高中物理人教版第五章曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 全國(guó)獲獎(jiǎng)

章末質(zhì)量評(píng)估(一)(時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．每小題中只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，選對(duì)得3分，錯(cuò)選、不選或多選均不得分)1．關(guān)于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力一定不為零B．做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體的速度一定是變化的C．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力方向一定指向圓心D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度方向一定指向圓心解析：若合力為零，物體保持靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力一定不為零，故選項(xiàng)A正確；做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體，其速度方向時(shí)刻改變，因此速度是變化的，故選項(xiàng)B正確；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合力只改變速度的方向，不改變速度的大小，其合力和加速度的方向一定指向圓心，但一般的圓周運(yùn)動(dòng)中，合力不僅改變速度的方向，也改變速度的大小，其合力、加速度一般并不指向圓心，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．答案：C2．下列現(xiàn)象中不是為了防止物體產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)的有()A．汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度B．轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大C．在修筑鐵路時(shí)，轉(zhuǎn)彎處軌道的內(nèi)軌要低于外軌D．離心水泵的工作解析：汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)高，會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)沖出公路；砂輪半徑過(guò)大，離心趨勢(shì)越大，會(huì)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)；鐵路轉(zhuǎn)彎處，利用內(nèi)外軌的高度差使火車(chē)所受支持力與重力的合力提供向心力，避免火車(chē)因離心趨勢(shì)擠壓外軌，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤．離心泵是利用離心運(yùn)動(dòng)工作，選項(xiàng)D正確．答案：D3．水平放置的平板表面有一個(gè)圓形淺槽，如圖所示．一只小球在水平槽內(nèi)滾動(dòng)直至停下，在此過(guò)程中()A．小球受四個(gè)力，合力方向指向圓心B．小球受三個(gè)力，合力方向指向圓心C．槽對(duì)小球的總作用力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力D．槽對(duì)小球彈力的水平分力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力解析：對(duì)小球進(jìn)行受力分析，小球受到重力、槽對(duì)小球的支持力和摩擦力3個(gè)力的作用，所以A錯(cuò)誤；其中重力和支持力在豎直面內(nèi)，而摩擦力是在水平面內(nèi)的，重力和支持力的合力作為向心力指向圓心，但再加上摩擦力三個(gè)力的合力就不指向圓心了，所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．答案：D4.如圖所示，物體以恒定的速率沿圓弧AB做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，下列對(duì)它的運(yùn)動(dòng)分析正確的是()A．因?yàn)樗乃俾屎愣ú蛔?，所以為勻速運(yùn)動(dòng)B．該物體受的合力一定不等于零C．該物體受的合力一定等于零D．它的加速度方向與速度方向有可能在同一直線(xiàn)上解析：物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度方向一定不斷變化，是變速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是外力作用的結(jié)果，所以物體所受合力一定不為零，故選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；依據(jù)物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件，合力方向(或加速度方向)與速度方向一定不共線(xiàn)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：B5．如圖所示，A、B兩個(gè)相同小球同時(shí)在OA桿上以O(shè)點(diǎn)為圓心向下擺動(dòng)過(guò)程中，在任意時(shí)刻A、B兩球相等的物理量是()A．角速度 B．加速度C．向心力 D．速度解析：A、B兩球都繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，角速度ω必定相等，故A正確．角速度ω相等，根據(jù)an＝ω2r知：加速度與半徑成正比，則A的加速度較大，故B錯(cuò)誤．角速度ω相等，根據(jù)Fn＝mω2r知：向心力與半徑成正比，則A的向心力較大，故C錯(cuò)誤．由v＝ωr分析得知，A的速度較大，故D錯(cuò)誤，故選A.答案：A6．如圖所示，在傾角θ＝37°的斜面底端的正上方H處，平拋一個(gè)物體，該物體落到斜面上的速度方向正好與斜面垂直，則物體拋出時(shí)的初速度為()A.eq\r(\f(9gH,17)) B.eq\r(\f(gH,4))C.eq\r(\f(3gH,4)) D.eq\r(\f(gH,3))解析：碰撞時(shí)的豎直分速度vy＝eq\f(v0,tan37°)＝eq\f(4,3)v0，且eq\f(H－\f(1,2)gt2,v0t)＝tan37°，而t＝eq\f(vy,g)，聯(lián)立以上各式可解得v0＝eq\r(\f(9gH,17)).A對(duì)．答案：A7．如圖所示，在傾角為θ的斜面上A點(diǎn)，以水平速度v0拋出一個(gè)小球，不計(jì)空氣阻力，它落到斜面上B點(diǎn)所用的時(shí)間為()\f(2v0sinθ,g) \f(2v0tanθ,g)\f(v0sinθ,g) \f(v0tanθ,g)解析：設(shè)小球從拋出至落到斜面上所用時(shí)間為t，在這段時(shí)間內(nèi)水平位移和豎直位移分別為x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2.