200道物理学难题.docx

200道物理学难题.docx

《200道物理学难题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《200道物理学难题.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

200道物理学难题

200道物理学难题

1.三只小蜗牛所在的位置形成一个等边三角形,三角形的边长为60cm、第一只蜗牛出发向第二只蜗牛爬去,同时,第二只向第三只爬去,第三只向第一只爬去,每只蜗牛爬行的速度都就是5cm/min、在爬行的过程中,每只蜗牛都始终保持对准自己的目标、经过多长时间蜗牛们会相遇？

相遇的时候,它们各自爬过了多长的路程？

它们经过的路线可以用怎样的方程来描述？

若将蜗牛视为质点,那么在它们相遇前,绕着它们的最终相遇点转了多少圈？

2.一个小物体在水平桌面的边沿,因受到一个力的作用,而从桌子的另一边掉落、已知桌子的宽度为1m,掉落前物体的运动时间为2s、问这个小物体有轮子不？

3.一艘小船在静止水中的速度为3m/s,一个船夫要驾此船渡河,同时需要在渡河时走过的距离最短、问在下面的情况下,船夫应该选择向哪个方向划船？

（i）:

水流速度2m/s;

（i）:

水流速度4m/s、假设水流速度在各处都相同、

4.

地上铺着一张长而薄的柔软地毯、地毯的一端折起,以恒定的速度将折起的一端向后拉,覆盖在地毯静止的部分之上、求地毯被拉起的部分质心的速度、如果地毯具有单位长度与单位质量,求拉动地毯运动部分所需的最小力量、

5.4只蜗牛在一个非常大的平台上各自做匀速直线运动,其运动路径的方向就是随机的（但就是没有平行的,也就就是说任何两只蜗牛都可能相遇）,但就是没有任何两条以上的蜗牛路径会相交于一点、如果（3×4）/2=6次可能相遇中的5次已经发生,我们就是否可以预言第六次相遇也会发生？

6.两条各20g的扁虫子爬一堵非常薄的墙,墙高10cm、一条虫子长20cm,另一条宽一些但长度只有10cm,当两条虫子的中点正好在墙头上的时候,哪一只克服重力做的功多一些？

两条虫子做功总量的比就是多少？

7.一个身高2m的人从湖边高25m的平台上蹦极,弹性绳的一端系在她的脚上,另一端固定在平台上,她从静立开始下落、弹性绳的长度与弹性选择为恰好当她的头触及湖

10.在维克多·雨果的小说《悲惨世界》中,主人公冉阿让就是一个逃犯,她有能力利用两面直角相交的墙的墙角爬上墙头、求她在爬墙时最小需要用多大的力来推墙？

同时,求她要完成这项技艺,她与墙面之间可能的最小摩擦系数、

11.一个由两个不一样的匀质半球粘在一起的球,在一个与水平面成30°角的斜面上能否保持平衡么？

12.一个小弹性球竖直落到长的倾斜平面上,平面与水平面间的夹角为α,球相邻落地点之间的距离就是否成等差级数增加？

假设碰撞就是完全弹性的,空气阻力可以忽略不计、

13.仓鼠的笼子就是一个转轮,笼子有一个无摩擦的中轴、

一个水平的平台固定在中轴之下,初始状态时,仓鼠在平台的一端、当平台被释放时,仓鼠开始跑,因为仓鼠的运动,平台与轮子保持相对固定,确定仓鼠就是怎么运动的、

14.一辆支撑着的自行车,能够前后运动但不会翻倒、自行车的脚踏板在最高与最低的位置、一个学生蹲在车旁边,给在最低位置的脚踏板一个水平向后的力,问

（i）自行车向哪个方向运动？

（ii）飞轮转动的方向与后轮转动的方向相同还就是相反？

（iii）较低的踏板相对地面如何运动？

15.如果太阳系等比例地缩小,当地球与太阳间的平均距离为1m的时候,1年对应多长时间？

假设各物体密度不变、

16.如果双子星的两个质量都等于太阳的质量,它们间的距离等于太阳与地球之间的距离,那么它们的周期就是多少？

17.（i）将一颗地球卫星送上圆形轨道所需要的最小发射速度就是多少？

（ii）将地球卫星送入两极轨道所需的能量要比赤道轨道高多少倍？

（iii）空间探测器离开地球引力场需要多大的初始速度？

（iv）对空间探测器而言,就是离开太阳系需要的能量大还就是撞击太阳需要的能量大？

18.一枚火箭将要离开地球的重力场、它的主引擎中的燃料略少于所需要的量,因此必须要用到只能工作一小段时间的辅助引擎、问什么时候使用辅助引擎最好,就是刚离开的时候？

