3高中物理竞赛模拟试题三及答案
浙江名校高中物理竞赛模拟试题(三)(Word版包含答案)
l浙江名校高中物理竞赛模拟试题（三）一、填空（问答）题（每题5分，共25分）1．有人设想了一种静电场：电场的方向都垂直于纸面并指向纸里，电场强度的大小自左向右逐渐增大，如图所示。
这种分布的静电场是否可能存在？试述理由。
2．海尔-波普彗星轨道是长轴非常大的椭圆，近日点到太阳中心的距离为0.914天文单位（1天文单位等于地日间的平均距离），则其近日点速率的上限与地球公转（轨道可视为圆周）速率之比约为（保留2位有效数字）。
3．用测电笔接触市电相线，即使赤脚站在地上也不会触电，原因是；另一方面，即使穿绝缘性能良好的电工鞋操作，测电笔仍会发亮，原因是。
4．在图示的复杂网络中，所有电源的电动势均为E0，所有电阻器的电阻值均为R0，所有电容器的电容均为C0，则图示电容器A极板上的电荷量为。
5．如图，给静止在水平粗糙地面上的木块一初速度，使之开始运动。
一学生利用角动量定理来考察此木块以后的运动过程：“把参考点设于如图所示的地面上一点O，此时摩擦力f的力矩为0，从而地面木块的角动量将守恒，这样木块将不减速而作匀速运动。
”请指出上述推理的错误，并给出正确的解释：。
二、（20分）图示正方形轻质刚性水平桌面由四条完全相同的轻质细桌腿1、2、3、4支撑于桌角A 、B 、C 、D 处，桌腿竖直立在水平粗糙刚性地面上。
已知桌腿受力后将产生弹性微小形变。
现于桌面中心点O 至角A 的连线OA 上某点P 施加一竖直向下的力F ，令c OAOP=，求桌面对桌腿1的压力F 1。
三、（15分）1．一质量为m 的小球与一劲度系数为k 的弹簧相连组成一体系，置于光滑水平桌面上，弹簧的另一端与固定墙面相连，小球做一维自由振动。
试问在一沿此弹簧长度方向以速度u 作匀速运动的参考系里观察，此体系的机械能是否守恒，并说明理由。
2．若不考虑太阳和其他星体的作用，则地球-月球系统可看成孤立系统。
若把地球和月球都看作是质量均匀分布的球体，它们的质量分别为M 和m ，月心-地心间的距离为R ，万有引力恒量为G 。
2023届山东省聊城市高三下学期三模物理试题
2023届山东省聊城市高三下学期三模物理试题一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题在2018年俄罗斯世界杯某场比赛中，一个球员在球门中心正前方某处高高跃起，将足球以水平速度v0顶出，恰落在球门的右下方死角P点。
假设球门宽为L，守门员作出准确判断的时间为Δt，扑球的运动时间为t，将足球看成质点，忽略空气阻力，重力加速度为g，则A．若球员顶球点的高度为h，则守门员扑球的时间t必须小于＋Δt才可能成功防守B．球员要成功破门，球员顶球点的高度必须大于g（t＋Δt）2C．球员到球门的距离为s，则球员要成功破门，球的最小初速度v0＝D．若球员到P点的水平距离小于v0（t＋Δt），则可能成功破门第(2)题如图所示，某同学先后用手指捏住饮料瓶的①和②位置，瓶子均处于静止状态，假定捏饮料瓶过程中，瓶子保持外形不变，则下列说法正确的是（注：饮料瓶包括饮料在内）（）A．手指在①位置捏住瓶子时，手对瓶子的弹力越大，则手和饮料瓶之间的摩擦力越大B．手指在②位置捏住瓶子时，饮料瓶受到的摩擦力小于其所受重力C．在上述两个不同位置捏住瓶子时，手对饮料瓶的作用力均等于饮料瓶受到的重力D．在上述两个不同位置捏住瓶子时，瓶子受到的摩擦力均等于饮料瓶受到的重力第(3)题如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为（ ）A．t B．C．D．第(4)题如图所示，圆轨道上卫星1与椭圆轨道上相同质量的卫星2的周期相同，两卫星轨道相交于A点、B点，C点、D点连线过地心，D点为远地点。
下列说法正确的是（ ）A．卫星1在C点的动能大于卫星2在D点的动能B．卫星1和卫星2在A点的加速度大小不相等C．卫星2在A点和B点的速度相同D．卫星2从B点运动到D点的过程中，万有引力对卫星2做负功，则卫星2的机械能减小第(5)题如图，M、N是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，导轨足够长且电阻可忽略不计；导轨间有一垂直于水平面向下的匀强磁场，其左边界垂直于导轨；阻值恒定的两均匀金属棒a 、b 均垂直于导轨放置，b 始终固定。
高三物理三模试卷含答案解析
河北省唐山市高考物理三模试卷一、选择题：本题共8小题，每题6分。
在每小题给出的四个选项中，1-5题只有一项符合题目要求，6-8题有多项符合题目要求。
全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不选的得0分。
1．将一只篮球从高处自由释放，篮球下落过程中空气阻力大大小与速度大小成正比，下落描述篮球下落的加速度a的大小与实践t的关系图象正确的是（）A． B． C． D．2．美国物理学家欧内斯特•劳伦斯1932年研制成功回旋加速器．它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属D形盒隔开相对放置，D形盒上加交变电压，其间隙处产生交变电场．置于中心的粒子源产生的带电粒子射出来，受到电场加速，在D形盒内不受电场力，仅受磁极间磁场的洛伦兹力，在垂直磁场平面内作圆周运动，其结构如图所示，若D 形盒等设备不变，需要获得动能更大的粒子，可以只增加（）A．两D形盒间电压 B．真空室内磁感应强度的大小C．交变电压的周期 D．带电粒子的质量3．如图所示，虚线是小球由空中某点水平拋出的运动轨进，A、B为其运动轨迹上的两点，小球经过A点时，速度大小为1Om/s，与竖直方向夹角为60°；它运动到B点时速度方向与竖直方向夹角为30°，不计空气阻力，重力加速度取lOm/s2．下列叙述正确的（）A．小球通过B的速度为12m/sB．小球的抛出速度为5m/sC．小球从A点运动到B点的时间为1sD．A、B之间的距离为6m4．如图所示，光滑水平面放有一个质量为5kg的光滑斜面体A，将另一个质量为3kg物块B 放在斜面上，为了保持物块与斜面相对静止，需用水平向左80N的力F推斜面．现将斜面固定，对B施加用水平向右的力F1使其静止在斜面上，g取1Om/s2．则F1大小为（）A．30N B．15N C．5ON D．80N5．某天文爱好者想了解某行星的平均密度，他在互联网査阅资料时，只查到了该行星的卫星的最小公转周期为120min．已知万有引力常量G=6.67×10﹣11Nm2/kg2，π取3.14．请你帮该天文爱好者估算一下该行星的平均密度为（）A．2.7×102kg/m3B．2.7×103kg/m3C．2.7×l04kg/m3D．2.7×105kg/m36．如图所示为远距离输电的原理图，各变压器均为理想变压器，己知升压变压器的原线圈的匝数n2可通过滑片P改变，现保待升压变压器原线圈的电压和输送功率不变，现仅使n1的匝数变为原来的十分之一，则下列说法正确的是（）A．输电线上的功率损失变为原来的百分之一B．输电线上的电压损失变为原来的百分之一C．用户得到的电压高于原来电压的十倍D．用户得到的功率变为原来的十倍7．如图所示，边长为a的正方形狀ABCD的四个顶点上分別固定电荷量为+q的正电荷，直线MN过正方形几何中心O且垂直正方形平面，在直线MN上有两点P和Q关于正方形平面对称，不计重力．