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最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题1--机械运动

一、选择题
1．（2013中学生数理化潜能知识竞赛）下图是空中加油的情景，我们说加油机是静止的，是以下列哪个物体为参照物（  ）
A．以加油机自己为参照物
B．以受油机为参照物
C．以地面为参照物
D．三种说法都不对
1.答案：B解析：空中加油，我们说加油机是静止的，是以受油机为参照物，选项B正确。
2．（2013中学生数理化潜能知识竞赛“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种实验方法，下面四个图是小严同学利用频闪照相机拍摄的不同物体运动时的频闪照片（黑点表示物体的像），其中可能做匀速直线运动的是（　　）

2.答案：B解析：根据匀速直线运动特点可知，选项B正确。

3.(2011上海初中物理知识竞赛题)小轿车匀速行驶在公路上，坐在副驾驶位置的小青观察到轿车速度盘的指针始终在100km/h位置处，在超越相邻车道上同向匀速行驶的另一辆普通轿车的过程中，小青发现该轿车通过自己的时间恰好为1秒，则该轿车的车速范围为 （ ）
A．15~20m/s B．20~25 m/s C．25~30 m/s D．30~35 m/s
解析：小轿车速度100km/h=28m/s，以小轿车为参照物，小轿车长度取3.5m，在超越相邻车道上同向匀速行驶的另一辆普通轿车的过程中，两车相对路程为7m，由s=vt可知，相对速度为7m/s。该轿车的车速范围为20~25m/s，选项B正确。
答案：B

