歷屆全國(guó)初中物理競(jìng)賽(機(jī)械運(yùn)動(dòng))

最近十年初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題分類解析專題1--機(jī)械運(yùn)動(dòng)一、選擇題1．（2013中學(xué)生數(shù)理化潛能知識(shí)競(jìng)賽）下圖是空中加油的情景，我們說(shuō)加油機(jī)是靜止的，是以下列哪個(gè)物體為參照物（

）A．以加油機(jī)自己為參照物B．以受油機(jī)為參照物C．以地面為參照物D．三種說(shuō)法都不對(duì)1.答案：B解析：空中加油，我們說(shuō)加油機(jī)是靜止的，是以受油機(jī)為參照物，選項(xiàng)B正確。2．（2013中學(xué)生數(shù)理化潛能知識(shí)競(jìng)賽“頻閃攝影”是研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)常用的一種實(shí)驗(yàn)方法，下面四個(gè)圖是小嚴(yán)同學(xué)利用頻閃照相機(jī)拍攝的不同物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的頻閃照片（黑點(diǎn)表示物體的像），其中可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)的是（）2.答案：B解析：根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可知，選項(xiàng)B正確。3.(2011上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽題)小轎車勻速行駛在公路上，坐在副駕駛位置的小青觀察到轎車速度盤的指針始終在100km/h位置處，在超越相鄰車道上同向勻速行駛的另一輛普通轎車的過(guò)程中，小青發(fā)現(xiàn)該轎車通過(guò)自己的時(shí)間恰好為1秒，則該轎車的車速范圍為（）A．15~20m/sB．20~25m/sC．25~30m/sD．30~35m/s解析：小轎車速度100km/h=28m/s，以小轎車為參照物，小轎車長(zhǎng)度取3.5m，在超越相鄰車道上同向勻速行駛的另一輛普通轎車的過(guò)程中，兩車相對(duì)路程為7m，由s=vt可知，相對(duì)速度為7m/s。該轎車的車速范圍為20~25m/s，選項(xiàng)B正確。答案：B4.(2009上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽題)2008年9月25日21時(shí)10分“神舟”七號(hào)飛船載著三名航天員飛上藍(lán)天，實(shí)施太空出艙活動(dòng)等任務(wù)后于28日17時(shí)37分安全返回地球。已知：“神舟”七號(hào)飛船在距地球表面高343千米的圓軌道上運(yùn)行，運(yùn)行速度為7.76千米/秒；地球半徑6.37×103(A)15(B)30(C)45(D)60.答案：C解析：由題述可知，飛船繞地球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大約為68.5小時(shí)，運(yùn)行一圈的路程大約為2π×(6.37×103千米+343千米)=4.2×107m，運(yùn)行一圈的時(shí)間大約為1.5h，飛船繞地球運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)為45，選項(xiàng)5.(2011全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題)在晴朗的夜空，我們很容易找到北斗星與北極星，如圖4所示。天剛黑下來(lái)的時(shí)候，我們觀察并記錄一次北斗星與北極星相對(duì)于地面的位置；半夜的時(shí)候，我們?cè)俅斡^察并記錄北斗星與北極星相對(duì)于地面的位置。比較這兩次的記錄結(jié)果，我們會(huì)發(fā)現(xiàn) ()A.北斗星和北極星都是運(yùn)動(dòng)的。B.北斗星和北極星都是靜止的。C.北斗星是運(yùn)動(dòng)的，北極星是靜止的。D.北斗星是靜止的，北極星是運(yùn)動(dòng)的。.答案：C解析：這兩次的記錄結(jié)果，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)北斗星是運(yùn)動(dòng)的，北極星是靜止的，選項(xiàng)C正確。6.(2010全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題)物理小組的同學(xué)想利用閃電和雷聲的時(shí)間間隔計(jì)算閃電發(fā)生位置到他們的距離，以下是四位同學(xué)提出的不同方案，其中計(jì)算結(jié)果誤差最小的應(yīng)該是 ()

