中学生物理竞赛1-32力学试题分类汇编(5)

2019-04-16 17:55

(14-7)A,B,C为三个完全相同的表面光滑的小球,B,C两球各被一长L=2.00米的不可伸长的轻线悬挂于天花板下,两球刚好接触.以接触点O为原点作一直角坐标系 O χyz,z轴竖直向上,Ox与两球的连心线重合,如图6所示.今让A 球射向 B,C两球,并与两球同时发生碰撞.碰撞前,A球速度方向沿y轴负方向反弹,速率υA0 =4.00米/秒.相碰后,A球沿y轴负方向反弹,速率υA =0.40米/秒

1. 求B,C两球被碰后偏离O点的最大位移量 .

2. 讨论长时期内B,C两球的运动情况( 忽略空气阻力,取g=10米/秒2).

(13-2)在一些重型机械和起重设备上,常用双块式屯磁制动器,它的简化示意图如图所示.O1和O2为固定铰链.在电源接通时,A杆被往下压,通过铰链C1、C2、C3使弹簧S被拉伸,制动块B1、B2与制动轮D脱离接触,机械得以正常运转.当电源被切断后,A杆不再有向下的压力(A杆及图中所有连杆及制动块所受重力皆忽略不计),于是弹簧回缩,使制动块产生制动效果.此时O1C2和O2C2处于竖直位置.已知欲使正在匀速转动的D轮减速从而实现制动,C1至少需要M=1100牛·米的制动力矩,制动块与制动轮之间的摩擦系数? = 0.40,弹簧不发生形变时的长度为L=0.300米,制动轮直径d=0.400米,图示尺寸a=0.065米,h1=0.245米,h2=0.340米,试求选用弹簧的倔强系数k最少要多大.

(13-7)从离地面的高度为h的固定点A,将甲球以速度v0抛出,抛射角为?,0 < ??< ?/2,若在A点前方适当的地方放一质量非常大的平板OG,让甲球

A?oh?v0GAC3C2h2B1DB2h1

o1ao2与平板作完全弹性碰撞,并使碰撞点与A点等高,如图所示,则当平板倾角? 为恰当值时( 0 < ? ?< ?/2 ),甲球恰好能回到A点.另有一小球乙,在甲球自A点抛出的同时,从A点自由落下,与地面作完全弹性碰撞.试讨论v0、?、?应满足怎样的一些条件,才能使乙球与地面碰撞一次后与甲球同时回到A点。

(13-8)三根长度均为l=2.00米,质量均匀的直杆,构成一正三角形框架ABC.C点悬挂在一光滑水平转轴上,整个框架可绕转轴转动.杆AB是一导轨,一电动玩具松鼠可在导轨上运动,如图所示.现观察到松鼠正在导轨上运动,而框架却静止不动,试论证松鼠的运动是一种什么样的运动.

(12-1)一木版竖直地立在车上,车在雨中匀速 行进一段给定的路程。木版板面与车前进方向垂直,其厚度可忽略。设空间单位体积中的雨点数目处处相等,雨点匀速竖直下落。下列诸因素中与落在木版面上雨点的数量有关的因素是() A、雨点下落的速度 B、 单位体积中的雨点数 C、车行进的速度 D、木版的面积

(12-2)放映电影时,看到影片中一辆马车从静止起动,逐渐加快。在某一时刻车轮开始倒转。已知电影放映机的速率为每秒30幅画面,车轮的半径是0.6米,有12根辐条。车轮开始倒转时马车的瞬时速度是_________米/秒。

ABC

(12-5)如图2所示,原长L0为100厘米的轻质弹簧放置在一光滑的直槽内,弹簧的 一端固定在槽的O端,另一端连接一小球。这一装置可以从水平位置开始绕O点缓缓地转到竖直位置。设弹簧的形变总是在其弹性限

度内。试在下述( a)、(b)两种情况下,分别求出这种装置从原来的水平位置开始缓缓地绕O点转到竖直位置时小球离开原水平面的高度h0。

(1)在转动过程中,发现小球距原水平面的高度变化出现极大值,且极大值hm为40厘米。

(2)在转动的过程中,发现小球离原水平面的高度不断增大。

(12-10)军训中,战士距墙S0以速度V0起跳,如图6所示,在用脚蹬墙面一次,使身体变为竖直向上的运动以继续升高。墙面与鞋底之间的静摩擦系数为μ0,求能使人体重心有最大总升高的起跳角θ。

