人教版高中物理必修二第五章《曲线运动》单元检测题解析版.docx
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人教版高中物理必修二第五章《曲线运动》单元检测题解析版
《曲线运动》单元检测题
一、单选题
1.如图所示,在开门过程中,门上A,B两点的角速度ω、线速度v大小关系是( )
A.ωA<ωBB.ωA=ωBC.vA<vBD.vA=vB
2.质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中,杆的另一端套有一个质量为m的小球,今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,且角速度为ω,如图所示,则杆的上端受到球对其作用力的大小为( )
A.mω2RB.m
C.m
D.不能确定
3.铁路在弯道处的内、外轨道高度是不同的,已知内、外轨道平面与水平面的夹角为θ,如图所示,弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯时速度等于
,则( )
A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C.这时铁轨对火车的支持力等于
D.这时铁轨对火车的支持力大于
4.在水平面上,小猴拉着小滑块做匀速圆周运动,O点为圆心,能正确地表示小滑块受到的牵引力及摩擦力Ff的图是( )
A.
B.
C.
D.
5.双人滑运动员在光滑的水平冰面上做表演,甲运动员给乙运动员一个水平恒力F,乙运动员在冰面上完成了一段优美的弧线MN.vM与vN正好成90°角,则此过程中,乙运动员受到甲运动员的恒力可能是图中的( )
A.F1B.F2C.F3D.F4
6.从离地面h高处投出A,B,C三个小球,A球自由下落,B球以速度v水平抛出,C球以速度2v水平抛出,则它们落地时间tA、tB、tC的关系是( )
A.tA<tB<tCB.tA>tB>tCC.tA<tB=tCD.tA=tB=tC
7.在长为L的轻杆中点和末端各固定一个质量均为m的小球,杆可在竖直面内转动,如图所示,将杆拉至某位置释放,当其末端刚好摆到最低点时,下半段受力恰好等于球重的2倍,则杆上半段受到的拉力大小( )
A.
mgB.
mgC.2mgD.
mg
8.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.由an=
可知,an与r成反比
B.由an=ω2r可知,an与r成正比
C.由v=ωr可知,ω与r成反比
D.由ω=2πn可知,ω与n成正比
9.如图所示,从广州飞往上海的波音737航班上午10点到达上海浦东机场,若飞机在降落过程中的水平分速度为60m/s,竖直分速度为6m/s,已知飞机在水平方向做加速度大小等于2m/s2的匀减速直线运动,在竖直方向做加速度大小等于0.2m/s2的匀减速直线运动,则飞机落地之前( )
A.飞机的运动轨迹为曲线
B.经20s飞机水平方向的分速度与竖直方向的分速度大小相等
C.在第20s内,飞机在水平方向的分位移与竖直方向的分位移大小相等
D.飞机在第20s内,水平方向的平均速度为21m/s
10.如图所示,一质量为m的汽车,以某一速度通过凸形路面的最高处时对路面的压力为F1,通过凹形路面最低处时对路面的压力为F2,则( )
A.F1=mgB.F1<mgC.F2=mgD.F2<mg
11.关于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是( )
A.因为在相等的时间内通过的圆弧长度相等,所以线速度恒定
B.如果物体在0.1s内转过30°角,则角速度为300rad/s
C.若半径r一定,则线速度与角速度成反比
D.若半径为r,周期为T,则线速度为v=
二、多选题
12.下列说法正确的是()
A.做曲线运动的物体的速度方向不是物体的运动方向
B.做曲线运动的物体在某点的速度方向即为该点轨迹的切线方向
C.做曲线运动的物体速度大小可以不变,但速度方向一定改变
D.速度大小不变的曲线运动是匀速运动
13.如图所示,将a、b两小球以大小为20
m/s的初速度分别从A、B两点相差1s先后水平相向抛出,a小球从A点抛出后,经过时间t,a、b两小球恰好在空中相遇,且速度方向相互垂直,不计空气阻力,取g=10m/s2,则( )
A.t=5s
B.t=4s
C.抛出点A、B间的水平距离200m
D.抛出点A、B间的水平距离180
m
14.下列说法中正确的是( )
A.做曲线运动的物体所受的力一定是变化的
B.物体做曲线运动可能受恒力作用
C.做曲线运动的物体加速度一定不为零
D.做曲线运动的物体,其速度方向与加速度方向一定不在同一直线上
15.关于运动的合成和分解,下列说法正确的是()
A.合运动的时间就是分运动的时间之和
B.已知两分运动速度的大小,就可以确定合速度的大小
C.已知两分运动的速度的大小和方向,可以用平行四边形定则确定合速度的大小和方向
D.若两匀速直线运动的速度大小分别为v1、v2,则合速度v大小的范围为∣v1-v2∣≤v≤v1+v2
16.如图所示,x轴在水平地面内,y轴沿竖直方向.图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a,b和c的运动轨迹,其中b和c是从同一点抛出的.不计空气阻力,则( )
A.a的飞行时间比b的长B.b和c的飞行时间相同
C.a的水平速度比b的小D.b的初速度比c的大
三、实验题
17.在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹.
