 14 所示,某人竖直站立,取中心竖直线 . 所示,某人竖直站立, OO’,O 点为 OO’与地面的交点,现有一小球 与地面的交点, , 与地面的交点 的轻绳拴住, 由长为 l=1.5m 的轻绳拴住,此人用手抓住绳 = 点在头上方的水平面内绕 的另一端 A,使 A 点在头上方的水平面内绕 , OO’做匀速圆周运动 , 小球也在水平面内 绕 做匀速圆周运动, 做匀速圆周运动 小球也在水平面内绕 OO’做匀速圆周运动。 做匀速圆周运动。 已知 A 点到 OO’的距离 的距离 为 b=0.3m,A 点到地面的距离为 h=2.0m,绳与 绳与 0 此人突然松手, 竖直线的夹角为 37 。若此人突然松手,小球 飞出,则小球的落地点到 O 点的距离为 m。 ▲ 。 图 14 21. 质量为 的小球塞在一内腔粗糙且粗细均匀 一内腔粗糙且粗细均匀的 . 质量为 m 的小球塞在一内腔粗糙且粗细均匀的 细管内的上端, 所示, 质量也为 m 细管内的上端,小球与管的滑动摩擦力为小球重力的 6 倍。如图 15 所示,管从

处由静止自由下落,管与地面碰撞时间极短, 下端距离地面 H 处由静止自由下落,管与地面碰撞时间极短,且 无动能损失, 管与地面发生第二次碰撞前, 无动能损失,则管与地面发生第二次碰撞前,小球相对于管下滑 。 管始终保持竖直。第二次碰撞前小球 (管始终保持竖直。 (管始终保持竖直 的距离为 ▲ 还未从细管中滑出) 还未从细管中滑出) 三.计算题 (B 类考生只做第 22 题和第 24 题的第(1) 2) 3)三 . ...... . ... . 题的第(.( .( . . . .... . . .. . . 个小题,A 类考生只做 23 题和 24 题。第 22.23 题各 17 分,第 24 题 ..... ..... . .. . . . . 18 分,共 35 分) 图 15 22.半径 R=2m 的光滑半圆形轨道 BC 与粗糙水平地面相切于 B 点, . 的光滑半圆形轨道 粗糙水平地面相切于 = 连接处紧密圆滑,如图 所示。水平地面上有一物块(可视为质点) 连接处紧密圆滑 如图 16 所示。水平地面上有一物块(可视为质点)从距离 B 点 10m 处的 A 点以初速度 v0 水平向右运动。已知物块与地面之间的摩擦因数为 ? = 0.3 。问: 水平向右运动。已知物块与地面之间的摩擦因数为 物块与地面之间的 (1) v0 至少多大,物体才能运动经过 C 点? ) 至少多大, ( 2) v0 为多大时,能使物体运动经过 C ) 为多大时, 点后, 点后,又恰好落回 A 点?这一运动过 程中物体经过 C 点时对轨道的压力是 自身重力的几倍?( ?(结果保留 自身重力的几倍?(结果保留 3 位有 效数字) 效数字)

图 16 23.如图 17 所示,水平传输带以 v = 20m / s 的速度匀速向右运动,左右两边端点 A、B 的间距 . 所示, 的速度匀速向右运动,左右两边端点 、 0 左边接倾斜直轨道 为 L=10m。传输带左边接倾斜直轨道 AC, AC 轨道与水平面夹角为 θ = 37 。传输带右边接半 。传输带左边接 , 圆形轨道 BD 并相切于 B 点,BD 轨道半径 R=2m。两轨道与传输带连接处认为紧密圆滑,物体 。两轨道与传输带连接处认为紧密圆滑, 通过连接点时无机械能损失。 有一可视为 通过连接点时无机械能损失。 有一可视为 质点的物体 的物体从 出发以初速度 质点的物体从 B 点出发以初速度 v 0 向左 运动。 已知物体与传输带的动摩擦因数为 运动。 ?1 = 0.4 , 物体与斜面的动摩擦因数为 ?(AC 斜面足够 物体才能运动经过 D 点?( 位有效数字) 长,结果保留 3 位有效数字)

