高中物理(新人教版)必修第二册课后习题：第五章综合训练(课后习题)【含答案及解析】

第五章综合训练

一、单项选择题(本题共7小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)

1.关于互成角度的两个初速度为零的匀变速直线运动的合运动,下述说法正确的是( )

A.一定是直线运动

B.一定是曲线运动

C.可能是直线运动,也可能是曲线运动

D.以上都不对

答案A

解析两个初速度为零的匀变速直线运动,即物体受到两个互成角度的恒力作用,做初速度为零的匀加速直线运动,故A选项正确。

2.影视剧中的人物腾空、飞跃及空中武打镜头常常要通过吊钢丝(即吊威亚)来实现。若某次拍摄时,将钢丝绳的一端通过特殊材料的设备系在演员身上,另一端跨过定滑轮固定在大型起重设备上。起重设备在将演员竖直加速吊起的同时,沿水平方向匀速移动,使演员从地面“飞跃”至空中。不计空气阻力,假定钢丝绳始终保持竖直,则在此过程中,下列判断正确的是( )

A.演员做匀变速曲线运动

B.演员做直线运动

C.演员的速度越来越大

D.钢丝绳的拉力等于演员的重力

答案C

解析根据题意,演员在水平方向做匀速运动,竖直方向做加速运动,则可知合力与速度方向不在同一直线上,故演员做曲线运动,但合力不一定是定值,即加速度不一定是定值,则演员不一定做匀变速曲线运动,故选项A、B错误;根据题意,演员水平方向的速度不变,但是竖直方向的速度增大,故合速度增大,故选项C正确;由于演员在竖直方向做加速运动,由牛顿第二定律可知,钢丝绳的拉力大于演员的重力,故选项D错误。

3.(2021山东安丘期中)

如图所示为足球球门,球门宽为L。一个球员在球门中心正前方距离球门s处高高跃起,将足球顶入球门的左下方死角(图中P点)。球员顶球点的高度为h。足球做平抛运动(足球可看成质点,忽略空气阻力),则( )

A.足球位移的大小x=√𝐿24+𝑠2 B.足球初速度的大小v0=√𝑔2ℎ(𝐿24+𝑠2)

C.足球末速度的大小v=√𝑔2ℎ(𝐿24+𝑠2)+4𝑔ℎ

D.足球初速度的方向与球门线夹角的正切值tan θ=𝐿2𝑠

答案B

解析足球做平抛运动,竖直方向的位移为h,水平方向的位移为d=√𝑠2+(𝐿2) 2,足球的位移大小为x=√ℎ2+𝑠2+𝐿24,A项错误;足球运动的时间t=√2ℎ𝑔,足球的初速度大小为v0=𝑑𝑡=√𝑔2ℎ(𝐿24+𝑠2),B项正确;足球末速度的大小v=√𝑣02+𝑣𝑦2=√𝑔2ℎ(𝐿24+𝑠2)+2𝑔ℎ,C项错误;足球初速度的方向与球门线夹角的正切值为tan θ=𝑠𝐿2=2𝑠𝐿,D项错误。

4.西班牙某小镇举行了西红柿狂欢节,其间若一名儿童站在自家的平房顶上,向对面距离他L处的竖直高墙上投掷西红柿,第一次水平抛出的速度是v0,第二次水平抛出的速度是2v0,两次抛出的西红柿均碰到竖直高墙,忽略空气阻力,则比较前后两次被抛出的西红柿在碰到墙时,有( )

A.运动时间之比是1∶2

B.下落的高度之比是2∶1

C.下落的高度之比是4∶1

D.运动的加速度之比是1∶2

答案C

解析由平抛运动的规律得t1∶t2=𝐿𝑣0∶𝐿2𝑣0=2∶1,故选项A错误;h1∶h2=12𝑔𝑡12∶12𝑔𝑡22=4∶1,选项B错误,C正确。平抛运动只受重力作用,加速度为重力加速度,选项D错误。

5.如图所示,斜面上a、b、c三点等距,小球从a点正上方的O点抛出,做初速度为v0的平抛运动,恰落在b点。若小球初速度变为v,其落点位于c,则( )

