2014美国物理国家队选拔赛第19题赏析
文摘
2024-11-05 05:08
中国
近日，笔者偶然在B站上看到了2014年美国物理国家队选拔赛第19题的试题及其解析，令人感触万千。国内高中物理考试中也曾有类似的试题出现，但是都不如这道试题给人震撼。19. A helicopter is flying horizontally at constant speed. A perfectly flexible uniform cable is suspended beneath the helicopter; air friction on the cable is not negligible.
Which of the following diagrams best shows the shape of the cable as the helicopter flies through the air to the right?19.一架直升机以恒定速度水平飞行。直升机下面悬挂着一条质量分布均匀的柔软绳索；绳索上的空气阻力不容忽视。以下哪张图最能显示直升机向右飞行时绳索的形状？据视频中给出的信息可知，这道试题在2014年美国物理国家队选拔赛考试中，正答率约为25%。这道题的核心是软索的风力与重力成正比，如果把软索抽象为一些列等距排列的等质量的球，可能更好建模分析。由于绳索上每个部分的风力和阻力都是成正比例的，所以绳索各部分的倾斜角都必须相等。一根悬挂在直升机下面的质量分布均匀的柔软绳索，如果末端没有悬挂物体，绳索呈现一条向后倾斜的直线；如果末端悬挂由重力大而风阻小的物体，绳索上端向后倾斜，往下逐渐向竖直方向弯曲；如果末端悬挂由重力小而风阻大的物体，绳索上端向后倾斜，往下逐渐向水平方向弯曲。国内试题也有类似的，但是大多是直接给出了排成一条倾斜直线的结果（或者事实），并在此基础上分析灯笼间的作用力。![]()
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