A．記錄剛剛看到閃電至剛剛聽(tīng)到雷聲的時(shí)間，再乘以聲速

B．記錄剛剛看到閃電至雷聲剛剛結(jié)束的時(shí)間，再乘以聲速

C．由兩位同學(xué)分別按選項(xiàng)A、B兩種方法測(cè)量時(shí)間，求平均值后，再乘以聲速

D．由一位同學(xué)按照選項(xiàng)A的方法，多測(cè)幾次對(duì)應(yīng)不同閃電與雷聲的時(shí)間間隔，求平均值后，再乘以聲速答案：A解析：由于閃電傳播速度遠(yuǎn)大于聲音，所以記錄剛剛看到閃電至剛剛聽(tīng)到雷聲的時(shí)間，再乘以聲速，可計(jì)算閃電發(fā)生位置到他們的距離，選項(xiàng)A正確。7.(2009上海初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題)著名數(shù)學(xué)家蘇步青年輕時(shí)有一次訪問(wèn)德國(guó)，當(dāng)?shù)匾幻麛?shù)學(xué)家在電車上給他出了一道題：甲、乙兩人相對(duì)而行，相距50千米。甲每小時(shí)走3千米，乙每小時(shí)走2千米。甲帶一條狗，狗每小時(shí)走4千米速變化情況，由圖像可知第4s時(shí)車速為_(kāi)_____km/h，從第2s到第4s過(guò)程中，車速__________。（選填“增大”、“減小”或“不變”）從第6s到第8s速度的變化比從第8s到第10s速度的變化（選填“大”或“小”）答案：30km/h增大大解析：從第6s到第8s速度的變化為20m/s，從第8s到第10s速度的變化為10m/s，所以從第6s到第8s速度的變化比從第8s到第10s速度的變化大。11．（2012全國(guó)初中物理競(jìng)賽預(yù)賽）“蜻蜓點(diǎn)水”是常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，某同學(xué)在研究蜻蜓運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，獲得一張圖4所示的蜻蜓點(diǎn)水的俯視圖片。該圖片記錄了在相等時(shí)間內(nèi)蜻蜓連續(xù)三次點(diǎn)水過(guò)程中激起的波紋，已知水的傳播和蜻蜓的飛行都是勻速運(yùn)動(dòng)。根據(jù)圖中弦的形狀和分布可知蜻蜓當(dāng)時(shí)是向____________（填“左”或“右”）飛行的，且飛行速度比水波傳播的速度____________（填“快”或“慢”）11、答案：左快解析：蜻蜓剛點(diǎn)水激起的波紋圓周半徑小，所以蜻蜓當(dāng)時(shí)是向左傳播。由蜻蜓第三次點(diǎn)水時(shí)波紋還沒(méi)有到達(dá)蜻蜓處可知，蜻蜓飛行速度比水波傳播的速度快。12（2011全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽初賽）心電圖儀通過(guò)一系列的傳感手段，可將與人心跳對(duì)應(yīng)的生物電流情況記錄在勻速運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)紙上。醫(yī)生通過(guò)心電圖，可以了解到被檢者心跳的情況，例如，測(cè)量相鄰兩波峰的時(shí)間間隔，便可計(jì)算出1min內(nèi)心臟跳動(dòng)的次數(shù)（即心率）。同一臺(tái)心電圖儀正常工作時(shí)測(cè)得待檢者甲、乙的心電圖分別如圖甲、乙所示。若醫(yī)生測(cè)量時(shí)記下被檢者甲的心率為60次/min。則乙的心率為?！窘馕觥吭O(shè)心電圖儀的坐標(biāo)紙移動(dòng)速度為v，根據(jù)甲的心率為60次/min可知，甲的心動(dòng)周期為T1=1s.由甲的心電圖可知，vT1=25×10-3。設(shè)乙的心動(dòng)周期為T2，由乙的心電圖可知，vT2=20×10-3，解得T2=0.8s，則乙的心率為60/T2=60÷0.8/min=75次/min?！敬鸢浮?5次/min三．綜合運(yùn)用1.（2012年“志英杯”物理競(jìng)賽）民間有個(gè)美麗的傳說(shuō)，牛郎織女的故事，據(jù)天文測(cè)量，牛郎星和織女星相距為160萬(wàn)億千米，估算一下，牛郎眨眨眼，織女要隔多少年才能看到？解：

