物理必修二重点题(附答案).doc

曲线运动1、关于曲线运动，下列说法中正确的是（ ）A. 曲线运动一定是变速运动 B. 变速运动一定是曲线运动C. 曲线运动可能是匀变速运动 D. 变加速运动一定是曲线运动【解析】AC.曲线运动的速度方向沿曲线的切线方向，一定是变化的，所以曲线运动一定是变速运动。变速运动可能是速度的方向不变而大小变化，则可能是直线运动。当物体受到的合力是大小、方向不变的恒力时，物体做匀变速运动，但力的方向可能与速度方向不在一条直线上，这时物体做匀变速曲线运动。做变加速运动的物体受到的合力可能大小不变，但方向始终与速度方向在一条直线上，这时物体做变速直线运动。2、质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态，若突然撤去F1，而保持F2、F3不变，则质点（ ）A一定做匀变速运动 B一定做直线运动C一定做非匀变速运动 D一定做曲线运动【解析】A.质点在恒力作用下产生恒定的加速度，加速度恒定的运动一定是匀变速运动。由题意可知，当突然撤去F1而保持F2、F3不变时，质点受到的合力大小为F1，方向与F1相反，故一定做匀变速运动。在撤去F1之前，质点保持平衡，有两种可能：一是质点处于静止状态，则撤去F1后，它一定做匀变速直线运动；其二是质点处于匀速直线运动状态，则撤去F1后，质点可能做直线运动（条件是F1的方向和速度方向在一条直线上），也可能做曲线运动（条件是F1的方向和速度方向不在一条直线上）。3、关于运动的合成，下列说法中正确的是（ ）A. 合运动的速度一定比分运动的速度大B. 两个匀速直线运动的合运动不一定是匀速直线运动C. 两个匀变速直线运动的合运动不一定是匀变速直线运动D. 合运动的两个分运动的时间不一定相等【解析】C.根据速度合成的平行四边形定则可知，合速度的大小是在两分速度的和与两分速度的差之间，故合速度不一定比分速度大。两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动。两个匀变速直线运动的合运动是否是匀变速直线运动，决定于两初速度的合速度方向是否与合加速度方向在一直线上。如果在一直线上，合运动是匀变速直线运动；反之，是匀变速曲线运动。根据运动的同时性，合运动的两个分运动是同时的。4、质量m=0.2kg的物体在光滑水平面上运动，其分速度vx和vy随时间变化的图线如图所示，求：(1) 物体所受的合力。(2) 物体的初速度。(3) 判断物体运动的性质。(4) 4s末物体的速度和位移。【解析】根据分速度vx和vy随时间变化的图线可知，物体在x轴上的分运动是匀加速直线运动，在y轴上的分运动是匀速直线运动。从两图线中求出物体的加速度与速度的分量，然后再合成。(1)由图象可知，物体在x轴上分运动的加速度大小ax=1m/s2，在y轴上分运动的加速度为0，故物体的合加速度大小为a=1m/s2，方向沿x轴的正方向。则物体所受的合力F=ma=0.21N=0.2N，方向沿x轴的正方向。(2)由图象知，可得两分运动的初速度大小为vx0=0，vy0=4m/s，故物体的初速度m/s=4m/s，方向沿y轴正方向。(3)根据（1）和（2）可知，物体有y正方向的初速度，有x正方向的合力，则物体做匀变速曲线运动。(4) 4s末x和y方向的分速度是vx=at=4m/s，vy=4m/s，故物体的速度为v=，方向与x正向夹角，有tan= vy / vx=1。x和y方向的分位移是 x=at2/2=8m，y=vyt=16m，则物体的位移为s=m，方向与x正向的夹角 ，有tan=y/x=2。5、已知某船在静水中的速率为v14m/s，现让船渡过某条河，假设这条河的两岸是理想的平行线，河宽为d100m，河水的流动速度为v23m/s，方向与河岸平行。试分析：欲使船以最短时间渡过河去，航向怎样？最短时间是多少？到达对岸的位置怎样？船发生的位移是多大？欲使船渡河过程中的航行距离最短，船的航向又应怎样？渡河所用时间是多少？图1vv1v2【解析】 根据运动的独立性和等时性，当船在垂直河岸方向上的分速度v最大时，渡河所用时间最短，设船头指向上游且与上游河岸夹角为，其合速度v与分运动速度v1、v2的矢量关系如图1所示。河水流速v2平行于河岸，不影响渡河快慢，船在垂直河岸方向上的分速度vv1sin，则船渡河所用时间为 t。图2vv1v2A显然，当sin1即90时，v最大，t最小，此时船身垂直于河岸，船头始终指向正对岸，但船实际的航向斜向下游，如图2所示。渡河的最短时间 tmins25s。船的位移为 svttmin25m125m。船渡过河时已在正对岸的下游A处，其顺水漂流的位移为xv2tminm75m。