高中基础物理知识竞赛试题与解答

高中基础物理知识竞赛

考生注意：1、答卷前，考生务必先将区（县）、学校、姓名、准考证号等填写清楚。 2、本卷满分150分。考试时间120分钟。 3、计算题要有解题步骤，无过程只有答案不得分。 4、本卷重力加速度g 的大小均取10m/s 2。 5、全部答案做在答题纸上。

6、本卷允许使用TI 图形计算器。

一．单选题（每小题3分，共27分）

1．自从采用调控房价政策以来，曾经有一段时间，全国部分城市的房价上涨出现减缓趋势。一位同学将房价的“上涨”类比成运动中的“增速”，将房价的“下降”类比成运动中的“减速”，据此类比方法，你觉得“房价上涨出现减缓趋势”可以类比成运动中的（

）

（A ）速度增大，加速度增大 （B ）速度增大，加速度减小 （C ）速度减小，加速度减小 （D ）速度减小，加速度增大

2．如图所示，在上海某中学的实验室中有一单摆，在它的正下方放置一个方位刻度盘。开始时，单摆沿方位刻度盘0-180?的方向摆动，经过数小时后，单摆的摆动为（

）

（A ）沿0-180?的刻度方向摆动

（B ）沿刻度盘顺时针转过的某一刻度方向摆动 （C ）沿刻度盘逆时针转过的某一刻度方向摆动 （D ）无法确定

3．如图所示，靠在一起的两条绳子串着一个发声频率一定的发声器，绳的两端分别由相

向而立的两个实验者甲和乙拿着。实验时，当乙将其一端的两绳头靠在一起，甲用两手快速扩大其一端的两绳头间距时，发声器将沿绳向乙方向快速运动。当发声器靠近乙后，甲将两绳头靠在一起，乙用两手快速扩大其一端的两绳头间距时，发声器将沿绳向甲方向快速运动。在此交替操作过程中甲乙两人听到发声器的声音是（

）

（A ）当发声器离开乙时，甲听到发声器音调变低 （B ）当发声器离开甲时，乙听到发声器音调变高 （C ）当发声器离开乙时，甲听到发声器音调不变

（D ）当发声器离开甲时，甲听到发声器音调不变

4．如图所示，“神舟”飞船升空后，进入距地球近地点高度200km ，远地点高度343km 的椭圆轨道上飞行。飞行数圈后变轨，在距地面343km 的圆轨道上做匀速圆周运动。飞船由椭圆轨道运行变轨到圆形轨道运行后

（

）

（A ）周期变长，机械能增加 （B ）周期变短，机械能增加 （C ）周期变长，机械能减小 （D ）周期变短，机械能减小

5．如图所示，斜面体M 放在粗糙水平面上，轻质弹簧的一端固定在墙面上，另一端与放在斜面上的光滑物体m 相连，弹簧的轴线与斜面平行。若物体在斜面上做简谐运动，斜面体保持静止，则地面对斜面体M 的摩擦力F f 与时间t 的关系图像应是（

）

6．如图所示，一根遵从胡克定律的弹性绳，一端固定在天花板上

的O 点，另一端与静止在水平地面上的滑块M 相连接。水平地面的动摩擦因数恒定。B 为紧挨绳的一光滑小钉。OB 等于弹性绳的自然长度。当绳处于竖直位置时，滑块M 对地面有压力作用。现在水平力F 作用于物块M ，使之向右做直线运动，在运动过程中，作用于物块M 的摩擦力（

）

（A ）逐渐增大 （B ）逐渐减小

（C ）保持不变

（D ）条件不足无法判断

7．如图所示，在水平面上有两物体A 、B ，通过一根跨过定滑轮的不可伸缩的轻绳相连，当绳被拉成与水平面的夹角分别为α和β时，物体A 以水平速度v 1向右匀速运动，则物体B 的速度v 2为（

）

（A ）v 1 sin α/sin β （B ）v 1 cos α/sin β （C ）v 1 sin α/cos β

（D ）v 1 cos α/cos β

F

8．如图（a）所示，下端固定的一根轻弹簧竖直立在水平地面上，弹簧正上

方有一物块，从高处自由下落到弹上端的O点，开始将弹簧压缩。弹簧被压缩了

x0时，物块的速度变为零。从O点开始接触，物块的加速度数值随弹簧O点下降

位移x的变化图像是图（b）中的（）

9．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P。快进入闹市区时司机减小油门，使汽车功率立即减为原来的一半，并保持该功率继续行驶。设行驶途中阻力不变。若从减小油门开始计时，能正确表达汽车v-t图的是（）