? 2 = 0.3 , 圆轨道光滑。 至少多大, 圆轨道光滑。 : v 0 至少多大, 问

图 17 24. 阅读 材料一 后 回答 ( 1) ) ) 三个小题 。 再阅读材料二后回答第(4)小题 (2) (3) 三个小题。 阅读材料二后回答第( ) . 阅读材料一 回答( ) ( ( 资料一: 某报纸记载, 神舟七号飞船于北京时间 资料一 : 某报纸记载 , 神舟七号飞船于 北京时间 2008 年 9 月 25 日 21 时 10 分由长征 2F 火箭发射升空 。飞船在距离地面约 火箭发射升空。 343km 高的圆形轨道上绕地球飞行了 46 圈后于北京时间 9 月 2■ 圈后 于 分许返回地面 ( 地面。 (“■”处是一个数字, 日 17 时 40 分许返回地面。 处是一个数字, 因为报纸印刷问题 而看不清了。 )返回过程分四个阶段 制动飞行阶段, 而看不清了。 返回过程分四个阶段 , 制动飞行阶段,自由滑行 )

阶段, 公里时, 阶段,再入大气层阶段, 着陆阶段。 再入大气层阶段,和着陆阶段。在着陆阶段中重达 3 吨的返回舱降至离地面约 10 公里时, 在着陆阶段中重达 速度为每秒 拉出减速伞,飞船减速下降。 减速下降 米时,已减速 速度为每秒 250 米,拉出减速伞,飞船减速下降。距地面 1 米时,已减速至 8 米/秒, 然而,即 秒 然而, 使是以这一速度着陆,宇航员所受的冲击力仍可能对航天员的脊柱造成损伤。这时安装在返回 使是以这一速度着陆,宇航员所受的冲击力仍可能对航天员的脊柱造成损伤。 所受的冲击力仍可能对航天员的脊柱造成损伤 舱底部的4台反推火箭还将点火工作, 秒着陆。 舱底部的4台反推火箭还将点火工作,使返回舱速度一下子降到 2 米/秒着陆。 由以上资料,回答下列问题(已知地球半径为 计算结果取 位有效数字) 由以上资料,回答下列问题(已知地球半径为 6400km,计算结果取 2 位有效数字) 计算 竖直方向的匀变速直线运动 飞船所受 (1)反推火箭发动机点火的运动看成竖直方向的匀变速直线运动,试计算飞船所受的反推火箭 )反推火箭发动机点火的运动看成竖直方向的匀变速直线运动, 计算飞船所受的 的推力的大小 的大小。 的推力的大小。 神州七号”在 高圆形轨道上运 速度大小 大小。 (2)计算 神州七号 在 343km 高圆形轨道上 运行的速度大小。 )计算“神州七号 返回地面”中 (3)报纸上 月 2■日 17 时 40 分 许 返回地面 中 “■”已经看不清 ,请通过 所给数据 定量计 )报纸上“9 日 已经看不清 请通过所给数据 再近似估计 估计出 处是什么数字。 算后 再近似 估计 出 “■”处是什么数字。 处是什么数字 资料二:漆安慎编的普通物理教程《力学》 页中描述:万有引力是保守力, 资料二:漆安慎编的普通物理教程《力学》中第 179 页中描述:万有引力是保守力,选取两吸 引质点相距无穷远处为势能零点, 引质点相距无穷远处为势能零点,可计算万有引 力势能。 力势能。设一静止质点质量为 M,另一质量为 m , 的质点与 M 相距为 r,则通过计算可得万有引力 , 势能为 E P = ?G