(11-4)顶杆AB可在竖直滑槽K内滑动,其下端由凹轮M推动,凸轮绕O轴以匀角速ω转动,见图。在图示的瞬时,OA=r,凸轮轮缘与A接触法线n与OA之间的夹角为α,试求此瞬时顶杆AB 的速度

(11-7))跳水运动员从高于水面H=10米的跳台自由落下,假设运动员的质量m=60千克,其体形可等效为一长度L=1.0米、直径d=0.30米的圆柱体,略去空气阻力。运动员入水后,水的等效阻力F作用与圆柱体的下端面,F的量值随入水深度Y变化

的函数曲线如图。该曲线可近似看作椭圆的长、短轴OY和OF重合。椭圆与Y轴相交于Y=h处,与F轴相交于F=(5/2)mg处。为了确保运动员的安全,试计算水池中水的深度h至少应等于多少。(水的密度取ρ=1.0×10千克/米)

(11-11)有一木版可绕其下端的水平轴转动,转轴位于一竖直墙面上,,如图11-9,开始时木版与墙面的夹角15,在夹角中放一正圆柱形木棍,截面半径为r,在木版外侧家一力F使其保持平衡。在木棍端面上画上画一竖直向上的箭头。已知木棍与墙面之间和木棍与木版之间的静摩擦系数分别为μ1=1.00, μ2≈0.577.若极缓慢地减小所加的力F,使角慢慢张开,木棍下落。问当夹角张到60时,木棍端面上的箭头指向什么方向?附三角函数表

3

3

θ sinθ cosθ

7.5 0.131 0.991 。15 0.259 0.966 。30 0.500 0.866 。60 0.866 0.500 。(10-5)半径为R、质量为M1的均匀圆球与一质量为M2的重物分别用细绳AD和ACE悬挂于同一点A,并处于平衡,如图10-4所示。已知悬点A到球心O的距离为L,不考虑绳的质量和绳与球心的摩擦,试求悬挂圆球的绳AD与竖直方向AB的夹角θ。

(10-10)10个同样的扁长木块一个紧挨一个地放在水平底面上,如图10-10所示,每个木块的质量m=0.40千克,长l=0.50米,它们与底面间的静摩擦和滑动摩擦系数均为μ2=0.10。

图10-4

EOBCDAθ原来木块处于静止状态。左方第一个木块的左端上方放一质量为M=1.0千克的小铅块,它与木块间的静摩擦和滑动摩擦系数均为μ1=0.20。现突然给铅块一向右的初速度V0=4.3米/秒,使其在大木块上滑行。试确定铅块最后的位置在何处(落在地上还是停在哪块木块上)。取重力加速度g=10米/秒。设铅块的线度与l相比可以忽略。

图10-10

(9-4)某地有一大型摆钟,其走时由钟摆的摆动来控制,若将钟摆看作单摆,当摆长为l1时,摆钟指示经过时间为24小时的时候,比标准钟指示快12分0秒,要使摆钟走时正确,其摆长应调到多少?

(9-7)有一水果店,所用的秤是吊盘式杆秤,量程为10kg。现有一较大的西瓜,超过此秤的量程。店员A找到另一秤砣,与此秤砣完全相同,把它与原秤砣结在一起作为秤砣进行称量。平衡时,双秤砣位于6.5kg刻度处。他将此读数乘以2得13kg,作为此西瓜的质量,卖给顾客。店员B对这种称量结果表示怀疑。为了检验,他取另一西瓜,用单秤砣正常称量得8kg,用店员A的双秤砣法称量,得读数为3kg,乘以2后得6kg。这证明了店员A的办法使不可靠的。试问,店员A卖给顾客的那个西瓜的实际质量是多大?

(9-11)图9-9中A是某种材料制成的小球,B为某种材料制成的均匀刚性薄球壳。假设A与B的碰撞是完全弹性的,B与桌面的碰撞是完全非弹性的。已知球壳B的质量为m,内半径为a,放置在水平的、无弹性的桌面上。小球A的质量亦为m,通过一自然长度为a的柔软的弹性轻绳悬挂在球壳内壁的最高处,如图所示。弹性轻绳被拉长时相当于倔强系数为k的弹簧,且ka=9mg/2。起初将小球A拉到球壳内的最低处,然后轻轻释放。试详细的、定量的讨论小球以后的运动。

图9-9

V0lBAα


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