编辑:haoyy
2015-04-29
全国中学生物理竞赛开始于1984年,每学年举行一次,竞赛分为预赛、复赛和决赛。本文是为大家整理的浙江高一物理竞赛检测试题,希望大家阅读愉快。
(12分)1.图A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测物体的速度。图B中P1、P2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号,设测速仪匀速扫描,P1、P2之间的时间间隔Δt=1.0s,若超声波在空气中传播的速度为v=340m/s,假设汽车是匀速行驶的,则根据图B可知,汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是 17 m,汽车的速度是 17.9 m/s。
2.雨滴在空中以4m/s速度竖直下落,人打着伞以3m/s的速度向东急行,如果希望让雨滴垂直打向伞的截面而少淋雨,伞柄应指向什么方向?雨相对伞的速度为多大?(走向清华P68)
解:依题意有:雨对地的速度v1 =4m/s,方向竖直向下,地对人的速度v2=3m/s,方向水平向左,设雨对人(伞)的速度为v,根据相对运动的速度公式有:,其速度矢量三角形如图所示,则有:
,即
可见伞应向前倾斜,与竖直方向成37°角。
(14分)3.如图所示,一木块从斜面AC的顶端A点自静止起滑下,经过水平面CD后,又滑上另一个斜面DF,到达顶端F点时速度减为零。两斜面倾角不同,但木块与所有接触面间的摩擦系数相同,若AF连线与水平面夹角为θ,试求木块与接触面间的滑动摩擦系数μ。
解:如图所示,A→F过程
重力所做的功为:
摩擦阻力所做功为:
根据动能定理有:
即:
解之得:
(15分)4.如图所示,一质点自倾角为α的斜面上方的O点沿一光滑斜槽OA由静止开始滑下,要使质点从O点运动到斜面上所用时间最少,那么斜槽与竖直方向的夹角β应为多大?
解:如图所示,在竖直线OB上取一点P,使连线PA与斜面垂直,且使PA=PO=R,以P为圆心,以R为半径作一个圆,则此圆必与斜面相切于A点,设小球沿OA弦下滑的时间为t,则有:
联立上述三式解得:,可见t与β角无关,这说明:小球自O点由静止开始沿任意一条弦下滑到弦的另一端点所需时间均相等,所以沿OA弦下滑到斜面经过的时间最短。(因为沿其它弦下滑,经过时间t,都未到达斜面)
由数学知识可知:∠APB=α=2β,故
(12分)5.高度为2.5m的升降机,从静止开始以g/8的加速度匀加速上升,2s后顶部螺钉松动脱落,求:(g=10m/s2)
(1)经多长时间,螺钉落到升降机底部地板上?
(2)螺钉相对于地面是上升还是下降,其距离多大?
解:设h=2.5m,t=2s,
(1)以升降机为参照物,则螺钉脱落后的初速度为O,加速度为
故落到升降机地板上的时间为t′,则有:
联立上两式解得:
(2)螺钉脱落后做竖直上抛运动,脱落时的速度为:
脱落后经过时间t′的位移为:
代入数据解得:
因为位移为负值,说明螺钉相对地面是下降了,下降的距离为0.43m
(12分)6.在光滑的水平面上放置A、B两物体,A、B紧靠在一起,A在B的左侧,mA=1kg,mB=2kg,B受到水平向右的恒力FB=2N,A受到水平向右的随时间变化的推力牛作用,设向右为正。试分析A、B之间的相互作用力N及A、B的加速度aA、aB随时间变化的情况。
解:由牛顿运动定律得:
(1)当A、B未分离时, aA=aB,N≥0,
解得:,
(2)当A、B分离时,,,N=0
讨论: (1)当t=0时,,
(2)当N=0即时,开始分离,此时
(3)当t=4s时,,
(4)当t>4s时,FA<0,A将先向右减速至零,再向左加速运动;B一直向右做匀加速直线运动。
(20分)7.在野外施工中,需要使质量m=4.20kg的铝合金构件升温。除了保温瓶中尚存有温度t=90.0℃的1.200kg的热水外,无其它热源。试提出一个操作方案,能利用这些热水使构件从温度t0=10.0℃升温到66.0℃以上(含66.0℃),并通过计算验证你的方案。已知铝合金的比热容c=0.880×103 J/(kg·℃),水的比热容c0=4.20×103 J/(kg·℃),不计向周围环境散失的热量。
解:(1)操作方案:将保温瓶中t=90.0℃的热水分若干次倒出来。第一次先倒出一部分,与温度为t0=10.0℃的构件充分接触,并达到热平衡,构件温度已升高到t1,将这部分温度为t1的水倒掉,再从保温瓶中倒出一部分热水,再次与温度为t1的构件充分接触,并达到热平衡,此时构件温度已升高到t2,再将这些温度为t2的水倒掉。然后再从保温瓶中倒出一部分热水使温度为t2的构件升温……直到最后一次,将乘余的热水全部倒出来与构件接触,达到热平衡。只要每部分水的质量足够小,最终就可使构件的温度达到所要求的值。
(2)验证计算:例如,将1.200kg的热水分5次倒出来,每次倒出的质量为m0=0.240kg,在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中,
水放热为:
构件吸热为:
由及题给的数据,可得:
同理,第二次倒出0.240kg热水后,可使构件升温到:
依次计算出t1~t5的数值,分别如下表:
倒水次数/次 1 2 3 4 5 平衡温度/℃ 27.1 46.6 51.2 59.5 66.0 可见计算t5=66.0℃,符合要求。
评分标准:设操作方案10分。操作方案应包含两个要点:①将保温瓶中的水分若干次倒到构件上,②倒在构件上的水与构件达到热平衡后,把与构件接触的水倒掉。
验证方案10分:使用的验证计算方案可以与参考解答不同,但必须满足两条:①通过计算求出的构件的最终温不低于66.0℃。②使用的热水总量不超过1.200kg。这两条中任一条不满足都不给这10分。
以上就是浙江高一物理竞赛检测试题的全部内容,欢迎同学们进入高中频道参考练习上面的习题,争取在正规的竞赛中取得优异成绩!
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