人教版高中物理选修2-2第一章第二节 平动和转动 同步测试
一、单选题(共10题;共20分)
1.匀速直线运动的物体( )
A.?动能、速度都不变??????B.?动能、速度都变化??????C.?动能变化、速度不变??????D.?动能不变、速度变化
2.匀速圆周运动属于(?? )
A.?匀速运动?????????????B.?匀加速运动?????????????C.?加速度不变的曲线运动?????????????D.?变加速度的曲线运动
3.一个质量不变的物体在做以下各种运动的过程中,运动状态保持不变的是(?? )
A.?匀速直线运动????????????????????B.?匀速圆周运动????????????????????C.?自由落体运动????????????????????D.?平抛运动
4.下列x﹣t图象中,表示物体做匀速直线运动的是(?? )
A.????????B.??????????C.????????D.?
5.如图所示,正方形区域abcd中充满匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad 边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向,以一定速度射入磁场,正好从ab边中点n射出磁场。沿将磁场的磁感应强度变为原来的2倍,其他条件不变,则这个氢核射出磁场的位置是( ? ?? )
A.?在b、n之间某点???????????????????B.?在n、a之间某点???????????????????C.?a点???????????????????D.?在a、m之间某点
6.一质量为1kg的质点做匀速圆周运动,5s内沿半径为5m的圆周运动了10m,则下列说法错误的是(?? )
A.?线速度大小为2m/s??????????B.?角速度大小为0.4rad/s??????????C.?周期为4πs??????????D.?向心力大小为0.8N
7.下列说法中正确的是(???)
A.?变速运动一定是曲线运动?????????????????????????B.?匀速圆周运动是速度不变的运动
C.?平抛运动是匀变速运动????????????????????????????D.?物体所受的合外力不为零,则物体的动能一定发生变化
8.如图所示,一个匀速转动的半径为R的水平圆盘上放着两个木块,木块M放在圆盘的边缘处,木块M和N质量之比为1:3,且与圆盘摩擦因数相等,木块N放在离圆心 R处,它们都随圆盘一起做匀速圆周运动.下列说法中正确的是(?? )
A.?M、N受重力、支持力、滑动摩擦力???????????????????B.?M所受摩擦力与N所受的摩擦力大小不相等
C.?M的向心加速度是N的3倍???????????????????????????????????D.?若圆盘运动加快,N相对于圆盘先发生相对运动
9.火车转弯时,若速度超过规定的速度,则与按规定速度行驶时相比有(?? )
A.?轮缘对外轨的侧压力减小????????????????????????????????????B.?轮缘对内轨侧压力增大
C.?轮缘对内、外轨无侧压力????????????????????????????????????D.?轮缘对外轨侧压力增大
10.如图所示,地球绕OO′轴自转,则下列正确的是(?? )
A.?A,B两点的角速度相等??????????????????????????????????????B.?A,B两点线速度相等
C.?A,B两点的转动半径相同???????????????????????????????????D.?A,B两点的转动周期不相同
二、填空题(共4题;共9分)
11.铁路钢轨每根长l=12.5m,如果火车内旅客在每1min20s内听到火车撞击钢轨接头处的声音100次,火车的速度是________
12.做匀速圆周运动的物体,相同时间内物体转过的弧长________(填“等”或“不等”),线速度的大小将________(填“变”或“不变”),线速度的方向将________(填“变”或“不变”).加速度将________(填“变”或“不变”).
13.如图,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R=0.5m,离水平地面的高度H=0.8m,物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4m.设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2 . 则物块做平抛运动的初速度大小为________m/s,物块与转台间的动摩擦因数为________.
14.一个圆环,以竖直直径AB为轴匀速转动,如图所示,则环上M、N两点的线速度大小之比vM:vN=________;角速度之比ωM:ωN=________.
三、解答题(共1题;共5分)
15.一列长100m的队伍在匀速前进,走在队尾.通讯员跑步匀速赶到队前传达命令,然后以同样速率跑回队尾.当通讯员回到队尾时,整个队伍又前进了100m的路程,问通讯员一共跑了多少路程?
