第五章《曲线运动》测试卷-2020-2021学年高一下学期物理人教版必修2 Word版含答案

第五章《曲线运动》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.如下图所示，一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径R0＝1.0
cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘接触．当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机提供动力．自行车车轮的半径R1＝35
cm，小齿轮的半径R2＝4.0
cm，大齿轮的半径R3＝10.0
cm.则大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比为(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)(　　)
A．
2∶175
B．
1∶175
C．
4∶175
D．
1∶140
2.如图所示皮带传动轮，大轮直径是小轮直径的3倍，A是大轮边缘上一点，B是小轮边缘上一点，C是大轮上一点，C到圆心O的距离等于小轮半径，转动时皮带不打滑．则A，B，C三点的角速度大小之比，线速度大小之比，向心加速度大小之比分别为(　　)
A．ωA∶ωB∶ωC＝1∶3∶3
B．vA∶vB∶vC＝3∶3∶1
C．aA∶aB∶aC＝3∶6∶1
D．aA∶aB∶aC＝1∶9∶3
3.质量m＝4
kg的质点静止在光滑水平面上的直角坐标系的原点O处，先用沿＋x轴方向的力F1＝8
N作用了2
s，然后撤去F1；再用沿＋y轴方向的力F2＝24
N作用了1
s，则质点在这3
s内的轨迹为(　　)
A．
B．
C．
D．
4.农民在精选谷种时，常用一种叫“风车”的农具进行分选.在同一风力作用下，谷种和瘪谷都从洞口水平飞出，结果谷种和瘪谷落地点不同，自然分开，如图所示.若不计空气阻力，对这一现象，下列分析正确的是（
）
A．
谷种飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度大些
B．
谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
C．
谷种和瘪谷从飞出洞口到落地的时间不相同
D．M处是瘪谷，N处为谷种
5.如图，一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起转动（俯视为逆时针）．某段时间圆盘转速不断增大，但橡皮块仍相对圆盘静止，在这段时间内，关于橡皮块所受合力F的方向的四种表示（俯视图）中，正确的是（　　）
6.如图所示，中间有孔的物块A套在光滑的竖直杆上，通过定滑轮用不可伸长的轻绳将物体拉着匀速向上运动．则关于拉力F及拉力作用点的移动速度v的下列说法正确的是(　　)
A．F不变、v不变
B．F增大、v不变
C．F增大、v增大
D．F增大、v减小
7.如图所示，喷枪水平放置且固定，图中虚线分别为水平线和竖直线.A、B、C、D为喷枪射出的打在墙上的四个液滴，四个液滴均可以视为质点；不计空气阻力，已知D、C、B、A与水平线的间距依次为1
cm、4
cm、9
cm、16
cm，则下列说法正确的是(　　)
A．A、B、C、D四个液滴的射出速度相同
B．A、B、C、D四个液滴在空中的运动时间是相同的
C．A、B、C、D四个液滴出射速度之比应为1∶2∶3∶4
D．A、B、C、D四个液滴出射速度之比应为3∶4∶6∶12
8.如图所示，某同学将一枚飞镖从高于靶心的位置水平投向竖直悬挂的靶盘，结果飞镖打在靶心的正下方．忽略飞镖运动过程中所受空气阻力，在其他条件不变的情况下，为使飞镖命中靶心，他在下次投掷时可以（　　）
A．
换用质量稍大些的飞镖
B．
适当增大投飞镖的高度
C．
到稍远些的地方投飞镖
D．
适当减小投飞镖的初速度
9.关于运动的合成和分解，下列说法正确的是（　　）
A．
物体只有做曲线运动时，才能将这个运动分解为两个分运动
B．
两个匀速直线运动（速度大小不等）的合运动仍是匀速直线运动
C．
合运动的时间等于两个分运动的时间之和
D．
合运动的速度大小等于两个分运动的速度大小之和
10.A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动，在相同的时间内，它们通过的路程之比是4∶3，运动方向改变的角度之比为3∶2，它们的向心加速度之比为(　　)
A．
2∶1
B．
3∶2
C．
4∶3
D．
8∶9
11.两相同高度的斜面，倾角分别为30°、60°，两小球分别由斜面顶端以相同水平速度v抛出，如图所示，假设两球能落在斜面上，则两球下落高度之比（
）
A．
1:2
B．
3:1
C．
1:9
D．
9:1
12.一质点做曲线运动，在运动的某一位置，它的速度方向、加速度方向以及所受合外力的方向之间的关系是(
)
A．
速度、加速度、合外力的方向有可能都相同
B．
加速度方向与合外力的方向一定相同
C．
加速度方向与速度方向一定相同
D．