图634v合v1v2由于v1v2，故船的合速度与河岸垂直时，船的渡河距离最短。设此时船速v1的方向（船头的指向）斜向上游，且与河岸成角，如图634所示，则cos，4124。船的实际速度为 v合m/sm/s。故渡河时间 tss38s。AABCCB6、如图所示为频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片，图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球。AA为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹； BB为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；CC为C球自由下落的运动轨迹。通过分析上述三条轨迹可得出结论： 。【解析】观察照片，B、C两球在任一曝光瞬间的位置总在同一水平线上，说明平抛运动物体B在竖直方向上的运动特点与自由落体运动相同；而A、B两小球在任一曝光瞬间的位置总在同一竖直线上，说明平抛运动物体B在水平方向上的运动特点与匀速直线运动相同。所以，得到的结论是：做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动。abcd7、在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度为v0 （用L、g表示），其值是。（g取9.8m/s2）【解析】由水平方向上abbccd可知，相邻两点的时间间隔相等，设为T，竖直方向相邻两点间距之差相等，yL，则由 xaT2，得 T。时间T内，水平方向位移为x2L，所以v02m/s0.70m/s。8、飞机在2km的高空以360km/h的速度沿水平航线匀速飞行，飞机在地面上观察者的正上方空投一包裹。（g取10m/s2，不计空气阻力）试比较飞行员和地面观察者所见的包裹的运动轨迹。包裹落地处离地面观察者多远？离飞机的水平距离多大？求包裹着地时的速度大小和方向。提示 不同的观察者所用的参照物不同，对同一物体的运动的描述一般是不同的。【解析】 从飞机上投下去的包裹由于惯性，在水平方向上仍以360km/h的速度沿原来的方向飞行，与飞机运动情况相同。在竖直方向上同时进行自由落体运动，所以飞机上的飞行员只是看到包裹在飞机的正下方下落，包裹的轨迹是竖直直线；地面上的观察者是以地面为参照物的，他看见包裹做平抛运动，包裹的轨迹为抛物线。抛体在空中的时间t20s。在水平方向的位移xv0t2000m，即包裹落地位置距观察者的水平距离为2000m。包裹在水平方向与飞机的运动情况完全相同，所以，落地时包裹与飞机的水平距离为零。包裹着地时，对地面速度可分解为水平方向和竖直方向的两个分速度，vxv0100m/s，vygt1020m/s200m/s，故包裹着地速度的大小为vtm/s100m/s224m/s。AOAx1x2xO而 tan2，故着地速度与水平方向的夹角为arctan2。9、如图，高h的车厢在平直轨道上匀减速向右行驶，加速度大小为a，车厢顶部A点处有油滴滴下落到车厢地板上，车厢地板上的O点位于A点的正下方，则油滴的落地点必在O点的（填“左”或“右”）方，离O点的距离为。【解析】因为油滴自车厢顶部A点脱落后，由于惯性在水平方向具有与车厢相同的初速度，因此油滴做平抛运动，水平方向做匀速直线运动 x1vt，竖直方向做自由落体运动hgt2，又因为车厢在水平方向做匀减速直线运动，所以车厢（O点）的位移为 x2vtat2。如图所示 xx1x2，所以油滴落地点必在O点的右方，离O点的距离为h。10、如图所示，两个相对斜面的倾角分别为37和53，在斜面顶点把两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出，小球都落在斜面上。若不计空气阻力，则A、B两个小球的运动时间之比为（ ）A.1:1 B.4:3 C.16:9 D.9：16【解析】D 由平抛运动的位移规律可知： 11、如图在倾角为的斜面顶端A处以速度V0水平抛出一小球，落在斜面上的某一点B处，设空气阻力不计，求（1）小球从A运动到B处所需的时间；（2）从抛出开始计时，经过多长时间小球离斜面的距离达到最大？【解析】（1）小球做平抛运动，同时受到斜面体的限制，设从小球从A运动到B处所需的时间为t，水平位移为x=V0t 竖直位移为y=由数学关系得: （2）从抛出开始计时，经过t1时间小球离斜面的距离达到最大,当小球的速度与斜面平行时，小球离斜面的距离达到最大。因Vy1=gt1=V0tan,所以。12、如图所示，两个小球固定在一根长为l的杆的两端，绕杆上的O点做圆周运动。