四、综合题(共2题;共25分)
16.一列队伍长为450m,以每分钟90m的速度行进,为了传达一个命令,通讯员从队伍的排尾赶到排头,然后又立即赶回队尾,他的速度是每秒3m,问:
(1)通讯员从离开队伍的排尾又回到排尾共需多少时间?
(2)通讯员经过的路程和位移各是多大?
17.北京时间2016年5月14日,国际田联钻石联赛上海站的比赛在上海体育场拉开帷幕,在男子4×100米接力的比赛中,谢震业、苏炳添、张培萌和陈时伟组成的中国队以38秒71的成绩打破赛会纪录夺冠.如图所示,这是某一次接力训练中.已知甲、乙两运动员经短距离加速后都能达到并保持10m/s的速度跑完全程.设乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的,加速度大小为3m/s2 . 乙在接力区前端听到口令时起跑,在甲、乙相遇时完成交接棒.在某次练习中,甲以v=10m/s的速度跑到接力区前端s0=14.0m处向乙发出起跑口令.已知接力区的长度为L=20m.求:
(1)此次练习中交接棒处离接力区前端(即乙出发的位置)的距离.
(2)为了达到理想成绩,需要乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,则甲应在接力区前端多远时对乙发出起跑口令?
(3)在(2)中,棒经过接力区的时间是多少?
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】A
【解析】【解答】解:匀速直线运动的物体速度不变,即速度的大小和方向都不变,则其动能也不变,故A正确,BCD错误. 故选:A
【分析】匀速直线运动是速度不变的直线运动,动能也不变.由此分析即可.
2.【答案】D
【解析】【解答】解:A、匀速圆周运动的加速度方向在变化,不是恒定不变的,不是匀变速运动.故A错误.
B、匀速圆周运动的加速度大小不变,方向始终指向圆心,是加速度大小不变的曲线运动.故D正确,BC错误.
故选D.
【分析】匀速圆周运动的速度大小不变,速度方向时刻改变,加速度大小不变,方向始终指向圆心.
3.【答案】A
【解析】【解答】解:物体的运动状态保持不变,那么物体速度的大小和方向都不能发生变化;
A、物体做匀速直线运动,它的速度的大小和方向都不变,所以A正确;
B、匀速圆周运动,速度的大小不变,方向时刻改变,所以B错误;
C、自由落体运动,物体是在做匀变速运动,速度的大小在变化,所以C错误;
D、平抛运动是匀变速曲线运动,速度的大小和方向都在改变,所以D错误.
故选:A.
【分析】运动状态保持不变,指的是物体速度的大小和方向都不能发生变化,否则物体的运动状态就变了.
4.【答案】B
【解析】【解答】解:A、位移随时间不变,表示物体处于静止状态.A不符合题意.
B、位移随时间均匀减小,表示物体做匀速直线运动.B符合题意.
C、位移随时间不是均匀变化,表示物体做变速运动.C不符合题意.
D、速度随时间均匀增加,表示物体做匀加速直线运动.D不符合题意.
故答案为:B.
【分析】根据位移时间图像和速度时间图像的物理意义,结合匀速直线运动的特征进行判断。
5.【答案】C
【解析】【分析】根据洛伦兹力提供向心力则有,即,可知,磁场加倍后,半径应该减小一般,所以一定从a处飞出。
【点评】本题考查了常见的洛伦兹力提供向心力的计算方法。常见的还有根据轨迹计算时间等。
6.【答案】C
【解析】【解答】解:A、根据v= 知,v= =2m/s.故A正确;
B、根据ω= 知,ω= =0.4rad/s.故B正确;
C、根据T= 知,周期T= s.故C错误;
D、由F=m 可得向心力,F=1× =0.8N.故D正确.
本题选择错误的,故选:C
【分析】根据v= 求出匀速圆周运动的线速度大小.根据ω= 求出角速度的大小.根据T= 求出运动的周期.依据F=m 可得向心力.
