應(yīng)用物理競(jìng)賽輔導(dǎo)2

1、1.在滅火搶險(xiǎn)的過程中，消防隊(duì)員有時(shí)要借助消防車上的梯子爬到高處進(jìn)行救人或滅火作業(yè)，如圖1 所示。已知消防車梯子的下端用摩擦很小的鉸鏈固定在車上，上端靠在摩擦很小的豎直玻璃幕墻上。消防車靜止不動(dòng)，在消防隊(duì)員沿梯子勻速向上爬的過程中，下列說法中正確的是( )A. 鉸鏈對(duì)梯的作用力逐漸減小 B. 墻對(duì)梯的彈力不變C. 地面對(duì)車的摩擦力逐漸增大 D. 地面對(duì)車的彈力不變A15°B30°C45°D60°圖12.斜坡型的房頂具有保溫、節(jié)能、美觀等優(yōu)點(diǎn)，農(nóng)村的平房大都采用這種房頂，城市中的一些居民樓也進(jìn)行了“平改坡”的改造。在進(jìn)行這種斜坡型房頂?shù)脑O(shè)計(jì)中，考慮到下雨時(shí)

2、落至房頂?shù)挠晁鼙M快地淌離房頂，以減少房頂漏水的可能。在如圖1所示的四種情景中最符合上述要求的是 （ ）甲乙圖23如圖2所示為直升機(jī)在飛行過程中的兩種姿態(tài)，對(duì)于這兩種姿態(tài)，下列說法中正確的是（ ）A甲圖所示為降落過程B乙圖所示為降落過程C甲圖所示為起飛過程D乙圖所示為起飛過程圖34.如圖3所示，蕩秋千是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)，人在秋千上可以越蕩越高，這時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能是增大的。為達(dá)到越蕩越高的目的，下列做法中正確的是（ ）A在秋千由最高點(diǎn)蕩向最低點(diǎn)的過程中，人由站立緩緩下蹲，當(dāng)秋千到最高點(diǎn)時(shí)，迅速由下蹲到站立B在秋千由最高點(diǎn)蕩向最低點(diǎn)的過程中，人由下蹲緩緩站立，當(dāng)秋千到最高點(diǎn)時(shí)，迅速由站立到下蹲 C人一

3、直保持站立姿勢(shì) D人一直保持下蹲姿勢(shì)5.在我國的甘肅酒泉和四川西昌有兩個(gè)著名的衛(wèi)星發(fā)射基地，它們?yōu)槲覈暮教焓聵I(yè)立下了汗馬功勞。如果請(qǐng)你參與衛(wèi)星的發(fā)射工作，要發(fā)射一顆地球同步通信衛(wèi)星，從節(jié)能的角度分析，你認(rèn)為在這兩個(gè)基地中的發(fā)射地點(diǎn)和發(fā)射方向應(yīng)選 （ ）A酒泉，向西發(fā)射 B酒泉，向東發(fā)射C西昌，向西發(fā)現(xiàn) D西昌，向東發(fā)射6.潮汐能是一種很有潛力的待開發(fā)的新能源，圖8是雙向潮汐發(fā)電站示意圖。漲潮后打開閘門，海水經(jīng)通道進(jìn)入海灣，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，如圖甲所示；待海灣內(nèi)外水位高度相同，水輪機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉閘門，如圖乙所示；潮落后再打開閘門，海灣中的水經(jīng)通道進(jìn)入大海，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并再次帶動(dòng)發(fā)電機(jī)

4、發(fā)電如圖丙所示；待海灣內(nèi)外水面高度相同，水輪機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，再關(guān)閉閘門，直到下次漲潮至最高點(diǎn)，再打開閘門放水發(fā)電，如此循環(huán)往復(fù)。如果海灣的平均蓄水面積為S，漲潮與落潮水位差為h，海水密度為，水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)將海水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為。求經(jīng)過一次漲、落潮可以發(fā)出的電能。7. 小明等幾位同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)的活動(dòng)中，決定對(duì)“蹦極”運(yùn)動(dòng)所用的彈性繩的性能進(jìn)行研究。勇敢的同學(xué)小紅自愿進(jìn)行測(cè)試，同學(xué)們?cè)谒砩涎b好了位移傳感器，用以測(cè)量她在不同時(shí)刻下落的高度及速度。蹦極前他們首先測(cè)得小紅及所攜帶的全部設(shè)備的總質(zhì)量為50 kg，彈性繩不拉伸時(shí)的長度為12m。小紅從蹦極臺(tái)上下落，根據(jù)傳感器測(cè)到的數(shù)據(jù)，可以利用計(jì)

