第五章曲線運動綜合測試 人教版必修2

2022-12-02 02:39:05 字數 4256 閱讀 8296

d.若a、b均為初速度為零的勻變速直線運動,則c必為勻變速直線運動

解析:選兩個分運動的合初速度與合加速度如果共線,則合運動c必為直線運動,如果不共線,則合運動c必為曲線運動,a錯誤;若c為直線運動,a、b可能為勻速運動,也可能為變速直線運動,但a、b的合初速度與合加速度必共線,b錯誤;兩個勻速直線運動的合運動必為勻速直線運動,c正確;兩個初速度為零的勻加速直線運動的合運動必為初速度為零的勻加速直線運動,d正確.

5.以初速度v0水平丟擲乙個物體,經過時間t物體的速度大小為v,則經過時間2t,物體速度大小的表示式正確的是(  )

a.v0+2gtb.v+gt

c. d.

解析:選c.物體做平拋運動,vx=v0,vy=g·2t,故2t時刻物體的速度為v′==,c正確,a錯誤;t時刻有v2=v+(gt)2,故v′=,b、d錯誤.

6.對於做勻速圓周運動的質點,下列說法正確的是(  )

a.根據公式a=v2/r,可知其向心加速度a與半徑r成反比

b.根據公式a=ω2r,可知其向心加速度a與半徑r成正比

c.根據公式ω=v/r,可知其角速度ω與半徑r成反比

d.根據公式ω=2πn,可知其角速度ω與轉數n成正比

解析:選d.物體做勻速圓周運動的向心加速度與物體的線速度、角速度、半徑有關,但向心加速度與半徑的關係要在一定前提條件下才能成立.當線速度一定時,向心加速度與半徑成反比;當角速度一定時,向心加速度與半徑成正比.對線速度和角速度與半徑的關係也可以同樣進行討論.正確選項為d.

7. 如圖所示,摩擦輪a和b固定在一起通過中介輪c進行傳動,a為主動輪,a的半徑為20 cm,b的半徑為10 cm,a、b兩輪邊緣上的向心加速度之比(  )

a.1∶1 b.1∶2

c.2∶1 d.2∶3

解析:選b.由題知,a、b、c三輪邊緣上的點的線速度相等,所以v=raωa=rbωb,故==又a=v·ω,所以=.

8.如圖所示,用長為l的細繩拴著質量為m的小球在豎直平面內做圓周運動,則下列說法中正確的是(  )

a.小球在圓周最高點時所受的向心力一定為重力

b.小球在最高點時繩子的拉力不可能為零

c.若小球剛好能在豎直平面內做圓周運動,則其在最高點的速率為

d.小球過最低點時繩子的拉力一定大於小球重力

解析:選cd.由於不知道小球在圓周最高點時的速率,故無法確定繩子的拉力大小,a、b選項錯誤;若小球剛好能在豎直平面內做圓周運動,則其在最高點的速率滿足mg=m,推導可得v=,c正確;小球過最低點時,向心力方向向上,故繩子的拉力一定大於小球重力,d選項也正確.

9.物體做半徑為r的勻速圓周運動,它的向心加速度、角速度、線速度和週期分別為a、ω、v和t.下列關係式正確的是(  )

a.ω= b.v=

c.a=ωv d.t=2π

解析:選c.由a=ω2r,v=ωr可得ω=,v=,a=ωv,a、b錯誤,c正確.又由t=得t=2π.d錯誤.

10.如圖所示,兩個質量不同的小球用長度不等的細線拴在同一點,並在同一水平面內做勻速圓周運動,則它們的(  )

a.運動週期相同

b.運動線速度一樣

c.運動角速度相同

d.向心加速度相同

解析:選ac.

小球受力如圖所示:

根據牛頓第二定律有mgtanθ=ma=mω2·lsinθ=m=mlsinθ,解得a=gtanθ=g·,v=,ω=

=,t=2π.

11.如圖所示,在光滑的軌道上,小球滑下經過圓弧部分的最高點a時,恰好不脫離軌道,此時小球受到的作用力是(  )

a.重力、彈力和向心力

b.重力和彈力

c.重力和向心力

d.重力

解析:選d.小球過最高點a時,由於恰好不脫離軌道,則有mg=m,球與軌道恰無壓力,故小球只受重力,故d對,a、b、c都錯.

二、實驗題

12.安裝實驗裝置的過程中,斜槽末端的切線必須是水平的,這樣做的目的是(  )

a.保證小球飛出時,速度既不太大,也不太小

b.保證小球飛出時,初速度水平

c.保證小球在空中運動的時間每次都相等

d.保證小球運動的軌跡是一條拋物線

解析:選b.平拋運動就是要求小球離開斜槽時,初速度一定是水平的.

