高中物理人教版第五章曲线运动 公开课

2023学年河北省邢台市南宫一中高一（下）第11次周考物理试卷一、选择题1．关于向心加速度下列说法正确的是（）A．向心加速度是描述物体速度大小改变快慢的物理量B．向心加速度是描述物体速度方向改变快慢的物理量C．向心加速度的方向始终指向圆心，所以其方向不随时间发生改变D．以上说法都不对2．下列说法正确的是（）A．做匀速圆周运动的物体，线速度不变B．做匀速圆周运动的物体，任意相等时间内速度变化相等C．向心加速度和半径成正比D．向心加速度是反映速度方向变化快慢程度的物理量3．下列说法正确的是（）A．做曲线运动的物体受到的合力一定不为零B．做曲线运动的物体的加速度一定是变化的C．物体在恒力作用下，不可能做曲线运动D．物体在变力作用下，可能做直线运动，也可能做曲线运动4．下列现象中，不能用离心现象解释的是（）A．拍掉衣服表面的灰尘B．洗衣机的脱水筒把衣服上的水脱干C．使用离心机可迅速将悬浊液中的颗粒沉淀D．在汽车转弯时，要用力拉紧扶手，以防摔倒5．在沿水平地面不同高度以相同的水平初速度分别抛出甲、乙两物体，若两物体由抛出点到落地点的水平距离之比是：1，则甲、乙两物体抛出点到地面的高度之比为（）A．1：1 B．2：1 C．3：1 D．4：16．一辆载重汽车在丘陵山地上匀速行驶，地形如图．由于车轮太陈旧，途中“放炮”．你认为在途中A、B、C、D四处中，放炮的可能性最大的是（）A．A处 B．B处 C．C处 D．D处7．一只小船在静水中的速度为3m/s，它要渡过一条宽为30m的河，河水流速为4m/s，则这只船（）A．能沿垂直于河岸方向过河B．船头正岸渡河的位移最小C．能渡过这条河，而且所需时间可以小于10sD．能渡过这条河，渡河的位移最小为40m8．2023年1月11日12时50分，歼20在成都实现首飞，历时18分钟，这标志着我国隐形战斗机的研制工作掀开了新的一页．如图所示，隐形战斗机在竖直平面内作横8字形飞行表演，飞行轨迹为1→2→3→4→5→6→1，如果飞行员体重为G，飞行圆周半径为R，速率恒为v，在A、B、C、D四个位置上，飞机座椅和保险带对飞行员的作用力分别为FNA、FNB、FNC、FND，关于这四个力的大小关系正确的是（）A．FNA=FNB＜FNC=FND B．FNA=FNB＞FNC=FNDC．FNC＞FNA=FNB＞FND D．FND＞FNA=FNB=FNC9．如图所示，水平固定半球形的碗的球心为O点，最低点为B点．在碗的边缘向着球心以速度v0水平抛出一个小球，抛出点及O、B点在同一个竖直面内，下列说法正确的是（）A．v0大小适当时小球可以垂直打在B点左侧内壁上B．v0大小适当时小球可以垂直打在B点C．v0大小适当时小球可以垂直打在B点右侧内壁上D．小球不能垂直打在碗内任何一个位置10．如图所示，小球从楼梯上以2m/s的速度水平抛出，所有台阶的高度为，宽度为，取g=10m/s2，则小球抛出后首先落到的台阶是（）A．第一级台阶 B．第二级台阶 C．第三级台阶 D．第四级台阶11．如图所示，一条小船位于200m宽的河正中A点处，从这里向下游100m处有一危险区，当时水流速度为4m/s，为了使小船避开危险区沿直线到达对岸，小船在静水中的速度至少是（）A．m/s B．m/s C．2m/s D．4m/s12．如图所示，水平放置的两个用相同材料制成的轮P和Q靠摩擦传动（不打滑），两轮的半径R：r=2：1．当主动轮Q匀速转动时，在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上，此时Q轮转动的角速度为ω1，木块的向心加速度为a1；若改变转速，把小木块放在P轮边缘也恰能静止，此时Q轮转动的角速度为ω2，木块的向心加速度为a2，则（）A．= B．= C．= D．=二、（非选择题）13．