5、算機(jī)作出如圖9所示的速度位移圖象。請(qǐng)估算：（1）如果認(rèn)為彈性繩的彈力大小跟它的伸長量的關(guān)系符合胡克定律，則彈性繩的勁度系數(shù)k為多大；(2) 小紅下落速度最大時(shí)和落至最低點(diǎn)時(shí)，繩的彈性勢(shì)能各為多大8. 我國南方某學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)小組想粗略估測(cè)太陽的輻射功率。他們通過多種途徑，查到以下資料：日地距離r1.5x1011m,水的比熱容c4.2x103J/(kg·0C)，射到地球的太陽能由于大氣層的吸收，約有50能夠到達(dá)地面。他們?cè)谙闹燎昂笞隽巳缦碌膶?shí)驗(yàn)：取一個(gè)橫截面積S3.Ox10-2m2、形狀矮粗的厚壁泡沫塑料圓筒，并將筒的內(nèi)壁襯上黑色塑料薄膜。在圓筒內(nèi)裝上質(zhì)量m0.60 kg的水，并用透明

6、塑料薄膜將筒口封閉。在天氣晴好的某天中午進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整水平放置圓筒口的方位，使太陽光盡可能的垂直照射在水面上，經(jīng)過時(shí)間t2 min 后，測(cè)得水的溫度升高了t1.O0C，請(qǐng)你幫助該小組的同學(xué)估算太陽的輻射功率。(保留一位有效數(shù)字)9. 圖10是小明為某糧店設(shè)計(jì)的自動(dòng)稱米機(jī)的示意圖，它的工作過程是這樣的：提前在磅秤上輸入要稱量的質(zhì)量數(shù)，然后開啟閥門K，米就自動(dòng)落到磅秤上. 當(dāng)磅秤示數(shù)等于購買者所需質(zhì)量數(shù)時(shí)，稱米機(jī)將自動(dòng)關(guān)閉閥門K，從而實(shí)現(xiàn)了快捷的自動(dòng)稱量。在對(duì)這個(gè)自動(dòng)稱米機(jī)進(jìn)行可行性論證時(shí)，買者認(rèn)為：因?yàn)槊琢髀涞饺萜髦袝r(shí)會(huì)有向下沖擊的力，因而實(shí)際得到的米少了，買方吃了虧：而賣者認(rèn)為：當(dāng)磅秤示數(shù)達(dá)

7、到預(yù)定米的質(zhì)量數(shù)時(shí)，即使自動(dòng)裝置立刻關(guān)閉了閥門K，也還有少量米仍在空中，這些米將是多給買者的，賣方吃了虧。為此雙方發(fā)生了爭(zhēng)執(zhí)。請(qǐng)你通過計(jì)算判定實(shí)際情況是怎樣的。提示：分析過程中不妨假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)通過閥門K 的米的質(zhì)量為mo，米從閥門K 中流出的初速度為零，從閥門K 到米堆的高度為h，米落到米堆上速度立即減為零。10.示波器是一種常用的電學(xué)儀器，可以在熒光屏上顯示出被檢測(cè)的電壓隨時(shí)間的變化情況。它的工作原理如圖10所示，真空室中陰極K逸出電子(初速度可忽略不計(jì))，經(jīng)過電壓Ul= 910V的加速電場(chǎng)后，由小孔S沿正對(duì)且相互靠近的水平金屬極板A、B 和豎直金屬板C、D 間的中心線依次通過兩對(duì)平行金屬

8、板間。且已知A、B和C、D的長度均為l0.20m,A、B和C、D兩板間的距離均為d0.020m，金屬板的面積足夠大。在A、B兩板間加上如圖11甲所示的正弦交變電u2，當(dāng)A板電勢(shì)高于B板電勢(shì)時(shí)，電壓記為正值；在C、D兩板間加上如圖11乙所示的交變電壓u3，當(dāng)C板電勢(shì)高于D板電勢(shì)時(shí)，電壓記為正值。兩對(duì)金屬板間的電場(chǎng)可視為全部集中在兩板之間，且分布均勻。在C、D 兩極板右側(cè)與極板右端相距s 0.30m處有一個(gè)與兩對(duì)金屬板中心線垂直的熒光屏，中心線正好經(jīng)過屏的中點(diǎn)。若不計(jì)兩對(duì)金屬板之間的距離，且熒光屏足夠大，并已知電子的質(zhì)m0.91×10-30kg，所帶電荷量e1.6x10-19C，不計(jì)電子

