内容正文:
曲线运动
(时间:90分钟 分值:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~12题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.一质点在某段时间内做曲线运动,则在这段时间内( )
A.速度一定在不断改变,加速度也一定不断改变
B.速度可以不变,但加速度一定不断改变
C.质点不可能在做匀变速运动
D.质点在某点的速度方向一定是曲线上该点的切线方向
【解析】选D 质点做曲线运动时某点的速度方向为曲线上该点的切线方向,故速度方向时刻改变,所以曲线运动是变速运动,其加速度不为零,但加速度可以不变,例如平抛运动就是匀变速运动,故A、B、C错误,D正确。
2.“神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动,神舟十号航天员在“天宫一号”展示了失重环境下的物理实验或现象,下列四个实验可以在“天宫一号”舱内完成的有( )
A B C D
A.用台秤称量重物的质量
B.用水杯喝水
C.用沉淀法将水与沙子分离
D.给小球一个很小的初速度,小球就可能在竖直面内做圆周运动
【解析】选D 重物处于完全失重状态,对台秤的压力为零,无法通过台秤测量物体的质量,故A错误;水杯中的水处于完全失重状态,水不会因重力而倒入嘴中,故B错误;沙子处于完全失重状态,不能通过沉淀法与水分离,故C错误;小球处于完全失重状态,给小球很小的初速度,小球在拉力作用下在竖直平面内做匀速圆周运动,故D正确.
3.如图所示,修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的.其原理可简化为图中所示的模型.A、B是转动的齿轮边缘的两点,则下列说法中不正确的是( )
A.A、B两点的线速度大小相等
B.A、B两点的角速度大小相等
C.A点的周期大于B点的周期
D.A点的向心加速度小于B点的向心加速度
【解析】选B 同缘传动时,边缘点的线速度相等,即vA=vB;根据v=ωr,可知半径大的角速度小,即ωA<ωB,根据T=eq \f(2π,ω),则有TA>TB,根据a=eq \f(v2,r),可知半径大的向心加速度小,则有aA<aB,故A、C、D正确,B不正确.
4.如图所示,一艘炮艇沿河由西向东快速顺水行驶,要使炮艇上发射的炮弹击中北岸的目标,射击方向应( )
A.偏向目标的西侧
B.偏向目标的东侧
C.对准目标
D.无论对准哪个方向都无法击中目标
【解析】选A 炮弹的实际速度方向沿目标方向,该速度是船的速度与射击速度的合速度,根据平行四边形定则,知射击的方向偏向目标的西侧,故A正确,B、C、D错误.
5. 在运动的合成和分解的实验中,红蜡块在长1 m的竖直放置的玻璃管中,在竖直方向能做匀速直线运动。现在某同学拿着玻璃管在水平方向上做匀加速直线运动,并每隔1s画出蜡块运动所到达的位置,描出轨迹,如图所示,若取轨迹上C点(x1,y1)作该曲线的切线(图中虚线)交y轴于A点,则A的坐标为( )
A.(0,0.6y1)
B.(0,0.5y1)
C.(0,0.4y1)
D.无法确定
【解析】选B 红蜡块的运动为类平抛运动,由平抛运动的知识可知,过C点的切线应交于蜡块竖直位移的中点,即(0,0.5y1),所以B正确。
6. 如图所示,质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中,杆的另一端固定一质量为m的小球,今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,角速度为ω,则下列说法正确的是(重力加速度为g)( )
A.球所受的合力大小为meq \r(g2-ω4R2)
B.球所受的合力大小为meq \r(g2+ω4R2)
C.球对杆作用力的大小为meq \r(g2-ω4R2)
D.球对杆作用力的大小为meq \r(ω4R2+g2)
【解析】选D 小球沿水平方向做匀速圆周运动,其所受合力提供向心力,大小为mω2R,A、B均错误;设杆对球的作用力为F,沿竖直方向的分力为Fy,水平方向的分力为Fx,则Fx=mω2R,Fy=mg,故杆对球的作用力大小为F=eq \r(F\o\al(2,x)+F\o\al(2,y))=meq \r(ω4R2+g2)。由牛顿第三定律可知,球对杆的作用力大小为meq \r(ω4R2+g2),故C错误,D正确。
如图所示,甲、乙两水平圆盘紧靠在一块,甲圆盘为主动轮,乙靠摩擦随甲转动且无相对滑动。甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r甲∶r乙=3∶1,两圆盘和小物体A、B之间的动摩擦因数相同,A、B的质量分别为m1、m2,A距O点为2r,B距O′点为r,当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时( )
A.A与B都没有相对圆盘滑动时,角速度之比ω1∶ω2=3∶1
B.A与B都没有相对圆盘滑动时,向心加速度之比 a1∶a2=1∶3
C.随转速慢慢增加,A先开始滑动
D