如图所示的皮带传动装置中，右边两轮是连在一起同轴转动，图中三轮半径的关系为：R1=2R2，R3=R1，A、B、C三点为三个轮边缘上的点，皮带不打滑，则A、B、C三点的线速度之比为，角速度之比为，周期之比为．14．（1）在“研究平抛物体的运动”的实验中，为了描出物体的运动轨迹，实验应有下列各个步骤：A．以O为原点，画出与y轴相垂直的水平轴x轴；B．把事先做的有缺口的纸片用手按在竖直木板上，使由斜槽上滚下抛出的小球正好从纸片的缺口中通过，用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置；C．每次都使小球由斜槽上固定的标卡位置开始滚下，用同样的方法描出小球经过的一系列位置，并用平滑的曲线把它们连接起来，这样就描出了小球做平抛运动的轨迹；D．用图钉把白纸钉在竖直木板上，并在木板的左上角固定好斜槽；E．在斜槽末端抬高一个小球半径处定为O点，在白纸上把O点描下来，利用重垂线在白纸上画出过O点向下的竖直直线，定为y轴．在上述实验中，缺少的步骤F是，正确的实验步骤顺序是．（2）如图所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=．若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为vo=（用l、g表示），其值是（取g=s2），小球在b点的速率是．三、计算题15．如图所示，一辆汽车以V0=15m/s的速率通过一座拱桥的桥顶时，汽车对桥面的压力等于车重的一半．取g=10m/s2，求：（1）这座拱桥的半径R；（2）若要使汽车过桥顶时对桥面恰无压力，则汽车过桥顶时的速度V的大小．16．小球用一条不可伸长的轻绳相连接，绳的另一端固定在悬点上．当小球在竖直面内来回摆动（如图甲所示），用力传感器测得绳子对悬点的拉力大小随时间变化的曲线（如图乙所示）．已知绳长为，绳子的最大偏角θ=60°，g=10m/s2，试求：（1）小球的质量m；（2）小球经过最低时的速度v．17．如图所示，半径R=的圆盘水平放置，绕竖直轴OO′匀速转动，在圆心O正上方h=高处固定一水平轨道PQ，转轴和水平轨道交于O′点．一质量m=1kg的小车（可视为质点），在F=4N的水平恒力作用下，从O′左侧x0=2m处由静止开始沿轨道向右运动，当小车运动到O′点时，从小车上自由释放一小球，此时圆盘半径OA与x轴重合．规定经过O点水平向右为x轴正方向．小车与轨道间的动摩擦因数μ=，g取10m/s2．求：（1）若小球刚好落到A点，求小车运动到O′点的速度．（2）为使小球刚好落在A点，圆盘转动的角速度应为多大．（3）为使小球能落到圆盘上，求水平拉力F作用的距离范围．

2023学年河北省邢台市南宫一中高一（下）第11次周考物理试卷参考答案与试题解析一、选择题1．关于向心加速度下列说法正确的是（）A．向心加速度是描述物体速度大小改变快慢的物理量B．向心加速度是描述物体速度方向改变快慢的物理量C．向心加速度的方向始终指向圆心，所以其方向不随时间发生改变D．以上说法都不对【考点】加速度．【分析】向心加速度只改变速度的方向，不改变速度大小，向心加速度描述的是线速度方向变化的快慢，因此明确向心加速度的物理意义即可正确解答本题．【解答】解：A、B、向心加速度时刻与速度方向垂直，不改变速度大小，只改变速度方向，所以向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量，故A错误，B正确；C、向心加速度时刻指向圆心，方向随时间发生改变，C错误；D、由于B正确，故D错误；故选：B．2．下列说法正确的是（）A．做匀速圆周运动的物体，线速度不变B．做匀速圆周运动的物体，任意相等时间内速度变化相等C．向心加速度和半径成正比D．向心加速度是反映速度方向变化快慢程度的物理量【考点】线速度、角速度和周期、转速．