二．多选题（每小题5分，共25分。选对部分答案得2分，有错不得分）

10．如图所示，一个上表面水平的劈形物体M放在固定的光滑斜

面上，在M的水平面有一光滑小球m。对劈形物体从静止释放开始观

察，则相对地面，小球在碰到斜面前可能的运动轨迹是( )

(A)沿斜面向下的直线(B)抛物线

(C)竖直向下的直线(D)无规则的曲线

11．如图（a）所示，O为水平直线MN上

的一点，质量为m的质点在O点的左方时受到

水平恒力F1作用，运动到O点的右方时，同时

还受到水平恒力F2的作用，设质点由图示位置

静止开始运动，其v-t图像如图（b）所示，由图

可知（）

（A）质点在O点的左方加速度大小为v1

t4－t3

（B）F2的大小为2mv1

t3－t1

（C）质点在O点右方运动的时间为t3－t1

O x0

a a a a

g g g

O x0/2x0x O x/2x x O x/2x x O x0/2x0x

（A）（B）（C）（D）

v v v v

v0v

v0/2 v0/2 0/2 v0/2

（A）（B）（C）（D）

v

m v1

O t1t2t3t4t

（a）

（D ）质点在t ＝0到t ＝t 4这段时间内的最大位移为v 1t 2

2 ，且质点最终能回到开始出发的

点

12．某同学能查阅到的物理数据有：地球质量M 、地球半径R 、月球半径r 、月球质量m 、地球表面重力加速度g 、月球表面重力加速度g ’、月球绕地球转动的线速度v 、周期T 以及光速c 。该同学又知道，1969年人类首次用激光器向月球表面发射激光光束，并经过时间t 后接收到了经月球表面反射回来的激光光束。该同学要计算地球表面与月球表面之间的距离s ，则下列方法中正确的是（

）

（A ）按光的传播规律s ＝ct /2

（B ）按圆周运动线速度、周期关系v ＝2π（s ＋R ＋r ）

T 计算

（C ）按重力作为圆周运动的向心力mg ＝m v 2

s ＋R ＋r

计算

（D ）按重力作为圆周运动的向心力及线速度、周期关系mg ’＝m 4π2

T 2 （s ＋R ＋r ）计算

13．如图所示，甲图为一列简谐横波在t ＝0时的波形图，图中质点Q 运动到负向最大位移处，质点P 刚好经过平衡位置。乙图为质点P 从t ＝0时开始的振动图像。下列判断中正确的是（ ）

（A ）波沿x 轴正方向传播，波速为20m/s （B ）t ＝0.1s 时，质点Q 的加速度值大于质点P 的加速度值

（C ）t ＝0.1s 内，质点P 沿x 轴正方向移动了3m （D ）t ＝0.25s 时，质点Q 沿y 轴正方向运动

14．如图所示，质量为m 的物块，在与水平方向成α角的恒力F 的作用下，沿光滑水平面运动。物块通过A 点和B 点的速度分别为v A 和v B 。物块由A 运动到B 的过程中（

）

（A ）合外力对物块做功W ＝12 mv B 2－1

2 mv A 2

（B ）外力F 对物块做功W F ＞12 mv B 2－1

2 mv A 2

（C ）合外力对物块冲量大小I ＝mv B －mv A （D ）外力F 对物块冲量大小I F ＞mv B －mv A

－

三．填空题（16分）

15．（6分）如图所示，一小球被限制在x ＝0与x ＝x 1之间运动，设开始时小球从x ＝0处以速度v 0向右运动，假定小球在区间内运动时能保持

恒定速率，且每次在x ＝0或x ＝x 1处碰撞返回后，其速率减为原来速率的一半。试依据题意画出小球自运动开始后至第二次回到x ＝0处的x -t 与v -t 图。

16．（6分）图为某运动员做蹦床运动时，利用传感器测得蹦床弹力随时间的变化图。假设运动员仅在竖直方向上运动，依据图像给出的物理信息，可以求得：（1）稳定后的绷床运动周期T ＝＿＿＿＿；（2）运动员质量m ＝＿＿＿＿＿＿；（3）运动员离开蹦床上升的最大高度H ＝＿＿＿＿；（4）运动员的最大加速度a ＝＿＿＿＿＿＿。

