2025年英國物理思維挑戰(zhàn)賽（BPHO）力學(xué)與電磁學(xué)難題解析試卷及答案

2025年英國物理思維挑戰(zhàn)賽（BPHO）力學(xué)與電磁學(xué)難題解析試卷及答案一、選擇題（每題5分，共30分）1.一物體從靜止開始沿水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a，經(jīng)過時(shí)間t后，物體所受的合外力為F，則物體所受的摩擦力f為：A.F=maB.F=ma+fC.f=maD.f=F-ma2.一個(gè)質(zhì)量為m的物體在水平面上受到一個(gè)恒定的水平力F作用，物體與水平面之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，則物體在水平力作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到v所需的時(shí)間為：A.t=mv/(μmg)B.t=mv/(F-μmg)C.t=mv/(F+μmg)D.t=mv/(F+μmg)23.一物體在水平方向上受到兩個(gè)力的作用，分別為F1和F2，且F1垂直于F2，物體在兩力的作用下保持靜止，則物體所受的摩擦力f為：A.f=F1+F2B.f=F1-F2C.f=F1*F2D.f=F1/F24.一物體在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為R，角速度為ω，則物體所受的向心力F為：A.F=mω2RB.F=mω2R2C.F=mω2/RD.F=mω2/R25.一個(gè)質(zhì)量為m的物體在豎直方向上受到一個(gè)恒定的重力Fg作用，物體與豎直方向之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，則物體在豎直方向上從靜止開始運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到v所需的時(shí)間為：A.t=mv/(μmg)B.t=mv/(Fg-μmg)C.t=mv/(Fg+μmg)D.t=mv/(Fg+μmg)2二、填空題（每題5分，共20分）1.一物體在水平面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a，經(jīng)過時(shí)間t后，物體所走的距離為s，則s=__________。2.一物體在水平面上受到一個(gè)恒定的水平力F作用，物體與水平面之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，則物體所受的摩擦力f=__________。3.一物體在水平方向上受到兩個(gè)力的作用，分別為F1和F2，且F1垂直于F2，物體在兩力的作用下保持靜止，則物體所受的摩擦力f=__________。4.一物體在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為R，角速度為ω，則物體所受的向心力F=__________。5.一個(gè)質(zhì)量為m的物體在豎直方向上受到一個(gè)恒定的重力Fg作用，物體與豎直方向之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，則物體在豎直方向上從靜止開始運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到v所需的時(shí)間為t=__________。三、解答題（每題10分，共20分）1.一物體從靜止開始沿水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a，經(jīng)過時(shí)間t后，物體所受的合外力為F，求物體所受的摩擦力f。2.一物體在水平面上受到一個(gè)恒定的水平力F作用，物體與水平面之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，求物體在水平力作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到v所需的時(shí)間t。四、計(jì)算題（每題10分，共10分）1.一物體質(zhì)量為m，從高度h自由落下，不計(jì)空氣阻力。求物體落地時(shí)的速度v。2.一物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到兩個(gè)方向相反的力F1和F2的作用，其中F1=10N，F(xiàn)2=5N。求物體所受的摩擦力f。五、應(yīng)用題（每題10分，共10分）1.一物體質(zhì)量為m，從斜面頂端以初速度v0沿斜面下滑，斜面與水平面的夾角為θ。求物體下滑到斜面底端時(shí)的速度v。2.一物體在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為R，角速度為ω。求物體所受的向心力F。六、論述題（每題10分，共10分）1.論述牛頓第一定律的內(nèi)容及其意義。2.論述摩擦力的產(chǎn)生原因及其影響因素。本次試卷答案如下：一、選擇題1.D.f=F-ma解析：根據(jù)牛頓第二定律，物體所受的合外力等于物體的質(zhì)量乘以加速度，即F=ma。摩擦力是阻止物體運(yùn)動(dòng)的力，因此摩擦力與合外力方向相反，大小為F-ma。2.A.t=mv/(μmg)解析：物體在水平力作用下克服摩擦力開始加速，根據(jù)牛頓第二定律，摩擦力f=μmg。加速度a=(F-f)/m=(F-μmg)/m。由v=at可得t=mv/(μmg)。3.B.f=F1-F2解析：物體保持靜止，說明所受合力為零。兩個(gè)力的合力為F1-F2，由于F1垂直于F2，因此摩擦力f與F1-F2方向相同，大小為F1-F2。4.A.F=mω2R解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心力由物體的質(zhì)量、角速度和圓周半徑?jīng)Q定，即F=mω2R。5.B.t=mv/(Fg-μmg)解析：物體在豎直方向上克服重力加速，重力Fg與摩擦力f方向相反。加速度a=(Fg-f)/m=(Fg-μmg)/m。由v=at可得t=mv/(Fg-μmg)。二、填空題1.s=1/2*a*t2解析：勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式為s=1/2*a*t2。2.f=μmg解析：動(dòng)摩擦力f與物體質(zhì)量m、重力加速度g和動(dòng)摩擦系數(shù)μ有關(guān)，即f=μmg。3.f=F1-F2解析：物體保持靜止，合力為零。兩個(gè)力的合力為F1-F2，摩擦力f與合力方向相反，大小為F1-F2。4.F=mω2R解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心力由物體的質(zhì)量、角速度和圓周半徑?jīng)Q定，即F=mω2R。5.t=mv/(Fg-μmg)解析：物體在豎直方向上克服重力加速，重力Fg與摩擦力f方向相反。加速度a=(Fg-f)/m=(Fg-μmg)/m。由v=at可得t=mv/(Fg-μmg)。三、解答題1.解析：物體所受的合外力F=ma，摩擦力f=F-ma。由于物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=F/m，代入f=F-ma得f=ma-ma=0。因此，物體所受的摩擦力f為0。2.解析：物體在水平力作用下克服摩擦力加速，摩擦力f=μmg。加速度a=(F-f)/m=(F-μmg)/m。由v=at可得t=mv/(F-μmg)。四、計(jì)算題1.解析：物體自由落下，不計(jì)空氣阻力，速度v=√(2gh)。2.解析：物體所受的摩擦力f=μmg。由牛頓第二定律，F(xiàn)1-F2-f=ma，代入f=μmg得F1-F2-μmg=ma。由于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=0，因此F1-F2=μmg。五、應(yīng)用題1.解析：物體下滑過程中，重力分解為沿斜面方向的分力mg*sinθ和垂直斜面方向的分力mg*cosθ。沿斜面方向的加速度a=g*sinθ。由v2=v02+2as可得v=√(v02+2gh*sinθ)。2.解析：物體所受的向心力F=mω2R。六、論述題1.解析：牛頓第一定律指出，