【分析】线速度是矢量，既有大小又有方向，当大小或方向之一改变时，线速度就改变．圆周运动线速度方向是圆周的切线方向．速度变化量也是矢量；向心加速度有两个公式a=ω2r=，运用控制变量法分析；向心加速度是反映速度方向变化快慢程度．【解答】解：A、做匀速圆周运动的物体，线速度大小不变，线速度方向沿圆周的切线，所以其方向是变化的，故线速度是改变的，故A错误；B、做匀速圆周运动的物体，任意相等时间内速度变化的大小相等，但方向不同，故任意相等时间内速度变化不相等，故B正确；C、根据向心加速度公式a=ω2r=，只有当角速度一定时，向心加速度和半径成正比；而当线速度一定时，向心加速度和半径成反比；故C错误；D、对匀速圆周运动而言，当转动半径一定时，向心加速度越大，速度方向改变越快；故选：D．3．下列说法正确的是（）A．做曲线运动的物体受到的合力一定不为零B．做曲线运动的物体的加速度一定是变化的C．物体在恒力作用下，不可能做曲线运动D．物体在变力作用下，可能做直线运动，也可能做曲线运动【考点】物体做曲线运动的条件．【分析】曲线运动是变速运动，一定存在加速度，但不一定变化，在变力作用下，可是直线运动，也可做曲线运动，从而即可求解．【解答】解：A、曲线运动的物体，速度一定变化，则存在加速度，受到的合力一定不为零，故A正确；B、曲线运动的物体的加速度不一定是变化的，但速度一定变化，故B错误；C、物体在恒力作用下，可能做曲线运动，比如：平抛运动，故C错误；D、在变力作用下，可能做直线运动，也可能做曲线运动，故D正确；故选：AD．4．下列现象中，不能用离心现象解释的是（）A．拍掉衣服表面的灰尘B．洗衣机的脱水筒把衣服上的水脱干C．使用离心机可迅速将悬浊液中的颗粒沉淀D．在汽车转弯时，要用力拉紧扶手，以防摔倒【考点】离心现象．【分析】当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时，物体就要远离圆心，此时物体做的就是离心运动．【解答】解：A、抖掉衣服表面的灰尘，这是由于惯性的作用，不是离心现象，故A错误．B、洗衣机的脱水筒把衣服上的水分脱干，需要的向心力的大小大于了水和衣服之间的附着力，水做离心运动被从衣服上甩掉，属于离心现象，故B正确．C、使用离心机可迅速将悬浊液中的颗粒沉淀，颗粒需要的向心力的大小大于了外界的作用力，属于离心现象，故C正确．D、站在行驶的公共汽车上的人，在汽车转弯时要用力拉紧扶手，使得拉力能够等于需要的向心力，不至于发生离心运动，以防摔倒，故D正确．改题选不能用离心现象解释的，故选：A．5．在沿水平地面不同高度以相同的水平初速度分别抛出甲、乙两物体，若两物体由抛出点到落地点的水平距离之比是：1，则甲、乙两物体抛出点到地面的高度之比为（）A．1：1 B．2：1 C．3：1 D．4：1【考点】平抛运动．【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，初速度相等，根据水平距离之比求出平抛运动的时间比，再根据h=求出高度之比．【解答】解：水平方向上做匀速直线运动，初速度相等，则运动时间比为，根据h=知，下落的高度之比为3：1．故C正确，A、B、D错误．故选C．6．一辆载重汽车在丘陵山地上匀速行驶，地形如图．由于车轮太陈旧，途中“放炮”．你认为在途中A、B、C、D四处中，放炮的可能性最大的是（）A．A处 B．B处 C．C处 D．D处【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】汽车在丘陵山地做圆周运动，靠径向的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出何处支持力最大，何处放炮的可能性最大．【解答】解：在最高点有：mg﹣N=m，解得N=mg﹣＜mg．在最低点，有：N﹣mg=m，解得N=mg+m＞mg．