火箭相对于地球快要停止的时候？

19.一个1cm3的钢球在一个装满蜂蜜的罐子里,以1cm/s速度下沉、蜂蜜密度为2g/cm3,则蜂蜜的动量为？

面时,其速度减小为零、最终静止时,人的头高于水面8mT1T的时候,气体作用在容器壁上

20.温度为T的气体装在初始温度为T1的容器中,就是当

（i）求没有被拉伸时的绳长、

（ii）求在跳下过程中的最大速度与加速度、

8.一座冰山呈尖端向上的正金字塔形,露出水面10m

高、忽略水的运动造成的影响,求冰山做小幅度上下振动的周

期、冰的质量密度为900kg/m3、

9.汽车上用来悬吊4轮的弹簧相同、假设汽车车体为刚体,当它的右前轮停在8cm高的人行道上时,车体在每个轮子处升高多少？

如果两个右侧的轮子都停在人行道上呢？

结论与车上坐了多少人以及人坐的位置有没有关系？

的压力较大？

21.两个相同的铁环,一个立在热绝缘的板上,另一个悬吊在热绝缘的线上、传给两个铁环等量的热能,问哪一个温度高一些？

22.学生A与B,住在大学宿舍的相邻寝室、为了节约,她们将天花板上的灯串联了起来,商定双方都安装100W的灯泡,电费平分、但就是双方都希望能让对方多付钱而使自己获得更好的照明,其中A安装了200W的灯泡,而B安装了50W的灯泡、请问在最后的期末测试中谁考得不好？

23.

如果电压U的电池接在黑箱的I端,如图,则接在II端的伏特计的读数为U/2、如果电池接在II端,则I端的伏特计读数为U、已知黑箱中只有无源的电器元件,问就是什么样子？

24.一桶水用绳子悬挂在固定点上U水桶处于运动状态,整个系统像钟摆一样摆动、然而,水桶就是漏的,桶中的水慢慢从底部漏出、问随着水的流失,摆的周期怎样变化？

25.

一个空的烧杯质量为100g,半径为30mm,烧杯壁厚忽略不计,其重心高于底面100mm、问当烧杯中注入多少水的时候,烧杯处于最稳定的状态？

26.鱼汤盛在半径为40cm的半球形铜碗内、铜碗放在湖水中冷却,它漂浮在水上,浸入水中10cm、碗沿上的一点用链子固定,向上拉起10cm,问水就是否会流入碗中、

27.

一个装满水的容器底部有一个半径为r的孔,孔由一个质量为m、半径为R>r的球堵住、容器中的水慢慢减少,当达到

一个确定值h0时,球从孔处升起,求h0？

28.

肥皂泡中充满了氦气,漂浮在空气中,问肥皂泡的壁与其中充的氦气哪个更重？

29.水通过浸润可以在毛细管壁中上升到高度H、三个“绞架”形的毛细管a,b与c使用相同的管子制成,管子的一端放入盛满水的大盘子,如图、

问水会从毛细管的另一端流出么？

30.一个充电的球形电容,由于绝缘层的轻微漏电而缓慢地放电、问放电的电流产生的磁场大小与方向如何？

31.

一个充电的导体球做辐射方向的“脉动”,即其半径周期性地以固定的幅度变化（如图）、球表面上的电荷,作用与偶极天线相同,发出电磁辐射、问球发出的辐射就是怎样的？

32.男子跳高世界纪录保持者,在月球上室内能跳多高？

33.