下列说法正确的是（）A．O点的电场强度为零B．P点和0点的电场强度相同C．一负电荷从O点沿ON方向运动到Q点，该过程电荷的电势能增加D．若在O点放一电量合适的负电荷，仅在电场力作用下，五电荷均能处于平衡状态8．如图所示，倾角为θ的斜面上，固定一内壁光滑且由绝缘材料制成的圆筒轨道，轨道半径为R，轨道平面与斜面共面，整个装置处于垂直斜面向上的匀强磁场中．一质量为m、电荷量为+q的小球，从轨道内的最高点M，无初速变沿轨道滑下，运动到轨道最低点N恰好对轨道无沿半径方向的压力（小球半径r＜＜R），下列说法正确的是（）A．带电小球运到最低点N时所受洛伦兹力大小为mgsinθB．带电小球在圆筒轨道内沿顺时针运动C．带电小球在整个运动过程中机械能不守恒D．匀强磁场的磁感应强度大小为二、非选择题.9．一质量为0.5kg，额定功率为10W的玩具小车，运动时所受的阻力（包含各种阻力）恒为车重的λ倍，为测定该小车的阻力系数λ，现做如下实验，让遥控玩具小车以额定功率从静止沿粗糙水平面起动，经时间t用遥控器关闭发动机，小车继续向前滑行一段距离后停止运动，设小车从起动到停止运动的总位移为x，如图所示，从同一位置释放小车，重复上述实验操作，多次改变小车的遥控器控制时间t，测量与之相对应的小车运动的总位移x，（2）由图象可得斜率的数值k= ，由此可求阻力系数λ= （结果均保留两位有效数字、g=10m/s2）10．某同学设计测量金属丝电阻率的实验方案如下：（1）他用刻度尺测出了接入电路金属丝的长度L、用螺旋测微器测出金属丝的直径d，测量情况如“图1”“图2”所示，金属丝的长度L= cm，金属丝的直径d=mm（2）该同学采用如“图3”实验电路测量金属丝接入电路的电阻，测得电流表的读数I=0.28A，电压表的读数U=11.0V，已知电流表的内阻R g=20Ω，定值电阻R0=5Ω，则该金属丝的电阻R= Ω（计算结果保留两位有效数字）（3）根据该同学的实验方案测得的实验数据，计算金属丝的电阻率ρ= Ω•m （保留两位有效数字）11．在平直的测试汽车加速性能的场地上，每隔l00m有一个醒目的标志杆，两名测试员驾车由某个标志杆静止开始匀加速起动，当汽车通过第二个标志杆开始计时，t1=10s时，恰好经过第5个标志杆，t2=20s时，恰好经过第10个标志杆，汽车运动过程中可视为质点，如图所示，求：（1）汽车的加速度；（2）若汽车匀加速达到最大速度64m/s后立即保持该速度匀速行驶，则汽车从20s末到30s 末经过几个标志杆？12．如图“图A”所示，边长为a的正方形金属线框（共有n匝），内存在着如“图B”所示的随时间变化的磁场，磁场垂直纸面向里为正方向，现使线圈通过导线与两电容器相连，在t=0时刻在左侧电容器紧靠A板如图所示位置，无初速度释放质子和α粒子（不计重力），已知质子质量为m1、电量为q，α粒子质量为m2、电量为2q（2m1＜m2），两粒子在两电容器中的电场和右侧的磁场作用下，最终分别在屏MN上的E点和F点，图中未标出，MN右侧磁场磁感应强为B1，且宽度无限大，图象中给定数据为已知量，求：（1）0.5t时正方形线框的磁通量？2t时的电动势？（2）两粒子最终打在屏MN上E、F两点的间距？【物理——选修3-3】13．下列关于热学现象说法中正确的是（）A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度，可以估算理想气体分子间的平均矩离C．第二类永动机不可制成是因为违反了能量守恒定律D．布朗运动是液体分子运动，它说明分子永不停息地做无规则运动E．一定质量的理想气体体积不变，温度升高压强增大14．如图甲所示，用面积为S、质量为m的活塞在汽缸内封闭着一定质量的气体，当水平放置时，汽缸内的气体的温度为T1、空气柱的长度为L1，现将汽缸开口向上缓慢竖直放置，经过一段时活塞稳定后，再对汽缸缓缓加热，使活塞回到原位置图乙所示，封闭气体吸收的热量为Q．设大气压强为P0，活塞与汽缸无摩擦，汽缸导热性能良好．求：I．活寒回到原位置时，汽缸内气体的温度；Ⅱ．加热过程中封闭气体的内能变化了多少？【物理——选修3-4】15．下列说法正确的是（）A．医学上用的内窥镜用来检査人体胃、肠、气管等赃器的内部，内窥镜的连线是用光导纤维制成的，利用了光的全反射原理B．利用双缝干涉实验装置，测出双缝到屏的距离L，n个亮条纹间的距离a及双缝之间的距离d，可算出入射光波长λ=C．光的偏振现象应用很广，比如电子表的液晶显示就用到了偏振现象D．在同一种物质中，不同波长的光传播速度不同，波长越短，传播速度越慢E．当障碍物或孔的尺寸比光的波长大很多时，光可以发生明显的衍射现象16．如图所示，在某种介质中、位于原点的波源S，t1=0时刻开始向上，做振幅为4cm的箭谐振动，形成沿x轴正、负向传播的两列简谐波，t2=11s时，x1=﹣4m质点P刚好完成4全振动，x3=9m质点Q刚好完成3全振动．求：（I）简谐波的速度大小；（II）x2=3m质点M的位移和路程．【物理——选修3-5】17．下列说法正确的是（）A．放射性元素无论是以单质还是以化含物形式存在元素都具有放射性，说明射线与核外电子无关而是来自原子核B．絶大多数原子核的质量与原子核的电荷量之比都大于质子质量与质子的电量之比说明原子核不仅由质子组成C．结合能越大，原子核中的核子结合的越牢固，原子核越稳定D．α衰变中产生的γ射线是发生衰变的原子核从高能級向低能级跃迁时，能量以γ光子的形式辐射出来E．用频率一定、强度不同的光照射某金属，发现遏止电压相同，说明光电子的能量只与入射光频率有关18．如图所示，质量分别为m A=1kg，m B=2kg，m C=3kg的A、B、C三金属物块静止在光滑水平面上，且BC两物块间有一压缩的轻弹簧由细线锁定，此时弹簧的弹性势能为12J，轻弹簧两端分别与金属块B和C焊接在一起，A与B靠在一起但不粘连，现烧断细线．求：（I）当弹簧恢复原长时B的速度多大？（Ⅱ）当弹簧恢复原长以后第一次出现弹性勢能最大值，该最大值多大？河北省唐山市高考物理三模试卷参考答案与试题解析一、选择题：本题共8小题，每题6分。
高中物理竞赛复赛模拟卷参考答案
高中物理竞赛复赛模拟卷（三）参考答案第一题（18分）如图所示时，设小环与重物的速率分别为v 1和v 2；加速度大小分别为a 1和a 2，则 1．由机械能守恒，可得222121212sin Mv mv MgL +⨯=θ ① 而θθsin cos 21v v =②联立①、②可得（考虑到M=2m ） θ31sin 2gL v =θθ22cos sin 2gL v =2．由牛顿第二定律： 对小环：1cos ma T =θ③ 对重物：Ma T Mg =-θsin 2④小环相对重物与绳的结点作圆周运动，以该结点（即重物）为参照物，则有1sin v v =θ（v 为m 相对M 的速度）⑤212cos sin /a a v L θθ-=⑥并考虑到M=2m ，联立各式得 θsin 3mg T = 第二题（20分）1.'q 是q 的球面镜像电荷。
如图所示，可以肯定镜像电荷'q 一定在对称轴上，设其电量为'q ，距球心O 的间距为r ，则考察对称轴与球面的两交点B 、'B 的电势，可得r R q KR d q KU B -+-='① rR q K R d q K U B +++=''② 而球接触，0'==U U B③联立①、②、③得'Rq q d=-dR r 2=2．要使带电小球d 能在圆周上做匀速圆周运动，必须使轨道上各点的电势相等。
