2020版高中物理 第五章 曲線運動 章末檢測（含解析）新人教版必修2

第五章　章末檢測 一、選擇題(本題9個小題，每小題6分，共54分.1～6題為單項選擇題，7～9題為多項選擇題) 1．如圖所示，物體在恒力F作用下沿曲線從A運動到B，這時突然使它所受的力反向而大小不變(即由F變?yōu)椋璅)，在此力作用下，物體以后的運動情況，下列說法正確的是(　　) A．物體可能沿曲線Ba運動 B．物體可能沿直線Bb運動 C．物體可能沿曲線Bc運動 D．物體可能沿原曲線由B返回A 解析：物體在A點時的速度vA沿A點的切線方向，物體在恒力F作用下沿曲線運動，此力F必有垂直于vA的分量，即力F可能為右圖中所示的各種方向之一，當物體到達B點時，瞬時速度vB沿B點的切線方向，這時受力F′＝－F，即F′的方向可能為圖中所示的各種方向之一；可知物體以后可能沿曲線Bc運動，所以本題的正確選項為C. 答案：C 2．如圖所示，某人向?qū)γ娴纳狡律纤綊伋鰞蓚€質(zhì)量不等的石塊，分別落到A、B兩處．不計空氣阻力，則落到B處的石塊(　　) A．初速度大，運動時間短 B．初速度大，運動時間長 C．初速度小，運動時間短 D．初速度小，運動時間長 解析：小球落在B點高度差較小，根據(jù)t＝，知落在B處的石塊運動時間較短，根據(jù)初速度v0＝知，B處的水平位移大，時間短，則初速度較大．故A正確，B、C、D錯誤．故選A. 答案：A 3．[2019·興平檢測]如圖所示，一艘炮艇沿長江由西向東快速行駛，在炮艇上發(fā)射炮彈射擊北岸的目標．要擊中目標，射擊方向應(yīng)(　　) A．對準目標 B．偏向目標的西側(cè) C．偏向目標的東側(cè) D．無論對準哪個方向都無法擊中目標 解析：炮彈的實際速度方向沿目標方向，該速度是船的速度與射擊速度的合速度，根據(jù)平行四邊形定則知，射擊的方向應(yīng)偏向目標的西側(cè)．故B正確． 答案：B 4．某公園里的過山車駛過軌道的最高點時，乘客在座椅里面頭朝下，人體顛倒，若軌道半徑為R，人體重為mg，要使乘客經(jīng)過軌道最高點時對座椅的壓力等于自身的重力，則過山車在最高點時的速度大小為(　　) A．0　　　　　　　　　B. C. D. 解析：由題意知F＋mg＝m，即2mg＝，故速度大小v＝，C正確． 答案：C 5．如圖所示，光滑固定的水平圓盤中心有一個光滑的小孔，用一細繩穿過小孔連接質(zhì)量分別為m1、m2的小球A和B，讓B球懸掛，A球在光滑的圓盤面上繞圓盤中心做勻速圓周運動，角速度為ω，半徑為r，則關(guān)于r和ω關(guān)系的圖象正確的是(　　) 解析：根據(jù)m2g＝m1rω2得r＝·，可知r與成正比，即r與ω2成反比，故A錯誤，B正確．又＝ω2，則與ω2成正比，故C、D錯誤． 答案：B 6. [2019·山西省實驗中學(xué)檢測]如圖所示，地球可以看成一個巨大的拱形橋，橋面半徑R＝6 400 km，地面上行駛的汽車中駕駛員的重力G＝800 N，在汽車不離開地面的前提下，下列分析中正確的是(　　) A．汽車的速度越大，則汽車對地面的壓力也越大 B．不論汽車的行駛速度如何，駕駛員對座椅壓力大小都等于800 N C．只要汽車行駛，駕駛員對座椅壓力大小都小于他自身的重力 D．如果某時刻速度增大到使汽車對地面壓力為零，則此時駕駛員會有超重的感覺 解析：汽車的重力和地面對汽車的支持力的合力提供向心力，則有mg－FN＝m，重力是一定的，v越大，則FN越小，故A、B錯誤；因為駕駛員的一部分重力用于提供駕駛員做圓周運動所需的向心力，所以駕駛員對座椅壓力小于他自身的重力，故C正確；如果速度增大到使汽車對地面的壓力為零，說明汽車和駕駛員的重力全部用于提供做圓周運動所需的向心力，處于完全失重狀態(tài)，此時駕駛員會有失重的感覺，故D錯誤． 答案：C 7．雜技演員表演“水流星”，在長為L＝1.6 m的細繩的一端，系一個與水的總質(zhì)量為m＝0.5 kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，如圖所示，若“水流星”通過最高點時的速率為4 m/s，則下列說法正確的是(g取10 m/s2)(　　) A．“水流星”通過最高點時，沒有水從容器中流出 B．“水流星”通過最高點時，繩的拉力及容器底部受到的壓力均為零 C．“水流星”通過最高點時，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用 D．“水流星”通過最高點時，繩子的拉力大小為5 N 解析：“水流星”在最高點的臨界速度v＝＝4 m/s，由此知繩的拉力恰為零，且水恰不流出．故正確答案為A、B. 答案：AB 8．小船橫渡一條河，船本身提供的速度大小、方向都不變．下圖所示為小船自河的中央開始記錄的一段軌跡，由圖可知(　　) A．越接近河岸B水速越大 B．越接近河岸B水速越小 C．渡河時間與河水速度大小無關(guān) D．