小钢球B停放在高1m的桌边上,另一个钢球A作为一个1m长的单摆的摆锤,从单摆悬挂点的平面自由释放,并撞击B球,如图所示、两个球的质量就是相同的,碰撞就是完全弹性的、考察B的运动直到它首次碰到地面:

（i）哪个球运动的时间较长？

（ii）哪个球移动的路径较长？

34.一个小摆锤固定在一根长50cm的绳子的一端、作为绳子的另一端做适当受迫运动的结果,摆锤以均匀速度3m/s做半径为50cm的竖直圆周运动、画出圆周轨道以

15°为单位间隔,绳子两端的运动轨迹,在相同的端注明各点、

35.点P位于斜面上方,它可以通过一根无摩擦的金属丝在重力的作用下,滑到斜面上、金属丝连接P与平面上一点P’,问怎样选取P’使得所需的时间最短？

36.教堂时钟的分针就是时针的两倍长,问在午夜后的哪个时间,分针的末端以最快的速度远离时针的末端？

37.最大与地面成什么角度抛出石头,才能使石头在运动过程中始终远离抛掷石头的人？

38.一根直径20cm的树干平放在水平的地上、一只懒惰的蚱蜢想跳过树干,求蚱蜢满足条件的最小离地速度、

39.一根直的刚性毛发平放在光滑的桌面上,毛发的两端都坐着一只跳蚤、如果毛发的质量M不就是远远大于跳蚤的质量m,它们能否同时以相同的速度与起跳角度起跳,变换位置而不在半空中撞在一起？

40.

一个喷泉有一个小的半球形的喷嘴,位于水池中水的表面,如图、玫瑰上有很多平均分布的小洞,通过这些小洞,水以相同的速度向不同的方向射出、喷头形成的水“钟”的形状就是怎样的？

41.一个质量为m,带电量为Q的粒子,受到重力与均匀水平电场（场强为E）力的合力作用、粒子以速度v从平行于场强的竖直平面上抛出,与水平面间的夹角为θ,求粒子在回到初始点水平高度前,在水平方向上行进的最大距离、

42.一根均匀的棍子,质量为m,长度为l,其两端被两个食指水平支撑着、缓慢地移动两个手指,使它们在棍子的质心汇合,棍子在这个食指或者那个食指上滑动、若静摩擦系数为静μs,动摩擦系数为动μk,在此过程中手指做了多少功？

43.四块相同的砖叠放在桌边、就是否可能将它们水平滑动,使得最上面的砖能够突出到全部砖体在桌外？

如果砖的个数可以任意增加,最上面的砖位移的理论极限就是什么？

44.

一块板,沿中线折成直角,放置在水平固定的半径为R的圆柱体上,如图、圆柱体与板之间的静摩擦系数需要有多大,才能使板子不滑开？

45.两个质量为m1与m2的塑料球叠放在一起（之间有很小的空隙）,然后一起落在地面上、比率m1/m2为多大时,上面的小球最终获得总能量中的部分最大？

要使上面的小球弹起得最高,质量的比率需为多少？

46.一个玩具由三个悬挂着的钢球组成,球的质量分别为

M、μ与m,球的中心在同一水平面上、将质量为M的球在它们共同所在的平面上拉起,当其中心上升到h高度时释放、如果M≠m,所有的碰撞都就是弹性的,则如何选择μ才能使质量为m的球上升到尽可能高的高度？

（忽略多次碰撞）

47.两个相同的哑铃在一个水平气垫桌上相向运动,如图、

每一个哑铃都被瞧做两个质量为m的质点被一根长为l2的无重杆相连、初始状态哑铃并不转动、描述哑铃弹性碰撞后的运动,画出哑铃质心运动速度-时间的函数曲线、

48.两个相同的光滑小石块A与B在结冰的湖上自由

滑动它们之间由一根轻质的长度为、

性绳具有拉长一点就会崩紧的特性、在t=0时刻,A静止在x=y=0,而B在x=L,y=0,并以速度v向y方向运动、确定A与B在下列时刻的位置与速度:

（i）t=2L/v;

（ii）t=100L/v、

49.当一个空的长方形水池上方的水龙头打开后,经过时间T1水池将被水注满、当水龙头关掉后,打开水池底部的塞子,则水池经时间T2将水排空、如果水龙头与塞子都打开的话,将会发生什么现象？

T1/T2的比率为多少时池中的水会溢

出？

作为特定的情况,令T1=3min,T2=2min、

50.一个圆柱形的容器,高为h,半径为a,容器中装了三分之二的液体、容器绕它竖直方向的轴以角速度ω旋转、忽略任何表面张力的效应,求使液体不溢出容器边缘的最大旋转角速度Ω的表达式、