然而由两点电荷（A 与'A 处的）在空间产生的电场中等势面若是1个球面，则该等势面的电势一定为零。
由此可知A 与'A 互为镜像电荷。
由1的结论易得：2',''R R q q r r r =-=（其中''OA r =），解出：q rRq R r q d R r -=-=='','2 第三题（18分）取与金属环上一小段孤长一起做加速运动的坐标系，该坐标系与构成金属晶格的离子相连。
高中物理竞赛决赛模拟试题(有答案)
高中物理竞赛模拟试题（决赛）一、在一边长为a 的正n 边形的个顶点上,各有一个质点.从t=0时刻开始,各质点以相同的速率ν开始运动,运动过程中所有的质点都为逆时针方向,并且始终对准它的下一个质点运动,问经过多少时间后所有质点同时相遇？二、如图所示,物体A 质量为m,吊索拖着A 沿光滑竖直杆上升,吊索通过滑轮B 与卷扬机相连,收吊索的速度为ν0,滑轮B 到竖直杆的距离为0l ,B 滑轮在水平杆上向右以速度ν运动.求左边吊索恰好竖直,AB 绳与水平方向成θ角时,吊索中的张力是多少？三、一个空心半圆形圆管竖直在铅垂面内,管口连线在水平面内.管内装满重量为W 的一系列小球,左、右最高的一个小球恰好和管口平面相切,共有2n 个小球.求从左边起第k 个和第k+1个小球之间的相互压力（忽略所有摩擦）四、如图所示,O 、A 、B 三点在同一水平直线面上,O 点有一个固定的水平长钉,A 点为一固定点,OA 相距l .B 处有一小球,用一根长2l 的轻绳和A 点相连.现给B 球一个竖直向下的速度ν0,使它要能击中A 点.求ν0的最小值为多少？五、质量为M 的宇航站和和质量为m 的飞船对接在一起沿半径为nR 的圆形轨道绕地球运动,这里的n=1.25,R 为地球半径,然后飞传从宇航站沿运动方向发射出去,并沿某椭圆轨道飞行,其最远点到地心的距离为8nR,如果希望飞船绕地球运动一周后恰好与宇航站相遇,则质量比m/M 应该为多少？六、液体A 、B 互不相溶,它们的饱和气压p 与温度T 的关系是k0(i n ip a l i A B p T b ==+）（或） 式中p 0为标准大气压,a 、b 为液体本身性质所决定的常量.已测得两个温度点的p i/p 0值如下：（1）在外部压强为p 0时,确定A 、B 的沸点.（2）现将液体A 和B 各100g 注入容器中,并在A 表层覆盖有薄层无挥发性的液体C,C 与A 、B 互不相溶,C 的作用防止A 自由挥发,各液层不厚,液内因重力而形成的附加压均可忽略,A 、B 的摩尔质量比γ=M A /M B =8今对容器缓慢持续加热,液体温度t ℃随时间τ的变化如图所示.请确定图中温度t 1、t 2（精确到1℃）以及在1τ时刻液体A 和液体B 的质量（精确到0.1克）假设A 、B 蒸汽均能作理想气体处理,因此也也服从道尔顿分压定律.七、平行板电容器两极板都是正方形,其面积均为S=1.0×10-2m 2,相距为d=1.0×10-3m,将这个电容器与电源相连接,电源的电动势ε=100,再把厚度为d,长度等于电容器极板长度的电解质板（相对介电常数εr =2）以匀速ν=2.3×10m/S 引入两极板间,问：（1）电路中的电流强度为多少？（2）介质板插入过程中电源的输出能量为多少？（3）电容器中电解质板引入前后所储存的能量有何变化？比较电源输出的能量与电容器中能量的变化是否相同？说明原因.八、图是有24个等值电阻连接而成的网络,图中电源的电动势为ε=3.00V,内阻r 为2.00Ω的电阻与一阻值为28.0Ω的电阻R ′及二极管D 串联后引出两线；二极管的正向伏安曲线如图所示.P 0C BAt 2 t 1τ100400.284,0.0727890 1.476,0.6918A B A B p p C p pC ====0000：p p ：p p（1）若将P、Q两端与图中电阻网络E、G两点相接,测得二极管两端的电压为0.86V,求电阻网络两点E与G的电压.（2）若将P、Q两端与图中电阻网络B、D两点相接,求同二极管D的电流I D和网格中E、G间的电压U EG.九、考虑不用发射到绕太阳运动的轨道上的方法,要在太阳系建立一个质量为m静止的太空站.这个太空站有一个面向太阳的大反射面（反射系数为1）,来自太阳的辐射功率L产生的辐射压力使太空站受到一个背离太阳的力,此力与质量为M S的太阳对太空站的万有引力方向相反,大小相等,因而太空站处于平衡状态.忽略行星对太空站的作用,求：（1）此太空站的反射面面积A；（2）平衡条件和太阳与太空站之间的距离是否有关？（3）设反射面是边长为d的正方形,空间站的质量为106kg,确定d之值.已知太阳的辐射功率是3.77×1026W.太阳质量为1.99×1030kg.7142122 23 24参考答案一、□解Ⅰ 对一个正n 边形,内角的度数是(2)n nπ-,设每边的长度是a （以五边形为例）A 顶点对着B 质点运动到点F 处,B 质点对着C 顶点运动到了G 处（如图）,在△BGF 中用余弦定理FG 2=（a-ν∆t ）2+（ν∆t ）2-2（ν∆t ）（a-ν∆t ）cos (2)n nπ- 舍去高阶小量12212222cos()2211cos()n FG a v ta v ta n vt n a a n ππ-⎡⎤=-∆-∆⎢⎥⎣⎦⎧-⎫⎡⎤=-+⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭因为22[1cos()]1v t n a nπ-+<< 所以2{1[1cos()]}2[1cos()]v t n FG a a nn a FG v t n ππ-=-+--=+每边边长的减短率为2[1cos()]n v nπ-+ 相遇时间22[1cos()](1cos )a at n v v n nππ==-+- □解Ⅱ 在整个运动过程中所有质点总是在一个正n 形的顶点上（只是正n 形不断变小）,因此α和θ不会变,即α=nπ,θ=2n ππ-.质点向着正n 边形中点O 运动的速度为cos sin /sin 2v v v na l nπθπ⊥===到达中点的时间222sin ()(1cos )l a at v v v n nππ⊥===- 二、□解Ⅰ 这是一个比较复杂的运动,将此运动看成两个运动的合成：一个是B 滑轮不动,卷扬机以速度ν0收吊索；另一个是AB 段吊索长度不变,B 滑块以ν向右运动.第一个运动使A 滑EG ADFCBν块得到了一个速度ν1=sin v θ第二个运动使A 滑块得到另一个速度 ν2=-cot θ·ν A 的真实速度 νA =ν1+ν2=0cos sin v v θθ-将A 的速度分解成沿吊索方向的分量νA Ⅱ和垂直吊索方向的分量A v ⊥'0cos cos sin A v v v θθθ⊥-'=B 速度的垂直于吊索的分量sin B v v θ⊥=所以A 相对于B 垂直于吊索方向的速度0cos sin A B A v v v v v θθ⊥⊥⊥-'=-=A 物体的向心加速度2200cos /cos A A v v a l l θθ⊥⊥==分析A 的受力情况可知sin cos cos T mg N maT Nθθθ--==联立,即可求得T□解Ⅱ 以滑轮B 为参照物,A 物体速度可看成水平方向的速度ν和竖直方向的速度ν′的合成,卷扬机虽然也有向左的速度ν,但不影响吊索的速度,所以物体A 沿吊索方向的速度亦为ν0.