知C处支持力最大，则C处最可能放炮．故C正确，A、B、D错误．故选C．7．一只小船在静水中的速度为3m/s，它要渡过一条宽为30m的河，河水流速为4m/s，则这只船（）A．能沿垂直于河岸方向过河B．船头正岸渡河的位移最小C．能渡过这条河，而且所需时间可以小于10sD．能渡过这条河，渡河的位移最小为40m【考点】运动的合成和分解．【分析】将船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向，根据垂直于河岸方向上的速度求出渡河的时间．通过判断合速度能否与河岸垂直，判断船能否垂直到对岸，当船在静水中速度小于河水速度时，根据合速度垂直静水中速度，则位移最小，从而即可求解．【解答】解：A、静水中的速度为3m/s，小于河水流速为4m/s，根据平行四边形定则，由于静水速小于水流速，则合速度不可能垂直于河岸，即船不可能垂直到达对岸．故A错误．B、船头正岸渡河时，渡河的时间最短，而不是的位移最小，故B错误；C、当静水中的速度与河岸垂直时，渡河时间最短，为：tmin===10s，故C错误；D、当船的合速度等于静水中的速度时，船的渡河位移最小，根据，解得：s=；故D正确；故选：D．8．2023年1月11日12时50分，歼20在成都实现首飞，历时18分钟，这标志着我国隐形战斗机的研制工作掀开了新的一页．如图所示，隐形战斗机在竖直平面内作横8字形飞行表演，飞行轨迹为1→2→3→4→5→6→1，如果飞行员体重为G，飞行圆周半径为R，速率恒为v，在A、B、C、D四个位置上，飞机座椅和保险带对飞行员的作用力分别为FNA、FNB、FNC、FND，关于这四个力的大小关系正确的是（）A．FNA=FNB＜FNC=FND B．FNA=FNB＞FNC=FNDC．FNC＞FNA=FNB＞FND D．FND＞FNA=FNB=FNC【考点】向心力．【分析】飞行员做匀速圆周运动，重力和支持力的合力提供向心力，根据向心力公式列式分析；由于一定能通过最高点，故速度一定满足．【解答】解：行员做匀速圆周运动，重力和支持力的合力提供向心力；在A处，有，故…①在D处，有，故…②在B处，有，故…③在C处，有，故…④有上述4式，得到：FNA=FNB＜FNC=FND故选：A．9．如图所示，水平固定半球形的碗的球心为O点，最低点为B点．在碗的边缘向着球心以速度v0水平抛出一个小球，抛出点及O、B点在同一个竖直面内，下列说法正确的是（）A．v0大小适当时小球可以垂直打在B点左侧内壁上B．v0大小适当时小球可以垂直打在B点C．v0大小适当时小球可以垂直打在B点右侧内壁上D．小球不能垂直打在碗内任何一个位置【考点】平抛运动．【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，最终的速度不可能竖直向下，通过假设法判断小球不能垂直打在碗内任何一个位置．【解答】解：A、因为平抛运动的速度等于水平速度和竖直速度的合速度，合速度的方向一定偏向右下方，不可能与A垂直相撞，也不可能垂直撞在B．故A、B错误．C、假设小球垂直打在C点，设速度与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向上的夹角为β，根据几何关系有：θ=2β，根据平抛运动的推论，tanθ=2tanβ．与θ=2β相矛盾．所以小球不可能撞在C点，可知小球一定不能垂直打在碗内任何一个位置．故C错误，D正确．故选：D．10．如图所示，小球从楼梯上以2m/s的速度水平抛出，所有台阶的高度为，宽度为，取g=10m/s2，则小球抛出后首先落到的台阶是（）A．第一级台阶 B．第二级台阶 C．第三级台阶 D．第四级台阶【考点】平抛运动．【分析】小球做平抛运动，根据平抛运动的特点水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动，结合几何关系即可求解．