17．（4分）某同学为了研究斜抛运动的规律，利用如图所示装置，在保持发射点和发射方向不变的条件下，以不同大小的速度发

射小球，并设法测量小球最高点到抛出点的水平距离X 和竖直距离Y 。实验时空气阻力可忽略，实验所得数据如下表所示。虽然实验允许有误差，但其中实验序号为＿＿＿＿＿的水平距离X 的测量值和实验序号为＿＿＿＿＿的竖直距离Y 的测量

值误差特别大，均应从数据表中剔除。

四．实验题（共10分）

18．（6分）伽利略利用理想实验的思想与方法，构建了如图（a ）所示的理想斜面实验，并以此推论出“维持物体运动不需要力”。现有如图（b ）所示的实验装置，它主要由小车、斜面经及若干块粗糙程度不同的水平长直平面构成。实验时，小车可以从斜面平衡地滑行到水平长直平面。

为能利用如图（b ）所示的实验装置与器材，完成

（a ）

能体现“伽利略理想斜面实验思想与方法”的实验推论，（1）请指出，实验时必须控制的实验条件＿＿＿＿＿＿；实验过程应依次改变的实验条件＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（2）请概述，实验现象具有的主要现象特征＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）请表述，由实验现象可以得出的实验推论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

19．（4分）两个中学生利用假期分别在北大和南大的物理实验室，利用数字化实验系统探究了“单摆周期T 与摆长L 关系”的规律，他们通过校园网交换了实验数据，并由计算机绘制了

T 2-L

图像，如图（a ）所示，从中可以

判断，北大的实验结果对应图线是＿＿＿＿（填“A ”或“B ”）。此外，绘制的两地单摆振动图像，如图（b ）所示，若已知单摆的摆长L A ＝1m ，则单摆的摆长L B ＝＿＿＿＿＿m 。

四．计算题（共72分）

20．（12分）如图所示，薄壁圆筒半径为R ，a 、b 是圆筒某直径上的两个端点（图中OO ’为圆筒轴线）。圆筒以速度v 竖直匀速下落。若某时刻子弹沿图示平面正好水平射入a 点，且恰能经b 点穿出。

（1）求子弹射入a 点时速度的大小；

（2）若圆筒匀速下落的同时绕OO 匀速转动，求圆筒转动的角速度条件。

21．（16分）如图所示，用AB 、BC 两根细绳把质量为m ＝1kg 的小球悬挂于车内，当小车以速度v ＝2.5m/s 向右水平匀速直线运动时，AB 绳与竖直方向的夹角为α＝37?，BC 绳与竖直方向的夹角为β＝45?，求：

（1）两细绳的张力大小；

（2）当小车以a ＝8m/s 2的加速度向右水平行驶时，两绳的张力。

22．（16分）如图所示，光滑水平面MN 的左端M 处有一弹射装置P ，右端N 处与水平传送带理想连接。传送带水平部分长L ＝8m ，并以恒定速度v ＝3 m/s 沿图中箭头所示方向移动。质量均为m ＝1 kg 、静止于MN 上的物块A 、B （视为质点）之间压缩一轻弹簧，贮有弹性势能E P ＝16J 。若A 、B 与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，则

解除弹簧压缩，弹开物块A 、B 后，求：

（1）物块B 沿传送带向右滑行的最远距离； （2）物块B 返回到水平面MN 时的速度v B ；

（3）若物块B 返回水平面MN 后，与被弹射装置P 弹回的物块A 在水平面MN 上弹性碰撞，使物块B 从Q 端滑出。则弹射装置P 必须给物块A 至少做多少功？

（a ） （b ）

a

23．（16分）如图所示，质量均匀无弹性的一条柔软绳索，自h 高度静止释放，竖直地下坠至地板上。设绳索长度为L ，单位长度的质量为λ。当绳索在空中的长度为x （x ＜L ）时，求：

