上海市向明中学2023-2024学年高一下学期物理竞赛练习：动力学

上海市高一物理竞赛动力学综合练习(1) 1.在存在空气阻力时竖直向上抛出一物体和没有阻力时以相同的初速度v0的竖直上抛相比( ) (A)上升时间变长 (B)上升时间变短 (C)下降时间变长 (D)下降时间变短 2.1999年11月20日，我国发射了“神舟号”载人飞船，次日载人舱着陆，实验获得成功，载人舱在将着陆之前，由于空气阻力作用有一段匀速下落过程，若空气阻力与速度的平方 成正比，比例系数为k，载人舱的质量为m，则此过程载人舱的速度为 . 3.刀、斧、凿、刨等切削工具的刃部叫做劈，劈的纵截面是一个三角形，如图所示，使用劈的时候，在劈的背上加上力F，这个力产生两个效果，使劈的两个侧面推压物体，把物体劈开，设劈的纵截面是一个等腰三角形，劈背的宽度是d，劈的侧面长度是L，试问劈的两个侧面之间的夹角α多大，劈切削工具最容易劈开？ 4.如图，质量为M的人通过跨过定滑轮的轻绳拉一质量为m的物体，人以加速度a向右匀加速行走，当被拉绳与水平方向间的夹角为α时，求地面对人的静摩擦力f静和支持力N．(滑轮质量和滑轮与轴之间的摩擦不计) 5.十七世纪，意大利物理学家伽利略根据实验指出：在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故．这里的实验是指“伽利略斜面实验”，关于该实验，正确的是 ( ) (A)该实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是荒谬可笑的． (B)该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律． (C)该实验否定了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的错误概念． (D)该实验为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据． 6．一辆汽车重1.2104N，使它的前轮压在地秤上(如图)，测得的结果为6.7103N，汽车前后轮之间的距离是2.7m，求(1)汽车重心的位置?(2)能将前轮与地秤接触点作为转动轴吗?（3）地面对后轮的支持力多大?可以用哪些方法求解? 7.火车在平直的轨道上起动时的加速度约0.2～0.5m/s2．几个同学在火车上，想测量火车起动时的加速度，可以提供的器材有： A．质量m=50g的钩码 B．质量M=500g的玩具小车 C．长度约为10cm，劲度系数约为10N／m的轻弹簧，弹性限度为1.5N D．长为50cm的刻度尺，最小刻度为1mm E．秒表.此外还有一些短线和挂钩等，可以用来连接和固定所选用的器材．请设计一种简单可行的实验方案，测量在平直轨道上火车起动时的加速度．设火车开始停在车站，起动后，做匀加速运动，匀加速运动持续的时间约2min．就你设计的实验方案，回答下列问题．(1)实验必须选用的器材是 .(2)说明测量方法和步骤，指明要测量的物理量 .(3)由所测量的物理量计算加速度的公式是 . 8.某校的学生在开展研究性学习的活动中，为了测量自行车在行驶中的阻力系数k——自行车所受阻力f与其重力mg的比值，即k=f／(mg)，某学生依次做了以下几件事情： (1)找一段平直的路面，并在路面上画一道起点线；(2)用较快的初速度骑车驶过起点线，按下秒表，并从车架上放下一团很容易辨别的橡皮泥；(3)自行车驶过起点线后就不再蹬自行车的踏脚板，而让其依靠惯性沿直线继续前进；(4)待自行车停下，立即按下秒表，记录自行车行驶的时间t；(5)用卷尺量出起点线到橡皮泥的距离s、起点线到终点的距离L及车架离地的高度h。根据上述操作，就可以得出自行车在行驶中的阻力系数是k= (要求用测量得到的物理量来表示)；上述操作中不需要测量的物理量是 . 9.在空中A点，有一重球在竖直向上的力F1作用下处于静止状态．现使力F1方向不变而大小突然增大为F2，经过一段时间，不改变F2的大小而使F2的方向突然改为竖直向下，又经过一段同样长的时间，重球恰好返回到A点，求力F1与力F2大小之比F1：F2= . 10.一只排球，从一定高度落下撞击地面，求撞击过程中排球对地面的最大作用力为多大? 11.我国“神舟”四号飞船于2002年12月30日在酒泉载人航天发射场由长征二号F运载火箭成功发射升空．若长征二号F运载火箭起飞时总质量为4.05103kg，起飞推动力为1.35 105N，运载火箭发射塔高100m．(g=10m/s2)．试问：(1)运载火箭起飞时的加速度多大? (2)假如运载火箭起飞时在推动力不变的情况下，忽略空气阻力及运载火箭质量的变化，试确定运载火箭需经多长时间才能飞离发射塔?(3)这段时间飞船中的“仿真宇航员”承受了多大的平均冲击力?(设“仿真宇航员”的质量为65kg)．(4)飞船在发射升空时，如果真实的宇航员在太空仓内采用站立的姿势，那么，他的心血管系统会受到何种影响?你认为宇航员应采取什么姿势为好? 12.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处，已知运动员与网接触的时间为1.2s．若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小(g=10m／s2)． 13. 如图所示，绳子OO1挂着匣子C，匣内又用绳挂着A球，A的下方用轻弹簧挂着B球，A、B、C三个物体的质量均为m，原来都处于静止状态，当绳OO1被烧断瞬间，关于三个物体的加速度，下列判断正确的是：( ) (A)B的加速度为零 (B)A、B、C的加速度都为g (C)A的加速度为1.5g (D)C的加速度为1.5g 14.如图所示，做匀速直线运动的小车上水平放置一根两端封闭的装有水的试管，管内有一气泡，当水车突然停止运动时，气泡相对试管： （ ） （A）向前运动 （B）向后运动 （C）不动 （D）无法判定 15.如图，风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力．现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室．小球孔径略大于细杆直径．(1)当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数．