2.下列哪些因素會使「研究平拋運動」實驗的誤差增大(  )

a.小球與斜槽之間有摩擦

b.安裝斜槽時其末端不水平

c.建立座標系時,以斜槽末端埠位置為座標原點

d.根據曲線計算平拋運動的初速度時,在曲線上取作計算的點離原點o較遠

解析:選bc.從本實驗的實驗目的來看,就是要「描出平拋物體的運動軌跡,並求出平拋物體的初速度」.斜槽雖然有摩擦,但只要保證小球每次從同一位置滾下,到達斜槽末端做平拋運動的初速度相同,就不會對實驗結果產生影響;斜槽末端切線方向不水平,小球做的不是平拋運動,將造成較大誤差;座標原點應建在斜槽末端埠上方等於小球半徑處;由y=gt2和x=v0t得,v0=x·,其中x、y均是由刻度尺進行測量的,計算點距拋出點o點越遠,x、y值就越大,誤差越小.綜上所述,應選b、c.

13.在做「研究平拋運動」的實驗中,為了確定小球在不同時刻在空中所通過的位置,實驗時用了如圖所示的裝置.

先將斜槽軌道的末端調整水平,在一塊平整的木板表面釘上白紙和複寫紙.將該木板豎直立於水平地面上,使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,小球撞到木板並在白紙上留下痕跡a;將木板向遠離槽口平移距離x,再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,小球撞在木板上得到痕跡b;又將木板再向遠離槽口平移距離x,小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,再得到痕跡c.

若測得木板每次移動距離x=10.00 cm,a、b間距離y1=5.02 cm,b、c間距離y2=14.82 cm.請回答以下問題(g=9.80 m/s2)

(1)為什麼每次都要使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放

(2)根據以上直接測量的物理量來求得小球初速度的表示式為v0用題中所給字母表示)

(3)小球初速度的值為v0m/s.

解析:(1)每次從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放小球,是為了使小球有相同的初速度.

(2)根據平拋運動在水平方向上為勻速直線運動,則物體從a到b和從b到c運動時間相等,設為t;豎直方向由勻變速直線運動推論有:

y2-y1=gt2,且v0t=x.

解以上兩式得:v0=x.

(3)代入資料解得v0=1.00 m/s.

答案:(1)為了保證小球每次做平拋運動的初速度相同

(2)x (3)1.00

三.計算題

14.如圖所示,一小球從平台上丟擲,恰好無碰撞地落在臨近平台的一傾角為α=53°的光滑斜面上並下滑,已知斜面頂端與平台的高度差h=0.8 m.(g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.

6)求:(1)小球水平丟擲的初速度v0是多少?

(2)斜面頂端與平台邊緣的水平距離s是多少?

解析:(1)小球落到斜面上並沿斜面下滑,說明此時小球速度方向與斜面平行,所以vy=v0tan53°,又因為v=2gh(3分)

代入資料解得vy=4 m/s,v0=3 m/s;(2分)

(2)由vy=gt1得t1=0.4 s(2分)

則斜面頂端與平台邊緣的水平距離為

s=v0t1=3×0.4 m=1.2 m.(3分)

答案:(1)3 m/s (2)1.2 m

15. 長l=0.5 m的輕杆,其一端連線著乙個零件a,a的質量m=2 kg.

現讓a在豎直平面內繞o點做勻速圓周運動,如圖所示.在a通過最高點時,求下列兩種情況下a對杆的作用力:

(1)a的速率為1 m/s;

(2)a的速率為4 m/s.(g=10 m/s2)

解析:以a為研究物件,設其受到杆的拉力為f,則有

mg+f=m.

(1)代入資料v=1 m/s,可得

f=m(-g)=2×(-10)n=-16 n,

即a受到杆的支援力為16 n.根據牛頓第三定律可得a對杆的作用力為壓力16 n.

(2)代入資料v=4 m/s,可得

f=m(-g)=2×(-10)n=44 n,

即a受到杆的拉力為44 n.根據牛頓第三定律可得a對杆的作用力為拉力44 n.

16.如圖所示,一光滑的半徑為r的半圓形軌道放在水平面上,乙個質量為m的小球以某一速度衝上軌道,然後小球從軌道口b處飛出,最後落在水平面上,已知小球落地點c距b處的距離為3r.

求:小球對軌道口b處的壓力為多大?

解析:設小球經過b點時速度為v0,則:

小球平拋的水平位移為:

x==r(2分)

v0===(3分)

對小球過b點時由牛頓第二定律得:

f+mg=m (3分)

解得f=mg(2分)

由牛頓第三定律 f′=f=mg.(2分)

答案: mg

第五章曲線運動

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