高中物理人教版第五章曲線運(yùn)動(dòng)單元測試 第五章章末檢測卷一

章末檢測卷一一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題4分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求)1．關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)B．勻速圓周運(yùn)動(dòng)是速度不變的運(yùn)動(dòng)C．圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體落地時(shí)的速度一定是豎直向下的答案A解析平拋運(yùn)動(dòng)的加速度恒定，所以平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，A正確；平拋運(yùn)動(dòng)水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以落地時(shí)速度一定有水平分量，不可能豎直向下，D錯(cuò)誤；勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻變化，B錯(cuò)誤；勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度始終指向圓心，也就是方向時(shí)刻變化，所以不是勻變速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤．2．關(guān)于互成角度(不為0和180°)的一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．一定是直線運(yùn)動(dòng)B．一定是曲線運(yùn)動(dòng)C．可能是直線，也可能是曲線運(yùn)動(dòng)D．以上選項(xiàng)都不對(duì)答案B解析兩運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的速度方向在兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)速度方向所夾的某一方向上，而運(yùn)動(dòng)物體的合加速度沿著原勻變速直線運(yùn)動(dòng)的直線上，也就是說運(yùn)動(dòng)物體的合加速度與它的速度方向不在同一條直線上，物體一定做曲線運(yùn)動(dòng)，B對(duì)，A、C、D錯(cuò)．3．游泳運(yùn)動(dòng)員以恒定的速率垂直于河岸渡河，當(dāng)水速突然變大時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)員渡河時(shí)間和經(jīng)歷的路程產(chǎn)生的影響是()A．路程變大，時(shí)間延長 B．路程變大，時(shí)間縮短C．路程變大，時(shí)間不變 D．路程和時(shí)間均不變答案C解析運(yùn)動(dòng)員渡河可以看成是兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)：垂直河岸的運(yùn)動(dòng)和沿河岸的運(yùn)動(dòng)．運(yùn)動(dòng)員以恒定的速率垂直河岸渡河，在垂直河岸方向的分速度恒定，由分運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理可知，渡河時(shí)間不變；但是水速變大，沿河岸方向的運(yùn)動(dòng)速度變大，因時(shí)間不變，則沿河岸方向的分位移變大，總路程變大，故選項(xiàng)C正確．4．彈道導(dǎo)彈是指在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力作用下按預(yù)定軌道飛行，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后按自由拋體軌跡飛行的導(dǎo)彈．若關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)導(dǎo)彈的速度是水平的，不計(jì)空氣阻力，則導(dǎo)彈從此時(shí)起水平方向的位移()A．只由水平速度決定B．只由離地高度決定C．由水平速度、離地高度共同決定D．與水平速度、離地高度都沒有關(guān)系答案C解析不計(jì)空氣阻力，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后導(dǎo)彈水平方向的位移x＝v0t＝v0eq\r(\f(2h,g))，可以看出水平位移由水平速度、離地高度共同決定，選項(xiàng)C正確．5．如圖1所示，a、b是地球表面上不同緯度上的兩個(gè)點(diǎn)，如果把地球看作是一個(gè)球體，a、b兩點(diǎn)隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)點(diǎn)具有大小相同的()圖1A．線速度 B．角速度C．加速度 D．軌道半徑答案B解析a、b兩點(diǎn)隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以它們的周期T、角速度ω相同；B正確；a、b轉(zhuǎn)動(dòng)的圓心分別在它們所在的緯度確定的平面與地軸的交點(diǎn)上，故半徑不同，D錯(cuò)誤；由v＝ωr知線速度不同，A錯(cuò)誤；由a＝ω2r知加速度不同，故C錯(cuò)誤．6．質(zhì)量為m的小木塊從半球形的碗口下滑，如圖2所示，已知木塊與碗內(nèi)壁間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，木塊滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，那么木塊在最低點(diǎn)受到的摩擦力為()圖2A．μmg B．μmv2/RC．μm(g＋v2/R) D．0答案C解析木塊滑到最低點(diǎn)的受力如圖所示由于FN－mg＝eq\f(mv2,R)所以FN＝mg＋eq\f(mv2,R)由Ff＝μFN得Ff＝μm(g＋eq\f(v2,R))，故C正確．7．如圖3所示，在足夠長斜面上的A點(diǎn)，以水平速度v0拋出一個(gè)小球，不計(jì)空氣阻力，它落至斜面時(shí)下落的豎直高度為h1；若將此球改用2v0水平速度拋出，落至斜面時(shí)下落的豎直高度為h2.則h1∶h2為()圖3A．1∶3B．2∶1C．1∶4D．1∶2答案C解析設(shè)斜面的傾角為α，因?yàn)閮纱味悸涞叫泵嫔希詢纱蔚奈灰品较蚺c水平面的夾角都是α，由于tanα＝eq\f(y,x)＝eq\f(\f(1,2)gt2,v0t)＝eq\f(gt,2v0)所以eq\f(gt1,2v0)＝eq\f(gt2,2×2v0)即t2＝2t1，又由h＝eq\f(1,2)gt2得h1∶h2＝1∶4，C選項(xiàng)正確．8．如圖4所示，一箱土豆在轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)處于中間位置的土豆質(zhì)量為m，它到轉(zhuǎn)軸的距離為R，則其他土豆對(duì)該土豆的作用力為()圖4A．