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2009嘉兴市物理竞赛(高一试题卷)

时间:2013-05-18


2009 年嘉兴市物理竞赛高一试题卷
2009/05/24 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。 3.本试卷数值计算时重力加速度 g 取 10m/s2。 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 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 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 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 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 B.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 D.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 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, 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 A.两队员行进的路程 s甲=s乙 B.两队员的平均速度 v甲=v乙 C. y ? x 图象表示的是速度-时间图象 D. y ? x 图象表示的是位移-时间图象 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 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 的作用力 F 的大小说法一定正确的是 A. F ? ma B. F ? ma C. F ? ma

D.F ? ?m g

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
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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、C 的总重力大小相等 D.给 B 施加一个水平向左的拉力, 系统仍保持静止 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 60g 的网球 A C 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 108km/h 的速度离开球拍, 则 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,初速度大小都为 v0 ?

2gH ,在甲轨道中初速度方向沿斜面,在乙、

丙、丁轨道中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 A.轨道甲和轨道丁 B. 轨道乙和轨道丁 C.轨道丙和轨道丁 D. 只有轨道丁

图4 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

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 ? 的斜面上的 P 点。取 P 点所在 位置为零势能面,则物体刚被抛出时的重力势能与动能之比为 A. tan ? B.

1 tan ?

C. tan ?
2

D.

1 tan 2 ?
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2009 年嘉兴市物理竞赛高一试题卷

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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

3 mg 3R 3 C. mg R
A.

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 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
2

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,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,A物块与圆台的滑动摩擦因数是B物块与圆台的滑动 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,在从开始到两物块AB即将滑动的过程中,下列说法 正确的是 A. 物块A受到的静摩擦力一直增大 B. 物块A受到的静摩擦力先增大后减小 图9 C. 物块 B 受到的合外力先增大,后保持不变 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 m 的小环, 它受到沿斜杆向上的力 F 的作用。 F 可按 力 图(a)(b) 、 、 (c)(d)所示的四种方式随时间变化(图中纵 坐标是 F 与 mg 的比值,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)
2009 年嘉兴市物理竞赛高一试题卷

(c)
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(d)

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 A. x1 B. x2 C. x3 D. x4 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) . ...... . .. . . 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 重力的 0.2 倍。则物体向上运动的最大高度为 ▲ m,物体由出发到最高点所用的 时间为 ▲ 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 的角速度最大不能超过 ▲ rad/s 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,则每只手臂的拉力大小为 ▲ N, 杆对每只手的弹力大小为 ▲ N。

图 12 图 11

图 13

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,又把铁钉击入 L 深。 若第一次锤击时铁锤对铁钉做功为 W, 则第二次锤击时铁锤对铁钉做功为 ▲ 。 (铁钉的重力忽略不计) 18.如图 12 所示,倾角为 ? 的固定斜面上静止一斜劈,斜劈质量为 M,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 F,使 小球在碰到斜面之前作自由落体运动,则 F 的最小值为 ▲ 。 (重力加速度 用 g 表示) 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,它在摩擦力作用下做匀减速运动,加速度的大小为 2m/s2。则物体 A 追上 物体 B 所需时间为 ▲ s。 20.如图 14 所示,某人竖直站立,取中心竖直线 OO’,O 点为 OO’与地面的交点,现有 一小球由长为 l=1.5m 的轻绳拴住,此人用手抓住绳的另一端 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 OO’做匀速圆周运动。 已知 A 点到 OO’的距离为 b=0.3m,A 点到地面的距离为 h=2.0m,绳与竖直线的夹角为 370。 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。
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图 14

图 15

21.质量为 m 的小球塞在一内腔粗糙且粗细均匀的质量也为 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,则管与地面发生第二次碰撞前,小球 相对于管下滑的距离为 ▲ 。 (管始终保持竖直。第二次碰撞前小球还未从 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) .. ... . . . 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,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: (1) v0 至少多大,物体才能运动经过 C 点? (2)v0 为多大时,能使物体运动经过 C 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 3 位有效数字)

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 ? ? 37 。传 输带右边接半圆形轨道 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, 物体通过连接点时无机械能损失。 有一可视为质点的物体从 B 点出发以初 速度 v0 向左运动。已知物体与传输带的动摩擦因数为 ?1 ? 0.4 ,物体与斜面的动摩擦因
0

数为 ? 2 ? 0.3 ,圆轨道光滑。问: v0 至少多大,物体才能运动经过 D 点?(AC 斜面足够 长,结果保留 3 位有效数字)
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图 17 24.阅读材料一后回答(1) (2) (3)三个小题。 再阅读材料二后回答第(4)小题 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 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■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,自由滑行阶段,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,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 6400km,计算结果取 2 位有效数字) (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 推火箭的推力的大小。 (2)计算“神州七号”在 343km 高圆形轨道上运行的速度大小。 (3)报纸上“9 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 定量计算后再近似估计出“■”处是什么数字。 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,可计算万 有引力势能。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。 r

(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,它将绕地 球做椭圆运动。 如图 18 所示,有位同学设计了一条 椭圆轨道,该轨道的周期是原来 343km 高圆周轨 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 助这位同学继续计算求出飞船在 P 点瞬间加速后 的速度 v 的大小。
2009 年嘉兴市物理竞赛高一试题卷

Q

图 18

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