第五章 曲線運動 章末測試(人教版必修2)
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章末檢測 (時間:90分鐘 滿分:100分) 一、選擇題(共9小題,每小題7分,共63分) 1.船在靜水中的航速為v1,水流的速度為v2.為使船行駛到河正對岸的碼頭,則v1相對v2的方向應為 ( ). 解析 根據(jù)運動的合成與分解的知識可知,要使船垂直到達對岸即要船的合速度指向對岸.根據(jù)平行四邊形定則,C正確. 答案 C 2.要探究平拋運動的物體在水平方向上的運動規(guī)律,可采用 ( ). A.從拋出點開始等分水平位移,看相應時間間隔內的豎直位移之比是否為1∶3∶5∶7… B.從拋出點開始等分水平位移,看相應時間間隔內的豎直位移之比是否為1∶4∶9∶16… C.從拋出點開始等分豎直位移,看相應時間間隔內的水平位移之比是否為1∶3∶5∶7… D.從拋出點開始等分豎直位移,看相應時間間隔內的水平位移之比是否為1∶1∶1∶1… 解析 若等分水平位移,則Δx相同,而對應時間間隔內的豎直位移之比若為1∶3∶5∶7…,則說明經(jīng)歷每個Δx的時間相同,即水平方向的分運動為勻速直線運動.若等分豎直位移,則意味著相應的時間間隔之比為1∶(-1)∶(-)∶(-)∶…,這樣只有對應的水平位移之比為1∶(-1)∶(-)∶(-)∶…,才能驗證水平方向為勻速直線運動,選項A正確. 答案 A 3.如圖1所示,豎直放置且兩端封閉的玻璃管中注滿清水,內有一個紅蠟塊能在水中勻速上?。诩t蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時,使玻璃管以速度v水平向右勻速運動.紅蠟塊由管口上升到頂端,所需時間為t,相對地面通過的路程為L,則 ( ). 圖1 A.v增大時,t增大 B.v增大時,t減小 C.v增大時,L增大 D.v增大時,L減小 解析 合運動的時間與分運動的時間相等,v增大時,紅蠟塊沿豎直方向的運動不變,t不變,但水平方向的位移增大,因此相對地面通過的路程增大,選項C正確. 答案 C 4.繩子的一端拴一重物,用手握住另一端,使重物在光滑的水平面內做勻速圓周運動,下列判斷正確的是 ( ). A.每秒轉數(shù)相同,繩短時易斷 B.線速度大小一定,繩短時易斷 C.運動周期相同,繩短時易斷 D.線速度大小一定,繩長時易斷 解析 由題知,繩的拉力F提供向心力,由F=mr·4π2n2知,n一定時,F(xiàn)∝r,故A錯;由F=m知,v一定時,F(xiàn)∝,故B對、D錯;由F=m知,T一定時,F(xiàn)∝r,故C錯. 答案 B 5.如圖2所示,在光滑的軌道上,小球經(jīng)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 ( ). 圖2 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 小球在最高點恰好不脫離軌道時,小球受軌道的彈力為零,而重力恰好提供向心力,向心力并不是小球受到的力,而是根據(jù)力的作用效果命名的,故D正確,A、B、C均錯誤. 答案 D 6.A、B兩個質點分別做勻速圓周運動,在相同時間內它們通過的路程比sA∶sB=2∶3,轉過的角度比φA∶φB=3∶2,則下列說法中正確的是 ( ). A.它們的周期比TA∶TB=2∶3 B.它們的周期比TA∶TB=3∶2 C.它們的向心加速度大小比aA∶aB=4∶9 D.它們的向心加速度大小比aA∶aB=9∶4 解析 由v=得==,由ω=得==,則==,A正確、B錯誤;==×=1,C、D均不正確. 答案 A 7.如圖3所示,光滑桿上穿兩個小球,用細繩把兩球相連,當盤架勻速轉動,兩球恰能與桿保持相對靜止,此時兩小球到轉軸的距離之比為2∶3,可知兩小球質量m1與m2之比為 ( ). 圖3 A.1∶2 B.2∶3 C.3∶2 D.