51.彼得站在汽车赛道旁,由汽车从静止加速到100km/h使用的汽油为xL,推算出从100km/h加速到200km/h使用的汽油将为3xL、彼得在物理课中学过动能与运动速度的平方成正比,假设汽油的化学能几乎全部转化为汽车的动能,即忽略了空气阻力赛道旁有一条铁路,也懂得一些物理学的保罗,坐在一列与汽车加速方向相反,并以100km/h的速度匀速行驶的火车上,透过车窗观瞧比赛的开始,她就是这样推理的:

既然第一阶段汽车从100km/h加速到200km/h,而第二阶段汽车从200km/h加速到300km/h,则第二阶段耗油为（3002-2002）/（2002-1002）x=

（5/3）xL、那么,彼得与保罗到底谁正确呢？

52.在光具座上放置着相距120cm的像屏与光源、当一个透镜在二者之间移动时,可以找到两个能够在屏幕上呈现清晰图像的位置;已知在两种情况下这两个图像的大小（线度）之比为1∶9、请问透镜的焦距就是多少？

哪一个成像更加明亮？

请给出两种成像的亮度值之比、

53.

一个眼睛近视的人摘掉眼镜,然后透过自眼睛逐渐移远的眼镜观察一个静止不动的物体、她感到非常奇怪的就是,开始时瞧到的物体逐渐变小,可就是后来却又逐渐变大、请解释一下其中的原因、

54.一个等腰三角形的玻璃三棱镜水平放置于水中,两个腰与底边

的夹角均为θ（如图）、一束位于水上、平行于水面并且垂直于棱镜轴的入射光线,在棱镜内部经由玻璃`水界面的反射,然后又折射回空气中、取玻璃与水的折射系数分别为3/2与

4/3,请解释θ角至少应为25、9°、

55.

如图为一个四分之一圆柱形的玻璃棱镜,水平放置于桌面上,一束均匀、水平光线入射于其竖直平面、如果圆柱的半径为R=5cm,已知玻璃的折射系数为n=1、5,那么光透过棱镜后将在桌面的什么位置形成一个光斑？

56.在地球表面,太阳光就是月亮光亮度的多少倍？

已知月亮的反射率为δ=0、07、

57.安妮与安迪非常喜欢一起慢跑、在锻炼过程中她们逐渐发现,跑步时她们运动的速度相差不大,但就是走起路来安迪却总就是较快、用物理的观点该怎样解释跑与走的不同？

58.

一个单摆与一个一端悬挂起来的均匀细杆自水平位置释放,如图、如果它们的长度相等,那么它们的周期之比就是多少？

59.当一架直升机发动机的输出功率为P时,可以保持在空中盘旋、另外一架直升机完全就是第一架的拷贝,但其线度只就是前者的一半、请问要使第二架直升机保持盘旋,发动机的输出功率应为多少？

60.

一根均匀木棒近于竖直地放置在桌子的一端,然后从静止释放、考虑以下两种极端情况,求出木棒离开桌面时它与竖直方向所成的角度、

（i）桌面就是光滑的（摩擦力可以忽略不计）,但在桌子的一端刻有一个小槽（如图（a）所示）、

（ii）桌面就是粗糙的（摩擦力很大）,并且棱角很锐利,也就就是说桌边的曲率半径与木棒的端面相比非常小、木棒端面的一半突出桌子的边缘（如图（b）所示）,这样保证了木棒由静止释放后将沿桌边旋转,木棒的长度远远大于它的直径、

61.

一支铅笔笔尖向下竖直放置在桌面上,然后释放倾倒、笔尖运动的方向,相对于铅笔倾倒的方向,与摩擦系数之间的关系如何？

铅笔尖会离开桌面不（还就是只有当铅笔“肩”与桌面接触时才会离开）？

62.半径为R1与R2的两个肥皂泡用稻草杆相连、空气从一个肥皂泡进入到另一个（请指出空气的流动方向）,进而第三个独立的肥皂泡R3形成、如果大气压为p0,肥皂泡的表面张力就是多少？

测量这三个半径不同的肥皂泡就是一种确定液体表面张力的合适方法么？

63.

