应用物理竞赛辅导2解析

1、1.在灭火抢险的过程中，消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业，如图1所示。已知消防车梯子的下端用摩擦很小的钱链固定在车上，上端靠在摩擦很小的竖直玻璃幕墙上。消防车静止不动，在消防队员沿梯子匀速向上 爬的过程中，下列说法中正确的是（）A.钱链对梯的作用力逐渐减小B.墙对梯的弹力不变C.地面对车的摩擦力逐渐增大D.地面对车的弹力不变2 .斜坡型的房顶具有保温、节能、美观等优点，农村的平房大都采用这种房顶，城市中的一些居民楼也进行了 平改坡”的改造。在进行这种斜坡型房顶的设计中，考虑到下雨时落至房顶的雨水要能尽快地淌离房顶，以减少房顶漏水的可能。在如图3 .如图2所示为直升机在

2、飞行过程中的两种姿态，对于这两种姿态，下列说法中正确的是 （ ）A.甲图所示为降落过程B.乙图所示为降落过程 C.甲图所示为起飞过程 D.乙图所示为起飞过程4.如图3所示，荡秋千是一种往复运动，人在秋千上可以越荡越高，这时系统的机械能是图3增大的。为达到越荡越高的目的，下列做法中正确的是（）A.在秋千由最高点荡向最低点的过程中，人由站立缓缓下蹲， 当秋千到最高点时，迅速由下蹲到站立B.在秋千由最高点荡向最低点的过程中，人由下蹲缓缓站立，当秋千到最高点时，迅速由站立到下蹲C.人一直保持站立姿势D.人一直保持下蹲姿势 5.在我国的甘肃酒泉和四川西昌有两个著名的卫星发射基地，它们为我国的航天事业立下

3、了汗马功劳。如果请你参与卫星的发射工作，要发射一颗地球同步通信卫星，从节能的角度分析，你认为在这两个基地中的发射地点和发射方向应选（）A.酒泉，向西发射B.酒泉，向东发射C.西昌，向西发现D.西昌，向东发射6.潮汐能是一种很有潜力的待开发的新能源，图8是双向潮汐发电站示意图。涨潮后打开闸门，海水经通道进入海湾，水轮机转动并带动发电机发电，如图甲所示；待海湾内外水位高 度相同，水轮机停止转动，关闭闸门，如图乙所示；潮落后再打开闸门，海湾中的水经通道进入大海，水轮机转动并再次带动发电机发电如图丙所示；待海湾内外水面高度相同， 水轮机停止转动，再关闭闸门，直到下次涨潮至最高点，再打开闸门放水发电，如

4、此循环往复。如果海湾的平均蓄水面积为 S,涨潮与落潮水位差为h,海水密度为P,水轮机带动发电机将 海水的机械能转化为电能的效率为刀。求经过一次涨、落潮可以发出的电能。7.小明等几位同学在研究性学习的活动中，决定对“蹦极”运动所用的弹性绳的性能进行研究。勇敢的同学小红自愿进行测试，同学们在 她身上装好了位移传感器， 用以测量她在不同时刻下落的高度及速度。蹦极前他们首先测得小红及所携带的全部设备的总质量为50 kg ,弹性绳不拉伸时的长度为12ml小红从蹦极台上下落， 根据传感器测到的数据，可以利用计算机作出如图 9所示的速度一位移图象。 请估算：(1)如果认为弹性绳的弹力大小跟它的伸长量的关系符

5、合胡克定律，则弹性绳的劲度系数k为多大；(2) 小红下落速度最大时和落至最低点时，绳的弹性势能各为多大:3SNI :!: 适S:曹！：E5Ll8 .我国南方某学校的物理实验小组想粗略估测太阳的辐射功率。他们通过多种途径，查到 以下资料：日地距离r= 1.5x10 11m,水的比热容c= 4.2x10 3J/（kg 七），射到地球的太阳能由于大气层的吸收，约有50%能够到达地面。他们在夏至前后做了如下的实验：取一个横截面积$=3.0*10-2而、形状矮粗的厚壁泡沫塑料圆筒，并将筒的内壁衬上黑色塑料薄膜。在圆筒 内装上质量m= 0.60 kg的水，并用透明塑料薄膜将筒口封闭。在天气晴好的某天中午进

