5.1.1物体做曲线运动的条件课时作业(Word版含答案)

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名称 5.1.1物体做曲线运动的条件课时作业(Word版含答案)
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文件大小 210.6KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-12-20 12:45:50

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文档简介

人教版高一物理必修第一册课时作业
物体做曲线运动的条件
一、单项选择题
1、关于曲线运动,下列说法中正确的是 ( )
A.物体只有受到变力作用才做曲线运动
B.物体做曲线运动时,加速度可能不变
C.做曲线运动的物体加速度方向与速度方向有可能在同一条直线上
D.物体做曲线运动时,有可能处于平衡状态
2、在地面附近下落的雨滴做曲线运动的原因可能是( )
A.雨滴有初速度,受重力
B.雨滴有初速度,受重力、恒定浮力和空气阻力
C.雨滴有初速度,受重力、水平的风力和空气阻力
D.雨滴有初速度,受空气提供的变化的浮力和空气阻力
3、关于曲线运动,下列说法中正确的是 (  )
A.做曲线运动的物体,加速度可能为零
B.物体的运动状态发生改变,其运动轨迹可能是直线,也可能是曲线
C.做曲线运动的物体,其加速度方向与速度方向可能一致
D.做曲线运动的物体,其所受的合外力可能为零
4、一辆汽车在水平公路上转向时,为防止侧滑,沿曲线减速行驶。关于汽车的速度v及所受合力F的方向,最可能如下列哪幅图所示( )
A B C D
5、一物体在共点恒力F1、F2、F3的共同作用下做匀速直线运动,突然撤去F1,其他力不变,则物体可能做的运动,下列说法正确的是(  )
A.物体不可能做匀变速直线运动
B.物体可能做直线运动,也可能做曲线运动
C.物体一定沿着F1的方向做匀减速直线运动
D.物体一定沿着与F1相反的方向做匀加速直线运动
6、如图所示为一个做匀变速曲线运动质点的轨迹示意图,已知在B点的速度与加速度相互垂直,且质点的运动方向是从A到E,则下列说法中正确的是 (  )
A. D点的速率比C点的速率大
B. A点的加速度与速度的夹角小于90°
C. A点的加速度比D点的加速度大
D. 从A到D加速度与速度的夹角先增大后减小
7、关于物体的受力和运动,下列说法中正确的是 (  )
A.物体做曲线运动时,其速度有可能不变
B.物体做曲线运动时,某点的加速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向
C.物体受到变化的合力作用时,它的速度大小一定改变
D.做曲线运动的物体,一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用
8、如图所示,一小球在光滑的水平面上以v0向右运动,运动中要穿过一段有水平向北的风的风带ab,经过风带时风会给小球一个向北的水平恒力,其余区域无风力,则小球过风带及过后的轨迹正确的是( )
二、多项选择题
9、物体受到几个力的作用处于平衡状态,若再对物体施加一个恒力,则物体可能 (深度解析)
A.做匀速直线运动或静止
B.做匀变速直线运动
C.做曲线运动
D.做匀变速曲线运动
10、一个质量为1 kg、初速度不为零的物体,在光滑水平面上受到大小分别为1 N、3 N和5 N 的三个水平方向的共点力作用,则该物体(  )
A.可能做匀速直线运动
B.可能做匀减速直线运动
C.可能做匀变速曲线运动
D.加速度的大小不可能是2 m/s2
11、如图为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图,已知其在B点的速度与加速度相互垂直,则下列说法中正确的是 (  )
A.D点的速率比C点的速率大
B.B点的速率比A点的速率大
C.A点的加速度比D点的加速度大
D.从B点到E点加速度与速度方向的夹角一直减小
12、光滑水平面上一运动质点以速度v0通过点O,如图所示,与此同时给质点加上沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy,则 ( )
A.因为有Fx,质点一定做曲线运动
B.如果FyC.如果Fy=Fxtanα,质点做直线运动
D.如果Fx>Fycotα,质点向x轴一侧做曲线运动
13、一个物体以初速度v0从A点开始在光滑水平面上运动.已知有一个水平力作用在物体上,物体运动轨迹如图中实线所示,图中B为轨迹上的一点,虚线是过A,B两点并与轨迹相切的直线,虚线和实线将水平面划分为5个区域.关于施力物体的位置,下面说法正确的是( )
A.如果这个力是引力,则施力物体一定在④区域
B.如果这个力是引力,则施力物体一定在②区域
C.如果这个力是斥力,则施力物体可能在②区域
D.如果这个力是斥力,则施力物体可能在③区域
三、非选择题
14、一个物体在光滑水平面上以初速度v做曲线运动,已知物体在运动过程中:只受恒力的作用,其运动轨迹如图所示,那么物体在由M点运动到N点的过程中,物体的速度大小的变化情况为_________.
