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.火车在水平轨道上转弯时,若转弯处内外轨道一样高,则火车转弯时()
A.对外轨产生向外的挤压作用
B.对内轨产生向外的挤压作用
C.对外轨产生向内的挤压作用
D.对内轨产生向内的挤压作用
2.如图所示,小刚同学把自行车后轮支撑起来,对转动的自行车后轮进行研究.对正
在转动的后轮上A,B,C三点,下列说法中下确的是()
A.A,B两点的线速度相同B.A,C两点的线速度相同
C.B,C两点的线速度相同D.A,B两点的角速度相同
3.如图所示是一个玩具陀螺.a,b和c是陀螺上的三个点.当陀螺绕垂直于地面的轴
线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是()
A.a,b和c三点的线速度大小相等
B.a,b和c三点的角速度相等
C.a,b的角速度比c的大
D.c的线速度比a,b的大
4.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()
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A.F1B.F2C.F3D.F4
5.图为一皮带传动装置,右轮半径为r,a为它边缘上一点;左侧是一轮轴,大轮半径
r,小轮半径为
r,b点在小轮上,到小轮中心的距离为
r
.
c点和d点分别位于小
为4
2
轮和大轮的边缘上.若传动过程中皮带不打滑,则()
A.a点和b点的线速度大小相等
B.a点和b点的角速度大小相等
C.a点和c点的线速度大小相等
D.c点和d点的向心加速度大小相等
6.一个物体在光滑水平面上以初速度v0做曲线运动,已知在此过程中物体只受一个恒
力F作用,运动轨迹如图所示.则由M到N的过程中,物体的速度大小将()
A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大
7.各种大型的货运站中少不了旋臂式起重机,如图所示,该起重机的旋臂保持不动,可沿旋臂“行走”的天车有两个功能,一是吊着货物沿竖直方向运动,二是吊着货物沿旋臂水平方向运动.现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶,同时又使货物沿竖直方向做匀减速运动.此时,我们站在地面上观察到货物运动的轨迹可能是下图
中的()
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A.B.
C.D.
8.如图甲所示的直角三角板紧贴在固定的刻度尺上方,现假使三角板沿刻度尺水平向右匀速运动的同时,一支铅笔从三角板直角边的最下端,由静止开始沿此边向上做匀
加速直线运动,下列关于铅笔尖的运动及其留下的痕迹的判断中,正确的有()
A.笔尖留下的痕迹可以是一条如图乙所示的抛物线
B.笔尖留下的痕迹可以是一条倾斜的直线
C.在运动过程中,笔尖运动的速度方向始终保持不变
D.在运动过程中,笔尖运动的加速度方向始终保持不变
9.如图所示,洗衣机脱水桶在转动时,衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来,
则衣服()
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A.受到4个力的作用
B.所受静摩擦力小于重力
C.所需的向心力由弹力提供
D.所需的向心力由静摩擦力提供
10.如图所示,摩擦轮A和B固定在一起通过中介轮C进行传动,A为主动轮,A的半
径为
20cm,
B的半径为
10cm
,A,B两轮边缘上的向心加速度之比
()
A.1∶1B.1∶2C.2∶1D.2∶3
二、多选题
11.黑龙江哈尔滨市北方南勋陶瓷大市场仓库发生大火,在救援现场,一消防战士在
云梯上用水枪向起火点水平喷水,已知水枪出水口的横截面积为s,水枪口到燃烧点
的竖直高度为h,水枪出水口与燃烧点的连线与水平方向的夹角为θ,水枪射出的水
刚好落到燃烧点上,重力加速度为g,忽略空气阻力,则()
A.水枪射出的水的初速度为tanθ
B.空中水柱的体积为
C.水到达燃烧点的速度方向与水平方向的夹角α满足tanα=2tanθ
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D.水到达燃烧点的速度大小为
12.自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样,它们的边缘上有三个点
A,B,C.向心加速度随半径变化图像如图所示,可以知道()
A.A,B两点加速度关系满足甲图线
B.A,B两点加速度关系满足乙图线
C.B,C点两点加速度关系满足甲图线
D.B,C点两点加速度关系满足乙图线