4. (2009上海初中物理知识竞赛复赛题)2008年9月25日21时10分“神舟”七号飞船载着三名航天员飞上蓝天，实施太空出舱活动等任务后于28日17时37分安全返回地球。已知：“神舟”七号飞船在距地球表面高343千米的圆轨道上运行，运行速度为7.76千米/秒；地球半径6.37×103千米。则在“神舟”七号飞船运行期间，飞船绕地球运动的圈数为：
(A) 15 (B) 30 (C) 45 (D) 60
.答案：C解析：由题述可知，飞船绕地球运动的时间大约为68.5小时，运行一圈的路程大约为2π×(6.37×103千米+343千米)=4.2×107m，运行一圈的时间大约为1.5h，飞船绕地球运动的圈数为45，选项C正确。
5.(2011全国初中应用物理知识竞赛题)在晴朗的夜空，我们很容易找到北斗星与北极星，如图4所示。天刚黑下来的时候，我们观察并记录一次北斗星与北极星相对于地面的位置；半夜的时候，我们再次观察并记录北斗星与北极星相对于地面的位置。比较这两次的记录结果，我们会发现 ( )
A.北斗星和北极星都是运动的。
B.北斗星和北极星都是静止的。
C.北斗星是运动的，北极星是静止的。
D.北斗星是静止的，北极星是运动的。
.答案：C解析：这两次的记录结果，我们会发现北斗星是运动的，北极星是静止的，选项C正确。
6. (2010全国初中应用物理知识竞赛题)物理小组的同学想利用闪电和雷声的时间间隔计算闪电发生位置到他们的距离，以下是四位同学提出的不同方案，其中计算结果误差最小的应该是 ( )
A．记录刚刚看到闪电至刚刚听到雷声的时间，再乘以声速
B．记录刚刚看到闪电至雷声刚刚结束的时间，再乘以声速
C．由两位同学分别按选项A、B两种方法测量时间，求平均值后，再乘以声速
D．由一位同学按照选项A的方法，多测几次对应不同闪电与雷声的时间间隔，求平均值后，再乘以声速
答案：A解析：由于闪电传播速度远大于声音，所以记录刚刚看到闪电至刚刚听到雷声的时间，再乘以声速，可计算闪电发生位置到他们的距离，选项A正确。
7. (2009上海初中应用物理知识竞赛题)著名数学家苏步青年轻时有一次访问德国，当地一名数学家在电车上给他出了一道题：甲、乙两人相对而行，相距50千米。甲每小时走3千米，乙每小时走2千米。甲带一条狗，狗每小时走4千米，同甲一起出发，碰到乙后又往甲方向走，碰到甲后它又往乙方向走，这样持续下去，直到甲乙两人相遇时，这条狗一共走了（ ）
(A) 50千米 (B)40千米 (C)30千米 (D)20千米
答案：B 解析甲乙两人的相对速度是v =3km/h+ 2km/h =5km/h，经过t=s/v=50/5h=10h两人相遇，这条狗一共走了L=v狗t=4×10km=40km，选项B正确。
8.（2013全国初中应用物理知识竞赛）明光中学的同学制定了一个划船比赛规则：①在距两个船队之间的中点处放置一个插有红旗的小木箱（发令枪响时被释放，随河水流动）；②甲、乙两船队(两船连线与水流方向平行)听发令枪同时从上游和下游向着小木箱出发；③先得到小木箱的船队获胜。针对这个比赛规则同学们展开了讨论，下列选项是一些同学的意见，其中正确的是（ ）
A.比赛规则不公平，对上游船队有利
B.比赛规则不公平，对下游船队有利
C.比赛规则公平，水流动对两船队影响效果一样
D.条件不足，无法确定
答案：A解析：甲、乙两船队听发令枪同时从上游和下游向着小木箱出发，小木箱上游流速增大，压强减小；下游流速减小压强增大，导致小木箱随河水流动的速度小于水流速度，所以比赛规则不公平，对上游船队有利，选项A正确。
9. （2013全国初中应用物理知识竞赛）小轿车匀速行驶在公路上，坐在副驾驶位置的小青观察到轿车速度盘的指针始终在110km/h位置处，在超越相邻车道上同向匀速行驶的另一辆大客车的过程中，小青发现自己经过该车的时间约为5s，如图6所示。则被超越大客车的车速范围为（ ）
A.10～20 m/s B.20-30m/s
C.30-40m/s D.40--5O m/s
答案：B解析：小轿车速度v1=110km/h=30m/s，大客车的长度按10m计算，由(30-v)t=10解得v=28m/s，选项B正确。
二、填空题
1．（2012全国初中应用物理知识竞赛预赛）2011年11月3日凌晨，我国自主设计的“神舟八号”飞船与“天宫一号”成功实现安全对接，携手遨游太空，如图1所示，对接后，“神舟八号”相对于“天宫一号”是____________的，相对于地球是____________。（选填“运动”或“静止”）
1、答案：静止 运动
解析：对接后，二者速度相同，相对静止；但是相对于地球是运动的，相对于地面的速度大约为7.7×10km/s。
2．（2013中学生数理化潜能知识竞赛传说孙悟空具有腾云驾雾的本领，一个筋斗能翻十万八千里(折合5.4×l04 km)，我国高铁的安全运行速度可达300 km/h。已知地球到月球之间的距离约为3.78×105km。请根据这些数据估算孙悟空从花果山约需翻________个筋斗即可到达月球；若建一条“地月高铁”，以300 km/h的速度从地球运行到月球约需_________h。
2. 答案：7 1260
解析：3.78×105km÷（5.4×l04 km）=7.。3.78×105km÷300 km/h=1260h。