mgB．mω2R\r(m2g2＋m2ω4R2)\r(m2g2－m2ω4R2)答案C解析設(shè)其他土豆對(duì)該土豆的作用力為F，受力分析知該土豆受到重力mg和F作用．由于該土豆做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以這兩個(gè)力的合力提供該土豆做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，如圖所示．根據(jù)直角三角形的關(guān)系得F＝eq\r((mg)2＋F\o\al(2,向))，而F向＝mω2R，所以F＝eq\r(m2g2＋m2ω4R2)，C正確．二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)9．某地發(fā)生地震，一架裝載救災(zāi)物資的直升飛機(jī)，以10m/s的速度水平飛行，在距地面180m的高度處，欲將救災(zāi)物資準(zhǔn)確投放至地面目標(biāo)，若不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2，則()A．物資投出后經(jīng)過6s到達(dá)地面目標(biāo)B．物資投出后經(jīng)過18s到達(dá)地面目標(biāo)C．應(yīng)在距地面目標(biāo)水平距離60m處投出物資D．應(yīng)在距地面目標(biāo)水平距離180m處投出物資答案AC解析物資投出后做平拋運(yùn)動(dòng)，其落地所用時(shí)間由高度決定，t＝eq\r(\f(2h,g))＝6s，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；拋出后至落地的水平位移為x＝vt＝60m，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．10．有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．如圖5所示，圖中虛線表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h，下列說法中正確的是()圖5A．h越高，摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力將越大B．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度將越大C．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將越大D．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力將越大答案BC解析摩托車受力如圖所示由于FN＝eq\f(mg,cosθ)，所以摩托車受到側(cè)壁的支持力與高度無關(guān)保持不變，摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力FN′也不變，A錯(cuò)誤，由Fn＝mgtanθ＝meq\f(v2,r)＝mω2r知h變化時(shí)向心力Fn不變，但高度升高r變大，所以線速度變大，角速度變小，周期變大，選項(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)誤．11．如圖6所示，長l＝m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端固定有一個(gè)質(zhì)量為m＝3kg的小球，另一端由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，使桿繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球的速率為v＝2m/s.取g＝10m/s2，下列說法正確的是()圖6A．小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24NB．小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的壓力大小是6NC．小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24ND．小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是54N答案BD解析設(shè)小球在最高點(diǎn)時(shí)受桿的彈力向上，則mg－FN＝meq\f(v2,l)，得FN＝mg－meq\f(v2,l)＝6N，由牛頓第三定律知小球?qū)U的壓力大小是6N，A錯(cuò)誤，B正確；小球通過最低點(diǎn)時(shí)FN－mg＝meq\f(v2,l)，得FN＝mg＋meq\f(v2,l)＝54N，由牛頓第三定律知小球?qū)U的拉力大小是54N，C錯(cuò)誤，D正確．12．m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))，A為終端皮帶輪，如圖7所示，已知皮帶輪半徑為r，傳送帶與皮帶輪間不會(huì)打滑，當(dāng)m可被水平拋出時(shí)()圖7A．皮帶的最小速度為eq\r(gr)B．皮帶的最小速度為eq\r(\f(g,r))C．A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,r))D．A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是eq\f(1,2π)eq\r(gr)答案AC解析物體恰好被水平拋出時(shí)，在皮帶輪最高點(diǎn)滿足mg＝eq\f(mv2,r)，即速度最小為eq\r(gr)，選項(xiàng)A正確；又因?yàn)関＝2πrn，可得n＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,r))，選項(xiàng)C正確．三、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共14分)13．(6分)為驗(yàn)證向心力公式，某探究小組設(shè)計(jì)了如圖8所示的演示實(shí)驗(yàn)，在米尺的一端鉆一個(gè)小孔，使小孔恰能穿過一根細(xì)線，線下端掛一質(zhì)量為m，直徑為d的小鋼球．將米尺固定在水平桌面上，測量出懸點(diǎn)到鋼球的細(xì)線長度l，使鋼球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心為O，待鋼球的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，用眼睛從米尺上方垂直于米尺往下看，讀出鋼球外側(cè)到O點(diǎn)的距離r，并用秒表測量出鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)n圈用的時(shí)間t.則：圖8(1)小鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝________.(2)小鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F＝________.