速度方向与合外力方向可能相同，也可能不同
13.游客乘坐过山车，在圆弧轨道最低点处获得的向心加速度达20
m/s2，g取10
m/s2，那么此位置的座椅对游客的作用力相当于游客重力的(　　)
A．
1倍
B．
2倍
C．
3倍
D．
4倍
14.如图所示，A、B是两个摩擦传动的靠背轮，A是主动轮，B是从动轮，它们的半径RA＝2RB，a和b两点在轮的边缘，c和d在各轮半径的中点，下列判断正确的是(　　)
A．va＝2vb
B．ωb＝2ωa
C．vc＝va
D．ωb＝ωc
15.(多选)如图所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B，突然使它所受的力方向反向而大小不变，即由F变为－F，若BD为曲线AB上B点的切线，则该物体(　　)
A．
不可能沿曲线BE运动
B．
不可能沿直线BD运动
C．
不可能沿曲线BC运动
D．
不可能沿原曲线由B返回A
二、填空题(共3小题)
16.一辆赛车在半径为50
m的水平圆形赛道参加比赛，已知该赛车匀速率跑完最后一圈所用时间为15
s．则该赛车完成这一圈的角速度大小为________
rad/s，向心加速度大小为________
m/s2(结果均保留2位小数)．
17.某同学设计一个测定平抛运动初速度的实验装置，设计示意图如图所示，O点是小球抛出点，在O点有一个频闪的点光源，闪光频率为30
Hz，在抛出点的正前方，竖直放置一块毛玻璃，在小球抛出后当光源闪光时，在毛玻璃上有一个小球的投影点，在毛玻璃右边用照相机多次曝光的方法，拍摄小球在毛玻璃上的投影照片．已知图中O点与毛玻璃水平距离L＝1.2
m，两个相邻小球投影点的实际距离Δh＝5
cm，则小球在毛玻璃上投影像点做________________运动，小球平抛运动的初速度是________
m/s.(g取10
m/s2)
18.图甲是“研究平抛物体的运动”实验装置图
(1)在实验前应________
A．将斜槽的末端切线调成水平
B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
C．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点
D．测出平抛小球的质量
(2)图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球作平抛运动的初速度为________
m/s；
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5
cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为________
m/s；B点的竖直分速度为________
m/s.(g取10
m/s2)．
三、简答题(共3小题)
19.如图为运动员为备战运动会训练的图片。
(1)铅球离开手后，如不考虑空气阻力，其受力情况、速度有何特点？
(2)铅球在最高点的速度是零吗？
20.如图为火车在转弯时的受力分析图，试根据图讨论以下问题：
(1)火车转弯处的轨道有什么特点？
(2)火车通过转弯处要按照规定速度行驶，火车弯道处的规定速度与什么有关？当行驶速度过大或过小时，火车会对哪侧轨道有侧压力？
21.如图所示，钟表上的秒针、分针、时针以不同的角速度做圆周运动。
(1)秒针、分针、时针它们转动的快慢相同吗？相同时间内，谁转动的角度大？谁转动得最快？
(2)请指出秒针、分针和时针的周期。
四、计算题(共3小题)
22.一半径为R的雨伞绕柄以角速度ω匀速旋转，如图所示，伞边缘距地面高h，甩出的水滴在地面上形成一个圆，求此圆半径r为多少？
23.如图所示，质量m＝2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20
m．如果桥面承受的压力不得超过3.0×105N，则：
(1)汽车允许的最大速度是多少？
(2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？(g取10
m/s2)
24.伞边缘半径为r，且高出地面为h，若使雨伞以角速度ω旋转，求雨滴自伞边缘甩出后落于地面形成的大圆圈半径R.
答案解析
1.【答案】A
【解析】
2.【答案】B
【解析】A，B两点的线速度相等，即vA∶vB＝1∶1；A的半径是B的半径的3倍，根据v＝rω，知ωA∶ωB＝1∶3.A，C共轴转动，角速度相等，即ωA∶ωC＝1∶1.vA∶vC＝3∶1，所以ωA∶ωB∶ωC＝1∶3∶1.vA∶vB∶vC＝3∶3∶1，A错误B正确；
A、B两点的线速度相等，A的半径是B的半径的3倍，根据a＝，知aA∶aB＝1∶3，A，C具有相同的角速度，根据a＝rω2，知aA∶aC＝3∶1.所以aA∶aB∶aC＝3∶9∶1.C、D错误；故选B
3.【答案】D
【解析】
4.【答案】B
【解析】瘪谷的质量小于谷种的质量，在风力的推动下，瘪谷获得的速度比谷种的速度大.两者落地的时间都由竖直高度决定，由，可见，两者落地时间相同.而水平位移，可见瘪谷的水平位移大，M处是谷种，N处为瘪谷.综上，应选B.