3. （2013中学生数理化潜能知识竞赛五一节，爸爸驾车带楠楠去南滨路海洋公园游玩，途经长江大桥，如图所示。如果小车以36km/h的速度匀速通过长为450m的大桥，则过桥所需的时间为 s。车行驶在桥中央时，爸爸问楠楠：为什么我们看到桥两边的路灯在不停地后退呢？楠楠告诉爸爸，这是因为我们选择了 为参照。
3.答案：45 汽车
解析：36km/h=10m/s，450m÷10m/s=45s。
4. （2013中学生数理化潜能知识竞赛为响应“‘低碳生活”的号召，小明每天骑自行车上学。他看到路边的小树向后“飞过”，是以________为参照物的。如果他在平直的公路上骑过3km用了10min，则他骑车的速度为________km/h。　
4.答案：自行车　　　　１８
解析：10min=1/6h，3km÷1/6h=18km/h。
5. （2013中学生数理化潜能知识竞赛甲、乙两辆汽车在水平路面上同时向东行驶，路程一时间图像如图所示，则甲车的速度是_______m/s；两车行驶过程中，若以甲车为参照物，乙车向________运动.　　
5.答案：15　　西
解析：路程一时间图像斜率表示速度，甲车的速度是v=300m÷20s=15m/s；由于甲车速度大于乙车速度，若以甲车为参照物，乙车向西运动.
6. （2013中学生数理化潜能知识竞赛比较物体运动快慢的方法通常有两种(如图8甲、乙),其中甲是____________________；乙是______________________。

6.答案：相同时间比路程 相同路程比时间
7．甲、乙两物体都做直线运动，通过的路程之比是3︰1，所用的时间之比是2︰3，则甲乙两物体运动的平均速度之比是＿＿＿＿。
7.答案：9︰2
解析：由v=s/t可得==9︰2。

图18
8. （2009上海初中物理知识竞赛）如图18所示，B、 C两点相距60米，C、 A两点相距80米，AC与BC相互垂直。甲以2米/秒的速度由B点向C点运动，乙以4米/秒的速度同时由C点向A点运动。经过 秒，甲、乙之间的距离最近；经过 秒，甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC可能相似。
8. 答案：6 90/11或12
解析：甲、乙之间的距离x==，当t=6s时甲、乙之间的距离x最近；由(60—2t)/60=4t/80解得t=12s时甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC相似。由(60—2t)/80=4t/60解得t=9/11s时甲、乙所处位置与C点构成的三角形和三角形ABC可能相似。
9．（2013中学生数理化潜能知识竞赛）节能电动车为上海世博园区的观光提供了绿色交通服务。若一辆电动车在中国馆附近的水平路面上以8米/秒的速度沿直线行驶了50秒，则通过的路程为_______米；若此时车内的乘客以车为参照物，则中国馆是_______的（选填“静止”或“运动”）；
答案：400米 运动
解析：s=vt=8米/秒×50秒=400米。
10.（2012年“志英杯”物理竞赛）小汽车在短时间内的速度可以变化很快。有些车几秒钟内车速就可以从0km/h急升到110km/h。如图是一辆车在10s内的车速变化情况，由图像可知第4s时车速为______km/h，从第2s到第4s过程中，车速__________。（选填“增大”、“减小”或“不变”） 从第6s到第8s速度的变化比从第8s到第10s速度的变化 （选填“大”或“小
答案：30km/h 增大 大
解析：从第6s到第8s速度的变化为20m/s，从第8s到第10s速度的变化为10m/s，所以从第6s到第8s速度的变化比从第8s到第10s速度的变化大。

11．（2012全国初中物理竞赛预赛）“蜻蜓点水”是常见的自然现象，某同学在研究蜻蜓运动的过程中，获得一张图4所示的蜻蜓点水的俯视图片。该图片记录了在相等时间内蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，已知水的传播和蜻蜓的飞行都是匀速运动。根据图中弦的形状和分布可知蜻蜓当时是向____________（填“左”或“右”）飞行的，且飞行速度比水波传播的速度____________（填“快”或“慢”）

11、答案：左 快
解析：蜻蜓刚点水激起的波纹圆周半径小，所以蜻蜓当时是向左传播。由蜻蜓第三次点水时波纹还没有到达蜻蜓处可知，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度快。
12（2011全国初中应用物理知识竞赛初赛）心电图仪通过一系列的传感手段，可将与人心跳对应的生物电流情况记录在匀速运动的坐标纸上。医生通过心电图，可以了解到被检者心跳的情况，例如，测量相邻两波峰的时间间隔，便可计算出1 min内心脏跳动的次数（即心率）。同一台心电图仪正常工作时测得待检者甲、乙的心电图分别如图甲、乙所示。若医生测量时记下被检者甲的心率为60次/ min。则乙的心率为 。
【解析】设心电图仪的坐标纸移动速度为v，根据甲的心率为60次/ min可知，甲的心动周期为T1=1s.由甲的心电图可知，vT1=25×10-3。设乙的心动周期为T2，由乙的心电图可知，vT2=20×10-3，解得T2=0.8s，则乙的心率为60/ T2=60÷0.8/min=75次/min。
【答案】75次/min