即0cos sin v v v θθ'=+得0cos sin v v v θθ-'=A 速度垂直吊索的分量0sin cos cos sin A v v v v v θθθθ⊥'=--=以下同解Ⅰ 三、如图,对第k(k ≥2)个滚珠进行受力分析,它受到左右两侧的压力分别记为N k-1和N K ,还受到管壁的经向弹力P 和重力W.建立如图直角坐标系,只讨论在x 方向上的合力为零的条件则有1cos cos cos 0K K N W N αβα-+-=有图中几何关系可知ν/2/2nαθθπ==所以有α=4nπ同时有(1)24(21)4k n nk nππβπ-=+-=将α,β值代入式可得1(21)cos4[]cos4k k k n N N W n ππ---=即有213213cos4[]cos45cos4[]cos4(21)cos4[]cos4k k n N N W n n N N W nk n N N W nππππππ--=-=--=两边相加后可得13521coscos cos 444{}cos4k k n nn N N W nππππ-+++-=（）对第一个钢珠受力分析不难得到1cos 4[]cos4n N W nππ=因此xN k111121[cos ]4cos4[2cos sin ]2144cos 42sin41{[sinsin ]}22sin4sin 22sin4ki k kki i ki i n N Wni i n nn ni i n nk nnππππππππππππ====-=--=--==∑∑∑∑（）（）（）2n （）2n所以sin2()sin2k k n N W nππ=四、如图,小球沿半圆轨道运动到B ′位置时,有机械能受恒定理可知,它应具有向上速度ν0.若ν0足够大,则小球可沿较小半圆轨道击中A 点.若ν0较小,则可能在较小半圆轨道的某C 点脱离半圆轨道改取斜抛轨道,也有可能击中A 点,这种方式对应的ν0即为所求的最小值.为C 点引入方位角.小球在C 点脱离圆轨道故此时绳中张力恰为零.小球速度ν应满足以下关系式2sin /mg F mv l θ==心式中m 为小球质量.l 为半圆轨道半径,又由机械能受恒可得22011sin 22mv mv mgl θ=+ 上述两式可解得20sin 2v glθ=建立如图坐标O-xy 系,小球在点C 时刻定为t=0,则C 点后斜抛运动的x 、y 分运动为2cos (sin )1sin (cos )2x l v t y l v t gt θθθθ=-+⎧⎪⎨=+-⎪⎩ 消去t,可得22222cos (cos )1(cos )sin []sin 2sin 1(cos )cos 2sin (cos )sin sin v x l x l y l g v v x gl x l l l l v θθθθθθθθθθθθ++=+-+=++- 由前面所述,可得2sin v gl θ=代入上式可得23(cos )cos (cos )sin sin 2sin x xyl ll θθθθθθ++=+- 要求小球与A 点相遇,即抛物线轨道需过x=l ,因此23(1cos )cos (1cos )0sin sin 2sin θθθθθθ++=+-可展开并逐渐化简为42222222222322322sin sin cos 2sin cos 12cos cos 02sin (sin cos )2cos (1sin )1cos 02sin 2cos 1cos 022cos 2cos 1cos 0θθθθθθθθθθθθθθθθθθθ++---=+----=---=----=最后得cos θ的三次方程式2313cos 2cos 0θθ--=其解为1cos 2θ=因此3sin θ=与前面的20sin /3v gl θ=联立,即算得最小ν0值为033/2v gl =.五、如图所示,斜线覆盖的内圆是地球,其外为飞船离开后的椭圆轨道,再外面是飞船与宇航站开始的圆轨道,最外面是飞船的新轨道.地球质量记为M e ,飞船被发射前,它与宇航站一起运动的速度为u,则有22()()()eG M m M M m u nR nR ++=得BB′A yCν0xθ O2llu =飞船发射后的瞬间,飞船的速度记为u,宇航站的速度记为V,根据动量受恒有：()M m u MV mv +=+即得所需要的比值为()()V u m M u v -=- 于是问题转化为求v 和V分离后飞船近地点与地心相距nR,速度大小为ν,远地点与地心相距8nR,飞船速度大小记为ν′,则由开普勒第二定律和动能受恒得22811228e e vnR v nR GM m GM m mv mv nR nR '=⎧⎪⎨'-=-⎪⎩ 由此解得43v u ==分离后宇航站远地点与地心间距离设为nR,速度大小记为V.近地点与地心间距r,速度大小为V ℃.同样可列方程组：221122e e V nR V rGMM MV GMM r MV nR ''=⎧⎪'=-⎨-⎪⎩ 可解得V =由可以看出,若求得r 便可算出m/M 值为求r,可利用开普勒第三定律,设飞船新轨道的周期为t,而它的半轴长则为(8)2nR nR +；宇航站新轨道周期设为T,而它的半长轴则为()2nR r +,有 3322(8)()nR nR nR r t T ++=即329()()nR t nR r T ⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦飞船运行一周后恰好与宇航站相遇,因此t=Kt k=1、2、3、…… 代入上式后便可得2323(9)k nRr k-=宇航站不能与地球相碰,否则它不可能再与飞船相遇,故要求 r>R代入上式,并考虑到n=1.25,可得 k ≤11现由上式计算m/M 值()()33m V u M u v -==-=-=要求 m/M>0 因此 k 2/3>9/2 即 k ≥10可见k 取值只可为 k=10或k=11 因此0.048mM=或0.153 六、（1）沸点即01i p p =时的温度,由于0()0i n p l p =,可得沸点i i iaT b -=.对于A 0.284[](273.1540)1.476[](273.1590)An AAn Aa lb a l b =++=++解之得3748.49,10.711A A a K b =-=同理得5121.64,13.735B B a K b =-=据此可得液体A 、B 沸点00349.4577372.89100A B T K C T K C===≈（2）系统有两次沸腾现象,t 1、t 2是沸点.第一次应发生在A 、B 交界面处,界面上气泡内压强等于A 、B 的饱和气压之和,其值先达到p 0,此时沸腾温度t 1低于A 、B 各自的沸点.有110()()A B p t p t p +=由于(/)0i ai T b ip e p += 令11001,273.15,T t t t t =+=满足即代入0,,,,A A B B a b a b t 值,采用二分逼近方法取值,可得t 1=67℃ A 、B 交界面一消失,第一次沸腾结束.容器内仅剩一种液体,要加热到t 2该液体的沸点才出现第二次沸腾.T 2必为100℃或者77℃.