十九屆北京市高一物理(力學)競賽決賽試題

十九屆北京市高一物理（力學）競賽決賽試題

（北京二中杯）（2006年）一、空題.地球繞太陽運動的軌跡近似為圓，圓半徑約1.5X1011m.已知著名的哈雷彗星的周期是76年，彗星離太陽最近的距離是8.9X1010m,由此可知彗星離太陽最遠的距離為m.如圖1所示，車廂沿水平軌道以速度v勻速運動.車廂內以長為l的細線拴一質量為m的小球，開始時車廂中人使小球偏離豎直方向0角，從靜止釋放小球.當小球運動到最低點時，站在車廂中人觀察細線對小球做功為；站在地面上的人觀察細線對小球做功為.圖13.如圖2所示，物塊質量為m,從距彈簧頂端h處自由下落.彈簧豎直立于地面，彈簧質量不計，原長為l,勁度系數為k,物塊向下運動過程中動能最大值是.4.雨滴在空氣中下落時受到的空氣阻力F=0.3pSv2,式中空氣密度p=1.2kg/m3,S為水滴橫截面積，v為下落速度，所用單位均為［SI］制，由此可知半徑為1.5mm的雨滴在下落過程所能達到的收尾速度（即最大速度）為m/s..如圖3所示，水平傳送帶寬度為d,以速度杪勻速運行，質量為m的工件以速度v0進入傳送帶，v0與v垂直，工件到傳送帶正中間附相對傳送帶靜止，則工件從進入傳送帶到相對于傳送帶靜止所用的時間t=*心_圖3.身高為辦米的人躺在赤道附近的海灘上觀看日落，當日落時他立刻站起來，經過9秒時間后又一次看到日落，由此可估算出地球的半徑R,估算R的公式是R=米.二、計算題.雷達觀測員正在監(jiān)視一個越來越近的拋射體,某一時刻測到如下信息：（1）拋射體達到最大高度且以速度v沿水平方向運動.（2）觀測員到拋射體的直線距離為L.（3）觀測員觀察拋射體的視線與水平方向成0角,假設地球表面為平面且觀測員位于拋射體軌道所在的豎直平面內.試問若拋射體不能擊中觀測者秒應滿足什么條件？

.質量為M千克，半徑為r的光滑半球，其底面放在光滑的水平面上，如圖4所示，有一質量為m的質點初始在半球面的頂點，受擾動由靜止沿半球面滑下．問當質點的位置與球心的聯線和豎直向上的直線夾角為0時(未離開球面)，此質點相對球面的速率..萬有引力勢能為V(r)=-GMm現假設有一人造星體在距地球表面幾百公里高的圓形軌道運行，其機r械能為E1.運行多圈后星體的機械能為E2(E2<E1).試證明星體的動能改變^T=E1-E2..楔塊頂重裝置如圖5所示.設重物B的質量為M千克，它與楔塊之間的靜摩擦系數為四，楔塊的頂角為0,其它接觸處摩擦不計.試求：（1）頂住重塊所需力F的大?。唬?）不加力F能處于自鎖的角0應為多大．.如圖6所示滑塊A質量為m千克，在半徑為尺的光滑半圓周上無摩擦酌滑動，此半圓周在鉛垂面內靜止.滑塊A上系一彈性系數為k的彈性線AOD,此線穿過光滑的固定環(huán)O并固結在D點.已知滑塊在O點時彈性線的張力為零.初始滑塊靜止在B點釋放.試求：（1）滑塊下滑到彈性線與水平夾角為0時速度v的大?。唬?）滑塊下滑到彈性線與水平夾角為0時半圓周對滑塊的作用力W；⑶試分析在滑塊下滑過第十九屆北京市高一物理（力學）競賽

決賽參考答案一】填空題L5.3x1。醛m捱示依嶗常有r_C1.5X1011/(一L0,”?uj2屋(1一8§e)提示；依據動能定理，若站在堆面觀察應有：WT4*mgl（1-cost#）=—mvf--mV2,KH4以工12g1（l二+u.2222*mgmghT^2k提示：依據機械能守恒應有："喑3豌）4%+。，其中獷平7.4m/s提示：mg二為，即。亭g=03。"加\）：.d——%提示：分析_L件垂直于傳送帶的分運動，是以為為初速、末速為零、位移為,的勻減速.運動,依此?有才二曳,0=上尸或用摩擦力/沿垂直于傳送帶方向的沖量/--瓶力求解.[2X-2,口2x(12x3600)”K,儲(Ar)

提示：如右圖：在本題中7.分析與解，題6解圖AA?tAA\AAA'B提示：如右圖：在本題中7.分析與解，題6解圖AA?tAA\AAA'B-AOC41布—終M1"二、計算題拋射體距地面的高度h-Lsinfl拋射體距觀察者的水平距離x=Lcos0拋射體落到地面的時間為2Lsin&GiRAt拋射體不能由中觀涮.者的條件為W>工或％<拋射體不能由中觀涮.者的條件為W>工或％<n8.分析。解:SgosSV><設滑塊相對球的速度為0,半球的速度為方wr=ucos0,u?=-usinO設滑塊相對球的速度為0,半球的速度為方wr=ucos0,u?=-usinOut=-qu_=0工).1y題區(qū)解圖滑塊的絕對速度為Evx=uccsO-V系統(tǒng)的水平動鼠守恒m(ucos6-v)-Afv-0(1)系統(tǒng)機械能守恒rmt8s8V=M+m6rmt8s8V=M+m6-u)2+楠2sin2jVTv'4=mga12)J2go(l-cos&)匚m之八18s9IM+/n)9.分析與解:設初始圓軌道半徑為八，另一軌道半徑為馬GMmmv\112-?_…r_…rL7GMm動能為T｝二彳陽埒=——&?jT]…普機械能―?-詈另一軌道半徑為々動能為T2=GMm動能為T2=GMm2G勢能為彩GMmr2機械能0=8+匕=-￡四

2GGMm11由(1)和(.1)Xf=E、一5-E,>E,aA7>0動能增加10.分析與解；如圖對重物8有McosSj/g-fsin。<1>第摩擦力f=w⑵對楔塊-fgsB+Nsin9=F1nm(3)對重物E有jV=Mg+/sinP(4)靜摩擦力f=/^Nf+'sin8=尸癡、C6)由(1)和⑵Mg(cos6+〃sinJ)(cosO+asin。)代入⑶Mgsin6riMgcos8(cdsS+^usine)由⑷,⑸Mg

(cos0-/zsin0)RMg

(cos9-^sin6)MgsinU+1r/Mgcos?

(8sU-#sin9)若F=0可自鎖(/6-n)=0以B=h0<arctg^L1K分析與解：此系統(tǒng)機械能守恒，選半圓環(huán)的最低點為重力勢能的零點.初始時動能為零(1)設彈性繩與水平夾角為學時速度的大小為竹則tngR+—k[j27?)4-mgR。-COS絢)H—k(2Rsin中)2222月［以mV1-2kR7(1-2sin2^)+2mgRcos2(p

2kR工--4-2gZf)eos2^m（2）受力分析如圖設彈性繩的拉力為設彈性繩的拉力為「半圓給滑塊的作用力為N/V4-7'sint