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人教物理必修二第五单元曲线运动单元测试题(共2套含解析)

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2018-2019学年高一下学期第五单元训练卷
物   理  (一)
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一项是符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.关于曲线运动,下列说法正确的是(  )
A.做曲线运动的物体速度方向时刻改变,所以曲线运动是变速运动
B.做曲线运动的物体,受到的合外力方向在不断改变
C.只要物体做圆周运动,它所受的合外力一定指向圆心
D.物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用,就一定能做匀速圆周运动
2.关于向心力的下列说法中正确的是(  )
A.向心力不改变做圆周运动物体速度的大小
B.做匀速圆周运动的物体,其向心力是不变的
C.做圆周运动的物体,所受合力一定等于向心力
D.做匀速圆周运动的物体,所受的合力为零
3.某人在距地面某一高度处以初速度v0水平抛出一物体,落地速度大小为2v0,则它在空中的飞行时间及抛出点距地面的高度为(  )
A.3v02g,9v204g       B.3v02g,3v204g       C.3v0g,3v202g       D.v0g,v202g
4.如图所示,在水平地面上做匀速直线运动的汽车,通过定滑轮用绳子吊起一个物体,若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为v1和v2,则下面说法正确的是(  )
A.物体做匀速运动,且v2=v1
B.物体做加速运动,且v2>v1
C.物体做加速运动,且v2<v1
D.物体做减速运动,且v2<v1
5.在抗洪抢险中,战士驾驶摩托艇救人。假设江岸是平直的,洪水沿江向下游流去,水流速度为v1,摩托艇在静水中的航速为v2,战士救人的地点A离岸边最近处O的距离为d。如果战士想在最短时间内将人送上岸,则摩托艇登陆的地点离O点的距离为(  )
A.dv2v22-v12    B.0    C.dv1v2    D.dv2v1
6.有一种玩具的结构如图所示,竖直放置的光滑圆铁环的半径R=20 cm,环上有一个质量为m的穿孔的小球,仅能沿环做无摩擦滑动。如果圆环绕着通过环心的竖直轴O1O2以10 rad/s的角速度旋转(g取10 m/s2),则小球相对环静止时和环心O的连线与O1O2的夹角θ可能是(  )
A.30°        B.45°          C.60°          D.75°
7.雨滴由高层建筑的屋檐边自由下落,遇到水平方向吹来的风。关于雨滴的运动,下列判断正确的是(  )
A.风速越大,雨滴下落的时间越长
B.无论风速多大,雨滴下落的时间不变
C.风速越大,雨滴落地时的速度越大
D.无论风速多大,雨滴落地时的速度都不变
8.如图所示,高为h=1.25 m的平台上,覆盖着一层薄冰。现有一质量为60 kg的滑雪爱好者,以一定的初速度v向平台边缘滑去,着地时的速度方向与水平地面的夹角为45°(重力加速度g取10 m/s2)。由此可知以下判断正确的是(  )
A.滑雪者离开平台边缘时的速度大小是5.0 m/s
B.滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是2.5 m
C.滑雪者在空中运动的时间为0.5 s
D.着地时滑雪者的瞬时速度为5 m/s
9.铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的。弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差h的设计不仅与r有关,还与火车在弯道上的行驶速率v有关。则下列说法正确的是    (  )
A.v一定时,r越小则要求h越大
B.v一定时,r越大则要求h越大
C.r一定时,v越小则要求h越大
D.r一定时,v越大则要求h越大
10.横截面为直角三角形的两个斜面如图紧靠在一起,固定在水平面上,两个三角形全等,且竖直边长是底边长的一半。小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右平抛,最后落在斜面上,其中三次的落点分别是a、b、c,则(  )
A.落在a点的小球飞行时间最长
B.落在c点的小球抛出时的初速度最小
C.无论小球抛出时初速度多大,落到两个斜面上时都不可能与斜面垂直碰撞
D.落在b点的小球飞行过程中速度变化最快
二、实验题(本题共2小题,每小题8分,共16分)
11.在做“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置。
先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口的方向平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;将木板再向远离槽口的方向平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C。
若测得木板每次移动距离x=10.00  cm,A、B间距离y1=5.02 cm,B、C间距离y2=14.82 cm。请回答以下问题(g=9.80 m/s2)
(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?
________________________________________________________________________。
(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=______________。(用题中所给字母表示)
(3)小球初速度的值为v0=________m/s。
12.某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时,让小球多次从斜槽上滚下,在坐标纸上依次记下小球的位置如图所示(O为小球的抛出点)。
(1)在图中描出小球的运动轨迹。
(2)从图中可看出,某一点的位置有明显的错误,其产生的原因可能是该次实验中,小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次偏________(选填“高”或“低”)。
(3)某同学从图象中测得的三组数据如表所示,则此小球做平抛运动的初速度v0=________m/s。
x/cm 10.00 20.00 30.00
y/cm 5.00 20.00 45.00
三、计算题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位)
13.(10分)如图所示,光滑水平桌面上的O处有一光滑的圆孔,一根轻绳一端系质量为m的小球,另一端穿过小孔拴一质量为M的木块。当m以某一角速度在桌面上做匀速圆周运动时,木块M恰能静止不动,这时小球做圆周运动的半径为r,求此时小球做匀速圆周运动的角速度。