6、行实验时，调整水平放置圆筒口的方位， 使太阳光尽可能的垂直照射在水面上， 经过时间t =2 min 后，测得水的温度升高了 A t=1.O°C,请你帮助该小组的同学估算太阳的辐射功率。（保留一位有效数字）mo,米从阀门K中流出9 .图10是小明为某粮店设计的自动称米机的示意图，它的工作过程 是这样的：提前在磅秤上输入要称量的质量数，然后开启阀门K,米就自动落到磅秤上.当磅秤示数等于购买者所需质量数时，称米机 将自动关闭阀门K,从而实现了快捷的自动称量。在对这个自动称米机进行可行性论证时，买者认为：因为米流 落到容器中时会有向下冲击的力，因而实际得到的米少了，买方吃 了亏：而卖者认为：

7、当磅秤示数达到预定米的质量数时，即使自动 装置立刻关闭了阀门K,也还有少量米仍在空中， 这些米将是多给买 者的，卖方吃了亏。为此双方发生了争执。请你通过计算判定实际 情况是怎样的。提示：分析过程中不妨假设单位时间内通过阀门K的米的质量为 的初速度为零，从阀门 K到米堆的高度为h,米落到米堆上速度立即减为零。10 .示波器是一种常用的电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间的变化情况。它的工作原理如图10所示，真空室中阴极 3出 电子(初速度可忽略不计)，经过电压U1= 910V 的加速电场后，由小孔S沿正对且相互靠近的水 平金属极板A、B和竖直金属板C D间的中心 线依次通过两对平行金

8、属板间。且已知A、¥口 C、D勺长度均为l = 0.20m,A、B和C、D两板间的距离均为d= 0.020m,金属板的面积足够大。在AB两板间加上如图11甲所示的正弦交变电U2,当A板电势高于 喷电势时，电压记为正值；在CD两板间加上如图11乙所示的交变电压U3,当C板电势高于 诚电势时，电压记为正值。两对 金属板间的电场可视为全部集中在两板之间，且分布均匀。在C、D两极板右侧与极板右端 相距s = 0.30 m处有一个与两对金属板中心线垂直的荧光屏，中心线正好经过屏的中点。若不计两对金属板之间的距离，且荧光屏足够大，并已知电子的质m= 0.91 x 10-30kg,所带电荷量e=

9、1.6x10 -19C,不计电子之间的相互作用力。(1 ) 要使所有的电子都能打在荧光屏上，两对偏转金属板间所加电压的最大值U2。、U30应满足什么条件？(2) 若U20满足(1)中的条件，要使荧光屏上能显示出U2的若干个完整周期内的波形，CD两板间所加交变电压U3的周期应满足什么条件？(3) 若荧光屏上显示出一个 U2完整的波形，计算这个波形的峰值高度和最大长度，并 在图11丙中画出这个波形.41 II11 .如图1所示为大学教室里常见的两块可上下拉动的活动黑板，两块黑板的形状和质量均相同，通过两只定滑轮用绳索相连.某同学要把前面的黑板向下移动，他有两种方法，一是匀速向下拉前面的黑板，二是匀

10、速向上推后面的黑板.如果两次移动黑板的速度大小都相等，那么这两种方法中，哪种方法人做功的功率较大？为什么?图1llfl W12.2008年8月，北京将举办第29届奥运会，实现新中国几代人的梦想 .在奥运会的三大球 项目中，女排是最有可能争夺冠军的队伍， 她们曾有着五连冠的辉煌， 又是上届雅典奥运会 的冠军，全国人民都对她们寄予厚望 .排球的标准场地长 18m、宽9m,女排网高2.24m,每半场都画有一条 3m线，从而把 场地分为前场和后场，如图12甲所示.图中A点为对方场地3m线与边线的交点，假设对方某运动员于 A点处竖直起跳，沿水平方向击球，击球点离地高度为 h=3.00m ,不考虑球的 旋

11、转与空气阻力，把球看作质点，已知重力加速度g=10m/s2. B点为该边线正上方网口上的一点，以B点为坐标原点，沿网水平向右为x轴、竖直向上为y轴，建立平面直角坐标系， 如图12乙所示.我方拦网的运动员只要把哪个区域封死，就能保证对方的这次击球不能直 接得分？请通过计算后把这个区域标在乙图的坐标系上，并注明边界处几个关键点的坐标甲1.0 二0.5三9 x /m图1213 .为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图10所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车的