Mm 引力势能应为负值。 ,引力势能应为负值。 r

如果“神州七号”在圆形轨道上的 神州七号 (4) ) 如果 神州七号 在圆形轨道上的 P 点突然向 速度反方向喷气,飞船瞬间速度增加, 速度反方向喷气,飞船瞬间速度增加,它将绕地 球做椭圆运动。 球做椭圆运动。 如图 18 所示,有位同学设计了一条 所示 有位同学设计了一条 椭圆轨道, 椭圆轨道,该轨道的周期是原来 343km 高圆周轨 通过计算得到飞船在远地点 道周期的 2 2 倍,他通过计算得到飞船在远地点 Q 的速度是近地点 P 的速度的三分之一,请你帮 速度的三分之一, 助这位同学继续计算求出 继续计算求出飞船在 瞬间加速后 助这位同学继续计算求出飞船在 P 点瞬间加速后 的大小。 的速度 v 的大小。

Q

图 18

2009 年嘉兴市物理竞赛高一参考答案 一. 单选 C 二.填空题 B 14. 1.5m, B 0.5s C B A 2rad/s D B 16. D A B 250N D A

15. 2.5N,

500 3N , 3
20.

17.

Mg (

1 + ? cos θ ? sin θ ) sin θ

18. 3W

19. 11s

6 2 m 5
2 vC R

21.

H 3

三.计算题 22.解:(1)设小物体恰能运动到 C 点的速度为 v C ,重力提供向心力: mg 物体从 A 点运动到 C 点的过程中,由动能定理: ? mg ? 2 R ? ?mgL 由①②得

=m

① ··· 分 ···1 ②··· 分 ···2

1 2 1 2 mvC ? mv0 2 2 v0 = 2?gL + 5 gR 代入数据得: v0 = 4 10m / s ≈ 12.6m / s

=

所以要使物体能经过最高点 C,初速度至少为 12.6m/s

··········2 分 ·········

(2)设物体完成这一运动经过最高点 C 的速度为 v'C 平抛过程中,设平抛时间为 t

则: 2 R

1 2 gt ③ L = v' C t ④ ············2 分 ··········· 2 g 得: v' C = L 计算得 v' C = 5 5m / s ···········2 分 ······· ··· 4R =
物体从 A 点运动到 C 点的过程中,由动能定理:

? mg ? 2 R ? ?mgL =
解得: v 0

1 1 2 2 mv' C ? mv0 2 2

⑤········ 分 ········2

2 = 2?gL + 4 gR + v'C

代入数据得: ········· 分 ·········2
2 v'C R

v0 = 16.3m / s
对物体由牛顿第二定律得: FN 所以

设物体运动到 C 点物体对轨道的压力为 FN 由牛顿第三定律,轨道对物体的压力大小也为 FN

+ mg = m



········· 分 ·········2

2 FN v'C F = ? 1 ,代入数据得: N = 5.25 由牛顿第三定律,物体对轨道的压力大小等于轨道对物体的 mg gR mg 2 vD R

压力大小。所以物体经过 C 点时对轨道的压力是自身重力的 5.25 倍········· 分 ·········2 23.解:设小物体恰能运动到 D 点的速度为 v D ,重力提供向心力: mg

=m

① ··· 分 ···1

下面求此临界状态下的 v 0 。设物体从 B 点向左出发后第一次返回 B 点时的速度为 v B 物体从 B 运动到 D 的过程中机械能守恒: 由①②得: v B

1 2 1 2 mv B = mv D + mg ? 2 R 2 2



= 5 gR = 10m / s ③ ···2 分 ·· 若传输带足够长,则当 v 0 = 10m / s 时,物体先向左减速到零后又向右加速,由于传输带速度为 20m/s>10m/s,
所以物体向右运动的过程中一直加速。 且向左运动的加速度大小与向右运动时的加速度大小相等, 由对称性可得