当小球A的速度为vA时，小球B的速度为vB，则轴心O到小球A 的距离是（ ）A. B. C. D. ABvAvBO【解析】B.设轴心O到小球A的距离为x，因两小球固定在同一转动杆的两端，故两小球做圆周运动的角速度相同，半径分别为x、lx。根据有，解得 ，ABCrArBrC13、如图所示的皮带传动装置中，右边两轮固定在一起同轴转动，图中A、B、C三轮的半径关系为rArC2rB，设皮带不打滑，则三轮边缘上的一点线速度之比vAvBvC ，角速度之比ABC 。【解析】A、B两轮由皮带带动一起转动，皮带不打滑，故A、B两轮边缘上各点的线速度大小相等。B、C两轮固定在同一轮轴上，同轴转动，角速度相等。由vr可知，B、C两轮边缘上各点的线速度大小不等，且C轮边缘上各点的线速度是B轮边缘上各点线速度的两倍，故有vAvBvC112。A、B两轮边缘上各点的线速度大小相等，同样由vr可知，它们的角速度与半径成反比，即 ABrBrA12。因此ABC=12214、雨伞边缘半径为r，且高出水平地面的距离为h，如图所示，若雨伞以角速度匀速旋转，使雨滴自雨伞边缘水平飞出后在地面上形成一个大圆圈，则此圆圈的半径R为多大？【解析】作出雨滴飞出后的三维示意图，如图所示。雨滴飞出的速度大小 vr，在竖直方向上有hgt2，在水平方向上有svt，又由几何关系可得 R，联立以上各式可解得雨滴在地面上形成的大圆圈的半径R。15、关于向心加速度，以下说法中正确的是（ ）A. 向心加速度的方向始终与速度方向垂直B. 向心加速度的方向保持不变C. 物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心D. 物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心【解析】AD.向心加速度的方向沿半径指向圆心，速度方向则沿圆周的切线方向。所以，向心加速度的方向始终与速度方向垂直，且方向在不断改变。物体做匀速圆周运动时，只具有向心加速度，加速度方向始终指向圆心；一般情况下，圆周运动的向心加速度与切向加速度的合加速度的方向就不始终指向圆心。BbcCAaO16、如图所示，A、B两轮同绕轴O转动，A和C两轮用皮带传动，A、B、C三轮的半径之比为233，a、b、c为三轮边缘上的点。求：三点的线速度之比；三点转动的周期之比；三点的向心加速度之比。【解析】因A、B两轮同绕轴O转动，所以有ab，由公式vr可知 vavb(a ra)(b rb)rarb23。因为A和C两轮用皮带传动，所以有 vavc，综上所述可知三轮上a、b、c三点的线速度之比 vavbvc232。因为ab，所以有TaTb。因为vavc，根据T可得TaTcrarc23，所以三点转动的周期之比 TaTbTc223。根据向心加速度公式a可得三点的向心加速度之比aaabac694。mGOFFTFT1FT2117、如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆。关于摆球的受力情况，下列说法中正确的是（ ）LmA摆球受重力、拉力和向心力的作用B摆球受拉力和向心力的作用C摆球受重力和拉力的作用D摆球受重力和向心力的作用【解析】C.物体只受重力G和拉力FT的作用，而向心力F是重力和拉力的合力，如图所示。也可以认为向心力就是FT沿水平方向的分力FT2，显然，FT沿竖直方向的分力FT1与重力G平衡。AB18、如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥形筒固定不动，有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是（ ）AA球的线速度必定大于B球的线速度BA球的角速度必定小于B球的线速度CA球的运动周期必定小于B球的运动周期mgFNFN1FN2xOyDA球对筒壁的压力必定大于B球对筒壁的压力【解析】AB.小球A或B的受力情况如图，两球的向心力都来源于重力G和支持力FN的合力，建立坐标系，有FN1FNsinmg，FN2FNcosF，所以 Fmgcot，即小球做圆周运动所需的向心力，可见A、B两球的向心力大小相等。比较两者线速度大小时，由Fm可知，r越大，v一定较大。比较两者角速度大小时，由Fmr2可知，r越大，一定较小。比较两者的运动周期时，由Fmr()2可知，r越大，T一定较大。由受力分析图可知，小球A和B受到的支持力FN都等于。19、一细杆与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细杆一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m0.5kg，水的重心到转轴的距离l50cm。