9、之間的相互作用力。( 1 ) 要使所有的電子都能打在熒光屏上，兩對(duì)偏轉(zhuǎn)金屬板間所加電壓的最大值U20、U30應(yīng)滿足什么條件？(2) 若U20滿足(1)中的條件，要使熒光屏上能顯示出u2 的若干個(gè)完整周期內(nèi)的波形，C、D 兩板間所加交變電壓u3 的周期應(yīng)滿足什么條件？(3) 若熒光屏上顯示出一個(gè)u2 完整的波形，計(jì)算這個(gè)波形的峰值高度和最大長度，并在圖11丙中畫出這個(gè)波形.11.如圖1所示為大學(xué)教室里常見的兩塊可上下拉動(dòng)的活動(dòng)黑板，兩塊黑板的形狀和質(zhì)量均相同，通過兩只定滑輪用繩索相連. 某同學(xué)要把前面的黑板向下移動(dòng)，他有兩種方法，一是勻速向下拉前面的黑板，二是勻速向上推后面的黑板. 如果兩次移動(dòng)

10、黑板的速度大小都相等，那么這兩種方法中，哪種方法人做功的功率較大？為什么？圖112.2008年8月，北京將舉辦第29屆奧運(yùn)會(huì)，實(shí)現(xiàn)新中國幾代人的夢(mèng)想. 在奧運(yùn)會(huì)的三大球項(xiàng)目中，女排是最有可能爭(zhēng)奪冠軍的隊(duì)伍，她們?cè)兄暹B冠的輝煌，又是上屆雅典奧運(yùn)會(huì)的冠軍，全國人民都對(duì)她們寄予厚望.排球的標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地長18m、寬9m，女排網(wǎng)高2.24m，每半場(chǎng)都畫有一條3m線，從而把場(chǎng)地分為前場(chǎng)和后場(chǎng)，如圖12甲所示. 圖中A點(diǎn)為對(duì)方場(chǎng)地3m線與邊線的交點(diǎn)，假設(shè)對(duì)方某運(yùn)動(dòng)員于A點(diǎn)處豎直起跳，沿水平方向擊球，擊球點(diǎn)離地高度為h=3.00m，不考慮球的旋轉(zhuǎn)與空氣阻力，把球看作質(zhì)點(diǎn)，已知重力加速度g=10m/s2. B點(diǎn)

11、為該邊線正上方網(wǎng)口上的一點(diǎn)，以B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿網(wǎng)水平向右為x軸、豎直向上為y軸，建立平面直角坐標(biāo)系，如圖12乙所示. 我方攔網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)員只要把哪個(gè)區(qū)域封死，就能保證對(duì)方的這次擊球不能直接得分？請(qǐng)通過計(jì)算后把這個(gè)區(qū)域標(biāo)在乙圖的坐標(biāo)系上，并注明邊界處幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo). 0x /my/m3691.00.518m9m3m2.24mBA圖12甲 乙13.為了測(cè)量列車運(yùn)行的速度和加速度大小，可采用如圖10所示的裝置，它由一塊安裝在列車車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在地面的一組線圈及電流測(cè)量記錄儀組成(測(cè)量記錄儀未畫出)。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，就能求出列車的速度和加速度。如圖11所示為鐵

12、軌和列車的俯視圖，假設(shè)磁體端部磁感應(yīng)強(qiáng)度B=4.4×10-2T，且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體沿鐵軌方向的寬度與線圈寬度相同，線圈的匝數(shù)n=5，垂直于鐵軌方向長l=0.20 m，電阻r=0.40 (包括引出線的電阻)，測(cè)量記錄儀自身電阻R=4.0，其記錄下來的電流一位置關(guān)系圖，即i-s圖如圖12所示。 (1)試計(jì)算列車通過線圈I和線圈II時(shí)的速度v1和v2的大小。(2)假設(shè)列車做的是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求列車在兩個(gè)線圈之間的加速度的大小。14.有一種“滾軸溜冰”的游藝活動(dòng)，游藝時(shí)“溜冰”者腳穿帶有小輪子的鞋，在場(chǎng)地內(nèi)像溜冰一樣滑行。為了使此項(xiàng)活動(dòng)更具有刺激性，有的場(chǎng)地設(shè)計(jì)了一些