= 10m / s ,恰能完成圆周运动到 D 点。如果能完成上述过程,传输带的长度至少为 L’ ?1 mg 从 B 向 A 运动的过程中,物块的加速度大小 a1 = = 4m / s 2 ④ ··· 分 ···1 m 2 v0 = 2a1 L' 解得: L' = 12.5m > 10m 斜面 AC 有摩擦要损失动能,所以 v 0 = 10m / s 是不能让物体最终运动到 D 点的。 v 0 的临界速度必须比 10m/s
回到 B 点的速度 vB 更大。 设物体从 B 以 v 0 出发运动到最左端的 A 点时的速度为 v A ∴ v A 在斜面 AC 上行过程中加速度大小设为 a 2 ,上行的最大位移为 x 则 a2
2

? v0 = ?2a1 L
2



=

mg sin θ + ? 2 mg cos θ = 8 .4 m / s 2 m

⑥x

=

2 vA 2a 2



·······2 分 ······

从 B 出发经传输带和斜面 AC 再经传输带回到 B 的过程中由动能定理:

1 1 2 2 mv B ? mv0 ⑧ 2 2 2? 2 g cos θ 2 4? ga L cos θ 2 由⑤⑦⑧得 (1 ? )v 0 = v B ? 2 1 a2 a2 ? ? 2 mg cos θ ? 2 x =

········ 分 ········3

⑨ ········1 分 ·······

代入③④⑥数据代入得: v 0

= 11.3m / s ········ 分,所以物体初速度至少应为 11.3m/s ········3 24.A 类考生:解:(1)返回舱质量为 m = 3000kg ,在火箭反推过程中,取 v1 = 8m / s , v 2 = 2m / s , A 类考生:
h = 1m ,加速度大小设为 a 。反推力设为 F 则 v1 ? v 2 = 2ah
2 2

① ······· 分 ·······1 ·······2 分 ······

由牛顿第二定律得: F

? mg = ma

②,代入数据得 F

= 1.2 × 10 5 N
2

(2)飞船在圆周轨道上运行时,设飞船的运行速度为 v0 ,

v Mm 万有引力提供飞船飞行的向心力,有: G =m 0 2 ( R + h) ( R + h)
又:

③···· 分 ····1

Mm gR 2 3 = mg ④···· 分由①②得: v0 = ····1 ⑤,代入数据得: v 0 = 7.8 × 10 m / s 2 R R+h 2π ( R + h) 3 (3)飞船的运行周期 T = ⑥代入数据得: T = 5.4 × 10 s ·······1 分 ······ v0 G
飞行 46 圈的总时间为 t = 46T = 2.50 × 10 s 即 2.9 天 考虑到实际情况并去除一些较小误差的影响,可以确定■处数字是 8. ······ 分 ······3
5

(4)设近地点 P 到地心的距离为 r1 , r1 点的速度为 v 2 ,由已知条件得:

(

r1 + r2 3 ) 3 r 2 = 12 T '2 T

= R + h = 6743km ,设远地点 Q 到地心的距离为 r2 ,设飞船在远地 v v2 = ⑦,椭圆轨道周期 T '= 2 2T ⑧,又开普勒第三定律得: 3 = 3r1
⑩ ·······2 分 ······ ············ 分 ············2 ········ 分 ········2



由⑧⑨得: r2

由机械能守恒得: ? G 解得: v

Mm 1 2 Mm 1 2 + mv = ?G + mv 2 r1 2 r2 2

= 9.5km / s

类考生: 解: B 类考生: (1)返回舱质量记为 m 加速度大小设为 a 。反推力设为 F 则

= 3000kg , 在火箭反推过程中, v1 = 8m / s , 2 = 2m / s , = 1m , 取 v h ? mg = ma
②·········2 分 ········

v1 ? v 2 = 2ah
2 2 5

①,由牛顿第二定律得: F

代入数据得 F

= 1.2 × 10 N
2

·········2 分 ········

(2)飞船在圆周轨道上运行时,设飞船的运行速度为 v0 ,万有引力提供飞船飞行的向心力,有:

v Mm G =m 0 2 ( R + h) ( R + h)
由①②得: v 0

③,在地面附近的物体的重力等于万有引力,有: G

Mm = mg R2



=

gR 2 R+h =

⑤代入数据得: v 0

= 7.8 × 10 3 m / s ······· 分 ·······2 = 5.4 × 10 3 s ······· 分 ·······3

(3)飞船的运行周期 T 飞行 46 圈的总时间为 t

2π ( R + h) v0

⑥代入数据得: T 即 2.9 天

= 46T = 2.50 × 10 5 s

考虑到实际情况,火箭在升空和返回过程并不在 343km 的圆轨道上,计算结果与实际有误差,但误差不会很大。 可以合理推测出※处数字应该是 8. ·········3 分 ········


相关文章:
2009嘉兴市物理竞赛(高一试题卷)
1 tan 2 ? 共6页 2009 年嘉兴市物理竞赛高一试题卷 第2页 10.有一内腔半径是 R 的半球形的碗,碗内腔表面光滑。现在 A、B 两个质量均为 m 的 相同小球...
2008年嘉兴市高一物理竞赛试题卷
2008年嘉兴市高一物理竞赛试题卷_学科竞赛_高中教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 2008年嘉兴市高一物理竞赛试题卷_学科竞赛_高中教育_教育专区。 ...
2009年嘉兴市物理竞赛高二参考答案
2009年嘉兴市物理竞赛高二参考答案。2009 年嘉兴市物理竞赛高二参考答案 2009/05/24 命题:董林峰、张建斌、吴磊峰 一.单项选择题(本大题为所有考生必做 ,共 10 ...
2009年嘉兴市物理竞赛高二参考答案
2009年嘉兴市物理竞赛高二参考答案。2009 年嘉兴市物理竞赛高二参考答案 2009/05/24 命题:董林峰、张建斌、吴磊峰 一.单项选择题(本大题为所有考生必做 ,共 10 ...
2009年嘉兴市物理竞赛高二参考答案
2009年嘉兴市物理竞赛高二参考答案_专业资料。2009 年嘉兴市物理竞赛高二参考答案 2009/05/24 命题:董林峰、张建斌、吴磊峰 一.单项选择题(本大题为所有考生必做 ...
2006年嘉兴市物理竞赛高一物理试卷
2006 年嘉兴市物理竞赛高一物理 5.28 试题卷 考生须知:1.时间共 120 分钟;g...文档贡献者 hh59932 贡献于2016-09-22 1/2 相关文档推荐 2015-2016学年浙江...
2010年嘉兴市物理竞赛高一参考答案
2010 年嘉兴市物理竞赛高一参考答案 2010/05/23 命题:魏俊枭、张晓飞、吴磊峰 一、单项选择题(请注意 B 类考生只做 1-11 题, A 类考生只做 3—13 题,每...
2010年嘉兴市物理竞赛附答案
2010 年嘉兴市物理竞赛高一试题卷 2010/05/23 考生须知:1.时间共 120 分钟,...美国航空航天局(NASA)于 2009 年 2 月 11 日晚宣布,美国一颗通信卫星 10 ...
2005年嘉兴高一物理竞赛试卷.DOC
2005 年嘉兴市物理竞赛高一 5.29 试题卷 考生须知:1.时间共 120 分钟;g 取 10m/s2;可以使用计算器;答案写在答题卷上有效 2.在答题卷上空白栏内打√,以确认...
2005年嘉兴市物理竞赛高一物理试题卷与答案
2009冯茹尔杯高中化学知识... 9页 5财富值如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心...2005年嘉兴市物理竞赛高一物理试题卷与答案2005年嘉兴市物理竞赛高一物理试题卷与...
更多相关标签:
高一数学竞赛试题 | 全国高一数学竞赛试题 | 高一英语竞赛试题 | 高一物理竞赛试题 | 高一英语能力竞赛试题 | 高一语文竞赛试题 | 高一化学竞赛试题 | 高一生物竞赛试题 |