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2014年嘉兴市高一物理竞赛(试卷)

时间:2014-05-28


2014 年嘉兴市物理竞赛高一试题卷
2014/05/18 考生须知:1.考试时间共 120 分钟,满分 150 分; 2.可以使用计算器;答案写在答题卷上有效;数值计算时取 g=10m/s2; 3.在答题卷上 A、B 后的方框内打√,确认自己是 A 类考生还是 B 类考生。 一、单项选择题(请注意 B 类考生只做 第 - 11 题, 第 - 13 题, 每小题 5 .

..... .1 . . . . .. A .类考生只做 ..... .3 . . . . .. 分,共 55 分) 1. 16 世纪末至 17 世纪初,意大利科学家伽利略在用实验研究自由落体运动规律时,创造 了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法,是 A.把实验和逻辑推理和谐地结合起来 B.把等效替代和实验和谐地结合起来 C.把实验和控制变量和谐地结合起来 D.把实验和极限思想和谐地结合起来 2. 如图 1 所示, 一只半径为 R 的半球形碗放置在水平面上, 其内壁上有一质量为 m 的小物块静止在距碗口

4 R的 5

位置。已知物块与碗之间的动摩擦因数为 μ,则碗对物 块的弹力与摩擦力的大小分别为 A.0.8mg 和 0.6mg B.0.8mg 和 μmg C.mg 和 μmg D.mg 和 0.6mg

图1

3. 2014 年世界足坛的一大盛事——世界杯将于 6 月 13 日至 7 月 13 日在足球王国巴西举行。 在足球比赛中存在着广泛的物理知识的应用,下列表述错误 的是 .. A.守门员扑中点球前后,足球的速度一定改变 B.在比赛的整个过程中裁判员跑动的平均速度几乎为零 C.在记录运动员整场比赛的跑动距离时,能将运动员看作一个质点来研究 D.当球员踢出一脚漂亮的弧线任意球取得进球时,球在空中的运动是抛体运动 4. 叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一 种高难度的杂技。如图 2 所示为十人叠成的四层静态造型,假设每 个人的重量均为 G,下面九人的背部均呈水平状态,则最底层中间 任意一个人的一只脚对水平地面的压力约为: A.

5 G 4

B.

25 G 16

C.

15 G 16

D. G

5. 某同学的质量为 60kg,所骑电瓶车的质量为 30kg,设该同学在平 直路面上匀速行驶时电瓶车的输出功率为 300W。若人与车受到的 阻力是其总重力的 0.03 倍,则该电瓶车匀速行驶的速度大小约为 A.3m/s B.8m/s C.11m/s D.20m/s
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图2

6. 一物体在水平面上沿直线运动,其 v—t 图像如图 3 所示, 物体在 t1 时刻通过 A 点,在 t2 时刻通过 B 点。若物体从 A 点运动到 B 点的过程中,全程的平均速度记为 v ,中间 时刻的瞬时速度记为 v t ,通过 AB 中点处的瞬时速度记
2

为 v s ,则下列说法正确的是
2

图3

v1 ? v2 ; v t ? vs 2 2 2 v1 ? v 2 C. v ? ; v t ? vs 2 2 2
A. v ?

v1 ? v2 ; v t ? vs 2 2 2 v1 ? v2 D. v ? ; v t ? vs 2 2 2
B. v ?

7. 水平地面上放着一质量为 m 的物体 A,在水平拉力 F 作用下,其加速度 a 随拉力 F 的 变化图像如图 4 所示。若将物体 A 换成质量为 2m 的物体 B,B 与地面间的动摩擦因数 为 A 的一半, 则 a—F 图像的斜率及其与横 坐标的截距将分别 A.变小;变大 B.不变;变小 C.变小;不变 D.变大;变小 图4 8. 水平地面上叠放着质量分别为 mA 和 mB 的 A、B 两物体,处于静止状态,如图 5 所示。 一水平外力 F 作用在 B 上,并从 0 开始缓慢增大,最终 A、B 能一起向右运动。设 B 与 A 间及 A 与地面间的动摩擦因数分别为 ?1 和 ? 2 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 则 ?1 、 ? 2 需满足条件 A. ?1 ? ? 2 C. ?1 ? ? 2

m A ? mB ?2 mB m ? mB D. ?1 ? A ?2 mB
B. ?1 ?

