(最终版)东莞市2009年高一物理力学竞赛决赛试题

2009年东莞市高一物理（力学）竞赛决赛试题第1页共8页东莞市2009年高一物理（力学）竞赛决赛试题考试时间：2009年6月28日星期日上午9：00—11：30满分160分考生必须将答案填在答题卷上一、本题共15小题，每小题4分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．1．如图所示，一个重为8N的物体放在倾角为30°的粗糙斜面上，在F=10N的沿斜面向上的推力作用下处于静止状态。若撒去力F，则物体在沿斜面方向受到的合外力为A．零B．6N，沿斜面向上C．4N，沿斜面向上D．10N，沿斜面向下2．如图所示，物体放在倾斜木板上，当木板倾角θ为300和450时，物体受到的摩擦力大小恰好相同，则物体和木板间的动摩擦因数最接近A．0.5B．0.6C．0.7D．0.83．右图是一种升降电梯的示意图，A为载人箱，B为平衡重物，它们的质量均为M，上下均有跨过滑轮的钢索系住，在电动机的牵引下使电梯上下运动．如果电梯中载人的质量为m，匀速上升的速度为v，电梯即将到顶层前关闭电动机，依靠惯性上升h高度后停止，在不计空气和摩擦阻力的情况下，h为A．gv22B．mgvmM2)(2C．mgvmM2)(D．mgvmM2)2(24．如图所示，一个小物体在足够长的斜面上以一定初速度沿斜面向上运动，斜面各处粗糙程度相同，则物体在斜面上运动的过程中A．动能一定是先减小后增大B．机械能一直减小C．如果某段时间内摩擦力做功与物体动能的改变量相同，则此后物体动能将不断增大D．如果某段时间内摩擦力做功为W，再经过相同的时间，两段时间内摩擦力做功可能相等5．如图所示，是一直升机通过软绳打捞河中物体，物体质量为m，由于河水的流动将物体冲离使软绳偏离竖直方向，当直升机相对地面静止时，绳子与竖直方向成θ角，下列说法正确的是A．绳子的拉力为mg/cosθB．绳子的拉力可能小于mg第3题图ABvvF第1题图第2题图第4题图第5题图2009年东莞市高一物理（力学）竞赛决赛试题第2页共8页C．物体受到河水的作用力等于绳子拉力的水平分力D．物体受到河水的作用力大于绳子拉力的水平分力6．雨点从高空由静止下落，在下落过程中，受到的阻力与雨点下落的速度成正比，下图中能正确反映雨点下落运动情景的是7．物体做平抛运动时，它的速度的方向和水平方向间的夹角α的正切tanα随时间t变化的图像是下图中的8．“嫦娥一号”探月卫星发动机关闭，轨道控制结束，卫星进入地月转移轨道。图中MN之间的一段曲线表示转移轨道的一部分，P是轨道上的一点，直线AB过P点且和两边轨道相切。下列说法中正确的是A．卫星在此段轨道上，动能一直减小B．卫星经过P点时动能最小C．卫星经过P点时速度方向由P指向BD．卫星经过P点时加速度为09．如图所示，竖立在水平地面上的轻弹簧，下端与地面固定，将一个金属球放置在弹簧顶端(球与弹簧不粘连)，并用力向下压球，使弹簧作弹性压缩，稳定后用细线把弹簧拴牢，烧断细线，球将被弹起，脱离弹簧后能继续向上运动，那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的这一运动过程中A．球所受合力的最大值不一定大于球的重力值B．此过程球的机械能一直增加A．B．C．D．第6题图ABPMN地球月球第8题图第9题图第7题图tanαtanαtanαtanαtttt2009年东莞市高一物理（力学）竞赛决赛试题第3页共8页Om1m2αC．球刚脱离弹簧时的动能最大D．球刚脱离弹簧时弹簧的弹性势能最小10．如图所示，ABCD是一个盆式容器,盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆孤,B、C为水平的,其距离d=0.50m，盆边缘的高度为h=0.30m，在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止出发下滑。已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0.10。小物块在盆内来回滑动,最后停下来，则停的地点到B的距离为A．0.50mB．0.25mC．0.10mD．011．两个相同的可视为质点的小球A和B，质量均为m，用长度相同的两根细线把A、B两球悬挂在水平天花板上的同一点O，并用长度相同的细线连接A、B两个小球，然后，用一水平方向的力F作用在小球A上，此时三根线均处于伸直状态，且OB细线恰好处于竖直方向，如图所示。如果两小球均处于静止状态，则力F的大小为A．3/2mgB．mgC．3/3mgD．mg312．竖直上抛物体的初速度与返回抛出点时速度大小之比为k，若在运动过程中空气阻力大小不变，则空气阻力与重力的大小之比为A．kB．k1C．1122kkD．1122kk13．如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平方向的夹角为α=600，两小球的质量比m2：m1为A．33B．32C．23D．2214．物体沿直线运动的v-t关系如图所示，已知在第1s内合外力对物体做的功为W，则A．从第1s末到第3s末合外力做功为4WB．从第3s末到第5s末合外力做功为－2WC．从第5s末到第7s末合外力做功为WD．从第3s末到第4s末合外力做功为－0.75WDABChhd第10题图第11题图第13题图01357t/sv/ms-1图第14题图2009年东莞市高一物理（力学）竞赛决赛试题第4页共8页15．如图所示，DO是水平面，AB是斜面，初速为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零，如果斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点且速度刚好为零，则物体具有的初速度（已知物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零）A．大于v0B．等于v0C．小于v0D．取决于斜面的倾角二、填空题（每题8分共16分）16．（8分）在伽利略羊皮纸手稿中发现的斜面实验数据如右表所示，人们推测第二、三列数据可能分别表示时间和长度。伽利略时代的1个长度单位相当于现在的2930mm，假设1个时间单位相当于现在的0.5s。