(1)为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将你认为正确的选项前面的字母填在横线上________.
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置可以不同
C.每次必须由静止释放小球
D.记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降
(2)作出平抛运动的轨迹后,为算出其初速度,实验中需测量的数据有________和________.其初速度的表达式为v0=________.
18.在做“研究平抛运动”的实验时,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹,并求出平抛运动的初速度,实验装置如图甲所示.
(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上,实验前要检查木板是否水平,请简述你的检查方法________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)关于这个实验,以下说法中正确的是________.
A.小球释放的初始位置越高越好
B.每次小球要从同一高度由静止释放
C.实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直
D.小球的平抛运动要靠近木板但不接触
(3)在做“研究平抛运动”的实验时,坐标纸应当固定在竖直的木板上,图中坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是( )
(4)某同学在描绘平抛运动轨迹时,得到的部分轨迹曲线如图乙所示.在曲线上取A、B、C三个点,测量得到A、B、C三点间竖直距离h1=10.20cm,h2=20.20cm,A、B、C三点间水平距离x1=x2=x=12.40cm,g取10m/s2,则物体平抛运动的初速度v0的计算式为____________(用字母h1、h2、x、g表示),代入数据得其大小为____________m/s.
19.如图甲所示是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图,其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m,放置在未画出的圆盘上.圆周轨道的半径为r,力电传感器测定的是向心力,光电传感器测定的是圆柱体的线速度,以下是所得数据和图乙所示的F-v、F-v2、F-v3三个图象:
甲
乙
(1)数据表和图乙的三个图象是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度v的关系时保持圆柱体质量不变,半径r=0.1m的条件下得到的.研究图象后,可得出向心力F和圆柱体速度v的关系式:
____________________.
(2)为了研究F与r成反比的关系,实验时除了保持圆柱体质量不变外,还应保持物理量________不变.
(3)根据你已经学习过的向心力公式以及上面的图线可以推算出,本实验中圆柱体的质量为____________.
四、计算题
20.1956年9月24日,龙卷风袭击上海,把一个重为1.1×102kg的大油罐卷起,大油罐在空中飞经最高点后,又向前飞了60m落地,设最高点离地45m,试估算大油罐着地时的速度大小?
(g取10m/s2)
21.一半径为R的雨伞绕柄以角速度ω匀速旋转,如图所示,伞边缘距地面高h,甩出的水滴在地面上形成一个圆,求此圆半径r为多少?
22.水平放置的圆筒绕其中心对称轴OO′匀速转动,转动的角速度ω=2.5πrad/s,桶壁上P处有一小圆孔,桶壁很薄,桶的半径R=2m;如图所示当圆孔正上方某高度h处有一小球由静止开始下落,已知圆孔的半径略大于小球的半径,试通过计算求小球恰好落入圆筒小孔时,释放小球的高度h(空气阻力不计,g取10m/s2).
答案解析
1.【答案】B
【解析】AB两点都绕门轴做匀速圆周运动,两点共轴转动,角速度相同.故A错误,B正确;
根据v=rω,角速度相同时,A的半径大,A的线速度大.故C、D错误.