图5

9. 如图 6 所示,分别沿倾角不同的斜面由静止向上拉同一个物体,物体与各斜面间的动摩 擦因数均相同,拉力方向与各斜面均保持平行,物体沿不同斜面作匀加速直线运动的加 速度大小均相同,上升的竖直高度也相同。则在此 过程中 A. 无论沿什么斜面拉, 物体机械能的改变量均相同 B.无论沿什么斜面拉,因摩擦产生的内能均相同 C.沿倾角较大的斜面拉,拉力一定较小 D.沿倾角较小的斜面拉,拉力做的功一定较多 图6
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10. 如图 7 所示, 为自行车的传动机构, 骑行时与地面间不打滑。 a、c 为与车轴等高的轮胎上的两点,d 为轮胎与地面的接触 点,b 为轮胎上的最高点。在向前骑行的过程中 A.b 处向心加速度指向 d B.c 处速度方向竖直向上 C.a、b、c、d 四处速度大小相等 D.a、b、c、d 四处角速度大小不等

b c d

a
图7

11. 从空中的某一点 O,以大小不同的速率沿同一水平方向射出若干个质量为 m 的相同小 球,不计空气阻力的影响。将每个小球的动能增大到各自初动能的 4 倍时的位置分别记 为 P1,P2,P3,……,则 P1、P2、P3、……的连线形状为 A.一段圆弧 B.一条直线 C.一条抛物线 D.一条不规则曲线 12. 有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判 断。例如,从解的物理量单位、解随某些已知量变化的趋势、解在一些特殊条件下的结 果等方面进行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确 性。如图 8 所示,在光滑的水平面上有一质量为 M、倾角为 θ 的光滑斜面,其上有一 质量为 m 的物块,物块在沿斜面下滑的过程中对斜面压力的合理表达式应为

mg sin ? M ? m cos 2 ? Mmg sin ? B. M ? m sin ? cos ? Mmg cos ? C. M ? m sin 2 ?
A. D. mg cos ?

图8

13. 如图 9 所示,AB 是一质量为 m 的均质细竹梯,A 端靠在光滑的竖直墙壁上,B 端置 于水平地面上,杆身与竖直方向夹角为 θ,杆在图示位置处于静止状态。则下列说法中 错误 的是 .. A.θ 增大,梯子可能滑动 B.此时梯子与地面间的静摩擦力大小为 mg tan? C.设 θ 缓慢变为 θ0 时梯子开始滑动,则梯子与地面间的动 摩擦因数 ? ?

1 tan ?0 2

D.若有人沿着梯子往上爬,爬的越高,梯子越容易滑动

图9

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二、填空题(B 第 - 19 题, A - 21 题。 每题 10 分,共 60 .类考生只做 ..... .14 . . . . . .. .类考生只做第 ......16 . . . . . .. 分) 14. 在长为 L 的细绳下端拴一个质量为 m 的小物体,绳子上端固定,设法使小物体在水平 圆周上以大小恒定的速度旋转,如下图 10 所示。则小物体转速越快,细绳与竖直方向 的夹角θ ▲ (填“越大” 、 “不变”或“越小” ) ;细绳拉力 FT ▲ (填“越 大” 、 “不变”或“越小” ) 。 15. 我国第一艘航空母舰“辽宁”舰于 2012 年 9 月 25 日正式服役,其携带的某型号舰载飞 机在其甲板跑道上加速时, 发动机产生的最大加速度为 5m/s2, 所需的起飞速度为 50m/s。 若其甲板跑道长 160m,为使飞机能靠自身的发动机从舰上起飞,弹射装置必须给飞机 至少 ▲ m/s 的初速度。为保证飞机能从舰上不借助弹射装置起飞成功,则辽宁舰 沿飞机起飞方向的航行速度应不低于 ▲ m/s。

图 10

图 11

图 12

16. A、B 两个小球从不同的高度同时水平抛出做平抛运动,它们的运动轨迹如上图 11 所 示, 轨迹交于一点 P。 则两个小球抛出的初速度 vA ▲ vB (填 “>” 、 “=” 或 “<” ) ; 它们 ▲ (填 “能”或“不能” )在 P 点相遇。 17. 如图 12 所示,在倾角为 θ 的光滑斜面上,A、B 两物体沿斜面一起下滑,则在甲、乙 两种情景中(甲:A、B 上下表面与斜面平行;乙:B 上表面水平) ,A、B 两物体间的 摩擦力情况是 f甲 ▲ 0(填 “=”或“≠” ); f乙 ▲ 0(填 “=”或“≠” ) 。

18. 如图 13 所示是简式千斤顶示意图,当摇动把手时,螺纹轴 就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将预制板顶起。当预制板 刚被顶起时对千斤顶的压力为 1.0× 105N, 此时千斤顶两臂间 的夹角为 120° ,不计千斤顶自身的重力,此时光滑螺纹轴作 用于转轴的弹力大小为 ▲ ,若继续摇动把手,将预制 板缓慢顶起的过程中,螺纹轴作用的此弹力大小将 ▲ 19. 质量为 2m 和 m 的 A、B 两物体分别在水平恒力 F1 和 F2 的作用下沿粗糙水平面运动,撤去 F1、F2 后由于摩擦力的作用减速至停止,其 v—t 图 像如图 14 所示。 则 A、 B 两物体与水平面间的动摩擦因数满足关系 ? A : ? B ? A 物体所受的恒力 F1 与摩擦力 Ff1 满足关系 F1 : F f 1 ? ▲ 。 ▲ ;
图 13