【解答】解：如图：设小球落到斜线上的时间为t，斜线与水平方向的夹角正切值，则有：，解得t=，则水平位移x=v0t=2×=，可知＜x＜，则小球落在第二级台阶．故B正确，A、C、D错误．故选：B．11．如图所示，一条小船位于200m宽的河正中A点处，从这里向下游100m处有一危险区，当时水流速度为4m/s，为了使小船避开危险区沿直线到达对岸，小船在静水中的速度至少是（）A．m/s B．m/s C．2m/s D．4m/s【考点】运动的合成和分解．【分析】小船离河岸100m处，要使能安全到达河岸，则小船的合运动最大位移为．因此由水流速度与小船的合速度，借助于平行四边形定则，即可求出小船在静水中最小速度．【解答】解：要使小船避开危险区沿直线到达对岸，则有合运动的最大位移为．因此已知小船能安全到达河岸的合速度，设此速度与水流速度的夹角为θ，即有tanθ=所以θ=30°又已知流水速度，则可得小船在静水中最小速度为：v船=v水sinθ=×4m/s=2m/s故选：C12．如图所示，水平放置的两个用相同材料制成的轮P和Q靠摩擦传动（不打滑），两轮的半径R：r=2：1．当主动轮Q匀速转动时，在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上，此时Q轮转动的角速度为ω1，木块的向心加速度为a1；若改变转速，把小木块放在P轮边缘也恰能静止，此时Q轮转动的角速度为ω2，木块的向心加速度为a2，则（）A．= B．= C．= D．=【考点】向心加速度；线速度、角速度和周期、转速．【分析】对于在Q边缘的木块，最大静摩擦力恰为向心力，若将小木块放在P轮上，欲使木块相对B轮也静止，也是最大静摩擦力提供向心力，根据向心力公式即可求解．【解答】解：A、在Q轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在Q轮边缘上．则有最大静摩擦力提供向心力．即为μmg=mω12r，当木块放在P轮也静止，则有μmg=mωP2R，解得：=因为线速度大小相等，ω2r=ωPR解得：ω2=2ωP所以=，故A正确，B错误；C、因为a1=ω12r，a2=ωP2R，所以=，故C正确，D错误；故选：AC．二、（非选择题）13．如图所示的皮带传动装置中，右边两轮是连在一起同轴转动，图中三轮半径的关系为：R1=2R2，R3=R1，A、B、C三点为三个轮边缘上的点，皮带不打滑，则A、B、C三点的线速度之比为1：1：3，角速度之比为1：2：2，周期之比为2：1：1．【考点】线速度、角速度和周期、转速．【分析】A、B两点同缘传动，线速度相等；B、C两点同轴转动，角速度相等；然后结合公式v=ωr和T=列式分析．【解答】解：A、B两点同缘传动，线速度相等，故：vA=vB根据公式v=ωr，A、B两点的角速度之比为：ωA：ωB=r2：r1=1：2根据T=，A、B两点的周期之比为：TA：TB=ωB：ωA=2：1B、C两点同轴转动，角速度相等，故：ωB=ωC根据公式v=ωr，B、C两点的线速度之比为：vB：vC=r2：r3=1：3根据公式T=，B、C两点的周期之比为：TB：TC=ωC：ωB=!：1故：vA：vB：vC=1：1：3ωA：ωB：ωC=1：2：2TA：TB：TC=2：1：1故答案为：1：1：3，1：2：2，2：1：1．14．（1）在“研究平抛物体的运动”的实验中，为了描出物体的运动轨迹，实验应有下列各个步骤：A．以O为原点，画出与y轴相垂直的水平轴x轴；B．把事先做的有缺口的纸片用手按在竖直木板上，使由斜槽上滚下抛出的小球正好从纸片的缺口中通过，用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置；C．每次都使小球由斜槽上固定的标卡位置开始滚下，用同样的方法描出小球经过的一系列位置，并用平滑的曲线把它们连接起来，这样就描出了小球做平抛运动的轨迹；D．