三．综合运用
1.（2012年“志英杯”物理竞赛）民间有个美丽的传说，牛郎织女的故事，据天文测量，牛郎星和织女星相距为160万亿千米，估算一下，牛郎眨眨眼，织女要隔多少年才能看到？
解：  1光年=3×108m/s×（365×24×3600）s=9.46×1015m 2分）
s1=160万亿km=1.6×1016m,s2=9.46×1015m
t=s1/s2=1.6×1016m /9.46×1015m =17年
2. 步行不仅是一种简易的健身运动，而且还能方便地对一些长度进行估测。
（1）人正常步行时，步距变化不大，因此，步距可作为身体上的一把“尺子”。为了使这把“尺子”更可靠，请你说出一种测量步距的方法。
（2）小华测出自己的步距为0.5m，他从教学楼的一端走到另一端，共走了84 步，则教学楼的长度是多少米？如果这个过程用时35s，则他的步行速度是多少？
解析：（1）用刻度尺测出沿直线步行10步的距离，除以10即得步距。
（2）教学楼的长度为：x＝0.5m×84＝42n
由x=vt可得他的步行速度为：v＝＝1.2m/s。
3.连云港市正在建设的“BRT”系统，是连接中心城区与外围区域的快速公交系统，它具有专用的车道和站点，有利于中心城区各项功能的向外辐射和向心聚焦．
（1）已知从起点海州站到终点墟沟站的距离约为34km，若“BRT”专用车的平均速度80km/h，求从起点到终点的运行时间为多少分钟？
（2）目前，由于堵车现象严重，再加上红绿灯较多，该路段开轿车上班的平均速度仅约40km/h，该系统运行后，乘坐“BRT”专用车比开轿车上班从起点到终点可以节约时间多少分钟？
解析：（1）由s=vt得公交车行驶的时间为t===0.425h=25.5min；
（2）由s=v’t’得轿车行驶的时间为t′===0.85min=51min，
公交车比轿车节省的时间为△t=t′﹣t=51min﹣25.5min=25.5min；