A.v0

C.2v03v0

答案A

解析如图所示,M点和b点在同一水平线上,M点在c点的正上方。根据平抛运动的规律,若v=2v0,则小球落到M点,进而落在c点下面,故落在c点的小球的初速度满足v0

6.如图所示,将一个小球以速度v水平抛出,小球从抛出到打到斜面上的位移与斜面垂直,斜面与水平方向的夹角为α。那么下列说法正确的是( )

A.若保持水平速度v不变,斜面与水平方向的夹角α越大,小球的飞行时间越短

B.若保持水平速度v不变,斜面与水平方向的夹角α越小,小球的飞行时间越短

C.若保持斜面倾角α不变,水平速度v越大,小球的飞行时间越短

D.若保持斜面倾角α不变,不管水平速度多大,小球的飞行时间不变

答案A

解析小球从抛出到打到斜面上的位移与斜面垂直时,位移与竖直方向的夹角为α,有tan α=𝑣𝑡12𝑔𝑡2=2𝑣𝑔𝑡,可知,若保持水平速度v不变,斜面与水平方向的夹角α越大(或小),小球的飞行时间越短(或长),选项A正确,B错误;若保持斜面倾角α不变,水平速度v越大,小球的飞行时间越长,选项C、D错误。

7.如图甲为直升机抢救伤员的情境,假设直升机放下绳索吊起伤员后,竖直方向的速度图像和水平方向的位移图像分别如图乙、丙所示,则( )

A.绳索中拉力可能倾斜向上

B.伤员一直处于超重状态

C.在地面上观察到伤员的运动轨迹是一条倾斜向上的直线

D.绳索中拉力先大于重力,后小于重力

答案D

解析由竖直方向的速度图像和水平方向的位移图像可知,伤员在水平方向做匀速运动,在竖直方向上先做匀加速运动后做匀减速运动,绳索中拉力一定竖直向上,绳索中拉力先大于重力,后小于重力,伤员先处于超重状态后处于失重状态,在地面上观察到伤员的运动轨迹是一条曲线,选项D正确。

二、多项选择题(本题共3小题,在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求)

8.一物体在光滑的水平桌面上运动,在相互垂直的x方向和y方向上的分速度随时间变化的规律如图所示。关于物体的运动,下列说法正确的是( )

A.物体做曲线运动

B.物体做直线运动

C.物体运动的初速度大小是50 m/s

D.物体运动的初速度大小是10 m/s

答案AC

解析由图像可知物体在x方向做匀速直线运动,合力为零,在y方向物体做匀变速直线运动,所以物体做匀变速曲线运动,A正确,B错误;在t=0时,vx大小为30 m/s,vy大小为40 m/s,所以v=√𝑣𝑥2+𝑣𝑦2=50

m/s,选项C正确,D错误。

9.

如图所示,假如以速度v1在高空水平匀速直线飞行的轰炸机,攻击海面某处以速度v2(v1>v2)同向匀速航行的“敌舰”,第一次投弹时,炸弹在“敌舰”的前方爆炸,若二者再次处在与第一次投弹时相同的相对位置,欲投弹击中“敌舰”,你认为应有的合理调整为(不计空气阻力)( )