（1）空中绳索的速度； （2）绳索对地板的压力。

24．（12分）如图所示，将中央有一小孔的小物体C 穿在竖直直杆上，使物体C 只能沿杆上下运动，物体A 与物体B 分别用足够长的细线通过两个大小不计、处于相同高度的轻质滑轮P 、Q 与物体C 相连，已知物体A 与物体B 的质量均为M ＝10kg ，物体C 的质量为m ＝8kg 。将小物体C 抬至滑轮所处的高度时，测得物体C 与滑轮P 、Q 的水平距离分别为l 1＝20cm 和l 2＝10cm ，不计一切阻力，无初速释放物体C ，求物体C

（1）下落的最大距离。

（2）下落过程中所能达到的最大速度。

参考答案： 一．1、B ， 2、B ， 3、B ，

4、A ，

5、C ，

6、C ，

7、D ， 8、D ，

9、C 。

二．10、B 、C ， 11、A 、C 、D ，

12、A 、B ，

13、A 、B 、D ，

14、A 、C 、D ， 三．15、图略， 16、（1）2.8s ，（2）50kg ，（3）5.0m ，（4）40m/s 2，

17、4，

6，

四．实验题

18、小车的垂直高度，水平面的粗糙程度，水平面越光滑滑行距离越长，当水平面很光滑时，小车将滑向无穷远，

19、B ，9/4，

五．计算题

20、（1）子弹做平抛运动2R ＝v 0t ，vt ＝12 gt 2，得v 0＝Rg

v ；

（2）θ＝2πn ＝ωt ＝ω2v g ，得ω＝n πg

v

，n ＝1,2?。

21、（1）由力平衡得：T 2sin β＝T 1sin α，T 2cos β＋T 1cos α＝mg ，得T 1＝7.14N ，T 2＝6.06N 。

绳

索

（2）当小车加速时有可能小球飘起，临界加速度为a 0，mg tan α＝ma 0，a 0＝7.5m/s 2，现a ＞a 0，故小球飘起，BC 不受力，F sin α’＝ma ，F cos α’＝mg ，tan α’＝0.8，F ＝12.8N 。

22、（1）解除锁定后机械能守恒、动量守恒

m B v B ＝m A v A ，12 m B v B 2＋12 m A v A 2＝E ＝16；得：v A ＝v B ＝4m/s ，μmgL ＝1

2 mv B 2，L ＝4m ，

（2）物块返回时先加速再随传送带一起运动，v ’＝3m/s （因为μmgL ＝1

2 mv 2，v ＝4m/s ＞

3m/s ），

（3）B 能从Q 端滑出一定有

1

2 m B v B

’’2≥μmgL ’，v B ’’2≥23，A 与B 质量相等，完全弹性碰撞后速度互换，则A 的速度确定，W ＝12 m A v A ’2－12 m A v A 2＝12 m B v B ’’2－1

2

m A v A 2≥8J 。

23、（1）此时绳下落距离：H ＝h ＋l －x ，由机械能守恒得 1

2

mv 2＝mgH ，v ＝2g （h ＋l －x ） ， （2）由动量定理：t 时刻绳长为x ，速度为v ，t ＋?t 时刻绳长为x －?x ，速度为v ＋?v ， F ?t ＝λ（x －?x ）（v ＋?v ）－λxv ，?t →0，?x /?t →v ，?v /?t →g ，所以F ＝λ（xg －v 2），F ＝mg －N 。N ＝λg [2h ＋3（l －x ）]

24、（1）设C 下落的最大距离为H ，则A 上升的最大距离为h A ＝（l 12＋H 2 －l 1），B 上升的最大距离为h B ＝（l 22＋H 2 －l 2），Mgh A ＋Mgh B ＝mgH ，解得：H ＝13.27cm 。

（2）设C 下落d 时速度达到最大值v C ，则A 上升的距离为h A ’＝（l 12＋d 2 －l 1），B 上升的距离为h B ’＝（l 22＋d 2 －l 2），A 的速度为v A ＝dv C /l 22＋d 2 ，B 的速度为v B ＝dv C /l 12＋d 2 ，

mgd －（Mgh A ’＋Mgh B ’）＝12mv C 2＋12Mv A 2＋1

2Mv B 2，得v C 2＝

0.8d －400＋d 2 ＋20－100＋d 2

4＋5d 2

（1400＋d 2＋1100＋d 2

）

，当d ＝4.48时，最大值v Cmax ＝0.648m/s 。