2.【答案】C
【解析】对小球进行受力分析,小球受两个力:
一个是重力mg,另一个是杆对小球的作用力F,两个力的合力产生向心力.由平行四边形定则可得:
F=m
,再根据牛顿第三定律,可知杆受到球对其作用力的大小为F=m
.故选项C正确.
3.【答案】C
【解析】由牛顿第二定律F合=m
,解得F合=mgtanθ,此时火车受重力和铁路轨道的支持力作用,如图所示,FNcosθ=mg,则FN=
,内、外轨道对火车均无侧向压力,故C正确,A、B、D错误.
4.【答案】A
【解析】滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反,故滑动摩擦力的方向沿圆周的切线方向,B,D错误;小滑块做匀速圆周运动,其合外力提供向心力,故A正确,C错误.
5.【答案】B
【解析】根据图示运动员由M向N做曲线运动,运动员竖直向上的速度先减小后增大,因vM与vN正好成90°角,由对称性可知,两速度在水平方向的分速度相同,故合外力的方向可能是F2的方向,故B正确,A、C、D错误.
6.【答案】D
【解析】平抛运动物体的飞行时间仅与高度有关,与水平方向的初速度大小无关,故tB=tC,而平抛运动的竖直分运动为自由落体运动,所以tA=tB=tC,D正确.
7.【答案】D
【解析】B球通过最低点时,受到重力和拉力的作用作圆周运动,由牛顿第二定律:
FTB-mg=m
据题意有:
FTB=2mg解得B球通过最低点时的线速度大小为:
v=
,B球通过最低点时,以A球为研究对象,受到重力以及向上的拉力和向下的拉力,由牛顿第二定律得:
FTA-mg-2mg=m
且vA=
vB得AB段此时受到的拉力为FTAB=3.5mg,故D正确.
8.【答案】D
【解析】物体做匀速圆周运动的向心加速度与物体的线速度、角速度、半径有关.但向心加速度与半径的关系要在一定前提条件下才能成立.当线速度一定时,向心加速度与半径成反比;当角速度一定时,向心加速度与半径成正比.对线速度和角速度与半径的关系也可以同样进行讨论.正确选项为D.
9.【答案】D
【解析】由于初速度的方向与合加速度的方向相反,故飞机的运动轨迹为直线,A错误;由匀减速运动规律可知,飞机在第20s末的水平分速度为20m/s,竖直方向的分速度为2m/s,B错误;飞机在第20s内,水平位移x=(v0xt20-
axt
)-(v0xt19-
axt
)=21m,竖直位移y=(v0yt20-
ayt
)-(v0yt19-
ayt
)=2.1m,C错误.飞机在第20s内,水平方向的平均速度为21m/s,D正确.
10.【答案】B
【解析】汽车过凸形路面的最高点时,设速度为v,半径为r,竖直方向上合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
mg-F1′=m
得:
F1′<mg,
根据牛顿第三定律得:
F1=F1′<mg,故A错误,B正确.
汽车过凹形路面的最高低时,设速度为v,半径为r,竖直方向上合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
F2′-mg=m
得:
F2′>mg,
根据牛顿第三定律得:
F2=F2′>mg,故C、D错误.
故选B.
11.【答案】D
【解析】物体做匀速圆周运动时,线速度大小恒定,方向沿圆周的切线方向,在不断地改变,故选项A错误;角速度ω=
=
rad/s=
rad/s,选项B错误;线速度与角速度的关系为v=ωr,由该式可知,r一定时,v∝ω,选项C错误;由线速度的定义可得,在转动一周时有v=
,选项D正确.
12.【答案】BC
【解析】速度方向就是运动方向,故A错;曲线运动的速度方向为该点的切线方向,速度方向一定改变,所以B、C对;由于速度方向改变且速度是矢量,所以曲线运动一定是变速运动,D错.
13.【答案】AD
【解析】经过t时间两球的速度方向相互垂直,此时B运动时间为(t﹣1)s,
根据几何关系可得:
tanθ=
解得:
t=5s,
则B运动时间为t﹣1=4s
故AB两点的水平距离x=v0t+v0(t﹣1)=5v0+4v0=9v0=
m.故A,D正确,B,C错误.
