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广东省广州市2016年高一物理竞赛试题


2016 年广州市高中一年级物理竞赛试题
考试时间 100 分钟;试卷满分 100 分。按要求在答题卷上作答。
1. (10 分)如图所示,.甲、乙两只相同的均匀光滑小球, 每只球重为 G、半径为 r,置于半径为 R 的圆柱形空罐内,r 与 R 满足 r ? R ? 2 r 。 则两球间 C 点的弹力 NC= r、R 表示) ,NC 的大小 于” )球重 G。 A r B 2. (10 分)风力发电是一种环保的电能获取方式。如图为某风力发电站外观图。 实验测得风的动能转化为电能的效率约为? =20%,空气的密度 是 ? =1.29 kg/m3,当地水平风速约为 v =10 m/s,风力发电机的 叶片长度约为 L=10m。 请用题中字母和相关的常用的常数字母, 写出功率的表达式 P= 发电机的功率为 W ;代入数据,算出一台该风力 (用 G、 r D (填“大于” 、 “小于”或“等 C 2R

3. ( 10 分)如图所示,一个长为 L=1m 的匀质长方体与水平面的动摩擦因数

? ? 0.6 ,在水平拉力 F=10N 的力作用下匀加速运动。试写出距长方体前端 x 处截面
的张力 T 随 x 变化的函数关系式: T—x 图象。 x F L ,并在右边坐标图中作出

10 8 6
4 2

T/N

x/m 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 .0

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4. (10 分)假设地球同步卫星绕地球运行的轨道半径为地球半径的 6.6 倍,地球赤道平 面与地球公转平面共面。站在地球赤道某地的人,日落后 4 小时的时候,在自己头顶正上方 观察到一颗恰好有阳光照亮的人造地球卫星,若该卫星在赤道所在平面内做匀速圆周运动。 则此人造卫星绕地球运行的周期约为 球运行速率的 倍 小时, 绕地球运行的速率约为同步卫星绕地

5.(10 分)一质点由静止开始作匀加速直线运动,加速度的大小为 a,经时间 t 后作匀减 速直线运动, 若再经过时间 t 回到原出发点, 则它作匀减速直线运动时的加速度大小为 。 回到原出发点时的速度大小为 。 6. (10 分)如图,宽为 L 的竖直障碍物上开有间距 d=0.6m 的 矩形孔,其下沿离地高 h=1.2m,离地高 H=2m 的质点与障碍物相 距 x。在障碍物以 vo=4m/s 匀速向左运动的同时,质点自由下落 .为 使质点能穿过该孔,L 的最大值为 m;若 L =0.6m, x 的 2 取值范围是 m。 (取 g=10m/s )

7. (10 分) 如图所示, 质量为 8kg 的原来静止的物体跟水平桌面间的摩擦系数 ? ? 0.5 , 力 F=100N,作用 0.8s 后突然撒去,问物体再经过 t= 地面时的动能 Ek= J
37
?

s 落到地面。物体刚落到 F

4.1m 8.(12 分)验证力的平行四边形定则实验:

0.8m

某小组设计了如图甲所示的实验:在一个半圆形刻度盘上安装两个可以沿圆盘缘移动的拉 力传感器 A、B,两传感受器的挂钩分别系着细线,细线的另一端系在一起,形成结点 O,并使 结点 O 位于半圆形刻度盘的圆心。在 O 点挂上 G=2.00N 的钩码,记录两传感器 A、B 的示数 F1、F2 及细线与竖直方向的夹角 θ1、θ2,用力的图示法即可验证力的平行四边形定则。

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4 .0 3 .0 2 .0 1 .0 0
甲 乙

F2 / N

? ? ? ? 5? ? 12 6 4 3 12 2


?2 / rad

(1)当 F1=1.00N、F2=1.50N,θ1=45° 、θ2=30° 时,请在图乙中用力的图示法作图,画 出两细线拉力的合力 F,并求出合力 F= N。 (结果保留三位有效数字)

(2)该组同学在实验中,将传感受器 A 固定的某位置后,再将传感器从竖直位置的 P 点缓慢沿顺时针方向旋转,得到了一系列 B 传感器的示数 F2 和对应角度 θ2,作出了如图丙 所示的 F2-θ2 图象,由图丙可知 A 传感器所在位置的角度 θ1= 。

9. (18 分)如图,用手捏住细线,让质量 m=2kg 的小球在光滑水平桌面上以 v=1m/s 的速率做匀速圆周运动,其半径 r=0.3m。某时刻突然松手,使细线迅速放长 0.2m 后, 又迅速用手捏住细线,保证小球在更大半径的新轨道做匀速圆周运动,已知大半径的圆 与小半径的圆为同心圆。求: (1)细线迅速放长 0.2m 所经历的时间 (2) 在大半径新轨道上运动时小球的角速度 (3) 在大半径新轨道上运动时, 细线对小球 的拉力

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2016 年广州市高中一年级物理竞赛试题答案
1.

1~7 题,每空 5 分

rG ;大于 R( 2r ? R )
4

1 2 3 2 3. T ? 10 ? 10 x
4.4; 5.3a, 6.0.8; 7.0.6;208

2. ??? L v ; 4×10 W 如右图 1.8 2at 0.8m≤x≤1m

10 8 6
4 2

T/N

x/m 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 .0

8.(12 分)(1)如图(6 分,有力的标示 2 分;正确画出 F1、F22 分;正确作出平行四边形 2 分);2.01N(1.97N~2.05N)(3 分); (2)60° 或

π (3 分) 3

9. (18 分)解: (1)突然松手,小球将沿着小半径的圆轨道相切飞出去,如图 AB 方向, 小球在 A 到 B 这段做匀速直线运动 直角三解形 OAB 中,r=0.3m;R=0.5m,则 s AB ? 则细线迅速放长 0.2m 所经历的时间为: t ?

R 2 ? r 2 ? 0.4 m??3 分

s AB ? 0.4 s??3 分 v

(2)依题意,小球刚运动 B 点时速度大小为 1m/s,方向沿 AB 方向,如图,此时,可 将速度分解为沿半径 OB 方向的 v// 和垂直半径 OB 方向的 v? 。由于小于到大 B 点时又迅速 捏住细线, 沿 OB 方向的 v// 突然消失, 小球将以 v? 在大半径上作匀速圆周运动, 根据 ?OAB ∽ ?Bv? v ,

v? v ??3 分 ? r s AB 3v ? 0.6 m/s??3 分 代入数据得: v? ? 5 v 0.6 ? 1.2 rad/s??3 分 所以: ? ? ? ? R 0.5
(3)半径增大后,仍有细线拉力提供向心力,

A

B R

v//

v
v?

r

o

F ? m? 2 R ? 2 ?1.22 ? 0.5 N=1.44N??3 分

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