2020年秋人教版高中物理必修二第五章 曲线运动测试含答案

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2020年秋人教版高中物理必修二第五章 曲线运动测试

本试卷共100分，考试时间90分钟。

一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)

1.如图所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中以速度v匀速上浮．红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管由静止水平匀加速向右运动，则蜡块的轨迹可能是( )

A． 直线P

B． 曲线Q

C． 曲线R

D． 无法确定

2.下列关于向心加速度的说法中正确的是( )

A． 向心加速度的方向始终指向圆心

B． 向心加速度的方向保持不变

C． 在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的

D． 在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化

3.在世界一级方程式锦标赛中，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，其原因是( )

A． 是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘造成的

B． 是由于赛车行驶到弯道时，没有及时加速造成的

C． 是由于赛车行驶到弯道时，没有及时减速造成的

D． 是由于在弯道处汽车受到的摩擦力比在直道上小造成的

4.有一个直角支架AOB，OA水平放置，OB竖直向下，OA上套有小环P，OB上套有小环Q，两环间由一根质量不计、不可伸长的细绳相连，小环P受水平向右外力作用使其匀速向右平动，在P平动过程中，关于Q的运动情况以下说法正确的是( )

A．Q匀速上升

B．Q减速上升

C．Q匀加速上升

D．Q变加速上升

5.如图所示，从广州飞往上海的波音737航班上午10点到达上海浦东机场，若飞机在降落过程中的水平分速度为60 m/s，竖直分速度为6 m/s，已知飞机在水平方向做加速度大小等于2 m/s2的匀减速直线运动，在竖直方向做加速度大小等于0.2 m/s2的匀减速直线运动，则飞机落地之前( )

A． 飞机的运动轨迹为曲线

B． 经20 s飞机水平方向的分速度与竖直方向的分速度大小相等

C． 在第20 s内，飞机在水平方向的分位移与竖直方向的分位移大小相等

D． 飞机在第20 s内，水平方向的平均速度为21 m/s

6.有半径为R的圆盘在水平面上绕竖直轴匀速转动，圆盘边缘上有a，b两个圆孔且在一条直线上，在圆心O点正上方高R处以一定的初速度水平抛出一小球，抛出时刻速度正好沿着Oa方向，为了让小球能准确地掉入孔中，小球的初速度和圆盘转动的角速度分别应满足(重力加速度为g)( )

A．，2kπ(k＝1,2,3…)

B．，kπ(k＝1,2,3…)

C．，kπ(k＝1,2,3…)

D．，2kπ(k＝1,2,3…)

7.在光滑水平面上有一质量为2 kg的物体，受几个共点力作用做匀速直线运动.现突然将与速度反方向的2 N的力水平旋转90°，则关于物体运动情况的叙述正确的是( )

A． 物体做速度大小不变的曲线运动

B． 物体做加速度大小变化的曲线运动

C． 物体做加速度为m/s2的匀变速曲线运动，速度越来越大

D． 物体做加速度为m/s2的匀变速曲线运动，速度越来越小

8.用一根细线一端系一小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥顶上，如图所示，设小球在水平面内绕图中虚线作匀速圆周运动的角速度为ω，线的张力为T，则T随ω2变化的图象是选项中的( )

A．

B．

C．

D．

9.某品牌电动自行车的铭牌如下：

根据此铭牌中的有关数据，可知该车的额定时速约为( )

A． 15 km/h

B． 18 km/h

C． 20 km/h

D． 25 km/h 10.如图，可视为质点的小球，位于半径为m半圆柱体左端点A的正上方某处，以一定的初速度水平抛出小球，其运动轨迹恰好能与半圆柱体相切于B点．过B点的半圆柱体半径与水平方向的夹角为60°，则初速度为（不计空气阻力，重力加速度为g=10 m/s2）（ ）

A．

B．

C．

D．

二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)

11.(多选)在汽车无极变速器中，存在如图所示的装置，A是与B同轴相连的齿轮，C是与D同轴相连的齿轮，A、C、M为相互咬合的齿轮．已知齿轮A、C规格相同，半径为R，齿轮B、D规格也相同，半径为1.5R，齿轮M的半径为0.9R.当齿轮M如图方向转动时( )

A． 齿轮D和齿轮B的转动方向相同

B． 齿轮D和齿轮A的转动周期之比为1∶1

C． 齿轮M和齿轮C的角速度大小之比为9∶10

D． 齿轮M和齿轮B边缘某点的线速度大小之比为2∶3

12.(多选)对下列有关离心运动说法中正确的是( )

A． 离心水泵工作是离心运动在生活中的应用，是一种客观存在的力将水泵中的水带离水泵

B． 洗衣机能将衣服上的水甩掉，是因为衣服上的水随桶旋转时外界提供的指向圆心方向的合外力小于水做圆周运动所需要的向心力

C． 转速很高的砂轮半径不能做得太大是为了防止砂轮产生离心运动 D． 在修建铁路时，转弯处外轨要高于内轨，也是为了防止火车产生离心运动，如果火车转弯时运行的速度比设计的速度大时，内轨将给火车车轮一个侧压力

13.(多选)一准确运动的机械钟表，下列说法正确的是( )

A． 秒针转动的周期最长

B． 时针转动的频率最低

C． 秒针转动的角速度最大

D． 秒针、分针、时针上任一点的线速度相同

14.(多选)如图所示为摩擦传动装置，B轮转动时带动A轮跟着转动，已知转动过程中轮缘间无打滑现象，下列说法中正确的是( )

A．A，B两轮转动的方向相同

B．A与B转动方向相反

C．A，B转动的角速度之比为1∶3

D．A，B轮缘上点的向心加速度之比为3∶1

三、计算题(共3小题, 共40分)