1光年=3×108m/s×（365×24×3600）s=9.46×s1=160萬(wàn)億km=1.6×1016m,s2=9.46t=s1/s2=1.6×1016m/9.46×2.步行不僅是一種簡(jiǎn)易的健身運(yùn)動(dòng)，而且還能方便地對(duì)一些長(zhǎng)度進(jìn)行估測(cè)。（1）人正常步行時(shí)，步距變化不大，因此，步距可作為身體上的一把“尺子”。為了使這把“尺子”更可靠，請(qǐng)你說(shuō)出一種測(cè)量步距的方法。（2）小華測(cè)出自己的步距為0.5m，他從教學(xué)樓的一端走到另一端，共走了84步，則教學(xué)樓的長(zhǎng)度是多少米？如果這個(gè)過(guò)程用時(shí)35s，則他的步行速度是多少？解析：（1）用刻度尺測(cè)出沿直線步行10步的距離，除以10即得步距。（2）教學(xué)樓的長(zhǎng)度為：x＝0.5m×84＝42n由x=vt可得他的步行速度為：v＝＝1.2m/s。3.連云港市正在建設(shè)的“BRT”系統(tǒng)，是連接中心城區(qū)與外圍區(qū)域的快速公交系統(tǒng)，它具有專用的車道和站點(diǎn)，有利于中心城區(qū)各項(xiàng)功能的向外輻射和向心聚焦．（1）已知從起點(diǎn)海州站到終點(diǎn)墟溝站的距離約為34km，若“BRT”專用車的平均速度80km/h，求從起點(diǎn)到終點(diǎn)的運(yùn)行時(shí)間為多少分鐘？（2）目前，由于堵車現(xiàn)象嚴(yán)重，再加上紅綠燈較多，該路段開(kāi)轎車上班的平均速度僅約40km/h，該系統(tǒng)運(yùn)行后，乘坐“BRT”專用車比開(kāi)轎車上班從起點(diǎn)到終點(diǎn)可以節(jié)約時(shí)間多少分鐘？解析：（1）由s=vt得公交車行駛的時(shí)間為t===0.425h=25.5min；（2）由s=v’t’得轎車行駛的時(shí)間為t′===0.85min=51min，公交車比轎車節(jié)省的時(shí)間為△t=t′﹣t=51min﹣25.5min=25.5min；4.(2009全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽題)圖2是小強(qiáng)的自行車傳動(dòng)裝置的示意圖。請(qǐng)思考并回答：（1）．假設(shè)腳踏板每2s轉(zhuǎn)1圈，在這種情況下，要計(jì)算自行車前進(jìn)的速度大小，還需要測(cè)量哪些量?請(qǐng)你用這些量推導(dǎo)出自行車前進(jìn)速度的表達(dá)式。（2）．該自行車后架上裝有向車頭燈供電的小發(fā)電機(jī)，小發(fā)電機(jī)的上端有一半徑R0=1.0cm的摩擦小輪。行駛過(guò)程中，當(dāng)需要小發(fā)電機(jī)向車頭燈供電時(shí)，小輪壓緊車輪，此時(shí)小輪與自行車車輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，車輪帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)發(fā)電。測(cè)得自行車大齒輪、小齒輪和后輪的半徑分別為8.0cm、3.4cm、33cm，問(wèn)當(dāng)自行車的車速為15km/h時(shí)，摩擦小輪的轉(zhuǎn)速(單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，單位：r/s)是多少?取π=3.14。（3）．小強(qiáng)利用第1問(wèn)中推導(dǎo)的公式，計(jì)算出了自行車前進(jìn)的速度大小(請(qǐng)你幫助小強(qiáng)計(jì)算自行車前進(jìn)的速度)。然后他又實(shí)地測(cè)量了自行車的速度，對(duì)比后發(fā)現(xiàn)總有差別，請(qǐng)你說(shuō)明這可能是什么原因造成的。解析：（1）．還需要測(cè)量三個(gè)輪子的半徑：大齒輪（主動(dòng)齒輪或輪盤）半徑R1、小齒輪（被動(dòng)齒輪或飛輪）半徑R2、后輪半徑R3。推導(dǎo)自行車速度的表達(dá)式：設(shè)大齒輪、小齒輪和后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期分別為T1、T2和T3?？傻茫捍簖X輪邊緣的速度：v1=小齒輪邊緣的速度：v2=后輪邊緣的速度：v3=因?yàn)椋簐1=v2，T2=T3，所以：自行車前進(jìn)的速度：v=v3=（2）．