∶ 解析 兩球的角速度相等,且向心力均等于繩拉力,由m1r1ω2=m2r2ω2,知質量與轉動半徑成反比. 答案 C 8.如圖4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 ( ). 圖4 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于小球重力 解析 由于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于小球重力,D選項正確. 答案 CD 9.一種玩具的結構如圖5所示,豎直放置的光滑圓環(huán)的半徑為R=20 cm,環(huán)上有一穿孔的小球m,小球僅能沿環(huán)做無摩擦滑動.如果圓環(huán)繞著通過環(huán)心的豎直軸O1O2以10 rad/s的角速度旋轉,則小球相對環(huán)靜止時和環(huán)心O的連線與O1O2的夾角為(g取10 m/s2) ( ). 圖5 A.30° B.45° C.60° D.75° 解析 小球受到重力mg和圓環(huán)的支持力FN兩個力的作用,兩個力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律有mgtan θ=mω2r,又r=Rsin θ,所以cos θ==,故θ=60°,選項C正確. 答案 C 二、非選擇題(共3小題,共37分) 10.(12分)在用高級瀝青鋪設的高速公路上,汽車的設計時速是108 km/h,汽車在這種路面上行駛時,它的輪胎與地面的最大靜摩擦力等于車重的0.6倍.如果汽車在這種高速公路的水平彎道上拐彎,假設彎道的路面是水平的,其彎道的最小半徑是多少?事實上在高速公路的拐彎處,路面造得外高內低,路面與水平面間的夾角為θ,且tan θ=0.2;而拐彎路段的圓弧半徑R=200 m.若要使車輪與路面之間的側向摩擦力等于零,則車速v應為多少?(g=10 m/s2) 解析 汽車在水平路上的速度v0=108 km/h=30 m/s,汽車拐彎的向心力由地面對汽車的摩擦力提供,靜摩擦力最大時,汽車拐彎的半徑最小,即Fm=m, 所以最小半徑r?。剑剑?50 m 汽車在高速路上拐彎的向心力Fn=mgtan θ, 而Fn=m,所以mgtan θ=m v== m/s=20 m/s. 答案 150 m 20 m/s 11.(12分)如圖6所示,一光滑的半徑為R的半圓形軌道固定在水平面上,一個質量為m的小球以某一速度沖上軌道,當小球將要從軌道口飛出時,對軌道的壓力恰好為零,則小球落地點C距A處多遠? 圖6 解析 小球在B點飛出時, 對軌道壓力為零,由mg=m, 得vB=, 小球從B點飛出做平拋運動 t= = , 水平方向的位移大小 x=vBt=·=2R. 答案 2R 12.(13分)(2012·福建卷,20)如圖7所示,置于圓形水平轉臺邊緣的小物塊隨轉臺加速轉動,當轉速達到某一數(shù)值時,物塊恰好滑離轉臺開始做平拋運動.現(xiàn)測得轉臺半徑R=0.5 m,離水平地面的高度H=0.8 m,物塊平拋落地過程水平位移的大小s=0.4 m.設物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2.求: 圖7 (1)物塊做平拋運動的初速度大小v0; (2)物塊與轉臺間的動摩擦因數(shù)μ. 解析 (1)物塊做平拋運動,在豎直方向上有 H=gt2① 在水平方向上有 s=v0t② 由①②式解得v0=s③ 代入數(shù)據(jù)得v0=1 m/s. (2)物塊離開轉臺時,最大靜摩擦力提供向心力,有 fm=m④ fm=μN=μmg⑤ 由④⑤式得μ= 代入數(shù)據(jù)得μ=0.2. 答案 (1)1 m/s (2)0.2- 配套講稿:
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