15.如图所示，水平放置的圆盘，在其边缘C点固定一个小桶，桶高不计，圆盘半径R＝1 m，在圆盘直径CD的正上方，与CD平行放置一条水平滑道AB，滑道右端B与圆盘圆心O在同一竖直线上，且B距离O的高度h＝1.25 m，在滑道左端静止放置质量为m＝0.4 kg的物块(可视为质点)，物块与滑道的动摩擦因数为μ＝0.2，现用力F＝4 N的水平力拉动物块，同时圆盘从图示位置，以角速度ω＝2π rad/s绕通过圆心的竖直轴匀速转动，拉力作用在物块上一段时间后撤去，最终物块由B点水平抛出，恰好落入圆盘边缘的小桶内．(g＝10 m/s2)，求拉力作用的时间和相应的滑道长度．

16.如图所示，一个水平放置的圆桶正以中心轴匀速运动，桶上有一小孔，桶壁很薄，当小孔运动到桶的上方时，在孔的正上方h处有一个小球由静止开始下落，已知圆孔的半径略大于小球的半径，为了让小球下落时不受任何阻碍，h与桶的半径R之间应满足什么关系(不考虑空气阻力)?

17.如图所示，小球A在光滑的半径为R的圆形槽内做匀速圆周运动，当它运动到图中a点时，在圆形槽中心O点正上方h处，有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平抛出，结果恰好在a点与A球相碰，求：

(1)B球抛出时的水平初速度；

(2)A球运动的线速度最小值．

答案解析

1.【答案】B

【解析】红蜡块在竖直方向上做匀速直线运动，在水平方向上做匀加速直线运动，所受合力水平向右，合力与合速度不共线，红蜡块的轨迹应为曲线，A错误；由于做曲线运动的物体所受合力应指向弯曲的一侧，故B正确，C、D错误．

2.【答案】A

【解析】向心加速度的方向时刻指向圆心，A正确；向心加速度的大小不变，方向时刻变化，故B，C，D错误．

3.【答案】C

【解析】赛车在水平弯道上行驶时，摩擦力提供向心力，而且速度越大，需要的向心力越大，如不及时减速，当摩擦力不足以提供向心力时，赛车就会做离心运动，冲出跑道，故C正确．

4.【答案】D

【解析】小环P、小环Q的合运动与分运动的关系如图所示，

若细绳与OB的夹角为α，则v0=vPsinα，而vQ=，所以vQ=vPtanα，由于vP保持不变，α增大，所以vQ增大，Q加速度向上，但速度不是均匀增大，即Q变加速上升，因此只有选项D正确，选项A、B、C均错误.

5.【答案】D

【解析】由于初速度的方向与合加速度的方向相反，故飞机的运动轨迹为直线，A错误；由匀减速运动规律可知，飞机在第20 s末的水平分速度为20 m/s，竖直方向的分速度为2 m/s，B错误；飞机在第20 s内，水平位移x＝(v0xt20－axt)－(v0xt19－axt)＝21 m，竖直位移y＝(v0yt20－ayt)－(v0yt19－ayt)＝2.1 m，C错误．飞机在第20 s内，水平方向的平均速度为21 m/s，D正确．

6.【答案】B

【解析】小球为平抛运动，因此根据平抛运动规律则求得小球初速度为.排除A、C.小球落在a的时间内，圆盘可以转半圈，即＝t，解得ω＝nπ(n＝1,2,3…)，答案为B.

7.【答案】C

【解析】物体原来所受合外力为零，当将与速度反方向的2 N的力水平旋转90°后，其受力如图所示，

其中Fx＝Fy＝2 N，F是Fx、Fy的合力，即F＝2N，且大小、方向都不变，是恒力，物体的加速度为a＝＝m/s2＝m/s2，恒定.又因为F与v的夹角θ<90°，所以物体做速度越来越大、加速度大小恒为m/s2的匀变速曲线运动，故C正确. 8.【答案】C

【解析】设绳长为L，锥面与竖直方向夹角为θ，当ω＝0时，小球静止，受重力mg、支持力N和绳的拉力T而平衡，T＝mgcosθ≠0，所以A项、B项都不正确；

ω增大时，T增大，N减小，当N＝0时，角速度为ω0.

当ω＜ω0时，由牛顿第二定律得，

Tsinθ－Ncosθ＝mω2Lsinθ，

Tcosθ＋Nsinθ＝mg，

解得T＝mω2Lsin2θ＋mgcosθ；

当ω＞ω0时，小球离开锥子，绳与竖直方向夹角变大，设为β，由牛顿第二定律得

Tsinβ＝mω2Lsinβ，

所以T＝mLω2，

可知T－ω2图线的斜率变大，所以C项正确，D错误．

9.【答案】C

【解析】由v＝＝2πrn得v＝2×3.14××10－3××3.6 km/h≈20 km/h。

10.【答案】C

【解析】飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点，知速度与水平方向的夹角为30°，

则tan30°=

设位移与水平方向的夹角为θ，则有：tanθ=

因为tanθ=． 则竖直位移为y=，=2gy=

联立以上各式解得：v0==

故选：C．

11.【答案】ABD

【解析】AMC三个紧密咬合的齿轮是同缘传动，因为M顺时针转动，故A逆时针转动，C逆时针转动，又AB同轴转动，CD同轴转动，所以齿轮D和齿轮B的转动方向相同，故A正确；

AMC三个紧密咬合的齿轮是同缘传动，边缘线速度大小相同，齿轮A、C规格相同，半径为R，根据v＝ωr得，AC转动的角速度相同，AB同轴转动，角速度相同，CD同轴转动，角速度相同，且齿轮B、D规格也相同，所以齿轮D和齿轮A的转动角速度相同，由T＝可知，齿轮D和齿轮A的转动周期相同，故B正确；