在温度t 1的沸腾过程中,从交界面出升离的气泡中,A 、B 的饱和气质量比1122()()8()()A A A A AB B B B B m M p t p t m M p t p t ρρ=== 由（2）式可得t 1时,A 、B 的饱和气压：100()0.734,0.267A B p t p p p ==因此22.0ABm m = 这表明A 蒸发质量是B 的22倍,液体A 的100克全部蒸发掉,液体B 仅剩4.5克,可见在t 1时刻容器中,液体A 的质量为0,液体B 的质量为95.5克,因此t 2=100℃ 七、（1）在电介质匀速插入过程中,电容不断增加经过t 之后,电容为00(4r r SvC C Kd Kdt C Kdεεπ=+-=+电容增量之值0(4r tC C C Kdεπ-=-=因Q=C ε,故电容器上电量相应增加之值为(4r tQ C Kdεεεπ-==所以充电电流29(4(21)10210()r Q I t KdA εεπ---==-⨯==⨯（2）电源输出的电能972210100910()2.310W I t J ε---==⨯⨯⨯=⨯⨯ （3）介质未插入时,电容所贮电能为2210229371122411010024 3.14910104.4310()S W C Kd J εεπ---==⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ 插入介质后,电容所贮电能增加22700011() 4.4310()22r W C C C J εεε-=-==⨯所以电源输出能量W>∆W,由题设电源内阻,线路电阻均不计,那么电源多输出的电能W-∆W 到什么地方去了.把介质插入电容器之间时,在介质板上产生极化电荷,极板上自由电贺对极化电荷产生吸引力,在忽略介质板和电容器极板之间的摩擦力时,要使介质板匀速地插入电容器中去,必须在加一个外力与此吸引力相平衡.因此,在介质板匀速插入电容器时,外力做负功,使电源输出的一部分能量W-∆W 变成了其它形式的能量. 八、（1）当引线两端P 、Q 与电阻网格E 、G 两点连接时,二极管两端的电压U D1=0.86V,此时对应的电流从图中查得为25.0mA,则E 、G 两点间的电压为11130.025(28.02)0.861.39()EG D U I R U rI V ε'=---=-⨯+-=考虑到对称性,网格EG 两端的等效电阻R EG 可由图表示,其值 R EG =13R/3而1011118151201055.6()729.9()133()()()()(16/7)2722130.695()14EGEG EG EA U R I R R I II U R R R R I R V ==Ω==Ω=++=+==从图可看出EA EG U U =的一半,即0.695V(2)当引线两端P 、Q 与电阻网格B 、D 两点相接时,由图求得等效电阻R BD 与R 0关系,并代入R 0的阻值05529.97721.4()BD R R ==⨯=Ω 通过二极管D 的电流i D 与二极管两端的电压关系22()D D BD U I R R r ε'=-++代入数据得22351.4D D U I =-这是一条联系U D 与的I D 直线方程,而U D 、I D 同时又满足二极管伏安特性曲线中一直线22351.4D D U I =-与二极管伏安特性曲线的纵坐标即为二极管的电流,由图读出240.5D I mA =R 1 F根据对称性,图中,M 、P 两点等势, N 、Q 两点等势,流过R 18、R 22及R 3、R 7流过电阻的电流均为零,因此E 、G 间的电势差与M 、N 两点之间的电势差相等241112418120()2[]722352()72D EG MN D I R R U U R R R R R R I R V +==+++++==九、(1)设空间站与太阳距离为r,则太阳辐射在空间站反射面单位面积内的功率即为光强Ф=4L rπ,太阳对反射面产生的压强是光子的动量传递给反射面的结果,这一光压为于是反射面受到的辐射压力22LF PA A r cπ==辐射 太阳对太空站的万有引力为2S M mGF r =引力.式中G 为万有引力常数.在太空站处于平衡状态时,F F =辐射引力即222S M mG L A r c rπ= 这就得到,反射面面积2S GM mcA Lπ=(2)有上面的讨论可知,由于辐射压力和太阳引力都与r 2成反比,因而平衡条件与太阳和空间站的距离r 无关.(3)若A=d 2,并以题给数据代入前式得到HR 142.5810d m===⨯。
高中物理竞赛题(含答案)
高中物理竞赛题(含答案)一、单项选择题1. 在自由落体过程中，物体的势能增加，动能减小。
A. 正确B. 错误2. 一列火车以$v$速度行驶，它的长度为$L$，宁静的人听到车头发出声音后$T$秒后听到车尾发出的声音。
则$v$为：A. $\frac{L}{2T}$B. $\frac{2L}{T}$C. $\frac{L}{T}$D. $\frac{T}{L}$3. 两个均质、半径相等、长度不同的均匀圆筒A、B，均可在竖直平面内以固定点O为转轴转动，轴线分别与定点OA、OB平行。
当它们同时从静止转动起来时，轮毂周向速度$V_1$比$V_2$：A. $V_1=V_2$B. $V_1>V_2$C. $V_1<V_2$D. 不确定4. 一个长为$L$的导线，施加电流$I$，沿任意方向在匀强磁场中运动，做完一周回路时，会发生电流改变的原因是：A. 因为改变导线的长度B. 因为导线被磁场力拉直了C. 因为导线切割磁力线D. 不确定5. 一根长度为$l$，截面积为$S$，长度均匀分布电荷$q$的细长直线，经过小球$O$（$O$到直线距离为$r$）的电场强度$E$是：A. $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q}{r^2}$B. $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q}{\sqrt{l^2+r^2}}$C. $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{ql}{\sqrt{l^2+r^2}}$D. $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q}{l^2+r^2}$答案：1.A 2.B 3.C 4.C 5.A二、填空题1. 一个直导线，垂直于均匀磁场B，长度为$l$，电流为$I$，受到的磁感应强度$B_1$是$______$2. 单色光的波长为500nm，折射率为1.5，其在空气和该介质交界面的发射角是$______°$3. 质量为$m$，长度为$l$，弹性系数为$k$的弹簧在自由状态下的振动周期是$______$4. 质量为$m$的物体在竖直向下的重力作用下自由下落的过程中，重力势能不断$______$，动能不断$______$5. 一列火车以$v$速度行驶，铁轨相对静止。
高中物理竞赛初赛模拟试题(有答案)