两个平行玻璃板之间充满一层水（如图）、玻璃板之间的距离为d,板间夹的“水盘”的直径为

D>>d、两板之间的相互作用力怎样？

64.

一只蜘蛛把一条长1m的“超弹性”丝线的一端固定在一堵竖直的墙上,丝线上某处静止地趴着一条小毛虫、饥饿的蜘蛛,静止不动地呆在丝线的另一端,开始以v0=1cm/s的速度匀速拉动丝线、同时,小毛虫开始以1mm/s的速度相对于丝线向墙的方向逃跑、小毛虫能够逃到墙上不？

65.如果在上题中蜘蛛不就是静止在丝线的一端,而就是拉着丝线朝着远离墙面的方向运动,结果会有什么变化？

66.把一些钉子水平钉在竖直放置的画板上、如图,一个小钢球从A点下落,经过画板上突出钉子（图中未画出）的反弹到达B点、就是否可能通过设置钉子的位置,来实现:

（i）

从A点经钉子的反弹到B点比从直线路径AB无摩擦地滑动要快？

（ii）钢球到达B点少于0、4s不？

67.

一根绳子的一端固定在竖直的墙面上,另一端施以20N的水平拉力、

绳子的形状如图所示,求绳子的质量、

68.

求解如图所示用一根细线悬挂圆规时,圆规张开多大的角度可以使其旋转点抬升得最高,假定圆规两臂的长度相等、

69.把长度分别为h1、h2、h3的细绳系于一个质量均匀、质量为W的三角形板的三个顶点上,三个细绳的另一端固定在同一点上,如图所示、请用细绳的长

度、板的重量表示出每根绳子内部的张力、

70.一个装满液体的罐车静止在水平路面上、罐车没有使用刹车,同时可以在路面上无摩擦移动,如图所示、在罐车

的后面底部有一出水孔,如果打开这个竖直的出水孔罐车将向哪个方向移动？

罐车会保持这个移动方向不？

71.

如图所示,两个相距为d,水平、平行放置的小木棍上各穿着一个小珠子,它们均可以在木棍上无摩擦地滑动。

珠子的质量分别为m与M,并且分别带电q与Q、初始情况下,大质量M的珠子静止,而小质量m的珠子以速度v0从远处接近大珠子、描述珠子接下来的运动、

72.在一根长的水平绳子上等距离地穿着许多质量相同的珠子,珠子可以在绳子上无摩擦地移动,初始情况下珠子静止,如图所示、一个珠子在恒定外力F的作用下不断加速（向右）、请给出在以下两种情况下,经过很长时间后被加速珠子的速度与“激波”的波前、

（i）

完全非弹性碰撞;

（ii）完全弹性碰撞、

73.在一架称重仪器的平台上有一张桌子,桌子上放置一个大壶与一个啤酒桶,桶的水龙头在水壶正上方、描述水龙头打开后,啤酒从桶中流入壶中时秤的读数将怎样变化、

74.

一支水柱冲击水平放置的半圆柱形的水槽,并且水柱与水槽中心线位于同一竖直平面内,如图、请给出由水槽两端流出的水量之比与水柱的入射角α之间的函数关系、

75.

一个顶端开口、直径为D的玻璃管,其中装满高度为h的水、玻璃管的底部较狭窄,直径为d,被塞子封闭,如图所示、当打开底端塞子后,水将从底部的孔流出,流速约为v=2gh、然而,这个速度只有经过时间τ后才可试估达到,计出这个时间τ的量级、若忽略黏性效应,当刚刚移开塞子时,最底层水的加速度就是多少？

76.合理估计出如图所示沙漏中沙子全部流下所需要的时间、使用现实生活中的数据、

77.一个小球连接两个相同的自然伸展的轻弹簧,弹簧的远端都固定起来,并且两根弹簧位于一条直线上,如图、现在把小球向垂直于弹簧初始直线的方向上拉开1cm,然后释放;后续的小球振动周期为2s、求出拉开的距离为2cm时,小球的振动周期、弹簧

的自然伸长长度为l0>>1cm,不计重力、

78.一个原长L、弹性系数为k的轻、软弹簧一端悬挂在转轴上,另一端连接一个质量为m的球体、弹簧自水平、自然伸长状态释放,如图所示、当弹簧达到竖直位置时,弹簧

的长度就是多少？

（软弹簧意味着mg>>kL,因此弹簧内部的张力始终直接正比于其伸长量）

79.