如圖所示，由幾何關(guān)系知tanθ＝eq\f(y,x)＝eq\f(\f(1,2)gt2,v0t)＝eq\f(gt,2v0).所以小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝eq\f(2v0tanθ,g).答案：B8．在光滑的水平面上，有一轉(zhuǎn)軸垂直于此平面，交點(diǎn)O的上方h處固定一細(xì)繩，繩的另一端固定一質(zhì)量為m的小球B，線(xiàn)長(zhǎng)AB＝l＞h，小球可隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，要使球不離開(kāi)水平面，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速最大值是()\f(1,2π)eq\r(\f(g,h)) B．πeq\r(gh)\f(1,2π)eq\r(\f(g,l)) D．2πeq\r(\f(l,g))解析：以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，小球受三個(gè)力作用，重力G、水平面支持力FN、繩子拉力F，在豎直方向合力為零，在水平方向所需向心力為mω2R，而R＝htanθ.當(dāng)小球即將離開(kāi)水平面時(shí)，F(xiàn)N＝0，轉(zhuǎn)速n有最大值，F(xiàn)與mg的合力提供向心力，即mgtanθ＝mω2R，又ω＝2πn，故mg＝m4π2n2h，n＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,h)).故選項(xiàng)A正確．答案：A9．如圖所示，船從A處開(kāi)出后沿直線(xiàn)AB到達(dá)對(duì)岸，若AB與河岸成37°角，水流速度為4m/s，則船AA．2m/s B．2.4m/sC．3m/s D．3.5m/s解析：船參與了兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，沿船頭指向的分運(yùn)動(dòng)和順?biāo)鞫碌姆诌\(yùn)動(dòng)，其中，合速度v合方向已知，大小未知，順?biāo)鞫碌姆诌\(yùn)動(dòng)速度v水的大小和方向都已知，沿船頭指向的分運(yùn)動(dòng)的速度v船大小和方向都未知，合速度與分速度遵循平行四邊形定則(或三角形定則)，如圖所示．當(dāng)v合與v船垂直時(shí)，v船最小，由幾何關(guān)系得到v船的最小值為v船＝v水sin37°＝2.4m/s.故B正確，A答案：B10．甲、乙兩球位于同一豎直直線(xiàn)上的不同位置，甲比乙高h(yuǎn)，如圖所示．將甲、乙兩球分別以v1、v2的速度沿同一水平方向拋出，不計(jì)空氣阻力，在下列條件下，乙球可能擊中甲球的是()A．同時(shí)拋出，且v1＜v2B．甲先拋出，且v1＜v2C．甲先拋出，且v1＞v2D．甲后拋出，且v1＞v2解析：甲球從較高位置拋出，運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，故應(yīng)先拋出甲球．甲、乙兩球的水平位移相等，由x＝v0t，t甲＞t乙，所以v1＜v2.故選項(xiàng)B正確．答案：B二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分．每小題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的，全選對(duì)得6分，少選得3分，選錯(cuò)、多選或不選得0分)11．關(guān)于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的敘述，正確的是()A．做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體，速度方向時(shí)刻變化，故曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)不可能是勻變速運(yùn)動(dòng)B．物體在恒力作用下，不可能做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C．所有曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)都一定是變速運(yùn)動(dòng)D．做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力一定不為零解析：物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件是合力與速度不在同一條直線(xiàn)上，對(duì)合力是否變化沒(méi)有要求，可以是恒力，可以是勻變速運(yùn)動(dòng)，如平拋運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件是合力與速度不在同一條直線(xiàn)上，合外力大小和方向不一定變化，比如平拋運(yùn)動(dòng)，受到的就是恒力重力的作用，所以B錯(cuò)誤；曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的速度方向與該點(diǎn)曲線(xiàn)的切線(xiàn)方向相同，所以曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度的方向是時(shí)刻變化的，是變速運(yùn)動(dòng)，故C正確；曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的速度方向與該點(diǎn)曲線(xiàn)的切線(xiàn)方向相同，所以曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度的方向是時(shí)刻變化的，是變速運(yùn)動(dòng)，所以合外力一定不為0.故D正確．故選C、D.答案：CD12.如圖所示，籃球繞中心線(xiàn)OO′以ω角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則()A．A、B兩點(diǎn)的角速度相等B．A、B兩點(diǎn)線(xiàn)速度大小相等C．A、B兩點(diǎn)的周期相等D．A、B兩點(diǎn)向心加速度大小相等解析：A、B兩點(diǎn)共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，故A正確．根據(jù)v＝rω得，A、B轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑不等，所以A、B的線(xiàn)速度大小不等，故B錯(cuò)誤．根據(jù)T＝eq\f(2π,ω)知，角速度相等，則周期相等，故C正確．根據(jù)a＝rω2知，角速度相等，但A、B的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不等，所以向心加速度大小不等．故D錯(cuò)誤．故選A、C.答案：AC13．如圖所示，長(zhǎng)0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端固定有一個(gè)質(zhì)量為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2m/取10m/sA．