高中物理竞赛模拟试题（初赛）一、现有一个长方形的抽屉,其俯视图如图所示AD=L,AB=W.抽屉面板上左、右对称地安装着E 、F 两个把手,它们之间的距离为d,该抽屉上下底面是光滑的,左、右侧壁的摩擦系数为μ,不拉动抽屉时左、右抽屉与抽屉腔之间有一定的间隙,如果用平行AD 的力作用在一个把手上将抽屉拉开,对μ有什么要求？二、一条轻氢绳两端各系着质量为m 1和m 2的物体,通过定滑轮悬挂在车顶上,m 1>m 2,如图绳与滑轮的摩擦忽略不计,若车以加速度a 向右运动,m 1仍然与车厢地板相对静止,试求：（1）此时绳上的张力T ；（2）m 1三、两个质量都为m 的小球,用一根长为2l 的轻绳连接起来,置于光滑桌面上,绳恰好伸直.用一个垂直绳方向的恒力F 作用在连线中点O 上,问：在两小球第一次碰撞前的瞬间,小球在垂直于F 方向上的分速度是多少？四、一车在平直公路上以加速度匀加速a g直线运动,用长为L 的轻绳将一小球B 悬挂于车厢顶上,待小求相对车厢静止之后,将其在竖直平面内稍稍拉离平衡位置,然后由静止释放,小球将在平衡位置附近作小幅振动,求小球的振动周期.CBAm五、一根一端封闭的均匀玻璃管长96cm,内有一端长20cm 为的水银柱水银柱下方为一空气柱,当温度为27°时玻璃管开口竖直向上,空气柱长60cm,此时外界大气压为76cmHg,试问：为使水银柱不全部从玻璃管中溢出,温度可达到多少度？六、三个相同的金属圈两两相交地焊接成如图所示的形状,若每一金属圈的原长电阻（即它断开时测两端的电阻）为R,试求图中A 、B 两点之间的电阻.七、在倾角为30°的斜面上,固定两根足够长的光滑平行导轨,一个匀强磁场垂直斜面竖直向上,磁感强度为B=0.4T,导轨间距L=0.5m 两根金属棒ab 、cd 水平地放在导轨上,金属棒质量m ab =0.1kg.、m cd =0.2kg 两金属棒总电阻r=0.2Ω,导轨电阻不计,现使金属棒ab 以ν=2.5m/s 的速度沿斜面向上匀速运动,求： （1）金属棒cd 的最大速度；（2）在cd 有最大速度时,作用在ab 的外力的功率.八、由折射率为n=1.5的玻璃制成的对称的双凸透镜,在空气中焦距为30cm （1）把它放在平面镜上形成一个折、反射系统,该系统的焦距为多少？（2）在透镜和批改平面镜之间注满水,水的折射率为4/3,这个系统的折射率为多少？A(b)(a)参考答案一、如果F 作用在E 把手上,那么抽屉有一个沿逆时针转动的趋势,在D 、B 两个角上产生两个弹力N 1和N 2,以防止抽屉旋转,在D 、B 两处也会受到两个摩擦力f 1和f 2121210:0:()20:xy B FN N F F N N W d F N W N L M μμ=⎧⎪=⎪==+⎨⎪+⎪=+⎩=∑∑∑ 可解得 μ≤L d二、如图所示为的受力,以车厢为非惯性参照系,在竖直和水平方向上有22cos sin T m g T m aθθ==联立此二式可解得T m =m 1物体的受力如图所示,仍以车厢为非惯性参照系,在竖直和水平方向有11T N m g f m a N μ'+==≤静式中T ′=T,联立这二式,可解得11()m m g T μ≥=- 三、设作用力F 的方向为x 方向.当绳子与x 方向成α角时,绳上的张力T 为 T=2cos Fa此张力使小球在x 轴方向上的加速度为cos 2x T Fa m mα==AL可见,xa与a无关,小球在x轴方向做匀加速运动.设由初始到两球第一次相碰前,力F的作用点共移动的距离为s,则两小球在x方向都运动了距离s-l,则小球在碰撞前在x方向的分速度为xν==（1）在这段过程中,F做的功为Fs,根据动能定理2212()2x yFs mνν=⨯+(2)联立（1）、（2）两式可得Fs=F(s-l)+mνy2所以νy四、如图所示,在小车参照系中,小球受到三个力而平衡,重力mg,惯性力m a和轻绳拉力T.在小车参照系中,等效的重力加速度为g'=因此小球的振动周期22Tπ==五、如图,初态空气柱长L0=60cm,压强p0=96cmHg,温度T0=300K,而后从T0开始升温分阶段如下.第一阶段：温度从T0升高,空气柱长度增高,水银柱上升,但可保持空气柱压强仍维持在p0=96cmHg.当水银柱上端面与管口并齐时,此阶段温度达最高值,记为T1,有000001/(16)/p L T p L T=+解得1000(16)/380T L T L K=+=第二阶段：温度从T1继续上升,水银柱开始外溢,但留下的x<20cm长水银柱仍能维持空气柱内外压强平衡,水银柱也可以不全部溢出,设此时的温度为T x,则可建立方程00(76)(96)xp L x xT T+-=将p0、L0、T0各量代入后,可得22096(76)05xTx x--⨯-=为使x有实数解,要求二次方程判别式60cm20cm16cm220496(76)05xT =+⨯⨯-≥ 成立,即要求 T x ≤385K这样,可实现平衡x 的有两格外值1010x cmx cm⎡⎢⎣⎡=⎢⎣大小开始时T x =T 1=380K,对应x 大=20cm,x 小=0,显然实际情况是x 大而不是x 小,所以水银并未溢出.当T大从380K 向上逐渐增高时,x 大从20cm 逐渐减小（这可x 大从T 大关系看出）,当T 大=385K 时,x 大降到10cm,当T 大再增高时,便不可能有平衡x 的解,这意味着： （1）水银柱继续外溢,x 继续减小,但无论x 小到什么值维持平衡；（2）x 减小到某值时,水银柱（长度已减小到x 值）向下压回以达到新的平衡位置,但这是不可能的,因为水银柱外溢时空气柱压强大于外部压强,若水银柱能向回压下,则空气柱压强小于外压强,这两种情况都处于连续变化过程,因此刚要向回压下时内、外压强必相等,即此时的x 对应平衡状态,而这是已被否定的.结论：当温度刚超过385K 时,水银柱便会从管中全部溢出.综合所示可知,为使水银柱不会全部从管中溢出,温度至少可达385K,即112℃.六、从图看出,整个电阻网络相对A 、B 两点具有上、下对称性,因此可上、下压缩成图所示的等效简化网络,其中r 为原金属圈长度部分的电阻,即有 r=R/4图网络中从A 点到O 点电流与从O 点到B 点的电流必相同；从A ′点到O 点的电流与从O 点到B ′点电流必相同.因此可将O 点断开,等效成图所示简化电路,继而再简化成图所示的电路.最后可算得 R AB =1225512r r r -+=（） 即有R AB =5R/48七、开始时,cd 棒速度为零,只有ab 棒有感应电动势,此时可计算出回路中的电流进而求出cd 棒所受的安培力F （可判断出安培力的方向沿斜面向上）如果F>m cd gsin30°,cd 将加速上升,产生一个和电流方向相反的电动势,这样回路中的电流将会减小,cd 棒受到的安培力F 将会减小,直到F=m cd gsin30°如果开始时F<m cd gsin30°,cd 将会加速下滑产生一个和电流方向相同的电动势,回路中的B ′ A ′AB ′BA ′AAB ′BA ′电流将增大,cd 棒受到的安培力F 将会增大,直到F=m cd gsin30°. （1）开始时,ab 棒速度为零,回路中的电流0.40.5 2.52.50.2Blv I A A r ⨯⨯=== 这时cd 受到平行斜面向上的安培力 F=B l I=.4 2.50.50.5O N N ⨯⨯=而0sin 300.2100.51cd m g N =⨯⨯=故cd 将加速下滑.当cd 的下滑速度增加到νm 时,需要有安培力此时回路中的电流()m mm Blv Blv Bl v v I r r++==cd 受到的安培力0sin 30m cd F BI l m g ==所以 2.5/m v m s =即金属棒的最大速度为 2.5/m v m s =. （2）当cd 棒达到最大νm 时,回路中的电流 I m =()5m m Bl v v I A r+== 作用在ab 棒上的外力 F=BI m l +m ab gsin30°=1.5N外力做功的功率为P F =F ν=3.75W。