火车安全测试的轨道上,车厢以速度v0运动,一个质量为m的重物通过一根柔软的绳子悬挂起来,如图、火车厢在强劲但恒定的刹车作用下停止,请问小球就是否可能摆动180°,从而使拉紧的线绳达到竖直向上的位置？

80.

一个内装水的玻璃杯固定在楔形木块上,楔形木块可无摩擦地在一个倾角为α的斜面上滑动,如图、斜面的质量为M,楔形木块、玻璃杯与水的总质量为m、如果没有运动,水面将就是水平的、在下列两种情况下:

（i）斜面就是固定的;

（ii）斜面在水平方向上可以自由

移动、水面最后将与斜面成多大角度？

并具体分析当m>>M时的情况、如果斜面的手柄被施以周期性的振动,但不会导致楔形木块离开斜面,情况将会怎样？

81.如果一个人发现有一根线纹丝不动地从地面竖直通到天空,就是否可以认为这就是UFO存在的证据？

就是否可以用熟知的物理规律来解释这一现象？

这根线需要多长？

82.

有一架横跨宽度为100m河流的抛物线形桥梁,其最高点高于河岸5m、质量为1000kg的小汽车以匀速20m/s通过桥梁、利用图中标出的量,计算小汽车在下列两种情况下作用于桥梁的力:

（i）在桥的最高点上;

（ii）通过桥梁的3/4时、

83.一个0、5kg的质点以5m/s的恒定速度沿椭圆轨道运动,在经过长轴的端点时惯性离心力为10N,经过短轴端点时惯性离心力为1、25N、这个椭圆的长、短轴为？

84.

一名船员从一条笔直、宽度恒定的运河一侧出发,希望划向出发点的正对岸、河中水流的速度处处为v,而船员一直稳稳地划桨,若不计水流速度船速也将为v、她一直保持船头朝向目标,但水流把她冲向下游、如果船员一直保持这种划法而不会疲乏,水流将使得船向下游漂流多远？

从静止于河岸的观者瞧来,船经历了怎样的运动轨迹？

85.两个小孩站在一个开阔、倾斜的山坡上,山坡可以瞧成一个平坦的斜面、地面上结了足够的冰,只要小孩受到一点点的作用力就会以恒定的速度滑向山下,如图、一个小孩与另外一个小孩玩,她背靠在一棵大树上以v0=1m/s的速度水平推了对方一下、后者滑下了山坡,此间其速度的大小与方向均发生了变化、假定摩擦力与速度无关,被推的小孩最终的速度为多大？

86.走私犯的船沿与笔直的海岸线垂直的方向以恒定速度v出发,警卫队的快艇在距离走私船A处同时离开海岸、快艇始终以恒定速度朝走私船驶去,最终在距离海岸线为a时抓住罪犯、则警卫队快艇速度就是走私船速度的多少倍？

87.质量为m的质点分别静止于正n边形的每一个顶点上,如图为n=6的情况、

如果只考虑各个质点之间的万有引力作用,整个系统将如何运动？

在n=2,3,10的情况下质点之间要经过多长时间才会相撞？

考虑一下极端情况n>>1,而m=

M0/n,其中M0为整个系统的总质量、

88.从一个半径为R的球形行星发射并返回火箭,要求返回时其速度矢量与发射时的速度矢量平行,行星表面发射与返回点处的半径间夹角为θ、如果绕行星表面运行的卫星周期为T0,求火箭的飞行需要多长时间？

火箭离开行星表面的最大距离就是多少？

您的答案就是否适用于θ→0极限情况？

89.两个相同的、磁矩为μ的小磁针粘在长度为L的木棍两端,一个标为C,与木棍平行;另一个与木棍垂直,标为

D,如图所示、

（i）

请说明两个小磁针相互之间的作用的力偶不就是大小相等、方向相反、

（ii）忽略地球本身的磁场,定量地解释一下如果整个系统从重心位置悬挂起来将会怎样、