答案(1)eq\f(t,n)(2)meq\f(4π2n2,t2)(r－eq\f(d,2))或mgeq\f(r－\f(d,2),\r((l＋\f(d,2))2－(r－\f(d,2))2))解析(1)小鋼球完成一次完整的圓周運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間是一個(gè)周期，則T＝eq\f(t,n).(2)小鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑應(yīng)為小鋼球的球心到圓心O的距離，則半徑R＝r－eq\f(d,2)，小鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F＝meq\f(v2,R)，而v＝eq\f(2πR,T)，所以F＝meq\f(4π2,T2)R＝meq\f(4π2n2,t2)(r－eq\f(d,2))(設(shè)懸線與豎直方向的夾角為θ，向心力還可表示為F＝mgtanθ＝mgeq\f(r－\f(d,2),\r((l＋\f(d,2))2－(r－\f(d,2))2)))．14．(8分)未來在一個(gè)未知星球上用如圖9甲所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．懸點(diǎn)O正下方P點(diǎn)處有水平放置的熾熱電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)對(duì)小球采用頻閃數(shù)碼照相機(jī)連續(xù)拍攝．在有坐標(biāo)紙的背景屏前，拍下了小球在平拋運(yùn)動(dòng)過程中的多張照片，經(jīng)合成后，照片如圖10乙所示．a(chǎn)、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，已知照相機(jī)連續(xù)拍照的時(shí)間間隔是s，照片大小如圖中坐標(biāo)所示，又知該照片的長度與實(shí)際背景屏的長度之比為1∶4，則：圖9(1)由已知信息，可知a點(diǎn)________(選填“是”或“不是”)小球的拋出點(diǎn)；(2)由已知信息，可以推算出該星球表面的重力加速度為________m/s2；(3)由已知信息可以算出小球平拋的初速度是________m/s；(4)由已知信息可以算出小球在b點(diǎn)時(shí)的速度是________m/s.答案(1)是(2)8(3)(4)eq\f(4\r(2),5)解析(1)由初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)過相鄰的相等的時(shí)間內(nèi)通過位移之比為1∶3∶5可知，a點(diǎn)為拋出點(diǎn)；(2)由ab、bc、cd水平距離相同可知，a到b、b到c、c到d運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，設(shè)為T，在豎直方向有Δh＝gT2，T＝s，可求出g＝8m/s2；(3)由兩位置間的時(shí)間間隔為s，實(shí)際水平距離為8cm，x＝vxt，得水平速度為m/s；(4)b點(diǎn)豎直分速度為ac間的豎直平均速度，根據(jù)速度的合成求b點(diǎn)的合速度，vyb＝eq\f(4×4×1×10－2,2×m/s＝m/s，所以vb＝eq\r(v\o\al(2,x)＋v\o\al(2,yb))＝eq\f(4\r(2),5)m/s.四、計(jì)算題(本題共3小題，共34分，解答應(yīng)寫出必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)15．(8分)如圖10所示，內(nèi)壁光滑的導(dǎo)管彎成圓周軌道豎直放置，其質(zhì)量為2m，小球質(zhì)量為m，在管內(nèi)滾動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)管剛好要離開地面，此時(shí)小球的速度多大？(軌道半徑為R)圖10答案eq\r(3gR)解析小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)管剛好要離開地面，說明此時(shí)小球?qū)?dǎo)管的作用力豎直向上，大小為FN＝2mg分析小球受力如圖所示則有：FN′＋mg＝meq\f(v2,R)，由牛頓第三定律知，F(xiàn)N′＝FN可得：v＝eq\r(3gR)16．(12分)如圖11所示，一個(gè)人用一根長1m、只能承受74N拉力的繩子，拴著一個(gè)質(zhì)量為1kg的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，已知圓心O離地面h＝6m．轉(zhuǎn)動(dòng)中小球在最低點(diǎn)時(shí)繩子恰好斷了．(取g＝10m/s2)圖11(1)繩子斷時(shí)小球運(yùn)動(dòng)的角速度多大？(2)繩斷后，小球落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)間的水平距離是多少？答案(1)8rad/s(2)8m解析(1)設(shè)繩斷時(shí)角速度為ω，由牛頓第二定律得，F(xiàn)－mg＝mω2L代入數(shù)據(jù)得ω＝8rad/s.(2)繩斷后，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，其初速度v0＝ωL＝8m/s.由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有h－L＝eq\f(1,2)gt2.得t＝1s.水平距離x＝v0t＝8m.17．(14分)如圖12所示，軌道ABCD的AB段為一半徑R＝m的光滑1/4圓形軌道，BC段為高為h＝5m的豎直軌道，CD段為水平軌道．一質(zhì)量為kg的小球從A點(diǎn)由靜止開始下滑，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小為2m/s，離開B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)(g＝10m/s2)，求：圖12(1)小球離開B點(diǎn)后，在CD軌道上的落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離；(2)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓形軌道的壓力大小；(3)如果在BCD軌道上放置一個(gè)傾角θ＝45°的斜面(如圖中虛線所示)，那么小球離開B點(diǎn)后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置距離B點(diǎn)有多遠(yuǎn)．如果不能，請(qǐng)說明理由．答案(1)2m(2)6N(3)能落到斜面上，第一次落在斜面上的位置距離B點(diǎn)m解析(1)設(shè)小球離開B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，落地點(diǎn)到C點(diǎn)距離為s由h＝eq\f(1,2)gteq\o\a