中学生物理竞赛1-32力学试题分类汇编(4)

2019-04-16 17:55

一质量mA?20.0kg的小物块A(可视为质点),向右的水平拉力F?120.0N作用于车厢,使之从静止开始运动,测得车厢B在最初2.0 s内移动的距离s?5.0m,且在这段时间内小物块未与车厢壁发生过碰撞.假定车厢与地面间的摩擦忽略不计,小物块与车厢壁之间的碰撞是弹性的.求车厢开始运动后4.0 s时,车厢与小物块的速度.

(18-1)如图预18-l所示,杆OA长为R,可绕过O点的水平轴在竖直平面内转动,其端点A系着一跨过定滑轮B、C的不可伸长的轻绳,绳的另一端系一物块M,滑轮的半径可忽略,B在O的正上方,OB之间的距离为H。某一时刻,当绳的BA段与OB之间的夹角为?时,杆的角速度为?,求此时物块M的速率vM。

(18-4)在用铀 235作燃料的核反应堆中,铀 235核吸收一个动能约为0.025eV的热中子(慢中子)后,可发生裂变反应,放出能量和2~3个快中子,而快中子不利于铀235的裂变.为了能使裂变反应继续下去,需要将反应中放出的快中子减速。有一种减速的方法是使用石墨(碳12)作减速剂.设中子与碳原子的碰撞是对心弹性碰撞,问一个动能为E0?1.75MeV的快中子需要与静止的碳原子碰撞多少次,才能减速成为0.025eV的热中子?

(18-5)如图预18-5所示,一质量为M、长为L带薄挡板P的木板,静止在水平的地面上,设木板与地面间的静摩擦系数与滑动摩擦系数相等,皆为?.质量为m的人从木板的一端由静止开始相对于地面匀加速地向前走向另一端,到达另一端时便骤然抓住挡板P而停在木板上.已知人与木板间的静摩擦系数足够大,人在木板上不滑动.问:在什么条件下,

最后可使木板向前方移动的距离达到最大?其值等于多少?

(17-2)一半径为R?1.00m的水平光滑圆桌面,圆心为O,有一竖直的立柱固定在桌面上的圆心附近,立柱与桌面的交线是一条凸的平滑的封闭曲线C,如图预17-2所示。一根不可伸长的柔软的细轻绳,一端固定在封闭曲线上的某一点,另一端系一质量为m?7.5?10-2kg的小物块。将小物块放在桌面上并把绳拉直,再给小物块一个方向与绳垂直、大小为v0?4.0m/s的初速度。物块在桌面上运动时,绳将缠绕在

立柱上。已知当绳的张力为T0?2.0N时,绳即断开,在绳断开前物块始终在桌面上运动. 1.问绳刚要断开时,绳的伸直部分的长度为多少?

2.若绳刚要断开时,桌面圆心O到绳的伸直部分与封闭曲线的接触点的连线正好与绳的伸直部分垂直,问物块的落地点到桌面圆心O的水平距离为多少?已知桌面高度H?0.80m.物块在桌面上运动时未与立柱相碰.取重力加速度大小为10m/s2.

(17-8)如图预17-8所示,在水平桌面上放有长木板C,C上右端是固定挡板P,在C上左端和中点处各放有小物块A和B,A、B的尺寸以及P的厚度皆可忽略不计,A、B之间和B、P之间的距离皆为L。设木板C与桌面之间无摩擦,A、C之间和B、C之间的静摩擦因数及滑动摩擦因数均为?;A、B、C(连同挡板P)的质量相同.开始时,B和C静止,

试问下列情况是否能发生?要求定量求出能发生这些情况时物块A以某一初速度向右运动.

A的初速度v0应满足的条件,或定量说明不能发生的理由.

(1)物块A与B发生碰撞;

(2)物块A与B发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B与挡板P发生碰撞; (3)物块B与挡板P发生碰撞(设为弹性碰撞)后,物块B与A在木板C上再发生碰撞;

(4)物块A从木板C上掉下来; (5)物块B从木板C上掉下来.