高三物理第三次模拟考试试题含答案解析
高三年级第三次模拟考试理科综合能力测试注意事项：1．本试卷分为试题卷（1－12页）和答题卡（1－6页）两部分，共300分，时间150分钟。
2．答题前，考生须将自己的学校、班级、姓名、学号、座号填涂在答题卡指定的位置上。
3．选择题的答案，用2B 铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，非选择题必须按照题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答。
超出答题区域或在其他题的答题区域内书写的答案无效；在草稿纸、本试题卷上答题无效。
4．可能用到的相对原子质量：H ＝1 C ＝12 N ＝14 O ＝16 Mg ＝24第Ⅰ卷 （选择题，共126分）一、选择题：（本大题共13小题，每小题6分，共78分，每题只有一个选项符合题意）二、选择题（本题共8小题，每题6分，共计48分。
在每小题给出的四个选项中，14～18小题中只有一个选项正确，19～21小题中有多个选项正确，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）14．下列说法正确的是A ．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力B ．β衰变说明原子核内部存在自由电子C ．由爱因斯坦质能方程可知，质量与能量可以相互转化D ．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍， 这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子15．如图所示，直线a 与四分之一圆弧b 分别表示两质点A 、B 从同一地点出发，沿同一方向做直线运动的v －t 图象。
当B 的速度变为0时，A 恰好追上B ，则A 此时的加速度大小为A ．2m ／s 2B ．2πm ／s 2 C ．2πm ／s 2D ．2πm ／s 216．如图所示，一轻质细绳一端同定于竖直墙壁上的O 点，另一端跨过光滑的大小可忽略的定滑轮P 悬挂物块B ，OP 段的绳子水平，长度为L 。
现将一带光滑挂钩的物块A 挂到OP 段的绳子上，已知A （包括挂钩）、B 的质量关系为m A B 。
当A 、B 物块平衡时，物块B 上升的高度为A ．23L B ．L C L D ．2L17．如图所示，OM 的左侧存在范围足够大,磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，ON （在纸面内）与磁场方向垂直目∠NOM ＝60°，ON 上有一点P ，OP ＝L ，P 点有一个粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子（重力不计），则粒子 在磁场中运动的最短时间为A ．2mBq π B ．3mBq π C ．4mBq π D ．6mBq π18．如图，第一次，小球从粗糙的14圆形轨道顶端A 由静止滑下，到 达底端B 的速度为v 1，克服摩擦力做功为12W 1；第二次，同一小 球从底端B 以v 2冲上圆形轨道，恰好能到达A 点，克服摩擦力做功为W 2，C 为14圆形轨道的中点，则下列说法正确的是 A ．v 1＝v 2 B ．W 1＝W 2C ．小球第一次在B 点对轨道的压力小于第二次在B 点对轨道的压力D ．小球第一次经过圆弧AC 的过程中克服摩擦力做的功为12W 1 19．一个质量为m 1的人造地球卫星在高空做匀速网周运动，轨道半径为r ，某时刻和一个相向而来的质量为m 2的太空碎片发生正碰，碰后二者结合成一个整体。
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1、一条轻绳跨过一轻滑轮(滑轮与轴间摩擦可忽略)，在绳的一端挂一质量为m 1的物体，在另一侧有一质量为m 2的环，求当环相对于绳以恒定的加速度a 2′ 沿绳向下滑动时，物体和环相对地面的加速度各是多少?环与绳间的摩擦力多大?2.如图（a ）所示，一滑块在光滑曲面轨道上由静止开始下滑h 高度后进入水平传送带，传送带的运行速度大小为v ＝4m/s ，方向如图。
滑块离开传送带后在离地H 高处水平抛出，空气阻力不计，落地点与抛出点的水平位移为s 。
改变h 的值测出对应的 s 值，得到如图（b ）所示h ≥0.8m 范围内的s 2随h 的变化图线，由图线可知，抛出点离地高度为H ＝__________m ，图中h x ＝__________m 。
3 (12分）过山车质量均匀分布，从高为h 的平台上无动力冲下倾斜轨道并进入水平轨道，然后进入竖直圆形轨道，如图所示，已知过山车的质量为M ，长为L ，每节车厢长为a ，竖直圆形轨道半径为R, L > 2πR ，且R >>a ，可以认为在圆形轨道最高点的车厢受到前后车厢的拉力沿水平方向，为了不出现脱轨的危险，h 至少为多少？（用R ．L 表示，认为运动时各节车厢速度大小相等，且忽略一切摩擦力及空气阻力）4．（20分）如图所示，物块A 的质量为M ，物块B 、C 的质量都是m ，并都可看作质点，且m ＜M ＜2m 。
三物块用细线通过滑轮连接，物块B 与物块C 的距离和物块C 到地面的距离都是L 。
现将物块A 下方的细线剪断，若物块A 距滑轮足够远且不计一切阻力，物块C 落地后不影响物块A 、B 的运动。
求： （1）物块A 上升时的最大速度； （2）若B 不能着地，求mM满足的条件；（3）若M ＝m ，求物块A 上升的最大高度。
5．（12分）如图所示，一平板车以某一速度v 0匀速行驶，某时刻一货箱（可视为质点）无初速度地放置sx （b ）于平板车上，货箱离车后端的距离为l =3m ，货箱放入车上的同时，平板车开始刹车，刹车过程可视为做a =4m/s 2的匀减速直线运动。
已知货箱与平板车之间的摩擦因数为μ=0.2，g =10 m/s 2。
求：⑪为使货箱不从平板上掉下来，平板车匀速行驶时的速度v 0应满足什么条件？ ⑫如果货箱恰好不掉下，则最终停在离车后端多远处？6．物理学中库仑定律和万有引力定律有相似的表达形式，对带异种电荷的两粒子组成的系统而言，若定义相距无穷远处电势能为零，则相距为r 时系统的电势能可以表示为12p Q Q E kr=-。
（1）若地球质量为1m ，某人造地球卫星质量为2m ，也定义相距无穷远处引力势能为零，写出当地心与卫星相距R 时该系统引力势能表达式。
（地球可看作均匀球体，卫星可看成质点）（2）今有一颗卫星贴着地球表面绕行时速度大小为v =7.90km/s ，当该卫星在离地面高度为h =3R 地处绕行时，绕行速度v '为多大？（R地为地球半径）（3）若在离地面高度为3R 地处绕行的卫星质量为1t ，则至少需要对该卫星补充多大的能量才能使其脱离地球的束缚？7. （12分）如图所示，1和2是放在水平地面上的两个小物块（可视为质点），与地面的滑动摩擦系数相同，两物块间的距离d =170.00m ，它们的质量分别为m 1=2.00kg 、m 2=3.00kg。