渡河時間與河水速度大小有關(guān) 解析：題目中的條件是“船本身提供的速度大小、方向都不變”，且“橫渡”，即垂直河岸方向，船的速度大小、方向不變，但合速度的方向越來越趨向于垂直河岸方向，由速度合成圖可知，水流速度不斷減小，故選項B正確，選項A錯誤；由于垂直河岸方向的船速不變，故渡河時間與河水速度無關(guān)，選項C正確，選項D錯誤． 答案：BC 9．如圖所示，在斜面頂端先后水平拋出同一小球，第一次小球落到斜面中點，第二次小球落到斜面底端，從拋出到落至斜面上(忽略空氣阻力)(　　) A．兩次小球運動時間之比t1:t2＝1: B．兩次小球運動時間之比t1:t2＝1:2 C．兩次小球拋出時初速度之比v01:v02＝1: D．兩次小球拋出時初速度之比v01:v02＝1:2 解析：平拋運動豎直方向為自由落體運動h＝gt2，由題意可知兩次平拋的豎直位移之比為1:2，所以運動時間之比為t1:t2＝1:，選項A對、B錯；水平方向為勻速直線運動，由題意知水平位移之比為1:2，即v01t1:v02t2＝1:2，所以兩次平拋初速度之比v01:v02＝1:，選項C對、D錯． 答案：AC 二、非選擇題(本題4小題，共46分) 10．(10分)為驗證向心力公式，某探究小組設(shè)計了如圖所示的演示實驗，在米尺的一端鉆一個小孔，使小孔恰能穿過一根細線，線下端掛一質(zhì)量為m、直徑為d的小鋼球．將米尺固定在水平桌面上，使鋼球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，圓心為O，待鋼球的運動穩(wěn)定后，用眼睛從米尺上方垂直于米尺往下看，讀出鋼球外側(cè)到O點的距離r，并用秒表測量出鋼球轉(zhuǎn)動n圈用的時間t.則： (1)小鋼球做圓周運動的周期T＝________； (2)小鋼球做圓周運動的向心力F＝________. 解析：(1)小鋼球完成一次完整的圓周運動所用的時間是一個周期，則T＝. (2)小鋼球做圓周運動的半徑應(yīng)為小鋼球的球心到圓心O的距離，則半徑R＝r－，小鋼球做圓周運動的向心力F＝m，而v＝，所以F＝mR＝m. 答案：(1)　(2)m 11．(10分)如圖所示，游樂場中翻滾過山車上的乘客常常會在高速旋轉(zhuǎn)或高空倒懸時嚇得魂飛魄散，但這種車的設(shè)計有足夠的安全系數(shù)，離心現(xiàn)象使乘客在回旋時穩(wěn)坐在座椅上，還有安全棒緊緊壓在乘客胸前，在過山車未達終點以前，誰也無法將它們打開．設(shè)想如下數(shù)據(jù)，軌道最高處離地面32 m，最低處幾乎貼地，圓形軌道的直徑為15 m，過山車經(jīng)過最低點時的速度約為25 m/s，經(jīng)過最高點時的速度約為18 m/s.摩擦力及空氣阻力忽略不計．試利用牛頓第二定律和圓周運動的知識，探究這樣的情況下能否保證乘客的安全？(g取10 m/s2) 解析：要保證乘客安全，過山車能通過最高點時的最小速度為臨界速度． 此時圓形軌道對過山車的作用力為零，重力提供向心力，則有 mg＝，可得v＝＝5 m/s 由5 m/s<18 m/s可知，這種情況下足以保證乘客安全． 答案：安全 12．(12分)如圖，倒置的容器裝著水，容器塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細管，其中一根豎直，一根彎成水平，水從彎管中水平射出，在空中形成彎曲的細水柱．已知彎管管口距地面高h＝0.45 m，水落地的位置到管口的水平距離l＝0.3 m，水平管口的橫截面積S＝1.2 cm2，水的密度ρ＝1×103 kg/m3，設(shè)水平管口橫截面上各處水的速度都相同，取g＝10 m/s2，不計空氣阻力，求： (1)水平管口處水的速度； (2)水平管口單位時間內(nèi)噴出水的質(zhì)量． 解析：(1)由平拋規(guī)律，豎直方向 h＝gt2① 水平方向l＝vt② 得v＝1 m/s③ (2)設(shè)極短時間Δt，射出水的體積為V，質(zhì)量為Δm 則Δm＝ρV④ V＝Sv·Δt⑤ ＝ρSv⑥ 代入數(shù)據(jù)得＝0.12 kg/s⑦ 答案：(1)1 m/s　(2)0.12 kg/s 13．(14分)[2019·江門檢測]在某一次“飛車表演”特技活動中，表演汽車連同駕駛員的總質(zhì)量為1.2×103 kg，先通過一個斜面加速，斜面的末端平滑連接一個半徑為R＝160 m的曲面路面，汽車在最高點A處恰好騰空飛離路面，而后沿水平方向飛出，如圖所示，空氣阻力忽略不計，最后汽車垂直撞在安全接收區(qū)搭建的斜面上，斜面的傾角為53°，重力加速度g取10 m/s2，(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)汽車騰空前瞬間的速度多大？ (2)汽車在空中飛行的時間？ (3)汽車從騰空到落在斜面上，在水平方向上運動的距離多大？ 解析：(1)對汽車在路面最高點A有 mg＝m 整理代入數(shù)據(jù)得v＝＝40 m/s (2)汽車騰空后可看成做平拋運動， 則由題得v⊥＝gt＝＝30 m/s， t＝3 s (3)對汽車，水平方向上有x＝vt＝120 m. 答案：(1)40 m/s　(2)3 s　(3)120 m - 6 -