4.(2009全国初中应用物理知识竞赛复赛题)图2是小强的自行车传动装置的示意图。请思考并回答：
（1）．假设脚踏板每2s转1圈，在这种情况下，要计算自行车前进的速度大小，还需要测量哪些量?请你用这些量推导出自行车前进速度的表达式。
（2）．该自行车后架上装有向车头灯供电的小发电机，小发电机的上端有一半径R0=1.0cm的摩擦小轮。行驶过程中，当需要小发电机向车头灯供电时，小轮压紧车轮，此时小轮与自行车车轮之间无相对滑动，车轮带动小轮转动，发电机发电。测得自行车大齿轮、小齿轮和后轮的半径分别为8.0cm、3.4cm、33cm，问当自行车的车速为15km/h时，摩擦小轮的转速(单位时间内转过的圈数，单位：r/s)是多少? 取π =3.14。
（3）．小强利用第1问中推导的公式，计算出了自行车前进的速度大小(请你帮助小强计算自行车前进的速度)。然后他又实地测量了自行车的速度，对比后发现总有差别，请你说明这可能是什么原因造成的。
解析：（1）．还需要测量三个轮子的半径：大齿轮（主动齿轮或轮盘）半径R1、小齿轮（被动齿轮或飞轮）半径R2、后轮半径R3。
推导自行车速度的表达式：
设大齿轮、小齿轮和后轮的转动周期分别为T1、T2和T3。
可得：大齿轮边缘的速度：v1=
小齿轮边缘的速度：v2=
后轮边缘的速度：v3=
因为：v1=v2，T2=T3，
所以：自行车前进的速度：v= v3=
（2）．设摩擦小轮的速度为n0，
可得：n0= =r/s =66.3r/s
即当自行车的车速达到15km/h时，摩擦小轮的转速：n0=66.3r/s
（3）．因为自行车脚踏板的周期T1=2s，且R1=8.0cm、R2=3.4cm、R3=33cm
所以：自行车前进的速度：v= m/s=2.44m/s=8.8km/h
可能原因：①自行车辐条不紧，导致车圈在行驶过程中为椭圆；②车胎内气不足，导致车胎与地面接触部分到车轴距离小于所测车轮半径；③自行车实际行驶路径与测量长度的路径不重合；④大齿轮、小齿轮、后轮半径测量的不准；⑤行驶过程中脚踏板的周期很难保证为2s。
5. （2012·全国竞赛题）早在1800年前的汉代，科学家张衡就发明了用来测量车辆行驶里程的“记里鼓车”，又名“记里车”、“司里车”、“大章车”等。科技史学家王振铎先生根据史书上的文字描述，复原了这种神奇的车，如图9甲所示。图9乙所示为记里鼓车的原理图，马匹拉着该车向前行走，带动左、右足轮转动。立轮与左、右足轮装在同一水平轴上，齿数为18，并与下平轮啮合，带动下平轮水平转动，下平轮齿数为54；齿数为3的旋风轮与下平轮装在同一竖轴上，并与中平轮啮合。中平轮齿数为100，转动一圈，轮上的拨子便拨动上层木人右臂击鼓一次，显示车行一里。
汉代曾以六尺为一步，三百步为一里，假设那时人们认为的圆周率约为3。试通过计算说明，这架“记里鼓车”的足轮直径应该是多少尺?

解析：车行驶一里．则中平轮需转动一圈，旋风轮和下平轮需转动的圈数：
n1＝100/3…（3分）
若下平轮转动一周，立轮和足轮需要转动圈数：n2=54/18…………………………（2分）
所以，当车辆行驶一里，足轮需要转动圈数：n3＝n2n1＝54/189×100/3=100……（2分）
又因为：1里=300步=6×300尺=1800尺………………………………………………（1分）
所以：100πD＝1800尺…………………………………………………………………（2分）
足轮直径：D=6尺………………………………………………………………………（1分）