 

 

 

 

 

 


14.(11分)2010年1月,新疆遭遇了特大雪灾,有的灾区救援物资只能靠飞机空投。如图所示,一架装载救援物资的飞机,在距水平地面h=500 m的高处以v=100 m/s的水平速度飞行。地面上A、B两点间的距离x=100 m,飞机在离A点的水平距离x0=950 m时投放救援物资,不计空气阻力(g取10 m/s2)。求:
(1)救援物资从离开飞机到落到地面所经历的时间.
(2)通过计算说明,救援物资能否落在A、B区域内?

 

 

 

 


15.(11分)如图所示,一辆质量为4 t的汽车匀速经过一半径为50 m的凸形桥。(g=10 m/s2)
(1)汽车若能安全驶过此桥,它的速度范围为多少?
(2)若汽车经最高点时对桥的压力等于它重力的一半,求此时汽车的速度多大?

 

 

 

 

 

 


16.(12分)如图所示,已知绳长为L=20 cm,水平杆L′=0.1 m,小球质量m=0.3 kg,整个装置可绕竖直轴转动,问:
(1)要使绳子与竖直方向成45°角,该装置必须以多大的角速度转动才行?
(2)此时绳子的张力为多少?

 

 

 

 

 

 

 
2018-2019学年高一下学期第五单元训练卷
物 理(一)答 案
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一项是符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.【答案】A
2.【答案】A
【解析】向心力只改变圆周运动物体速度的方向,不改变速度的大小,故A对;做匀速圆周运动的物体,向心力的大小是不变的,但其方向时刻改变,所以B不对;做圆周运动的物体,其所受的合力不一定都用来提供向心力,还可能提供切线方向的加速度,只有做匀速圆周运动的物体所受合力才等于向心力,故C不对;显然匀速圆周运动是变速运动,物体所受的合力不能为零,故D不对。
3.【答案】C
【解析】物体落地时的竖直分速度为:vy=2v02-v20=3v0,故其飞行时间为:t=vyg=3v0g,抛出时高度为:h=v2y2g=3v202g,所以选项C正确。
4.【答案】C
【解析】把车速v1按右图进行分解,则v1′=v2,而v1′=v1cos θ,所以v2<v1,车向左运动,θ角减小,cos θ增大,所以v2增大,故C正确。
5. 【答案】C
【解析】如图所示,战士想在最短时间上岸,船头需垂直河岸行驶,即v2的方向.由几何关系可知v1v2=xd,所以,x=dv1v2。
6.【答案】C
【解析】小球受重力G与圆环的支持力FN,两力的合力提供向心力。根据牛顿第二定律有mgtan θ=mω2r,r=Rsin θ.即cos θ=gω2R=10102×0.2=12,得θ=60°。
7.【答案】BC
【解析】根据运动的独立性,雨滴在竖直方向上做自由落体运动,下落时间由高度决定,故选项B正确;当水平方向有风且风速越大时,雨滴在水平方向上做加速运动的速度越大,雨滴落地速度v=v2x+v2y,可知雨滴落地的速度越大,故选项C正确。
8.【答案】ABC
【解析】由h=1.25 m得着地时,v⊥=2gh=5 m/s,由速度与竖直方向夹角为45°可知,水平初速度v0=v⊥=5 m/s,则水平位移x=v0t=v02hg=2.5 m,在空中运动的时间t=2hg=0.5 s,落地时的瞬时速度v=v2⊥+v20=5 2 m/s。
9.【答案】AD
【解析】设轨道平面与水平方向的夹角为θ,由mgtan θ=mv2r,得tan θ=v2gr。可见v一定时,r越大,tan θ越小,内外轨的高度差h越小,故选项A正确,B错误;当r一定时,v越大,tan θ越大,内外轨的高度差越大,故C错误,D正确。