现令它们分别以初速度v 1=10.00m/s 和v 2=2.00m/s 迎向运动，经过时间t =20.0s ，两物块相碰，碰撞时间极短，碰后两者粘在一起运动。
求从刚碰后到停止运动过程中损失的机械能。
8．（20分）对于两物体碰撞前后速度在同一直线上，且无机械能损失的碰撞过程，可以简化为如下模型：A 、B 两物体位于光滑水平面上，仅限于沿同一直线运动。
当它们之间的距离大于等于某一定值d 时；相互作用力为零；当它们之间的距离小于d 时，存在大小恒为F 的斥力。
设A 物体质量m 1=1.0kg,开始时静止在直线上某点；B 物体质量m 2=3.0kg,以速度υ0从远处沿该直线向A 运动，如图所示。
若d =0.10m,F =0.60N, υ0=0.20m/s,求：（1） 相互作用过程中A 、B 加速的大小；（2） 从开始相互作用到A 、B 间的距离最小时，系统（物体组）动能的减少量； （3） A 、B 间的最小距离。
9.如图，长木板a b 的b 端固定一档板，木板连同档板的质量为M=4.0kg ，a 、b 间距离s=2.0m 。
木板位于光滑水平面上。
在木板a 端有一小物块，其质量m=1.0kg ，小物块与木板间的动摩擦因数10.0=μ，它们都处于静止状态。
现令小物块以初速s m v /0.40=沿木板向前滑动，直到和档板相撞。
碰撞后，小物块恰好回到a 端而不脱离木板。
求碰撞过程中损失的机械能。
10柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成，气缸与活塞间有柴油与空气的混合物。
在重锤与桩碰撞的过程中，通过压缩使混合物燃烧，产生高温高压气体，从而使桩向下运动、锤向上运动。
现把柴油打桩机和打桩过程简化如下：柴油打桩机重锤的质量为m ，锤在桩帽以上高度为h 处（如图1）从静止开始沿竖直轨道自由落下，打在质量为M （包括桩帽）的钢筋混凝土桩子上。
同时，柴油燃烧，产生猛烈推力，锤和桩分离，这一过程的时间极短。
随后，桩在泥土中向下移动一距离l 。
已知锤反跳后到达最高点时，锤与已停下的桩帽之间的距离也为h （如图2）。
已知m=1.0×103 kg ，M=2.0×103 kg ，h=2.0m ，l=0.20m ，重力加速度g=10m/s 2，混合物的质量不计。
设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用F 是恒力。
求此力的大小。
1.物体受力如图所示，分别对两个物体列出动力学方程111m g f m a -=（1） 222m g f m a -=（2） 加速度满足关系式212a a a '=+（3） 解方程得：1222112()m m g m a a m m '-+=+（4）2112212()m m g m a a m m '-+=+（5） 12212(2)m m g a f m m '-=+（6）2、10，1.6，3．（12分）取过山车为研究对象，过山车从平台上滑下到车厢占满竖直圆形轨道过程中，由于只有重力做功，故机械能守恒，竖直圆形轨道上的过山车可以把这部分的重心看作在轨道的圆心上，所以有：2122M Mgh=R gR+M L π⋅⋅v ① 在竖直方向受到重力和轨道对它向下的压力，受力分析如图所示，设一节车厢质量为m ，则有：fm 2gfm 1g2mg+N=mRv ②N ≥0 ③联立解得222R R h +L π≥4．（1）A 、B 、C 三物块系统机械能守恒。
B 、C 下降L ，A 上升L 时，A 的速度达最大。
（1分）2)2(212v m M MgL mgL +=- （2分） M2m gL)M 2m (2v +-=（2分）（2）当C 着地后，若B 恰能着地，即B 物块下降L 时速度为零。
（1分）A 、B 两物体系统机械能守恒。
2)(21v m M mgL MgL +=- （2分），将v 代入，整理得：M=2m （2分） 所以2m M>时，B 物块将不会着地。
(2分) （3）由于M ＝m ，C 物块着地后，A 以速度v 匀速上升直到B 物块落地，此后做竖直上抛运动，设上升的高度为h ，则h=3)M 2m (2L )M 2m (22gv 2Lg =+-=（3分）A 上升的最大高度H ＝2L ＋h ＝37L（3分）5．60≤v m/s ；离车后端0.5 m6．（14分）解析（1）由类比可知，该系统引力势能表达式为：（2）由万有引力提供向心力得，上式中解得km/s（3）卫星在该处的动能：由系统的势能：得系统的机械能：则需要给卫星补充的能量：7. 解：因两物块与地面间的滑动摩擦系数相同，故它们在摩擦力作用下加速度的大小是相同的，以a 表示此加速度的大小。
先假定在时间t 内，两物块始终作减速运动，都未停下。
现分别以s 1和s 2表示它们走的路程，则有21121at t v s -=(1)22221at t v s -=(2) 而s 1+s 2=d (3)解(1)、(2)、(3)三式并代入有关数据得a =0.175m/s 2 (4) 经过时间t ，两物块的速度分别为v'1=v 1−at (5) v'2=v 2−at (6) 代入有关数据得v'1=6.5m/s(7) v'2=−1.5m/s(8)v'2为负值是不合理的，因为物块是在摩擦力作用下作减速运动，当速度减少至零时，摩擦力消失，加速度不复存在，v'2不可为负。
v'2为负，表明物块2经历的时间小于t 时已经停止运动，(2)式从而(4)、(6)、(7)、(8)式都不成立。
在时间t 内，物块2停止运动前滑行的路程应是av s 2222=(9) 解(1)、(9)、(3)式，代入有关数据得a =0.20m/s 2(10)由(5)、(10)式求得刚要发生碰撞时物块1的速度v'1=6.0m/s(11) 而物块2的速度v'2=0(12) 设V 为两物块碰撞后的速度，由动量守恒定律有m 1v'1=(m 1+m 2)V (13) 刚碰后到停止运动过程中损失的机械能221)(21ΔV m m E+=(14)由(13)、(14)得21212121Δm m v'm E +=(15) 代入有关数据得ΔE =14.4J(16)评分标准：本题12分。
通过定量论证得到(9)式共4分，求得(11)式得4分，(13)式1分8.解：（1）a 1=21m/s 60.0=m Fa 2=22m/s 20.0=m F(2)两者速度相同时，距离最近，由动量守恒 m 2υ2=(m 1+m 2)υ υ=m/s 15.0)(2102=+m m m υ|△E k |=J 015.0)(2121221202=+-υυm m m （3）根据匀变速直线运动规律 υ1=a 1t υ2=υ0-a 2t当υ1=υ2时解得A 、B 两者距离最近时所用时间t =0.25ss 1=2121t a s 2=υ0t -2121t a△s =s 1+d -s 2将t =0.25 s 代入，解得A 、B 间的最小距离 △ s min =0.075m 9.解：设木块和物块最后共同的速度为v ，由动量守恒定律v M m mv )(0+= ①设全过程损失的机械能为E ，220)(2121v M m mv E +-=②用s 1表示从物块开始运动到碰撞前瞬间木板的位移，W 1表示在这段时间内摩擦力对木板所做的功。