29届全国中学生物理竞赛决赛试题
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一、(15分)
如图，竖直的光滑墙面上有A和B两个钉子，二者处于同一水平高度，间距为l，有一原长为l、劲度系数为k的轻橡皮筋，一端由A钉固定，另一端系有一质量为m=
kl的小
4g球，其中g为重力加速度．钉子和小球都可视为质点，小球和任何物体碰撞都是完全非弹性碰撞而且不发生粘连．现将小球水平向右拉伸到与A钉距离为2l的C点，B钉恰好处于橡皮筋下面并始终与之光滑接触．初始时刻小球获得大小为v0?gl2、方向竖直向下的速度，试确定此后小球沿
竖直方向的速度为零的时刻．
二、(20分)
如图所示，三个质量均为m的小球固定于由刚性轻质杆构成的丁字形架的三个顶点A、B和C处．AD⊥BC，且AD=BD=CD=a，小球可视为质点，整个杆球体系置于水平桌面上，三个小球和桌面接触，轻质杆架悬空．桌面和三小球之间的静摩擦和滑动摩擦因数均为μ，在AD杆上距A点a／4和3a／4两处分别施加一垂直于此杆的推力，且两推力大小相等、方向相反． 1．试论证在上述推力作用下，杆球体系处于由静止转变为运动的临界状态时，三球所受桌面的摩擦力都达到最大静摩擦力；
2．如果在AD杆上有一转轴，随推力由零逐渐增加，整个装置将从静止开始绕该转轴转动．问转轴在AD杆上什么位置时，推动该体系所需的推力最小，并求出该推力的大小．
三、(20分)
不光滑水平地面上有一质量为m的刚性柱体，两者之间的摩擦因数记为μ．柱体正视图如图所示，正视图下部为一高度为h的矩形，上部为一半径为R的半圆形．柱体上表面静置一质量同为m的均匀柔软的链条，链条两端距地面的高度均为h／2，链条和柱体表面始终光滑接触．初始时，链条受到微小扰动而沿柱体右侧面下滑．试求在链条开始下滑直至其右端接触地面之前的过程中，当题中所给参数满足什么关系时，
1．柱体能在地面上滑动；
2．柱体能向一侧倾倒；
3．在前两条件满足的情形下，柱体滑动先于倾倒发生．
第29届全国中学生物理竞赛决赛试题及答案（word版） - 图文