若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；若在最高点水桶的速率v3m/s，求水对桶底的压力。【解析】 以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速率最小。此时有 mgm，则所求的最小速率为 v0m/s2.24m/s。在最高点，水所受重力mg的方向竖直向下，此时水具有向下的向心加速度，处于失重状态，其向心加速度的大小由桶底对水的压力和水的重力决定。由向心力公式Fm可知，当v增大时，物体做圆周运动所需的向心力也随之增大，由于v3m/sv02. 24m/s，因此，当水桶在最高点时，水所受重力已不足以提供水做圆周运动所需的向心力，此时桶底对水有一向下的压力，设为FN，则由牛顿第二定律有FNmgm，故 FNmmg4N。20. 如图所示为录音机在工作时的示意图，轮子1是主动轮，轮子2为从动轮，轮1和轮2就是磁带盒内的两个转盘，空带一边半径为r1=0.5 cm，满带一边半径为r2=3cm，已知主动轮转速不变，恒为nl=36rmin，试求： （1）从动轮2的转速变化范围；（2）磁带运动的速度变化范围。 解析：本题应抓住主动轮（r1）的角速度恒定不变这一特征，再根据同一时刻两轮磁带走动的线速度相等，从磁带转动时半径的变化来求解。 （1）因为v=r，且两轮边缘上各点的线速变相等，所以r2=r1，即n2=n1当r2=3cm时，从动轮2的转速最小，nmin=6rmin.当磁带走完即r2=0.5cm，r1=3cm时，从动轮2的转速最大，为n2max=n1=216rmin，故从动轮2的转速变化范围是6rmin216rmin。（2）由v=r12nl得知：r1=0.5cm时，v1=0.510-22m/s=0.019m/s r1=3cm时，v2=310-22=0.113ms。故磁带运动的速度变化范围是0.0 l 9ms0.1 1 3 ms。21. 一半径为R的雨伞绕柄以角速度匀速旋转，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? 解析：雨滴飞出的速度大小为v=R， 雨滴做平抛运动。在竖直方向上有 h= 在水平方向上有 S=vt 由几何关系知，雨滴半径 r= 解以上几式得 r=R 22. 如图所示，一个球绕中心轴线的角速度做匀速圆周转动，则（ ）A. a、b两点线速度相同 B. a、b两点角速度相同C. 若=30，则a、b两点的速度之比va：vb=：2D. 若=30，则a、b两点的向心加速度之比aa：ab=：2解析：由于a、b两点在同一球上，因此a、b两点的角速度相同，选项B正确.而据v=r.可知va1）之间变化，且重力加速度反常的最大值出现在半为L的范围的中心,如果这种反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，试求此球形空腔球心的深度和空腔的体积。【解析】（1）如果将近地表的球形空腔填满密度为的岩石,则该地区重力加速度便回到正常值.因此,重力加速度反常可通过填充后的球形区域产生的附加引力来计算,式中的m是Q点处某质点的质量,M是填充后球形区域的质量,而r是球形空腔中心O至Q点的距离在数值上等于由于存在球形空腔所引起的Q点处重力加速度改变的大小.Q点处重力加速度改变的方向沿OQ方向,重力加速度反常是这一改变在竖直方向上的投影联立以上式子得,（2）由式得,重力加速度反常的最大值和最小值分别为 由提设有、联立以上式子得,地下球形空腔球心的深度和空腔的体积分别为,答案：（1）；（2）,21、（2009北京高考）已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。（1）推导第一宇宙速度v1的表达式；（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T。【解析】（1）设卫星的质量为m,地球的质量为M,在地球表面附近满足 得 卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力 式代入式，得到（2）卫星受到的万有引力为 由牛顿第二定律 、联立解得答案：（1） （2）22、（2009天津高考）2008年12月，天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系。研究发现，有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动，其轨道半长轴为9.50102天文单位（地球公转轨道的半径为一个天文单位），人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上。