由此可以推测实验时光滑斜面的长度至少为m，物体沿斜面下滑的加速度约为m/s2。（结果均保留三位有效数字，g取10m/s2）17．（８分）用如图（甲）所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须进行平衡摩擦力。（1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车水平静止地放在长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图乙），直到小车由静止开始沿木板向下缓慢滑动为止。请问这位同学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行？答：。（2）如果这位同学先如（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到的M（小车质量）保持不变的情况下的a—F图线是图丙中的（将选项代号的字母填在横线上）。（3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz.图丁是某同学在正确操作下获得的一条纸带，表：伽利略手稿中的数据11324213093298164526255824366119249716006482104aFoAaFoBaFoCaFoD第17题图丙打点计时器纸带小车甲乙小车纸带第17题图打点计时器AOBCD第15题图2009年东莞市高一物理（力学）竞赛决赛试题第5页共8页其中A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a=（用英文字母表示）。根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为m/s2（结果保留两位有效数字）三、计算与论证。本题共6小题，共84分。按题目要求做答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。18．（15分）游乐场内有一种叫“空中飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，在半径为r=4m的水平转盘的边缘固定着N=10条长为L=10m的钢绳，纲绳的另一端连接着座椅（图中只画出2个），转盘在电动机带动下可绕穿过其中心的竖直轴OO′转动。设在每个座椅内坐着质量相同的人，可将人和座椅看成是一个质点，每个人和座椅的总质量为m=60kg，已知重力加速度为g=10m/s2，不计钢绳的重力及空气的阻力。当转盘以某一角速度匀速转动时，座椅从静止开始随着转盘的转动而升高，经过一段时间后达到稳定状态，此时钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ=37。求（1）稳定时钢绳对座椅的拉力F的大小及转盘转动的角速度ω；（2）每个人和座椅从静止开始到随转盘稳定转动的过程中，绳子的拉力对座椅做的功；（3）如果带动转盘的电动机输出机械功率的效率为80%，转盘因自身转动及克服各种摩擦损失的机械功率为20%，求从座椅开始运动到随转盘稳定转动的过程中，电动机消耗的电能。1.211.832.413.03单位：cmABCDEs1s2s4s3第17题图丁Lr第18题图2009年东莞市高一物理（力学）竞赛决赛试题第6页共8页19．（12分）如图所示，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。（1）求卫星B的运行周期。（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？20．（12分）如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角θ=300，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮。一柔软的细绳跨过定滑轮，两边分别与物块A和B连结，A的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升，物块A与斜面间无摩擦。设当A沿斜面下滑S距离后，细线突然断了。求物块B上升的最大高度H。（假设B没有与定滑轮相碰）第19题图ABθ第20题图2009年东莞市高一物理（力学）竞赛决赛试题第7页共8页21．（12分）辨析题：一架飞机沿水平直线飞行进行投弹训练，当它飞经观察点正上方时投放一颗炸弹，经时间t炸弹落在距观察点正前方L1处，与此同时飞机投放出第二颗炸弹，落地点距观察点正前方L2处．空气阻力不计．某同学认为，如果飞机作匀速直线运动，飞机的速度应该为tL1，并且L2=2L1；如果飞机是作匀加速直线运动，则加速度应该为212tLa。请你判断该同学的认识是否正确，如有错误，请分析指出并写出正确解答。22．（15分）如图所示，在同一竖直平面内两正对着的相同半圆光滑轨道，相隔一定的距离，虚线沿竖直方向，一小球能在其间运动，在最高点与最低点各放一个压力传感器，测试小球对轨道的压力，并通过计算机显示出来，当轨道距离变化时，测得两点压力差与距离x的图像如图乙，g取10m/s2，不计空气阻力，求：(1)小球的质量为多少?(2)若小球在最低点B的速度为20m/s，为使小球能沿轨道运动，x的最大值为多少?x/m△F/N510155100xAB第22题图甲第22题图乙2009年东莞市高一物理（力学）竞赛决赛试题第8页共8页23．（18分）如图所示，长方体滑块B置于水平面上，小滑块A（可视为质点）放置在B的最右端，B的下表面与水平面间的动摩擦因数1=0.05，A、B间的动摩擦因数2=0.2，（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同）。滑块B的质量Bm=1.0kg，小滑块A的质量Am=0.60kg。t=0时刻，小滑块A从B表面上的最右端以相对地面的速度Av=1.6m/s向左运动，同时，B以相对地面的速度Bv=0.40m/s向右运动。问（g取10m/s2）（1）A和B刚开始运动时的加速度大小分别为多少？（2）要使A不滑离B，B的长度L至少为多少？（3）从t=0时刻至A、B对地的速度均为零时，地面对B的摩擦力做的功为多少？第23题图ABvAvB