13、凸起的地面(如圖13所示)。但為了使“溜冰”的過程中不發(fā)生危險(xiǎn)，要求“溜冰”者運(yùn)動(dòng)時(shí)不能脫離凸面。已知“溜冰”的最大速度為vm，“溜冰”場(chǎng)地要設(shè)計(jì)一段與水平面平滑連接的圓柱形的凸起面，那么該圓柱形凸起面的水平長度，與其高度h應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系，才能保證“溜冰”者停止蹬地后沖上凸起面的過程中，既能從凸起面上通過而又不脫離凸起面而發(fā)生危險(xiǎn)?(已知地球表面的重力加速度為g) 圖915.用超聲波測(cè)量管道中液體流量有多種方法，其中一種為如圖9所示的超聲波飛行時(shí)間流量傳感器裝置.一個(gè)探頭發(fā)出的超聲波束通過管壁進(jìn)入管道被管壁的另一面反射后，正好由另一個(gè)超聲波探頭接收. 超聲波的路徑呈V形.測(cè)量時(shí)，上游和下游的

14、超聲波傳感器輪流發(fā)射和接收超聲波脈沖. 用高精度數(shù)字計(jì)時(shí)器分別測(cè)量超聲波束沿順行和逆行在管道內(nèi)傳播的時(shí)間差，其絕對(duì)值為T. 設(shè)管道內(nèi)徑為D，超聲波束在管道內(nèi)與管道橫截面的夾角為，管內(nèi)流體靜止時(shí)超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間為T0. 測(cè)出以上物理量便可計(jì)算出流體流速.請(qǐng)推導(dǎo)出由這些物理量計(jì)算流體流速的表達(dá)式（提示：忽略超聲波穿過管壁的時(shí)間和折射；計(jì)算中要做適當(dāng)?shù)慕疲? 16.小華同學(xué)為了探究彈性球與其他物體碰撞的情況，他先從網(wǎng)上獲取如下信息：通常用恢復(fù)系數(shù)e表示兩物體一維碰撞機(jī)械能損失的情況.它等于碰撞后兩球的分離速度，與碰撞前兩球的接近速度之比，即：恢復(fù)系數(shù)由碰撞兩物體的材料性質(zhì)決定.小華的探究實(shí)

15、驗(yàn)如下：讓質(zhì)量為10.75g，直徑為26mm的塑料彈性球從80cm高處自由下落，碰到地面的瓷磚后彈起；再下落，再彈起；再下落，再彈起；，當(dāng)塑料彈性球與瓷磚碰撞10次后，還能彈起8cm. 如果不計(jì)空氣阻力，并假定彈性球始終在同一豎直線上運(yùn)動(dòng).（1）請(qǐng)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求彈性球與瓷磚碰撞的恢復(fù)系數(shù)e.（2）請(qǐng)用e表示出彈性球每次碰撞過程中機(jī)械能的損失與碰撞前的機(jī)械能之比.17.在不少旅游景點(diǎn)里都設(shè)置了一種速降的游樂項(xiàng)目：從山上高處向山下低處安裝一根鋼索，人坐在吊籃里通過繩索和滑輪沿著傾角為的鋼索快速下滑，如圖8-1所示。理想情況下，下滑時(shí)的加速度大小等于g sin ，穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，即滑輪、繩索、

16、人（包括吊籃在內(nèi)，下同）組成的系統(tǒng)保持相對(duì)靜止時(shí)，繩索與豎直方向間的夾角也等于。但實(shí)際上有兩個(gè)原因使得加速度要變小，并且繩索與豎直方向間的夾角一般不等于，原因之一是滑輪并非理想的無摩擦，原因之二是空氣阻力不能忽略。設(shè)滑輪的質(zhì)量為M，人的質(zhì)量為m，繩索的質(zhì)量相對(duì)滑輪和人來說可以忽略，滑輪與鋼索間的摩擦因數(shù)為,人運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力等于人的重力的k倍，滑輪運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力不計(jì)。試通過計(jì)算討論：在穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，有沒有可能繩索與豎直方向間的夾角，但加速度的值小于g sin ？如果有可能，請(qǐng)指出必須滿足的條件；如果沒有可能，請(qǐng)說明理由。鋼索圖8-1圖11所示為某運(yùn)動(dòng)員用背躍式過桿跳高的示意圖（為簡(jiǎn)化問題起見，可不考慮運(yùn)動(dòng)員沿橫桿方向上的分運(yùn)動(dòng)）.他經(jīng)過助跑后的起跳點(diǎn)為圖中的A點(diǎn)，A點(diǎn)與橫桿B間的水平距離為s.運(yùn)動(dòng)員身高為l，身體的質(zhì)心C點(diǎn)假設(shè)恰位于身體的正中位置.他背對(duì)橫桿起跳離地的瞬間，身體可看作一條直線，與地面成角，此時(shí)腳端的速度方向與身體在一直線上，而質(zhì)心C點(diǎn)的速度大小為v0,