設(shè)摩擦小輪的速度為n0，可得：n0==r/s=66.3r/s即當(dāng)自行車的車速達(dá)到15km/h時(shí)，摩擦小輪的轉(zhuǎn)速：n0=66.3r/s（3）．因?yàn)樽孕熊嚹_踏板的周期T1=2s，且R1=8.0cm、R2=3.4cm、R3=33cm所以：自行車前進(jìn)的速度：v=m/s=2.44m/s=8.8km/h可能原因：①自行車輻條不緊，導(dǎo)致車圈在行駛過(guò)程中為橢圓；②車胎內(nèi)氣不足，導(dǎo)致車胎與地面接觸部分到車軸距離小于所測(cè)車輪半徑；③自行車實(shí)際行駛路徑與測(cè)量長(zhǎng)度的路徑不重合；④大齒輪、小齒輪、后輪半徑測(cè)量的不準(zhǔn)；⑤行駛過(guò)程中腳踏板的周期很難保證為2s。5.（2012·全國(guó)競(jìng)賽題）早在1800年前的漢代，科學(xué)家張衡就發(fā)明了用來(lái)測(cè)量車輛行駛里程的“記里鼓車”，又名“記里車”、“司里車”、“大章車”等?？萍际穼W(xué)家王振鐸先生根據(jù)史書(shū)上的文字描述，復(fù)原了這種神奇的車，如圖9甲所示。圖9乙所示為記里鼓車的原理圖，馬匹拉著該車向前行走，帶動(dòng)左、右足輪轉(zhuǎn)動(dòng)。立輪與左、右足輪裝在同一水平軸上，齒數(shù)為18，并與下平輪嚙合，帶動(dòng)下平輪水平轉(zhuǎn)動(dòng)，下平輪齒數(shù)為54；齒數(shù)為3的旋風(fēng)輪與下平輪裝在同一豎軸上，并與中平輪嚙合。中平輪齒數(shù)為100，轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，輪上的撥子便撥動(dòng)上層木人右臂擊鼓一次，顯示車行一里。漢代曾以六尺為一步，三百步為一里，假設(shè)那時(shí)人們認(rèn)為的圓周率約為3。試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，這架“記里鼓車”的足輪直徑應(yīng)該是多少尺?解析：車行駛一里．則中平輪需轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，旋風(fēng)輪和下平輪需轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)：n1＝100/3…（3分）若下平輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，立輪和足輪需要轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)：n2=54/18…………（2分）所以，當(dāng)車輛行駛一里，足輪需要轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)：n3＝n2n1＝54/189×100/3=100……（2分）又因?yàn)椋?里=300步=6×300尺=1800尺………………（1分）所以：100πD＝1800尺…………………（2分）足輪直徑：D=6尺………………………（1分）6(2010全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題)現(xiàn)代社會(huì)汽車大量增加，發(fā)生交通事故的一個(gè)重要原因是遇到意外情況時(shí)車不能立即停止。司機(jī)從看到情況到肌肉動(dòng)作操縱制動(dòng)器來(lái)剎車需要一段時(shí)間，這段時(shí)間叫反應(yīng)時(shí)間；在這段時(shí)間內(nèi)汽車要保持原速前進(jìn)一段距離，這段距離叫反應(yīng)距離。從操縱制動(dòng)器剎車，到車停下來(lái)，汽車又要前進(jìn)一段距離，這段距離叫制動(dòng)距離。下面是一個(gè)機(jī)警的司機(jī)駕駛一輛保養(yǎng)得很好的汽車在干燥的水平公路上以不同的速度行駛時(shí)，測(cè)得的反應(yīng)距離和制動(dòng)距離。請(qǐng)回答:(1)剎車過(guò)程中輪胎會(huì)發(fā)熱，這是什么原因?是什么能轉(zhuǎn)化為什么能的過(guò)程？(2)利用上表數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算求出該司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間大約是多少秒?