故选:
AD.
14.【答案】BCD
【解析】物体做曲线运动的条件是速度方向与合力方向不在同一直线上,至于合力是否为变力对物体是否做曲线运动无影响,故B、C、D正确.
15.【答案】CD
【解析】合运动和分运动具有等时性,A错;合速度的大小,可用平行四边形定则来算,只知道分速度的大小,不能确定合速度的大小,B错;平行四边形定则是一切矢量合成的普遍法则,C对;当两速度方向相同时,合速度最大,当它们方向相反时,合速度最小,所以本题选C、D.
16.【答案】BD
【解析】平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动,由
可知,飞行时间由高度决定,hb>ha,故a的飞行时间比b的短,选项A错误;同理,b和c的飞行时间相同,选项B正确;根据水平位移x=v0t可知,
,b的水平位移满足xa>xb,且飞行时间tb>ta,故v0a>v0b,选项C错误;同理可得v0b>v0c,选项D正确.
17.【答案】
(1)AC
(2)小球从原点到某时刻的水平位移x 从原点到该时刻的竖直位移y x
【解析】
(1)平抛运动的初速度沿水平方向,所以必须调节使斜槽的末端保持水平,A正确;为了得到相同的初速度每次释放位置必须相同,由静止释放,B错误,C正确;因平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,在相同时间里,位移越来越大,因此木条(或凹槽)下降的距离不应是等距的,故D错误.
(2)在水平方向上有v0=
,在竖直方向上有y=
gt2,联立可得v0=x
18.【答案】
(1)将小球放在水平木板的任意位置,小球静止不动,则木板水平
(2)BCD (3)C (4)v0=x
1.24
【解析】
(1)能否使小球做平抛运动,关键是使斜槽末端切线水平,判断是否水平可以采用:
将小球放在槽的末端(或木板上)看小球能否静止、用水平仪检查木板是否水平等方法.
(2)小球释放的初始位置并非越高越好,若是太高,导致水平抛出的速度太大,实验难以操作,故A错误;因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,故B正确;小球在竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速运动,为了正确描绘其轨迹,必须使坐标纸上的竖线是竖直的,故C正确;实验要求小球滚下时不能碰到木板平面,避免因摩擦而使运动轨迹改变,最后轨迹应连成平滑的曲线,故D正确.
(3)斜槽末端是水平的,小球做平抛运动,要分解为水平和竖直方向的分运动,故方格纸因该水平竖直,坐标原点应该与小球在斜槽末端静止时在木板上的投影重合,故C正确;
(4)小球在竖直方向做匀变速直线运动,连续相等时间内的位移差为常数,因此有:
Δh=gt2
所以:
t=
,小球平抛运动的初速度大小为:
v0=
=x
代入数据,解得:
v0=0.124×
m/s=1.24m/s.
19.【答案】
(1)F=0.88v2
(2)线速度 (3)0.088kg
【解析】
(1)研究数据表和图乙中B图不难得出F∝v2,进一步研究知图乙斜率k=
≈0.88,故F与v的关系式为F=0.88v2.
(2)线速度v.
(3)由F=m
=0.88v2,r=0.1m,所以m=0.088kg.
20.【答案】36m/s
【解析】根据竖直高度可得落地时间为t=
=3s,则水平速度为v0=
=
m/s=20m/s
落地速度等于水平速度与竖起速度的合成有
v=
=
m/s≈36m/s.
21.【答案】r=R
【解析】间距关系如图所示(俯视图).
雨滴飞出的速度大小为v=ωR
雨滴做平抛运动,在竖直方向上有h=
gt2
在水平方向上有s=vt
由几何关系知,雨滴半径r=
解以上几式得r=R
22.【答案】h=
n2,n=0,1,2,3…
【解析】设小球做自由落体运动下落h高度历时为t,则h=
gt2
要使小球恰好落入小孔,对于圆筒的运动需满足:
2nπ=ωt,n=0,1,2,3…
联立以上二式并代入数据,解得释放小球的高度h为:
h=
n2,n=0,1,2,3…
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- 曲线运动 人教版 高中物理 必修 第五 单元 检测 题解
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