A.适当减小轰炸机的初速度,抛出点高度不变

B.适当增大轰炸机的初速度,抛出点高度不变

C.轰炸机初速度不变,适当降低投弹的高度

D.轰炸机初速度不变,适当增大投弹的高度

答案AC

解析炸弹被投出后做平抛运动,以“敌舰”为参考系,则炸弹水平初速度为v0=v1-v2,竖直方向上,由h=12gt2得t=√2ℎ𝑔,水平方向位移x=v0t=(v1-v2)√2ℎ𝑔。第一次投弹时,炸弹在“敌舰”的前方爆炸,说明炸弹相对“敌舰”的水平位移x偏大。适当减小轰炸机的初速度,抛出点的高度不变,炸弹飞行时间不变,由x=v0t=(v1-v2)√2ℎ𝑔知,炸弹相对“敌舰”的水平位移x减小,可击中“敌舰”,故A正确;适当增大轰炸机的初速度,抛出点的高度不变,炸弹飞行时间不变,由x=v0t=(v1-v2)√2ℎ𝑔知,炸弹相对“敌舰”的水平位移x更大,炸弹仍在“敌舰”前方爆炸,故B错误;轰炸机的初速度不变,适当降低投弹的高度,炸弹飞行时间变短,则炸弹相对“敌舰”的水平位移x减小,可以击中“敌舰”,故C正确;轰炸机的初速度不变,适当增大投弹的高度,炸弹飞行时间变长,则炸弹相对“敌舰”的水平位移x更大,炸弹仍在“敌舰”的前方爆炸,故D错误。

10.人在距地面高h、离靶面距离L处,将质量为m的飞镖以速度v0水平投出,落在靶心正下方,如图所示。只改变m、h、L、v0四个量中的一个,可使飞镖投中靶心的是 ( )

A.适当减小v0 B.适当提高h

C.适当减小m D.适当减小L

答案BD

解析适当提高h,可使飞镖投中靶心,选项B正确;由Δh=12gt2,L=v0t,联立得Δh=𝑔𝐿22𝑣02(与飞镖的质量无关),适当增大v0,或适当减小L,使飞镖在竖直方向下落的距离减小,也可以使飞镖投中靶心,选项A、C错,D正确。

三、非选择题(本题共5小题)

11.如图甲所示,在一端封闭、长约1 m的玻璃管内注满清水,水中放一个蜡块,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧,然后将这个玻璃管倒置,在蜡块沿玻璃管上升的同时,将玻璃管水平向右移动。假设从某时刻开始计时,蜡块在玻璃管内每1 s上升的距离都是10 cm,玻璃管向右匀加速平移,每1 s通过的水平位移依次是2.5 cm、7.5 cm、12.5 cm、17.5 cm。图乙中,y表示蜡块竖直方向的位移,x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移,t=0时蜡块位于坐标原点。

(1)请在图乙中画出蜡块4 s内的轨迹;

(2)玻璃管向右平移的加速度a=

m/s2。

答案(1)见解析图 (2)5×10-2

解析(1)如图所示

(2)因为Δx=aT2,所以a=Δ𝑥𝑇2=5×10-212 m/s2=5×10-2 m/s2。 12.为了研究平抛物体的运动,可做下面的两个实验。先做如图甲所示实验,用小锤打击弹性金属片,B球就水平飞出,同时A球被松开,做自由落体运动,两球同时落到地面,该实验说明 ;再做如图乙所示的实验,将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内,最下端水平。把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放,滑道2与光滑水平板平滑连接,则将观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2,该实验说明 。

答案平抛运动在竖直方向上做自由落体运动 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动

解析用小锤打击弹性金属片,B球就水平飞出,同时A球被松开,做自由落体运动,两球同时落到地面,知B球竖直方向上的运动规律与A球相同,即平抛运动竖直方向上做自由落体运动;把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放,滑道2与光滑水平板平滑连接,则将观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2,知球1在水平方向上的运动规律与球2相同,即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。

13.某实验小组根据平抛运动规律测量玩具手枪的子弹射出枪口的速度,如图所示,让子弹从枪口O点水平射出,在飞行途中穿过两块竖直平行放置的纸板P、Q,两板相距为L,P板距枪口的距离为s,测出子弹穿过两纸板后留下的C、D两孔间的高度差为h,不计空气及纸板阻力。求子弹射出枪口的速度v0。

答案√𝑔𝐿ℎ(𝑠+𝐿2)

解析设OC间的高度差为h',则h'=12𝑔𝑡12。在水平方向上,s=v0t1。

同理,可得OD间水平距离,s+L=v0√2(ℎ+ℎ')𝑔

整理以上各式可得v0=√gLh(s+L2)。 14.如图为湖边一倾角为θ=37°的大坝的横截面示意图,水面与大坝的交点为Q。一人站在P点处以速度v0沿水平方向扔一小球,已知PQ=50 m。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6)