用图钉把白纸钉在竖直木板上，并在木板的左上角固定好斜槽；E．在斜槽末端抬高一个小球半径处定为O点，在白纸上把O点描下来，利用重垂线在白纸上画出过O点向下的竖直直线，定为y轴．在上述实验中，缺少的步骤F是调整斜槽使放在斜槽末端的小球可停留在任何位置，说明斜槽末端切线已水平，正确的实验步骤顺序是DFEABC．（2）如图所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=．若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为vo=（用l、g表示），其值是s（取g=s2），小球在b点的速率是s．【考点】研究平抛物体的运动．【分析】保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线．平抛运动竖直方向是自由落体运动，对于竖直方向根据△y=gT2求出时间单位T．对于水平方向由公式v0=求出初速度．由a、c间竖直方向的位移和时间求出b点竖直方向的分速度，运用速度的合成，求解b的速率．【解答】解：（1）保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，所以在上述实验中缺少调整斜槽使放在斜槽末端的小球可停留在任何位置以说明斜槽末端切线已水平这一步，实验顺序是：先安装实验器材，让小球做平抛运动，最后去下白纸进行数据处理，故实验步骤合理的顺序为DFEABC；（2）这四个点的水平间隔相同，所以时间间隔相同，根据公式△h=gt2得：，水平方向上有：即为：代入数据可得初速度为：v0=s．根据公式为：代入数据可得b点的速度．代入解得：vb=s故答案为：（1）调整斜槽使放在斜槽末端的小球可停留在任何位置，说明斜槽末端切线已水平；DFEABC；（2）；s；s三、计算题15．如图所示，一辆汽车以V0=15m/s的速率通过一座拱桥的桥顶时，汽车对桥面的压力等于车重的一半．取g=10m/s2，求：（1）这座拱桥的半径R；（2）若要使汽车过桥顶时对桥面恰无压力，则汽车过桥顶时的速度V的大小．【考点】向心力．【分析】（1）在桥顶，靠重力和支持力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出这座拱桥的半径．（2）当汽车对桥面的压力为零，则靠重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出汽车过桥顶时的速度大小．【解答】解：（1）设小车质量为m，桥面对小车支持力为FN，因汽车对桥面的压力等于车重的一半．由牛顿第三定律可知FN=对车利用牛顿第二定律有mg一FN=所以（2）设小车过桥顶时对桥面恰无压力时速度为V，此时小车只受重力作用由牛顿第二定律有所以．答：（1）这座桥的半径R为45m．（2）汽车过桥顶时的速度大小为m/s．16．小球用一条不可伸长的轻绳相连接，绳的另一端固定在悬点上．当小球在竖直面内来回摆动（如图甲所示），用力传感器测得绳子对悬点的拉力大小随时间变化的曲线（如图乙所示）．已知绳长为，绳子的最大偏角θ=60°，g=10m/s2，试求：（1）小球的质量m；（2）小球经过最低时的速度v．【考点】向心力；牛顿第二定律．【分析】（1）小球在最高点时绳子的拉力最小，在最低点时绳子拉力最大，由图读出最高点时绳子的拉力，根据最高点时向心力为0，即绳子的拉力与重力绳子方向的合力为0，列式求出摆球的质量m．（2）根据最低点时绳子的拉力最大，结合牛顿第二定律求出摆球的最大速度．【解答】解：（1）由图读出，小球在最高点时的拉力大小Fmin=小球在最高点时，小球的速度为0，向心力为0，即绳子的拉力与重力绳子方向的合力为0，则有：Fmin=mgcosθ得：m==