13.如图所示,地面是由水平面AB、斜面BC和底部水平面CD组成.让一质点小球从光滑水平面AB分别以速度v0和2v0向右运动,落地点与AB的高度差分别为h1和h2.落
地点与B点的水平距离分别为x1和x2.则h1:
h2和x1:
x2可能的情况是()
A.h1∶h2=1∶1,x1∶x2=1∶2
B.h1∶h2=1∶2,x1∶x2=1∶2
C.h1∶h2=1∶3,x1∶2=1∶3
D.h1∶h2=1∶4,x1∶x2=1∶4
14.如图所示,乘坐游乐园的翻滚过山车时,质量为m的人随车在竖直平面内旋转,
下列说法正确的是()
A.车在最高点时人处于倒坐状态,全靠保险带拉住,没有保险带,人就会掉下来
B.人在最高点时对座位仍可能产生压力
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C.人在最低点时对座位的压力等于mg
D.人在最低点时对座位的压力大于mg
15.如图所示,x轴在水平地面上,y轴在竖直方向.图中画出了从y轴上不同位置沿
x轴正方向水平抛出的三个小球
a、b和c的运动轨迹.小球
a从(,L)抛出,落
0
2
在(2
L,)处;小球b、c从(L,)抛出,分别落在(
L,)和(L,)处.不计
0
0
2
0
0
空气阻力,下列说法正确的是(
)
A.a和b初速度相同
B.b和c运动时间相同
C.b的初速度是c的两倍
D.a运动时间是b的两倍
16.如图所示的传动装置中,B,C两轮固定在一起绕同一轴转动,A,B两轮用皮带传
动,三个轮的半径关系是rA=rC=2rB.若皮带不打滑,则A,B,C三轮边缘上a,b,c
三点的角速度之比和线速度之比为()
A.角速度之比1∶2∶2B.角速度之比1∶1∶2
C.线速度之比1∶2∶2D.线速度之比1∶1∶2
三、实验题
17.如图甲是研究平抛运动的实验装置图,图乙是实验后在白纸上作的图.
(1)在甲图上标出O点及Ox、Oy轴,并说明这两条坐标轴是如何作出的.
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(2)固定斜槽轨道时应注意使________________________________________________.
(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹,实验中应注意
________________________________________________________________________.
(4)计算小球平抛初速度的公式v0=________,根据图乙给出的数据,可计算出v0=
______m/s.(g取9.8m/s2)
18.
(1)“研究平抛物体的运动”实验的装置如下甲图所示,在实验前应调节将斜槽直
至末端切线________,实验时保证小球每次必须从斜面上的_________由静止开始释放.
甲
乙
(2)某次实验记录由于没有记录抛出点,数据处理时选择A点为坐标原点(0,0),结合
实验中重锤的情况确定坐标系,上面乙图中背景方格的边长均为0.05m,取g=10
m/s2,小球运动中水平分速度的大小是________m/s,小球经过B点时的速度大小是
______m/s,小球平抛运动抛出点的x轴坐标为________m.
四、计算题
19.如图所示,竖直圆筒内壁光滑,半径为R,顶部有入口A,在A的正下方h处有出
口B.一质量为m的小球从入口A沿圆筒壁切线方向水平射入圆筒内,要使小球从出口B飞出,小球进入入口A处的速度v0应满足什么条件?
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20.如图所示,在光滑的圆锥顶用长为l的细线悬挂一质量为m的小球,圆锥顶角为
2θ,当圆锥和球一起以角速度ω匀速转动时,球压紧锥面.
(1)此时绳的张力是多少?
(2)若要小球离开锥面,则小球的角速度至少为多少?
21.长为L的细线,拴一质量为m的小球,细线上端固定,让小球在水平面内做匀速圆周运动,如图所示,求细线与竖直方向成θ角时:
(重力加速度为g)
(1)细线中的拉力大小;
(2)小球运动的线速度的大小.
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答案解析
1.【答案】A
【解析】火车在水平轨道上转弯时,做圆周运动,需要有力提供指向圆心的向心力,
即方向指向内侧,此时外轨对火车的压力提供向心力,根据牛顿第三定律可知,火车
对外轨产生向外的压力作用.故选A.
2.【答案】D
【解析】后轮上除了轴部分其他任意两点角速度大小相等,故D选项正确;据v=rω
可知,A,B和C三点角速度大小相等,C点半径最小,线速度最小,A,B两点半径相
等,线速度大小相等,但方向不同,故线速度不相同,则选项A、B、C均错误.