6(2010全国初中应用物理知识竞赛题)现代社会汽车大量增加，发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车，到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离。下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离。请回答:
(1)刹车过程中轮胎会发热，这是什么原因?是什么能转化为什么能的过程？
(2)利用上表数据，通过计算求出该司机的反应时间大约是多少秒?
(3)分析上表数据可知，汽车制动距离与行驶速度有什么关系?
(4)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全，在高速公路旁边设置了“雨雪路滑，减速慢行”的警示牌，请简要说明这句话的物理道理。
速度/km·h-1
40
50
60
80
100
反应距离/m
7
9
11
15
19
制动距离/m
8
13
20
34
54
解析：（1）刹车过程中轮胎发热是由于摩擦引起的，这个过程中机械能转化为内能。
（2）司机的反应时间t等于反应距离s与汽车行驶速度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；
反应时间的平均值t=0.65s.
（3）分析上表数据可知，汽车制动距离与行驶速度的关系是：汽车行驶速度越大，制动距离越大。具体计算可知，当速度增大到原来的2倍时，制动距离约增大到原来的4倍。
（4）雨雪天，道路较滑，汽车所受的刹车阻力较小。在相同的车速的情况下，汽车所受的刹车阻力越小，汽车的运动状态越不容易改变，汽车刹车后滑行的距离就越长，因此汽车就越难停下来，所以为安全起见要减速慢行。
7. (15分) （2013全国初中应用物理知识竞赛）寒假小明参加了学校组织的去内蒙古草原的冬令营之前，老师对他们讲了草原上防火和自救的知识，告诉他们，草原一旦起火，推进的速度很快，草原的火就像一堵墙一样大面积地向前推进；但由于草的质量小，很快就烧完了，所以当火墙的前面还在燃烧，火始的后面很快就会熄灭，因此火墙比较薄。这一点与森林火灾有着显著的不同。
基于草原火灾的特点，老师嘱咐他们，若遇到草原着火，一定要迎着火墙快速地冲过去。如果背着火，朝没有火的地方跑，很快就会被大火吞噬。
若某次草原发生火灾时，恰好西风，风速v1=1m/s，所形成的火墙厚度D=8m；火墙的推进速度可看作与风速相同，即v2=v1=1m/s。通常情况下，人在草原上奔跑的速度v3=7m/s；而在十分疲惫的情况下，持续奔跑的速度约为v4=1.5 m/s。人的衣服被火焰点燃所需的时间约为t1=1.5s。
1.请你通过计算说明老师所说的“草原火灾自救方法”的科学道理以及后面所说的“如果背着火，朝没有火的地方跑，很快就会被大火吞噬”的原因。
2.假如草原发生火灾时，天刮着西风，这时你恰好在火场东侧约两百米的位置当时你随身携带有以下物品中的某一件：镰刀、铁锨、矿泉水。在不方便使用老师所说的“草原火灾自救方法”的情况下，请你简述你将如何利用上述物品逃生（任选两种作答，多选无效）?如果连上述随身物品也没有，你还能采用什么方法逃生(只说一种方法，多说无效)?
解析：1.按照老师所说的“草原火灾自救方法”，迎着火墙向西奔跑，人穿越火墙自救所需时间：t2==1s。
由于1s小于1.5s，人穿越火墙后，身上衣服不会被点燃，人很安全。需要注意的是，人在穿越火墙的短暂时间内，一定要屏住呼吸，以免因吸入火焰而灼伤呼吸道。
如果背着火，朝着没有火的地方跑，跑不了多久就疲惫了，人的奔跑速度就会减小，一旦被火追上了，逃生的人呆在火墙中的时间可达：t3==16s。
十分疲惫的人在火墙中的呆16s，时间确实太长了！而且由于16s>1.5s，逃生的人即使脱离了火墙，他身上的衣服也一定早已被大火点燃且持续燃烧着。这样一来，人呆在火墙中的时间便会比16s更长。可以想象，已经十分疲惫的人在穿越火墙时肯定张大嘴巴，急促呼吸……，这样就非常容易因为吸入火焰而灼伤呼吸道甚至肺部，从而给人带来致命的伤害！由此可见，这样逃生的人就很容易被大火吞噬了。
2.分别利用上述物品，可以采用以下办法逃生：
①用镰刀割除一个圆形区域(直径约5~8m)内的草，并把割掉的草抛到圆形区域东侧稍远的地方，人则呆在圆形区域的圆心处以躲藏大火。
②用铁锨在地上挖一个差不多能让一个人蜷缩着躺下的坑，而后，人就蜷缩着躺在坑里，并把挖出的泥土适量地覆盖在身上。待火墙通过后，人在从坑里出来逃生。
③脱下外衣，用矿泉水打湿，找一片草较稀疏的地方并蜷缩着躺下，而后把打湿的外衣覆盖在身上，待火墙通过后，人再起来逃生。
如果身上没有上述物品，还可以采用以下逃生方法：
①脱下外衣，用小便将其打湿后，覆盖在身上并蜷缩着躺在草较稀疏的地方，待火墙通过后，起来逃生。
②找一片土壤较疏松的地方，脱下外衣，用手刨土并把刨出的土放到外衣上；而后，人蜷缩着躺在草较稀疏的地方，并把覆盖着土的外衣盖在身上，待火墙通过后，起来逃生。
③找一片草较稀疏的地方，而后用手拔出一圆形区域(直径约5~8m)内的草，并把割掉的草抛到圆形区域东侧稍远的地方，人则呆在圆形区域的圆心处以躲藏大火。