15、中国首颗火星探测器“萤火一号”于2011年10月发射.如图所示为该探测器示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机,P1、P3的连线与空间某一固定坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与y轴平行,每台发动机开动时都能向探测器提供动力,开始时,探测器以恒定速率v0向x轴正方向平动,四个喷气发动机P1、P2、P3、P4能提供的推力大小相等,则:
(1)分别单独开动P1、P2、P3、P4,探测器将分别做什么运动?
(2)同时开动P2与P3,探测器将做什么运动?
(3)若四个发动机同时开动,探测器将做什么运动?
16、一个物体的速度如图中v所示。从位置A开始,它受到向前但偏左(观察者沿着前进的方向看,下同)的合力。到达B时,这个合力突然改成与前进方向相同。到达C时,又突然改成向前但偏右的力。物体最终到达D。请你大致画出物体由A至D的运动轨迹,并标出B点、C点和D点。
17、我们选用小铁球、磁铁、固定有平滑白纸的水平桌面、圆弧形滑轨、直尺、铅笔等简易器材进行探究“物体做曲线运动的条件”的实验。在实验时,将圆弧形滑轨固定在白纸上,使其底端出口与桌面相切,让小铁球从圆弧形滑轨滚下以获得一定的初速度。为了便于观察,在出口处沿小球运动方向用直尺在白纸上画一条直线。分别做以下三次实验,其中,甲图中不放置磁铁;乙图中将磁铁放置在直线上;丙图中将磁铁放置在直线一侧。
(1)在三次实验中,做曲线运动的是 图。
(2)在三次实验中,小球在白纸上运动时,速度变化明显的是 图。
(3)结合实验结果,可知物体速度改变的原因是 ;物体做曲线运动的条件是 。
答案与解析
1、B
解析:在恒力作用下物体可以做曲线运动,如水平抛出的物体就是在重力作用下做曲线运动,物体的加速度不变,故A错误,B正确;物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上,结合牛顿第二定律可知做曲线运动的物体加速度方向与速度方向一定不在同一条直线上,故C错误;曲线运动是变速运动,做曲线运动的物体不可能处于平衡状态,故D错误。故选B。
2、C
解析:雨滴到地面附近之前具有竖直向下的初速度,要使雨滴做曲线运动,应使雨滴受到不在竖直方向上的力的作用,重力和浮力均在竖直方向上,空气阻力与雨滴的运动方向相反,只有水平的风力才能使雨滴偏离竖直方向,从而做曲线运动,故C正确。
3、B
解析:做曲线运动的物体,其速度方向时刻变化,加速度一定不为零,根据牛顿第二定律可知物体所受的合外力一定不为零,故A、D均错误。物体的运动状态改变,则速度改变,若速度大小改变而方向不变,物体做直线运动;若速度方向时刻改变,物体做曲线运动,故B正确。做曲线运动的物体,其加速度方向与速度方向一定不共线,故C错误。
4、B
解析:汽车在水平公路上转弯,汽车做曲线运动,速度方向沿轨迹切线方向,同时合力F应指向轨迹凹侧;又因汽车做减速运动,故合力方向与速度方向间的夹角为钝角。故B正确,A、C、D错误。
5、B
解析:一物体在共点力F1、F2、F3的共同作用下做匀速直线运动,合力为零,突然撤去F1,其他力不变,根据共点力的平衡知识可知,合力的方向与F1的方向相反,物体做匀变速运动.若速度方向与F1方向不在同一条直线上,物体做曲线运动;若速度方向与F1方向在同一条直线上,且与F1同向,则物体做匀减速直线运动;若速度方向与F1方向在同一条直线上,且与F1反向,则物体做匀加速直线运动,B选项正确.
6、A
解析:质点做匀变速曲线运动,合力的大小与方向均不变,加速度不变,故C错误;由B点速度与加速度相互垂直可知,合力方向与B点切线垂直且向下,故质点由C到D过程,合力做正功,速率增大,A正确;A点的加速度方向与过A的切线方向即速度方向的夹角大于90°,B错误;从A到D加速度与速度的夹角一直变小,D错误。
7、D
解析:物体做曲线运动时,其速度方向一定变化,故A错误;物体做曲线运动时,某点的速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向,而不是加速度方向是通过这一点的曲线的切线方向,故B错误;物体受到变化的合力作用时,它的速度大小可以不改变,如物体做匀速圆周运动,故C错误;做曲线运动的物体,一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用,故D正确。
8、B
解析:小球受到风的作用后做曲线运动,合力指向轨迹的内侧,离开风带后,小球做匀速直线运动,B选项正确.
二、多项选择题
9、BCD
解析:物体受到几个力的作用而处于平衡状态,其速度可能为零,也可能为某个确定的值。若再对物体施加一个恒力,合外力不为零,物体的速度一定改变,不可能保持静止或匀速直线运动状态,故A错误。再对物体施加一个恒力,如果物体的速度与恒力同向,物体就做匀加速直线运动;如果速度与恒力不共线,物体就做曲线运动,由于加速度恒定不变,物体做匀变速曲线运动,故B、C、D正确。
10、BC
解析:先求三个力合力的取值范围,1 N、3 N和5 N三力同向时合力最大,为9 N,而最小为1 N,合力不可能为零,物体不能做匀速直线运动,A选项错误;当合力与初速度反向时,物体做匀减速直线运动,B选项正确;当合力与初速度方向不共线时,物体可做匀变速曲线运动,C选项正确;根据牛顿第二定律可知,当合力等于2 N时,加速度为2 m/s2,D选项错误.