5.【答案】C
【解析】橡皮块做加速圆周运动，合力不指向圆心，但一定指向圆周的内侧；由于做加速圆周运动，动能不断增加，故合力与速度的夹角小于90°；
6.【答案】D
【解析】设绳子与竖直方向的夹角为θ，因为A做匀速直线运动，在竖直方向上合力为零，有：Fcosθ＝mg，因为θ增大，则F增大．物体A沿绳子方向上的分速度v＝v物cosθ，因为θ增大，则v减小．D正确．
7.【答案】D
【解析】液滴在空中做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动.设喷枪到墙的水平距离为x，液滴到墙时下落的高度为h，则有：x＝v0t，h＝gt2，可得：t＝，v0＝x，由题图知：A、B、C、D四个液滴的水平距离x相等，下落高度h不等，则四个液滴的运动时间及射出的初速度一定不同，故A、B错误；四个液滴下落高度之比为16∶9∶4∶1，由v0＝x和数学知识可得：液滴出射速度之比应为3∶4∶6∶12，故C错误，D正确.
8.【答案】B
【解析】飞镖做的是平抛运动，飞镖打在靶心的正下方说明飞镖竖直方向的位移太大，
根据平抛运动的规律可得，
水平方向上：x=v0t
竖直方向上：h=
所以要想减小飞镖竖直方向的位移，在水平位移不变的情况下，可以适当增大投飞镖的初速度来减小飞镖的运动时间，故D错误．初速度不变时，时间不变，适当增大投飞镖的高度，可以使飞镖命中靶心，飞镖的质量不影响平抛运动的规律，故A错误，故B正确；在稍远些的地方投飞镖，则运动时间变长，下落的高度变大，不会击中靶心，故C错误．
9.【答案】B
【解析】A、直线运动也可以分解成两个分运动，比如：匀加速直线运动．故A错误．
B、两个匀速直线运动（速度大小不等）的合运动仍是匀速直线运动．故B正确．
C、分运动和合运动具有等时性．故C错误．
D、速度的合成遵循平行四边形定则，合速度可能比分速度大，可能比分速度小，可能与分速度相等．故D错误．
10.【答案】A
11.【答案】C
【解析】根据平抛运动的规律以及落在斜面上的特点可知：，，分别将代入求出时间之比为1:3，两球下落高度之比为1:9，C正确。
12.【答案】B
【解析】质点做曲线运动时，速度方向沿轨迹的切线方向且与合外力方向不在同一直线上，而据牛顿第二定律知加速度方向与合外力的方向相同，故选B.
13.【答案】C
【解析】游客乘坐过山车在圆弧轨道最低点的受力如图所示．
由牛顿第二定律得FN－mg＝ma向＝2mg，
则FN＝mg＋2mg＝3mg，＝3.
14.【答案】B
【解析】由于A、B两轮之间通过摩擦传动，故A、B两轮边缘的线速度大小相同，故va＝vb，故A错误；根据v＝ωR可得ωaRA＝ωbRB，ωa∶ωb＝RB∶RA＝1∶2，即ωb＝2ωa，故B正确；又由于a与c在同一个圆上，故ωa＝ωc，则ωb＝2ωc，由v＝ωR得va∶vc＝2∶1，即va＝2vc，故C、D错误。
15.【答案】BCD
【解析】当物体运动到B点时，速度方向为曲线AB上B点的切线方向，即BD方向，此时力F突然变为－F，即受力由指向下方变为指向上方，物体运动的轨迹应位于合力方向与速度方向之间，根据题图可知，运动轨迹只能向上弯曲，即可能沿BE运动，不可能沿BD或BC运动，更不会沿原曲线由B返回A.
16.【答案】0.42
　8.77
17.【答案】匀速直线运动　4
18.【答案】(1)AB　(2)1.6
m/s　(3)1.5
m/s　2
m/s
19.【答案】(1)不考虑空气阻力，铅球在水平方向不受力，在竖直方向只受重力，加速度为g，其初速度不为零，初速度方向斜向上方。
(2)不是。由于铅球在水平方向做匀速运动，所以铅球在最高点的速度等于水平方向的分速度。
【解析】
20.【答案】(1)火车转弯处外轨略高于内轨。
(2)当轮缘与铁轨间没有弹力时，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，即mgtanθ＝m，则v0＝，故规定行驶速度由R和θ决定。当火车行驶速度v＞v0＝时，重力和支持力的合力提供向心力不足，此时外侧轨道对轮缘有向里的侧向压力；当火车行驶速度v＜v0＝时，重力和支持力的合力提供向心力过大，此时内侧轨道对轮缘有向外的侧向压力。
【解析】
21.【答案】(1)不相同。根据角速度公式ω＝知，在相同的时间内，秒针转过的角度最大，时针转过的角度最小，所以秒针转得最快。
(2)秒针的周期为60
s，分针的周期为60
min，时针的周期为12
h。
【解析】
22.【答案】r＝R
23.【答案】(1)10
m/s　(2)1×105N
【解析】(1)汽车在凹形桥最低点时存在最大允许速度，由牛顿第二定律得：FN－mg＝m
代入数据解得v＝10
m/s
(2)汽车在凸形桥最高点时对桥面有最小压力，由牛顿第二定律得：mg－FN1＝，
代入数据解得FN1＝1×105N.
由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力等于1×105N.
24.【答案】r