7.【答案】C
【解析】【分析】变速运动也有可能是直线运动,如匀变速直线运动,A错误;匀速圆周运动的速度大小是不变的,但是速度方向在时时刻刻变化着,B错误;平抛运动过程中只受重力作用,所以是匀变速曲线运动,C正确;物体受到的合外力不为零,有可能外力与速度方向垂直,所以不做功,D错误;
故选C
【点评】本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查,匀速圆周运动,平抛运动等都是曲线运动,对于它们的特点要掌握住。
8.【答案】C
【解析】【解答】解:
A、木块随圆盘一起做匀速圆周运动,故木块与圆盘没有相对运动,所以没有滑动摩檫力,故A错误;
B、木块随圆盘一起做匀速圆周运动,则竖直方向上重力和支持力平衡,水平方向上摩擦力做向心力即f=mω2r,所以, ,故B错误;
C、由B可知,两木块的向心力相等,所以,向心加速度 ,故C正确;
D、相同速度下,两木块所需向心力相等;又有两木块与圆盘摩擦因数相等,那么若圆盘运动加快,则质量小的木块的静摩擦力先达到最大值,开始相对运动,即M相对于圆盘先发生相对运动,故D错误;
故选:C.
【分析】由滑动摩檫力的产生条件得到没有滑动摩檫力;再由牛顿第二定律求得向心力,进而得到摩擦力、向心加速度,
9.【答案】D
【解析】【解答】解:若火车按规定的速率转弯时,内外轨与车轮之间均没有侧压力,此时火车拐弯的向心力由重力和铁轨的支持力的合力提供,若速度超过规定的速度,重力和支持力的合力不够提供拐弯圆周运动的向心力,所以此时外轨对火车有指向圆心方向的支持力以补充拐弯的向心力,即此时外轨对火车车轮有侧压力,则轮缘对外轨侧压力增大,故D正确,ABC错误.
故选:D
【分析】火车拐弯时以规定速度行驶,此时火车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力.若速度大于规定速度,重力和支持力的合力不够提供,此时外轨对火车有侧压力;若速度小于规定速度,重力和支持力的合力偏大,此时内轨对火车有侧压力
10.【答案】A
【解析】【解答】解:A、地球绕轴转动时,球上各点在相同时间内转过相同的角度,故圆上各点角速度相同,所以A正确;
B、C、球绕转轴转动,转动半径为球面上各点到转轴的距离,A、B不在同一转动平面内,由几何知识知其转动半径不等,根据v=rω知,转动线速度不相同,所以BC均错误;
D、根据角速度与周期的关系: ,可知各质点的周期与角速度成反比,角速度都相等,所以周期相等.故D错误.
故选:A.
【分析】地球绕直径转动,球上各点转动周期相同,转动角速度相同,线速度大小与各点的转动半径有关.
二、填空题
11.【答案】15.469
【解析】【解答】解:因每1min20s内听到火车撞击钢轨接头处的声音100次,则相邻两次声音间的时间间隔为t0= =0.808s,这个时间就是火车走一根钢轨的时间,则火车的速度为: = =15.469m/s. 故答案为:15.469
【分析】解答本题的关键是知道撞击轨道接头一次所需时间,即可利用s=vt求得速度
12.【答案】等;不变;变;变
【解析】【解答】做匀速圆周运动的物体线速度大小不变.所以相同时间内物体转过的弧长相等,由于线速度的方向沿圆周运动的切线方向,所以线速度的方向时刻在改变,物体做匀速圆周运动时,要受到指向圆心的向心力的作用,向心力大小不变,方向时刻变化,所以向心加速度的方向始终指向圆心,在不同的时刻方向是不同的,所以向心加速度是变化的.
故答案为:等,不变,变,变.
【分析】做匀速圆周运动的物体线速度沿圆周的切线方向.物体要受到指向圆心的向心力的作用,从而产生指向圆心的向心加速度,向心加速度的大小不变,方向时刻改变.
13.【答案】1;0.2
【解析】【解答】解:(1)物块做平抛运动,在竖直方向上有 ①
在水平方向上 s=v0t②
?由①②得 (2)物块离开转台时,最大静摩擦力提供向心力,有③
fm=μN=μmg④
?由③④式解得
解得μ=0.2
故答案为:1,0.2
【分析】(1)平抛运动在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据水平方向和竖直方向上的运动规律求出平抛运动的初速度.(2)当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.根据静摩擦力提供向心力,通过临界速度求出动摩擦因数.