(2)保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为370，并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?(sin370=0.6,cos370=0.8) 16.如图所示，在光滑水平路面上有质量M=10kg的小车，小车上放一质量m=1kg的木块，木块与小车间动摩擦因数µ=0.25，试问：(1)当作用在木块上的力F1=2N时，木块与小车间的摩擦力多大?(2)当作用在木块上的力F2=2.6N时，木块与小车间的摩擦力多大?(最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力)． 17.如图所示，竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧，两弹簧的一端各与小球相连，另一端分别用销钉M、N固定于杆上，小球处于平衡状态．设拔去销钉M瞬间，小球加速度的大小为12 m／s2．若不拔去销钉M而拔去销钉N瞬间，小球的加速度可能是(取g=10m/s2) ( ) (A)22 m／s2，竖直向上 (B)22 m／s2，竖直向下 (C)2 m／s2，竖直向上 (D)2 m／s2，竖直向下 18.如图所示，岸高为h，人用绳经滑轮拉船靠岸，若当绳与水平方向为θ时，收绳速率始终为v0，试讨论绳子的拉力大小随θ是如何变化的? 19.如图在水平桌面上放一密闭容器，其中盛半容器水，水的上部是空气，水面上浮一木块．现通过阀门再充入一些空气，问：木块没入水中的体积将怎么变化? 20.如图，质量为10kg的物体在F=200N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角θ=370，力F作用2s后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25s后，速度又减为零．求：物体与斜面间的动摩擦因数µ和物体的总位移S． 21.一上劈形物体质量为m1，各个表面均为光滑，上表面水平，将其置于固定的斜面上，其倾角为θ．在m1表面再放置一质量为m2的小球，如图所示，劈形物体从静止开始释放，求：小球在碰到斜面前的运动过程中的加速度． 22.科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法．(1)在水平路面上，一个大人推一辆重车，一个小孩推一辆轻车，各自作匀加速直线运动(阻力不计)，甲、乙两同学在一起议论．甲同学说：根据牛顿运动定律，大人的推力大，小孩的推力小，因此重车的加速度大．乙同学说：根据牛顿运动定律，重车质量大，轻车质量小，因此轻车的加速度大．你认为他们的说法是否正确?请简述理由．(2)甲、乙两位同学分别做“中和滴定”的实验，甲同学认真地做了一次实验，就取得了实验数据．乙同学认真地做了两次实验，取两次数据的平均值作为实验的测定数据．你认为哪一位同学的方法更合理?请简述理由．(3)上述两题涉及到的学科知识虽然各不 相同，但都反映了方法论的问题．请选其中一例从哲学角度加以简要说明． 23.科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等．一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下：A．有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关．B．他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设．C．在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入表中，如图(a)是对应的位移——时间图线．然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度——时间图线，如图(b)中图线1、2、3、4、5所示．D．同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设．回答下列提问：(1)与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是 。(2)图(a)中的AB段反映了运动物体在做 运动，表中x处的值为 . (3)图(b)中各条图线具有共同特点，“小纸杯”在下落的开始阶段做 运动，最后“小纸杯”做 运动．(4)比较图(b)中的图线1和5，指出在1.0～1.5s时间段内，速度随时间变化关系的差异 . 24.历史上曾把在相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速运动”，现称为“另类匀变速直线运动”．另类匀变速直线运动的加速度定义为A=(vt-v0)/s，其中v0和vt分别表示某段位移s内的初速度和末速度；而现在物理学中加速度的定义式为a=(vt-v0)/t．关于A与a，下述正确的是 ( ) (A)若A不变，则a也不变 (B)若A>0且保持不变，则a逐渐减小 (C)若A>0且保持不变，则a逐渐增大 (D)若A不变，则在中间位置处的速度为(vt+v0)/2 25.如图所示，在玻璃管中放一个铁球并注满水，然后再用软木封住管口，将此玻璃管放在旋转的转盘上并与转盘保持相对静止，则球相对管的位置会( ) (A)向外侧运动 (B)向内侧运动 (C)保持不动 (D)不能确定 2．将一小球从某点以初速度v0竖直向上抛出，当小球落回该抛出点时速率为vt，已知小球在运动过程中受到的空气阻力大小与小球的速度大小成正比，求小球从抛出到落回原处所用的时间。 2.解一：上升阶段：-mg-kv=ma，所以=-g-，得v =gt -，所以- v0 =-g t1 -，其中t1为上升所用时间，h为上升高度， 下降阶段：mg-kv=ma’， =g-，得v =gt -，所以 v1 =g t2 -，其中t2为下降所用时间，则v1+ v0= g（t1 + t2）= g t，t=（ v1+ v0）/ g， 解二：阻力正比于速度，上升和下降过程速度图线下的面积相等一正一负，所以阻力随时间变化的图线下的面积也为零，即阻力的总冲量为零，由动量定理得：mgt=m v1- m（- v0）。 5 学科网（北京）股份有限公司 $$