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24NB．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的壓力大小是6NC．小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24ND．小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是54N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，故小球?qū)U的壓力大小是6N，A錯(cuò)誤，B正確；小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)FN－mg＝meq\f(v2,l)，得FN＝mg＋meq\f(v2,l)＝54N，小球?qū)U的拉力大小是54N，C錯(cuò)誤，D正確．答案：BD14.橫截面為直角三角形的兩個(gè)相同斜面緊靠在一起，固定在水平面上，如圖所示．現(xiàn)有三個(gè)小球從左邊斜面的頂點(diǎn)以不同的初速度向右平拋，最后落在斜面上．其落點(diǎn)分別是a、b、c.下列判斷正確的是()A．圖中三小球比較，落在a點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最短B．圖中三小球比較，落在c點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最短C．圖中三小球比較，落在c點(diǎn)的小球飛行過(guò)程速度變化最大D．圖中三小球比較，小球飛行過(guò)程中的速度變化一樣快解析：小球在平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，可分解為豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由于豎直方向的位移為落在c點(diǎn)處的最小，而落在a點(diǎn)處的最大，所以落在a點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最長(zhǎng)，落在c點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最短，A錯(cuò)誤，B正確；而速度的變化量Δv＝gt，所以落在c點(diǎn)的小球速度變化最小，C錯(cuò)誤；三個(gè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的加速度都為重力加速度，故三個(gè)小球飛行過(guò)程中速度變化一樣快，D正確．答案：BD三、非選擇題(本題共4小題，共46分．把答案填在題中的橫線(xiàn)上或按照題目要求作答．解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)15．(8分)如圖1所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，在水平桌面上放置一個(gè)斜面，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，鋼球滾過(guò)桌邊后便做平拋運(yùn)動(dòng)，在鋼球拋出后經(jīng)過(guò)的地方放置一塊水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通過(guò)豎直標(biāo)尺讀出，木板可以上下自由調(diào)節(jié)，在木板上固定一張白紙．該同學(xué)在完成裝置安裝后進(jìn)行了如下步驟的實(shí)驗(yàn)：A．實(shí)驗(yàn)前在白紙上畫(huà)一條直線(xiàn)，并在線(xiàn)上標(biāo)出a、b、c三點(diǎn)，且ab＝bc＝20.0cm，B．讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中a點(diǎn)，記下此時(shí)木板與桌面的高度差h1＝h.C．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中b點(diǎn)，記下此時(shí)木板與桌面的高度差h2＝(h＋cm.D．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中c點(diǎn)，記下此時(shí)木板與桌面的高度差h3＝(h＋cm.則該同學(xué)由上述測(cè)量結(jié)果即可粗測(cè)出鋼球的平拋初速度大小v0＝________m/s，鋼球擊中b點(diǎn)時(shí)速度大小為v＝________m/s(鋼球的重力加速度為g＝10m/s2，解析：鋼球從a到b和b到c的時(shí)間相等，擊中a、b時(shí)木板的豎直距離為10cm，擊中b、c時(shí)木板的豎直距離為20根據(jù)Δh＝gT2得，T＝eq\r(\f(Δh,g))＝eq\r(\f,10))s＝s，則鋼球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0＝eq\f,m/s＝2m/s.擊中b點(diǎn)時(shí)鋼球的豎直分速度vyb＝eq\f＋,m/s＝1.5m/s.根據(jù)平行四邊形定則知，鋼球擊中b點(diǎn)的速度大小vb＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,by))＝eq\r＋22)m/s＝2.5m/s.答案：216．(8分)如圖所示，半徑為R，內(nèi)徑很小的光滑半圓細(xì)管豎直放置，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、B，以不同的速率進(jìn)入管內(nèi)，若A球通過(guò)圓周最高點(diǎn)C，對(duì)管壁上部的壓力為3mg，B球通過(guò)最高點(diǎn)C時(shí)，對(duì)管壁內(nèi)、外側(cè)的壓力均為0.求A、B球通過(guò)圓周最高點(diǎn)C點(diǎn)的速度大小．解析：A小球在最高點(diǎn)時(shí)，受重力和管壁的作用力，這兩個(gè)力的合力作為向心力．對(duì)A球：3mg＋mg＝meq\f(veq\o\al(2,A),R)，解得：vA＝2eq\r(gR).對(duì)B球：mg＝meq\f(veq\o\al(2,B),R)，解得：vB＝eq\r(gR).答案：2eq\r(gR)eq\r(gR)17．(14分)有一種叫“飛椅”的游樂(lè)項(xiàng)目，如圖所示．長(zhǎng)為L(zhǎng)的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣．轉(zhuǎn)盤(pán)可繞穿過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的夾角為θ.不計(jì)鋼繩的重力，求轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω與夾角θ的關(guān)系．解析：對(duì)座椅受力分析，如圖所示．y軸上，F(xiàn)cosθ＝mg，x軸上，F(xiàn)sinθ＝mω2(r＋Lsinθ)．則由以上兩式得tanθ＝eq\f(ω2（r＋Lsinθ）,g).因此ω＝eq\r(\f(gtanθ,r＋Lsinθ)).答案：ω＝eq\r(\f(gtanθ,r＋Lsinθ))18．(16分)(2023·重慶卷改編)同學(xué)們參照伽利略時(shí)期演示平拋運(yùn)