12、速度和加速度。如图11所示为铁轨和列车的俯视图，假设磁体端部磁感应强度B=4.4X10-2t,且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体沿铁轨方向的宽度与线圈宽度相同，线圈的匝数n=5,垂直于铁轨方向长1=0.20 m ,电阻r=0.40 ?(包括引出线的电阻)，测量记录仪自身电阻R=4.0?,其记录下来的电流一位置关系图，即i-s图如图12所示。(1)试计算列车通过线圈I和线圈II时的速度V1和V2的大小。(2)假设列车做的是匀加速直线运动，求列车在两个线圈之间的加速度的大小。14 .有一种“滚轴溜冰”的游艺活动，游艺时“溜冰”者脚穿带有小轮子的鞋，在场地内像溜冰一样滑行。为了使此项活动更具有

13、刺激性，有的场地设计了一些凸起的地面（如图13所示）。但为了使“溜冰”的 过程中不发生危险，要求“溜冰”者运动时不能脱离凸面。已知“溜冰”的最大速度为 vm, “溜冰”场地要设计一段与 水平面平滑连接的圆柱形的凸起面，那么该圆柱形凸起面的 水平长度，与其高度 h应满足怎样的关系，才能保证“溜冰” 者停止蹬地后冲上凸起面的过程中，既能从凸起面上通过而 又不脱离凸起面而发生危险 ？（已知地球表面的重力加速度为 g）15 .用超声波测量管道中液体流量有多种方法，其中一种为如图9所示的超声波飞行时间流量传感器装置.一个探头发出的超声波束通过管壁进入管道被管壁的另一面反射后，正好由 另一个超声波探头接收

14、.超声波的路径呈 V形.测量时，上游和下游的超声波传感器轮流发 射和接收超声波脉冲.用高精度数字计时器分别测量超声波束沿顺行和逆行在管道内传播的时间差，其绝对彳1为A T.设管道内径为D,超声波束在管道内与管道横截面的夹角为 0 , 管内流体静止时超声波从发射到接收的时间为 To.测出以上物理量便可计算出流体流速 .请 推导出由这些物理量计算流体流速的表达式 （提示：忽略超声波穿过管壁的时间和折射； 计图9算中要做适当的近似）.耻冲时间?&测M16 .小华同学为了探究弹性球与其他物体碰撞的情况，他先从网上获取如下信息：通常用恢复系数e表示两物体一维碰撞机械能损失的情况.它等于碰撞后两球

15、的分离速度v2t Vit ,与碰撞前两球的接近速度 Vio V20之比，即：e -v2t-v1恢复系数由碰撞两物体的材料性V10 V20质决定.小华的探究实验如下：让质量为10.75g,直径为26mm的塑料弹性球从 80cm高处自由下落，碰到地面的瓷砖后弹起；再下落，再弹起；再下落，再弹起；，当塑料弹性球与瓷砖碰撞10次后，还能弹起8cm.如果不计空气阻力，并假定弹性球始终在同一竖直 线上运动.(1)请根据以上实验数据求弹性球与瓷砖碰撞的恢复系数e.(2)请用e表示出弹性球每次碰撞过程中机械能的损失与碰撞前的机械能之比17.在不少旅游景点里都设置了一种速降的游乐项目：从山上高处向山下低处安装一

16、根钢索，人坐在吊篮里通过绳索和滑轮沿着倾角为。的钢索快速下滑，如图 8-1所示。理想情况下，下滑时的加速度大小等于 g sin 2稳定的运动状态下，即滑轮、绳索、人（包括吊篮在内， 下同）组成的系统保持相对静止时，绳索与竖直方向间的夹角也等于&但实际上有两个原因使得加速度要变小，并且绳索与竖直方向间的夹角一般不等于为原因之一是滑轮并非理想的无摩擦，原因之二是空气阻力不能忽略。设滑轮的质量为M,人的质量为 m,绳索的质量相对滑轮和人来说可以忽略，滑轮与钢索间的摩擦因数为 ,人运动过程中受到的空气阻力等于人的重力的 k倍，滑轮运动过程中受到的空气阻力不计。试通过计算讨论：在稳定的运动状态下，有没有可能绳索与竖直方向间的夹角”=。，但加速度的值小于 g sin 9?如果有可能，请指出必须满足的条件；如果没有可能，请说明理由。图8-1图11所示为某运动员用背跃式过杆跳高的示意图（为简化问题起见，可不考虑运动员沿横杆方向上的分运动）.他经过助跑后的起跳点为图中的 A点，A点与横杆B间的水平距离为 s.运动员身高为1,身体的质心 C点假设恰位于身体的正中位置 .他背对横杆起跳离地的瞬 间，身体可看作一条直线，与地面成 3角，此时脚端的速度方向与身体在一直线上