10.【答案】AC
【解析】根据平抛运动规律,下落高度决定飞行时间,所以落点在a点的小球飞行时间最长,选项A正确;由v0=xt,t=2hg,落在c点小球水平位移最大,运动时间最短,则抛出的初速度最大,选项B错误;因为平抛运动可等效为从水平位移中点处做直线运动,故小球不可能垂直落到左边的斜面上;如图所示,假设小球落在右边斜面处的速度与斜面垂直,则tanθ=v0vy=12,因x=v0t,y=12vyt=v0t,则需x=y,由于两斜面的竖直边是底边长的一半,故小球不可能垂直落在右边的斜面上,选项C正确;由于三个小球均为平抛运动,速度变化快慢相等,都是重力加速度,选项D错误。
二、实验题(本题共2小题,每小题8分,共16分)
11.【答案】(1)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同   (2)xgy2-y1   (3)1.00
【解析】(1)每次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放小球,是为了使小球离开斜槽末端时有相同的初速度。
(2)根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动,则小球从A到B和从B到C运动时间相等,设为T;竖直方向由匀变速直线运动推论有y2-y1=gT2,且v0T=x。解以上两式得:v0=xgy2-y1。
(3)代入数据解得v0=1.00 m/s。
12.【答案】(1)见解析图   (2)低   (3)1.0
【解析】(1)如图所示
(2)从轨迹上可以看出,第四个点偏离到轨迹左侧,与轨迹上同一高度的点比较,在下落相同高度时,水平位移偏小,说明平抛运动的初速度偏小,即小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次偏低。
(3)根据x=v0t,y=12gt2可得v0=xg2y,代入其中一组数据可得v0=1.0 m/s。
三、计算题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位)
13.【解析】m受重力、支持力、轻绳拉力的共同作用,而重力与支持力平衡,所以轻绳拉力F充当向心力,即F=mrω2。
木块M静止,所以轻绳拉力F=Mg,即Mg=mrω2
所以ω=Mgmr。
14.【解析】(1)救援物资离开飞机后以初速度v做平抛运动,由h=12gt2得:下落时间t=2hg=2×50010 s=10 s。
(2)在这10 s内物资在水平方向通过的距离x1=vt=100×10 m=1 000 m,大于x0小于x0+x,故救援物资能落在A、B区域内。
15.【解析】(1)汽车经最高点时受到桥面对它的支持力FN,设汽车的行驶速度为v。
则mg-FN=mv2R
当FN=0时,v=gR
此时汽车从最高点开始离开桥面做平抛运动,汽车不再安全,故汽车过桥的安全速度
v<gR=10×50 m/s=22.4 m/s。
(2)设汽车对桥的压力为12mg时汽车的速度为v′,则
mg-12mg=mv′2R
v′=gR2=15.8 m/s。
16.【解析】小球绕杆做圆周运动,其轨道平面在水平面内,轨道半径r=L′+Lsin 45°,绳的拉力与重力的合力提供小球做圆周运动的向心力。对小球受力分析如图所示,设绳对小球的拉力为F,重力为mg,则绳的拉力与重力的合力提供小球做圆周运动的向心力。
对小球由牛顿第二定律可得
mgtan 45°=mω2r
r=L′+Lsin 45°
联立以上两式,将数值代入可得:ω=6.4 rad/s
F=mgcos 45°=4.16 N。

 

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