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20. 如图 15 所示,一物体 m 在沿斜面向上的恒力 F 作用下,由静止从底端沿光滑的斜面 向上做匀加速直线运动,经时间 t 力 F 做功为 90J,此时撤去力 F,物体又经过时间 2t 回到出发点。若以出发点作为重力势能的零点位置,撤去力 F 时物体的重力势能为 ▲ ,物体回到出发点的动能为 ▲ 。

图 14

图 15

图 16

21. 如图 16 所示,长度为 L 的矩形板,以速度 v 沿光滑水平面平动,并垂直滑向宽度为 d 的粗糙地带。为使矩形板能最终全部通过该粗糙地带,则板面与粗糙地面间的动摩擦因 数 μ 应满足条件 ▲ 。 三、计算题(B 类考生只做第 题和第 题, A 第 题和 第 题 。第 22、 . ......22 . . ...24 . . .. .类考生只做 ..... .23 . . .. .24 . . . 23 题各 17 分,第 24 题 18 分,共 35 分) 22. 如图 17 所示,在光滑水平地面上有一质量为 M=4.0 kg 的平板车,其左端有一质量为 m=1.5 kg 可视为质点的滑块, 它们一起以 v0=5 m/s 的水平速度向右运动, 在平板车右 侧足够远处有一固定障碍物 A,其上表面与平板车上表面等高,厚度可不计。当平板车 碰到障碍物 A 时立即停止运动,滑块最终水平飞离平板车,恰能无碰撞地沿圆弧切线 从 B 点切入光滑竖直圆弧轨道, 并沿轨道下滑。 已知平板车的上表面距离地面高 h=0.8 m,滑块与平板车间的动摩擦因数 μ=0.2,圆弧半径为 R=1.5 m,圆弧所对的圆心角 ∠BOD=θ=106° 。C 为圆弧 BD 的中点,OC 竖直。取 g=10 m/s2,sin53° =0.8,cos53° =0.6。求: (1)滑块飞离平板车时的速度大小; (2)平板车的长度; (3)滑块运动到圆弧轨道最低点 C 时对轨道压力的大小。

图 17

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23. 如图 18 所示,质量为 m=1.5 kg 的可视为质点的小物体无初速度轻轻的放在以 v =6 m/s 顺时针方向匀速转动的传送带上的 P 点,小物体与传送带间的动摩擦因数为 μ1= 0.2,小物体随传送带运动到 A 点后水平抛出,其中 PA=4 m,小物体恰好能无碰撞地 沿圆弧切线从 B 点进入竖直光滑圆弧轨道下滑,圆弧轨道与质量为 M=2 kg 的足够长 的小车左端在最低点 O 点相切,小物体在 O 点滑上原先静止的小车,水平地面光滑, 当小物体运动到右侧足够远处的障碍物 N 处时与 N 发生无机械能损失的碰撞(即碰撞 过程只改变小物体的速度方向,不改变其速度大小) 。 碰撞前小物体和小车已经相对静 止,碰撞后小车可继续向右运动,整个运动过程中小物体始终在小车上,小车运动过程 中和障碍物 N 无相互作用。已知圆弧半径 R=3.0 m,圆弧对应的圆心角 θ 为 60° ,小 2 物体与小车间的动摩擦因数为 μ2=0.3,重力加速度 g=10 m/s 。试求: (1)小物体从 B 点进入竖直光滑圆弧轨道时的速度 vB; (2)小物体经过 O 点时对轨道的压力; (3)若某次小物体以 7 m/s 的速 度从 O 点滑上原先静止的小车, 小物体在与障碍物 N 第一次碰撞 后直至最后静止的过程中,小物 体与小车的接触面上因摩擦产生 的热量 Q 和小物体相对小车的位 移大小。
图 18

24. 如图 19(a)所示, A、B、C、D 为固定于竖直平面内的闭合轨道,AB 段、CD 段均 - 为半径 R=2.5 m 的半圆弧,BC、AD 段水平,AD=BC=12 m。质量 m=5× 10 3 kg 的小环套在轨道上,小环与水平轨道 AD 段的动摩擦因数 ? ?

1 ,与轨道其余部分的摩 6

擦忽略不计。 现使小环在 D 点获得沿轨道向左的初速度 v0=5 m/s, 且在沿水平轨道 AD 段运动过程中始终受到方向竖直向上、大小随速度变化的力 F 作用,变化关系如图 19 (b)所示,小环第一次到达半圆轨道 A 点时对圆弧轨道恰好无压力。小环在 BC 段始 - 终受到水平向右的恒力 F0=5× 10 3 N 作用。小环在圆弧 AB、CD 段运动时无施加其他 外力,不计小环大小,g 取 10 m/s2。求: (1)小环第一次运动到半圆轨道 A 点时及第一次回到 D 点时的速度大小; (2)图 19(b)中力 F 的最大值; ( 3 )小环经过若干次 循环运动达到稳 定运动状态后, 到达 D 点时的速 度应接近于多 大?
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