2025年英国物理思维挑战赛（BPHO）力学竞赛模拟试卷：基础理论到应用实践

2025年英国物理思维挑战赛（BPHO）力学竞赛模拟试卷：基础理论到应用实践一、选择题要求：从下列各题的四个选项中，选择一个最符合题意的答案。1.一个物体在水平面上受到三个力的作用，这三个力的合力为零。下列说法正确的是（）。A.物体一定处于静止状态B.物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态C.物体一定处于匀速直线运动状态D.物体的运动状态与受力情况无关2.一个物体从静止开始沿斜面向上运动，下列说法正确的是（）。A.物体的动能随时间增大B.物体的势能随时间增大C.物体的动能和势能之和随时间增大D.物体的动能和势能之和随时间减小3.下列关于牛顿第三定律的说法正确的是（）。A.作用力和反作用力大小相等，方向相反B.作用力和反作用力作用在同一直线上C.作用力和反作用力作用在同一物体上D.作用力和反作用力作用在不同物体上4.一个物体在水平面上受到两个力的作用，这两个力的合力为零。下列说法正确的是（）。A.物体一定处于静止状态B.物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态C.物体一定处于匀速直线运动状态D.物体的运动状态与受力情况无关5.一个物体在竖直方向上受到三个力的作用，这三个力的合力为零。下列说法正确的是（）。A.物体一定处于静止状态B.物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态C.物体一定处于匀速直线运动状态D.物体的运动状态与受力情况无关二、填空题要求：将下列各题的空格处填上正确的答案。1.一个物体在水平面上受到三个力的作用，这三个力的合力为零。如果将其中一个力增大一倍，那么物体的运动状态将（）。2.一个物体从静止开始沿斜面向上运动，当物体到达最高点时，其（）。3.作用力和反作用力的大小关系是（）。4.一个物体在水平面上受到两个力的作用，这两个力的合力为零。如果将其中一个力增大一倍，那么物体的运动状态将（）。5.一个物体在竖直方向上受到三个力的作用，这三个力的合力为零。如果将其中一个力增大一倍，那么物体的运动状态将（）。四、计算题要求：计算下列各题中的未知量。6.一个物体以初速度\(v_0=5\text{m/s}\)沿水平面运动，受到一个与运动方向相反的恒定阻力\(f=2\text{N}\)。求物体从开始运动到停止所经过的距离\(s\)。7.一个质量为\(m=10\text{kg}\)的物体，从高度\(h=5\text{m}\)自由下落，不计空气阻力。求物体落地时的速度\(v\)。五、应用题要求：根据所学知识，分析下列各题并给出解答。8.一个质量为\(m=2\text{kg}\)的物体，受到一个水平向右的力\(F=10\text{N}\)和一个水平向左的摩擦力\(f=6\text{N}\)的作用。如果物体的初速度为\(v_0=2\text{m/s}\)，求物体在力的作用下经过\(t=2\text{s}\)时的速度\(v\)。9.一个质量为\(m=3\text{kg}\)的物体，从静止开始沿着一个斜面滑下，斜面与水平面的夹角为\(\theta=30^\circ\)。已知物体受到的摩擦力\(f=1\text{N}\)，求物体滑下斜面到达地面时的速度\(v\)。六、论述题要求：结合所学知识，对下列问题进行论述。10.论述牛顿运动定律在物理学发展史上的重要地位，并举例说明其在实际问题中的应用。本次试卷答案如下：一、选择题1.B解析：当三个力的合力为零时，物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，因为合外力为零意味着物体不受外力作用，或者受到的外力相互抵消。2.A解析：物体从静止开始沿斜面向上运动，其动能会随着速度的增加而增大，因为动能与速度的平方成正比。3.A解析：牛顿第三定律指出，对于每一个作用力，总有一个大小相等、方向相反的反作用力。4.B解析：如果两个力的合力为零，那么物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，因为合外力为零。5.B解析：当三个力的合力为零时，物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，因为合外力为零意味着物体不受外力作用，或者受到的外力相互抵消。二、填空题1.改变解析：如果将其中一个力增大一倍，而其他力保持不变，那么合力也会增大一倍，从而改变物体的运动状态。2.动能和势能之和不变解析：当物体到达最高点时，其速度为零，因此动能为零。但由于物体在最高点的高度与起始高度相同，其势能也保持不变，因此动能和势能之和不变。3.大小相等解析：作用力和反作用力的大小总是相等的，这是牛顿第三定律的基本内容。4.改变解析：如果将其中一个力增大一倍，而其他力保持不变，那么合力也会增大一倍，从而改变物体的运动状态。5.改变解析：如果将其中一个力增大一倍，而其他力保持不变，那么合力也会增大一倍，从而改变物体的运动状态。四、计算题6.\(s=\frac{v_0^2}{2a}\)解析：物体受到的恒定阻力导致加速度\(a=\frac{f}{m}\)，代入公式\(s=\frac{v_0^2}{2a}\)计算得到距离。7.\(v=\sqrt{2gh}\)解析：物体自由下落时，速度与高度的关系由公式\(v=\sqrt{2gh}\)给出，其中\(g\)是重力加速度，\(h\)是高度。五、应用题8.\(v=v_0-at\)解析：物体的加速度\(a=\frac{f}{m}\)，代入公式\(v=v_0-at\)计算得到速度。9.\(v=\sqrt{2gsin\theta-\frac{f}{m}sin\theta}\)解析：物体沿斜面滑下时，加速度由公式\(a=gsin\theta-\frac{f}{m}sin\theta\)给出，代入公式\(v=\sqrt{2as}\)计算得到速度。六、论述题10.论述牛顿运动定律在物理学发展史上的重要地位，并举例说明其在实际问题中的应用。解析：牛顿运动定律是经典力学的基础，它们描述了物体在力的作用下的运动规律。牛顿第一定律（惯性定律）揭示了物体不受外力作用时保持静止或匀速直线运动的性质；第二定律（加速度定律）给出了力和加速度之间的关系；第三定律（作用与反作用定律