3.【答案】B
【解析】a,b和c均是同一陀螺上的点,它们做圆周运动的角速度都为陀螺旋转的角
速度ω,B对,C错;三点的运动半径关系为ra=rb>rc,据v=ω·r可知,三点的线速
度关系为va=vb>vc,A、D错.
4.【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.
5.【答案】C
【解析】由于a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点,则va=vc,b、c两点为共
轴的轮子上两点,ωb=ωc,rc=2rb,则vc=2vb,所以va=2vb,故A错误;rc=2ra,根据v=rω,则ωc=0.5ωa,所以ωb=0.5ωa,故B错误,C正确;根据公式a=rω2知,rd=
2rc,所以ac=0.5ad,故D错误.
6.【答案】D
【解析】判断做曲线运动的物体速度大小的变化情况时,应从下列关系入手:
当物体
所受合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动的速率增大;当物体所
受合外力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动的速率减小;当物体所受
合外力方向与速度方向的夹角始终为直角时,物体做曲线运动的速率不变.在本题中,
合力F的方向与速度方向的夹角先为钝角,后为锐角,故D选项正确.
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7.【答案】D
【解析】由于货物在水平方向做匀速运动,在竖直方向做匀减速运动,故货物所受的
合外力竖直向下,由曲线运动的特点:
所受的合外力要指向轨迹凹侧可知,对应的运
动轨迹可能为D.
8.【答案】D
【解析】由题可知,铅笔尖既随三角板向右做匀速运动,又沿三角板直角边向上做匀
加速运动,其运动轨迹是向上弯曲的抛物线,故A、B错误;在运动过程中,笔尖运动
的速度方向是轨迹的切线方向,时刻在变化,故C错误;笔尖水平方向的加速度为零,
竖直方向加速度的方向竖直向上,则根据运动的合成规律可知,笔尖运动的加速度方
向始终竖直向上,保持不变,故D正确.
9.【答案】C
【解析】由于衣服在水平面上做的是匀速圆周运动,所以就由水平方向的合外力提供
向心力,竖直方向的受力平衡,B,D错;C对;衣服受到重力、摩擦力和弹力作用,A
错.
10.【答案】B
【解析】A、B线速度相等,由向心加速度a=可知,加速度之比为1∶2
11.【答案】BC
【解析】水到达燃烧点时竖直分速度,因为速度方向与水平方向夹角的正切
值是位移与水平方向夹角正切值的2倍,可知速度方向与水平方向夹角正切值为
2tanθ,即,则水射出的初速度,故A错误,C正确.
平抛运动的时间
t
=
,则空中水柱的体积
Vv0tS
=
.故
B
正确.
=
水到达燃烧点的速度大小v=,故D错误.
12.【答案】AD
【解析】A,B两点在两轮边缘通过链条传动,则A,B两点的线速度大小相等,由a=
第10页共14页
,a与R反比,所以A,B两点的加速度关系满足甲图线,A正确、B错误;B,C两
点同轴转动,则B,C两点转动的角速度相同,由a=Rω2,a与R成正比,所以B,C两点加速度关系满足乙图线,D正确、C错误.
13.【答案】ABD
【解析】当两次抛出的球都落在水平面上的时候,它们下降的高度相同,根据x=v0t
可知,水平位移之比为1∶2,所以A正确;
当都落在斜面上的时候,根据位移的夹角相同可得到,tanθ===,由于
两次的速度为v0和2v0,所以运动的时间之比为1∶2,根据x=v0t可知,水平位移之
比为1∶4,根据h=gt2可知,高度之比为1∶4,所以D正确;
当只有以速度v0抛出的球落在斜面上的时候,以速度
v0
抛出的球落在水平面上时,
2
由于运动的时间不再是
1∶2,此时水平位移和竖直位移的比值不会再相同,所以
B是
有可能的,C是不可能的,所以B正确,C错误.
14.【答案】BD
【解析】当人与保险带间恰好没有作用力,由重力提供向心力时,临界速度为v0=
.当速度v≥时,没有保险带,人也不会掉下来.故A错误.当人在最高点的
速度v>时,人对座位就产生压力.故B正确.人在最低点时,加速度方向竖直向
上,根据牛顿第二定律分析可知,人处于超重状态,人对座位的压力大于
mg故
D
正
.
确,C错误.