观测得到S2星的运行周期为15.2年。(1) 若将S2星的运行轨道视为半径r=9.50102天文单位的圆轨道，试估算人马座A*的质量MA是太阳质量Ms的多少倍(结果保留一位有效数字)；(2) 黑洞的第二宇宙速度极大，处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚。由于引力的作用，黑洞表面处质量为m的粒子具有势能为Ep=-G(设粒子在离黑洞无限远处的势能为零)，式中M、R分别表示黑洞的质量和半径。已知引力常量G=6.710-11Nm2/kg2，光速c=3.0108m/s，太阳质量Ms=2.01030kg，太阳半径Rs=7.0108m，不考虑相对论效应，利用上问结果，在经典力学范围内求人马座A*的半径RA与太阳半径之比应小于多少（结果按四舍五入保留整数）。【解析（1）S2星绕人马座A*做圆周运动的向心力由人马座A*对S2星的万有引力提供，设S2星的质量为mS2，角速度为，周期为T，则 设地球质量为mE，公转轨道半径为rE，周期为TE，则 综合上述三式得 式中TE=1年 rE=1天文单位 代入数据可得 （2） 依题意可知， 可得 代入数据得 23、（2008宁夏高考）天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中很普遍。利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量。（引力常量为G）【解析】设两颗恒星的质量分别为m1、m2，做圆周运动的半径分别为r1、r2，角速度分别为w1,w2。根据题意有w1=w2 r1+r2=r根据万有引力定律和牛顿定律，有G G联立以上各式解得 根据解速度与周期的关系知联立式解得24、（2008全国高考）我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形的轨道绕月飞行。为了获得月球表面全貌的信息，让卫星轨道平面缓慢变化。卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球。设地球和月球的质量分别为M和m，地球和月球的半径分别为R和R1，月球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为r和r1，月球绕地球转动的周期为T。假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间（用M、m、R、R1、r、r1和T表示，忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影）。【解析】设探月卫星的质量为m0,万有引力常量为G，根据万有引力定律有 式中，T1是探月卫星绕月球转动的周期。由式得 设卫星的微波信号被遮挡的时间为t，则由于卫星绕月球做匀速圆周运动，应有 式中，=COA，=COB。由几何关系得 由式得 或者的也同样给分。25、（2007广东高考）土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别位rA=8.0104km和rB=1.2105km。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。（结果可用根式表示）（1）求岩石颗粒A和B的线速度之比。 （2）求岩石颗粒A和B的周期之比。（3）土星探测器上有一物体，在地球上重为10N，推算出他在距土星中心3.2105km处受到土星的引力为0.38N。已知地球半径为6.4103km，请估算土星质量是地球质量的多少倍？【解析】（1）设土星质量为M0,颗粒质量为m,颗粒距土星中心距离为r,线速度为v,根据牛顿第二定律和万有引力定律: 解得:。对于A、B两颗粒分别有: 和，得: （2）设颗粒绕土星作圆周运动的周期为T,则: 对于A、B两颗粒分别有: 和 得: （3）设地球质量为M,地球半径为r0,地球上物体的重力可视为万有引力,探测器上物体质量为m0,在地球表面重力为G0,距土星中心r0=km处的引力为G0,根据万有引力定律: 由得： 机械能守恒定律1. 对于质量一定的物体，下面陈述中正确的是A物体的动量发生变化，其动能必定变化 B物体的动量发生变化，其动能不一定变化C物体的动能发生变化，其动量不一定变化D物体的动能变化，其动量必定变化解析 对于质量一定的物体，由p=m可知，物体的动量变化只有可能是的变化引起，是矢量，其变化有三种可能：(1