14.【答案】
:1;1:1
【解析】【解答】解:M、N两点共轴转动,角速度相等,则ωM:ωN=1:1.
因为rM:rN=Rsin60°:Rsin30°= .
根据v=rω得, .
故答案为: :1;1:1.
【分析】共轴转动的点角速度相等,结合转动的半径之比,求出线速度之比.
三、解答题
15.【答案】解:设通讯员的速度为V1 , 队伍的速度为V2 , 通讯员从队尾到队头的时间为t1 , 从队头到队尾的时间为t2 , 队伍前进用时间为t. 由通讯员往返总时间与队伍运动时间相等可得如下方程:
t=t1+t2 ,
即: = +
整理上式得:V12﹣2V1V2﹣V22=0
解得:v1=( +1)v2;
将上式等号两边同乘总时间t,
即V1t=( +1)v2t
V1t即为通讯员走过的路程S1 , V2t即为队伍前进距离S2 , 则有
S1=( +1)S2=( +1)100m.
答:通讯员在这过程中所走的路程( +1)100m
【解析】【分析】设通讯员的速度为V1 , 队伍的速度为V2 , 通讯员从队尾到队头的时间为t1 , 从队头到队尾的时间为t2 , 队伍前进用时间为t. 以队伍为参照物,可求通讯员从队尾往队头的速度,从队头往队尾的速度,利用速度公式求通讯员从队尾到队头的时间t1 , 通讯员从队头到队尾的时间为t2 , 队伍前进100用的时间t,而t=t1+t2 , 据此列方程求出V1、V2的关系,进而求出在t时间内通讯员行走的路程.
四、综合题
16.【答案】(1)解:根据题意得L=450m,v1= =1.5m/s,v2=3m/s,通讯员从队伍排尾跑步到队伍排头的过程中通讯员相对于队伍的速度大小为v=v2﹣v1=3m/s﹣1.5m/s=1.5m/s,故通讯员从队伍排尾跑步到队伍排头所需的时间为t1= = 在通讯员从队伍排头跑步到队伍排尾的过程中通讯员相对于队伍的速度大小为v′=v1+v2=1.5m/s+3m/s=4.5m/s,故通讯员从队伍排头跑步到队伍排尾所需的时间为t2=
故通讯员从离开到重回排尾一共所需时间t=t1+t2=300s+100s=400s.
答:通讯员从离开队伍到重回到排尾共用400s;
(2)通讯员归队处跟离队处的距离即队伍这段时间运动的路程为:s=v1t=3m/s×400s=1200m. 位移为:x=v2t=1.5×400s=600m
答:通讯员路程为1200m,位移为600m.
【解析】【分析】(1)求这位通讯员往返一次的时间,就要分别求出这位通讯员从队尾到排头以及从排头返回队尾所用的时间.从队尾到排头,应用队伍长除以它们的速度差求出时间,从排头返回队尾应用队伍长除以它们的速度和求出时间.然后把求出的两个时间加起来即为通讯员往返一次的时间.(2)由运动的总时间与速率的积表示路程、部队前进的位移就是通讯员的位移
17.【答案】(1)解:设乙加速到交接棒时运动时间为t,则在甲追击乙过程中有:
代入数据得:
t1=2s
t2=4.67s (不符合乙加速最长时间 ,实际舍去)
此次练习中交接棒处离接力区前端的距离为:
??
答:此次练习中交接棒处离接力区前端(即乙出发的位置)的距离为6m.
(2)解:乙加速时间为:
??
设甲在距离接力区前端为s时对乙发出起跑口令,则在甲追击乙过程中有:
??
代入数据得:s=16.7m
答:为了达到理想成绩,需要乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,则甲应在接力区前端16.7m时对乙发出起跑口令
(3)解:棒在(2)过程以v=10m/s速度的运动,所以有:
??
答:在(2)中,棒经过接力区的时间是2s
【解析】【分析】(1)甲乙两人不是从同一地点出发的,当乙追上甲时,它们的位移关系 ,由此可以求得需要的时间,进而求乙的位移.(2)当两人的速度相等时,两车的距离为零,即处于同一位置.结合位移关系进行求解.(3)棒经过接力区是匀速运动,结合位移求出时间