(3)分析上表數(shù)據(jù)可知，汽車制動(dòng)距離與行駛速度有什么關(guān)系?(4)為了提醒司機(jī)朋友在雨雪天氣里注意行車安全，在高速公路旁邊設(shè)置了“雨雪路滑，減速慢行”的警示牌，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明這句話的物理道理。速度/km·h-140506080100反應(yīng)距離/m79111519制動(dòng)距離/m813203454解析：（1）剎車過(guò)程中輪胎發(fā)熱是由于摩擦引起的，這個(gè)過(guò)程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（2）司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間t等于反應(yīng)距離s與汽車行駛速度v的比值，即t=s/v。v1=40km/h=100/9m/s，t1=s1/v1=0.63s；v2=50km/h=125/9m/s，t2=s2/v2=0.65s；v3=60km/h=50/3m/s，t3=s2/v2=0.66s；v4=80km/h=200/9m/s，t4=s4/v4=0.68s；v5=100km/h=250/9m/s，t5=s5/v5=0.68s；反應(yīng)時(shí)間的平均值t=0.65s.（3）分析上表數(shù)據(jù)可知，汽車制動(dòng)距離與行駛速度的關(guān)系是：汽車行駛速度越大，制動(dòng)距離越大。具體計(jì)算可知，當(dāng)速度增大到原來(lái)的2倍時(shí)，制動(dòng)距離約增大到原來(lái)的4倍。（4）雨雪天，道路較滑，汽車所受的剎車阻力較小。在相同的車速的情況下，汽車所受的剎車阻力越小，汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越不容易改變，汽車剎車后滑行的距離就越長(zhǎng)，因此汽車就越難停下來(lái)，所以為安全起見(jiàn)要減速慢行。7.(15分)（2013全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽）寒假小明參加了學(xué)校組織的去內(nèi)蒙古草原的冬令營(yíng)之前，老師對(duì)他們講了草原上防火和自救的知識(shí)，告訴他們，草原一旦起火，推進(jìn)的速度很快，草原的火就像一堵墻一樣大面積地向前推進(jìn)；但由于草的質(zhì)量小，很快就燒完了，所以當(dāng)火墻的前面還在燃燒，火始的后面很快就會(huì)熄滅，因此火墻比較薄。這一點(diǎn)與森林火災(zāi)有著顯著的不同?；诓菰馂?zāi)的特點(diǎn)，老師囑咐他們，若遇到草原著火，一定要迎著火墻快速地沖過(guò)去。如果背著火，朝沒(méi)有火的地方跑，很快就會(huì)被大火吞噬。若某次草原發(fā)生火災(zāi)時(shí)，恰好西風(fēng)，風(fēng)速v1=1m/s，所形成的火墻厚度D=8m；火墻的推進(jìn)速度可看作與風(fēng)速相同，即v2=v1=1m/s。通常情況下，人在草原上奔跑的速度v3=7m/s；而在十分疲憊的情況下，持續(xù)奔跑的速度約為v4=1.5m/s。人的衣服被火焰點(diǎn)燃所需的時(shí)間約為t1=1.5s。1.請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算說(shuō)明老師所說(shuō)的“草原火災(zāi)自救方法”的科學(xué)道理以及后面所說(shuō)的“如果背著火，朝沒(méi)有火的地方跑，很快就會(huì)被大火吞噬”的原因。2.假如草原發(fā)生火災(zāi)時(shí)，天刮著西風(fēng)，這時(shí)你恰好在火場(chǎng)東側(cè)約兩百米的位置當(dāng)時(shí)你隨身攜帶有以下物品中的某一件：鐮刀、鐵锨、礦泉水。在不方便使用老師所說(shuō)的“草原火災(zāi)自救方法”的情況下，請(qǐng)你簡(jiǎn)述你將如何利用上述物品逃生（任選兩種作答，多選無(wú)效）?如果連上述隨身物品也沒(méi)有，你還能采用什么方法逃生(只說(shuō)一種方法，多說(shuō)無(wú)效)?解析：1.按照老師所說(shuō)的“草原火災(zāi)自救方法”，迎著火墻向西奔跑，人穿越火墻自救所需時(shí)間：t2==1s。由于1s小于1.5s，人穿越火墻后，身上衣服不會(huì)被點(diǎn)燃，人很安全。需要注意的是，人在穿越火墻的短暫時(shí)間內(nèi)，一定要屏住呼吸，以免因