(16-2)一质量为M的平顶小车,以速度V0沿水平的光滑轨道作匀速直线运动。现将一质量为m的小物块无初速地放置在车顶前缘。已知物块和车顶之间的滑动摩擦系数为μ。 1、若要求物块不会从车顶后缘掉下,则该车顶最少要多长? 2、若车顶长度符合1问中的要求。整个过程中摩擦力共做多少功?

(16-9)一个大容器中装有互不相容的两种液体,它们密度分别为ρ1和ρ2(ρ1<ρ2).现让一长为L\\密度为(ρ1+ρ2)/2的均匀木棍,竖直地放在上面的液体内,其下端离两液体分界面的距离为3L/4,由静止开始下落.试计算木棍到达最低处所需的时间.假定由于木棍运动而产生的液体阻力可以忽略不计,且两液体都足够深,保证木棍始终都在液体内部运动,既未露出液面,也未与容器底相碰.

(15-1)下雨时,雨点竖直落到地面,速度为10米/秒。若在地面上发放一横截面积为80平方厘米,高10米的圆柱形量筒,则经30分钟,筒内接的雨水水面高度为1厘米。现因风的影响,雨水下落时偏斜30°,若用同样的量筒接的雨水量与无风时相同,则所需时间()分钟。

(15-3)考虑到地球上物体除受地球的引力外还受到太阳的引力作用,若用弹簧秤称量同一物体的重量时,白天的示数与夜晚的示数是否相同?试说明理由。(设地球上各点到太阳的距离之差忽略不计)

(15-5)一固定的斜面,倾角为θ=45°,斜面长L=2.00米.在斜面下端有一与斜面垂直的挡板.一质量为m的质点,从斜面的最高点沿斜面下滑,初速度为零.下滑到最底端与挡板发生弹性

碰撞.已知质点与斜面间的滑动系数μ=0.20,试求此质点从开始到发生第11次碰撞的过程中运动的总路程.

(15-8)如图四,质量M=0.4kg的靶盒位于光滑水平的导轨上,连接靶盒的弹簧的一端与墙壁固定,弹簧的倔强系数k=200N/m,当弹簧处于自然长度时,靶盒位于O点.P是一固定的发射器,他根据需要瞄准靶盒,每次发射出一颗水平速度v0 =50m/s,质

量m=0.10kg的球形子弹.当子弹打入靶盒后,便留在盒内(假定子弹与盒发生非弹性碰撞).开始时靶盒静止.今约定,每当靶盒停在或到达O点时,都有一颗子弹进入靶盒内.

1,若相继有6颗子弹进入靶盒,问每一颗子弹进入靶盒后,靶盒离开O点的最大距离各为多少?他从离开O点到回到O点经历的时间各为多少?

2若P点到O点的距离为s=0.25m,问至少应发射几颗子弹后停止射击,方能使靶盒来回运动而不会碰到发射器.

(14-1)一质点沿χ轴作直线运动,其中ν随时间t的变化如图1(a)所示,设t=0时,质点位于坐标原点Ο处.试根据ν-t图分别在图1(b)及图1(c)中尽可能准确的画出 :

1. 表示质点运动的加速度α随时间t变化关系的α-t图 .

2. 表示质点运动的位移χ随时间t变化关系的χ-t图 .

(14-2)三个质量相同的物块 A,B,C 用轻弹簧和一根轻线相连,挂在天花板上,处于平衡状态,如图2所示。现将A,B之间的轻线剪断,在刚剪断的瞬间,三个物体的加速度分别是 ( 加速度的方向以竖直向下为正 ):

A 的加速度是 ________;B 的加速度是 _________;C 的加速度是 _________;

(14-3)测定患者的血沉,在医学上有助于医生对病情作出判断,设血液是由红血球和血浆组成的悬浮液.将次悬浮液放入竖直放置的血沉管内,红血球就会在血浆中匀速下沉,其下沉速率称为血沉。某人的血沉υ的值大约是10毫米/小时.如果把红血球近似看作是半径为R的小球,且认为它在血浆中所受的粘滞阻力为f=6πηRυ.在室温下η≈1.8×10-3帕.秒.已知血浆的密度ρ

0≈1.0×103千克/米3,

红血球的密度ρ≈1.3×103千克/米3.试由以上数据估算红血球半径的大

小 ( 结果取一位有效数字 ).


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