15.【答案】BC
【解析】由图知b、c的高度相同,小于a的高度,根据h
=
,得t
=
,知b、
c的运动时间相同,a的飞行时间大于b的时间.故B正确;a、b的水平位移相等,因为a的飞行时间长,根据x=v0t知,a的初速度小于b的初速度.故A错误;
b、c的初速度之比:
,故
C
正确.
=2
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a、b的初速度之比:
,故D错误.
16.【答案】AD
【解析】A,B两轮通过皮带传动,皮带不打滑,则A,B两轮边缘的线速度大小相等,
B,C两轮固定在一起绕同一轴转动,则B,C两轮的角速度相等.
a,b比较:
va=vb
由v=ωr得:
ωa∶ωb=rb∶ra=1∶2
b,c比较:
ωb=ωc
由v=ωr得:
vb∶vc=rb∶rc=1∶2所以ωa∶ωb∶ωc=1∶2∶2
va∶vb∶vc=1∶1∶2
故A、D正确.
17.【答案】
(1)见解析
(2)底端切线沿水平方向
(3)使小球每次都从同一高度处无初速度滚下
(4)x1.6
【解析】
(1)如图所示,在斜槽末端小球球心在白纸上的投影为O点,从O点开始作平
行于重垂线向下的直线为Oy轴,再垂直于Oy作Ox轴.
(2)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向,应调整斜槽使底端切线沿水平方向.
(3)为了保证小球每次做平抛运动的轨迹一致,要求它的初速度相同,故每次都让小球从斜槽的同一高度处无初速度滚下.
(4)由于x=v0t,y=gt2,故初速度v0=x,根据图乙给出的数据,可计算出
v0=1.6
m/s.
18.【答案】
(1)水平同一位置
(2)1.52.5-1.5
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【解析】
(1)平抛运动的初速度的方向为水平方向,故在实验前应调节将斜槽直至末端
切线水平,为了得到相同的初速度,应保证小球每次必须从斜面上的同一位置由静止
开始释放.
(2)小球在竖直方向上做自由落体运动,即匀变速直线运动,在相等时间内走过的位移
是一个定值,即
y=gT2,所以
0.1
=
T2,解得T=
0.1s
;小球水平方向上做匀速
10
直线运动,所以
x=v0T,其中
x=L=
0.15m
,T=
0.1
s
,故
v0
=
1.5m/s.
根据匀
3
变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度,在
B点有:
vBy==
m/s=2m/s
,所以B点速度为:
vB=
=
m/s=2.5m/s,运动到B
点时,下落的时间为t=
=
0.2s
,在水平方向上发生的位移为
x=v0t=
,而B
3m
点的横坐标为1.5,所以小球平抛运动抛出点的
x轴坐标为-1.5.
19.【答案】v0=nπR
(n=1,2,3
,⋯)
【解析】该题中小球的运动轨迹是空间螺旋曲线,可将其分解为两个简单的分运动:
一个是以初速度v0在筒内壁弹力作用下做匀速圆周运动,如图甲所示;另一个是在重力作用下做自由落体运动.因此若将圆筒沿直线AB展开为平面,则小球沿圆筒壁的运
动是平抛运动,如图乙所示.据此得小球在筒内运动的时间t=.
由题设条件得水平方向的位移应是圆周长的整数倍,即
l=v0t=2nπR(n=1,2,3,⋯).
联立以上两式得
v0=nπR
,(n=1,2,3,⋯).
20.【答案】
(1)
T=mg
θ+mω2l
(sin
θ
)
2
(2)
ω>
cos
【解析】
(1)小球此时受到竖直向下的重力
mg,绳子的拉力T,锥面对小球的支持力
N,
三个力作用,合力充当向心力,即合力
F=mω2lsinθ
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在水平方向上有,Tsinθ-Ncosθ=ma,F=ma,
在竖直方向上:
Tcosθ+Nsinθ=mg
联立四个式子可得T=mgcosθ+mω2l(sinθ)2
(2)重力和拉力完全充当向心力时,小球对锥面的压力为零,故有向心力F=mgtanθ,F=mω2lsinθ,联立可得ω=
21.【答案】
(1)
(2)
【解析】
(1)小球受重力及细线的拉力两力作用,如图所示,竖直方向:
FTcosθ=mg,故拉力FT=.
(2)
小球做圆周运动的半径
r=L
θ,向心力Fn=FT
sin
θ=mg
θ,而Fn=m,
sin
tan
故小球的线速度v=
.
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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