11、AD
解析:由题意知,质点运动到B点时,速度方向与加速度方向恰好相互垂直,速度方向沿B点轨迹的切线方向,则知加速度方向向下,合外力也向下;由于质点做匀变速曲线运动,可知合外力恒定不变,质点由C到D的过程中,合外力方向与速度方向间的夹角为锐角,速率越来越大,即D点的速率比C点的速率大,故A正确。质点由A到B过程中,合外力方向与速度方向间的夹角为钝角,速率越来越小,即B点的速率小于A点的速率,故B错误。质点做匀变速曲线运动,加速度不变,合外力也不变,故C错误。由分析可知,质点由B到E过程中,合外力的方向向下,速度的方向从向右变为斜向下,加速度方向与速度方向间的夹角一直减小,故D正确。
12、CD
解析:如果Fx、Fy二力的合力沿v0方向,即Fy=Fxtanα.则质点做直线运动,选项A错误、选项C正确;若Fx>Fycotα,则合力方向在v0与x轴正方向之间,则轨迹向x轴一侧弯曲而做曲线运动,若Fx13、AC
解析:做曲线运动的物体轨迹一定处于合外力与速度方向之间且弯向合外力这一侧,如果这个力是引力,则施力物体一定在④区域,如果这个力是斥力,施力物体一定在②区域,A、C选项正确,B、D选项错误.
三、非选择题
14、解析:过M点做曲线的切线如图所示AE,过N点做曲线的切线如图所示DF.物体运动到M点时所受合外力的方向将以M点为作用点,方向可能指向直线AE的下方的任意一个方向;物体运动到N点时所受合外力的方向将以N点为作用点,方向可能指向直线DF的下方的任意一个方向.
因为物体运动过程中物体所受合外力为一个定值,所以物体所受合外力的可能方向应在物体运动到M点时可能的速度方向与运动到N点时可能的速度方向的公共部分.显然当物体到达M点时,物体运动的速度方向与物体所受合外力的方向成钝角,故合外力充当阻力,导致物体运动速度减小;当物体到达N点时,物体运动的速度方向与物体所受合外力的方向成锐角,故合外力充当动力,导
致物体运动速度增大.
显然,物体沿着曲线MN运动的过程中,物体运动的速度大小先减小而后增大.
答案:先减小而后增大
15、解析:(1)单独开动P1,产生一个沿x轴负方向的力,探测器先做匀减速直线运动直到速度为零,后沿x轴负方向做匀加速直线运动.
单独开动P2,产生一个沿y轴正方向的力,与初速度方向垂直,探测器做曲线运动.
单独开动P3,产生一个沿x轴正方向的力,探测器做匀加速直线运动.
单独开动P4,产生一个沿y轴负方向的力,与初速度方向垂直,探测器做曲线运动.
(2)同时开动P2与P3,产生一个沿y轴正方向的力和一个沿x轴正方向的力,合力与初速度夹角为45°,物体做曲线运动.
(3)同时开动四个发动机,合外力为零,探测器将以原速度做匀速直线运动.
答案:见解析
16、解析:从位置A开始,它受到向前但偏左(观察者沿着物体前进方向看,下同)的合力,运动的轨迹位于F与v之间。到达B时,这个合力的方向突然变得与前进方向相同,所以受力的方向与速度的方向相同,做直线运动。到达C时,又突然改为向前但偏右的力,物体的轨迹向上发生偏转,该偏转的过程中是逐步发生偏转,不能发生突变。
答案:如图所示
17、 答案:(1)丙
(2)乙、丙
(3)物体受到合力作用 合力与速度方向不在一条直线上
解析:(1)甲图中不放置磁铁,小铁球在平滑白纸上受到与速度方向相反的摩擦阻力作用,做直线运动;乙图中将磁铁放置在直线上,小铁球在平滑白纸上受到沿着速度方向的吸引力、与速度方向相反的摩擦阻力作用,合力与速度方向在一条直线上,做直线运动;丙图中将磁铁放置在直线一侧,小铁球所受的磁铁的吸引力方向总是指向磁铁,合力与速度方向不在一条直线上,做曲线运动。所以做曲线运动的是丙图。
(2)甲图中水平桌面上的平滑白纸对小铁球的摩擦力很小,小铁球的速度变化不明显;对于乙、丙两图,小铁球受到磁铁的吸引力作用,所以其速度会发生明显变化。
(3)结合实验结果可知,物体速度改变的原因是物体受到合力作用。实验表明,当物体所受合力与速度方向不在一条直线上时,物体做曲线运动。