内容正文:
训练一 曲线运动
1.下列关于曲线运动的说法中,正确的是( )
A.加速度恒定的运动不可能是曲线运动
B.加速度变化的运动必定是曲线运动
C.物体在恒定合力作用下不可能做曲线运动
D.做曲线运动的物体,其速度方向与加速度方向一定不在同一直线上
解析 只要加速度与速度方向不共线,不管加速度恒定还是变化,物体一定做曲线运动,A、B错误,D正确;同样,只要合力与速度方向不共线,不管合力恒定还是变化,物体一定做曲线运动,C错误。
答案 D
2.高台跳水比赛时,运动员起跳后在空中做出各种动作,最后沿竖直方向进入水中。若此过程中运动员头部连续的运动轨迹示意图如图中虚线所示,a、b、c、d为运动轨迹上的四个点。关于运动员头部经过这四个点时的速度方向,下列说法中正确的是 ( )
A.经过a、b、c、d四个点的速度方向均可能竖直向下
B.只有经过a、c两个点的速度方向可能竖直向下
C.只有经过b、d两个点的速度方向可能竖直向下
D.只有经过c点的速度方向可能竖直向下
解析 由于曲线运动的速度方向为该点轨迹的切线方向,所以在图中的a点速度方向可能竖直向下,b点的速度方向竖直向上,c点的速度方向可能竖直向下,d点的速度方向竖直向上,故B正确,A、C、D错误。
答案 B
3.如图为水平桌面上的一条弯曲轨道。钢球进入轨道的M端沿轨道做曲线运动,它从出口N端离开轨道后的运动轨迹是 ( )
A.a B.b C.c D.d
解析 物体做曲线运动的条件是合力方向与速度方向不在同一条直线上,速度的大小可以不变,但方向时刻变化,由于外力的作用,钢球的状态不断改变,当离开末端时,由于惯性,仍保持原来运动的方向,即沿着曲线的切线方向,故C正确,A、B、D错误。
答案 C
4.运动员出色表现的背后,不仅有自身的努力付出,也有科技的加持。利用风洞实验室为运动装备进行风阻性能测试和为运动姿态进行风阻优化,该科技在我国已大量运用在各类比赛项目中,帮助运动员提高成绩。为了更加直观地研究风洞里的流场环境,我们可以借助丝带和烟线辅助观察,如图甲所示。在某次实验中获得一个重力可忽略不计的烟尘颗粒做曲线运动的轨迹,如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.烟尘颗粒速度始终不变
B.烟尘颗粒一定做匀变速曲线运动
C.P点处的加速度方向可能水平向左
D.Q点处的合力方向可能竖直向下
解析 烟尘颗粒做曲线运动的速度方向在变化,其速度不可能始终不变,A错误;由于曲线运动的合力指向轨迹凹侧,可知烟尘颗粒所受的力在变化,故不可能是匀变速曲线运动,B错误;曲线运动的合力指向轨迹凹侧,故P点处的加速度方向不可能水平向左,故C错误;由曲线运动的合力指向轨迹凹侧知Q点处的合力方向可能竖直向下,故D正确。
答案 D
5.如图所示的陀螺是民间较早的娱乐工具,也是我们很多人小时候喜欢玩的玩具。从上往下看(俯视),若陀螺立在某一点顺时针匀速转动,此时滴一滴墨水到陀螺,则被甩出的墨水径迹可能如图中的 ( )
解析 陀螺的边缘上的墨水从切线方向飞出,所以A、B错误;陀螺立在某一点顺时针匀速转动,所以墨水滴的方向要与顺时针方向的前方一致,故C错误,D正确。
答案 D
6.如图是我国著名网球运动员精彩的比赛瞬间,如果网球离开球拍后,沿图中虚线做曲线运动,则:
(1)图中画出的各点的速度方向是否正确?
(2)网球离开球拍后,忽略空气阻力,网球做匀变速运动吗?
解析 (1)物体做曲线运动时,任意时刻的速度方向是曲线上该点的切线方向,故v2方向正确,v1方向、v3方向、v4方向均错误。
(2)网球离开球拍后,忽略空气阻力,网球只受重力,加速度恒定,故网球做匀变速运动。
答案 (1)v2方向正确,v1方向、v3方向、v4方向错误
(2)网球做匀变速运动
7.手抛泡沫滑翔飞机是一款锻炼儿童双手操作能力的户外玩具。手抛滑翔飞机在某次滑行过程中,在同一竖直面内从A到B滑出了一段曲线,如图所示。关于该段运动,下列说法正确的是( )
A.飞机速度始终不变
B.飞机所受合力不为零
C.在A处,空气对飞机没有作用力
D.在B处,空气对飞机的作用力与速度方向相反
解析 飞机做曲线运动,速度方向不断变化,则速度不断变化,加速度不为零,故所受合力不为零,A错误,B正确;飞机做曲线运动,其所受的合力指向轨迹曲线的凹侧,故在A、B两点均受到空气的作用力,不可能只受重力作用,且在B处,空气对飞机的作用力与速度方向不是相反的(如果空气对飞机的作用力与速度方向相反,合力方向不指向轨迹曲线的凹侧),C、D错误。
答案 B
8.嫦娥五号探测器着陆点位于月球正面风暴洋克里普地体的东北部地区,该地区被认为是月球表面最年轻的玄武岩单元之一。嫦娥五号从距月面15 km的近月轨道下降着陆必须实行动力下降,通过发动机喷气获得动力。其减速着陆的轨迹如图所示,其中ab段为主减速段,假设ab段轨迹为倾斜直线,则在ab段发动机喷气的方向可能是( )
A.v1方向 B.v2方向
C.v3方向 D.v4方向
解析 嫦娥五号着陆在月球前的主减速段几乎是沿着一条倾斜的直线做减速运动,故受到的合力方向与运动方向相反,因受到的重力方向竖直向下,通过受力分析可知:发动机的喷气方向为v3方向,故C正确,A、B、D错误。
答案 C
9.如图,在空旷地带把玩具飞镖抛出,飞镖的全部质量可看作集中在A点,用频闪照片记录飞镖位置和该位置飞镖头的指向,则以下说法正确的是( )
A.飞镖落至地面插入泥土后飞镖头的指向就是飞镖所受合外力的方向
B.将照片上每次记录的A点用平滑曲线连接,飞镖头总在这个曲线的凹侧
C.用飞镖头的指向来表示瞬时速度的方向,属于放大法
D.改变飞镖抛射的角度和初速度,多次记录的目的是寻找普遍规律
解析 用飞镖头的指向表示瞬时速度的方向,将不易观察的量变为易观察的量,属于转换法,C错误;将照片上每次记录的A点用平滑曲线连接得到飞镖的近似轨迹,飞镖头的指向沿轨迹切线,故飞镖头总是在这个曲线的凸侧,B错误;插入泥土后飞镖头的指向为飞镖插入泥土时的速度方向,A错误;探究原理型实验,改变相关条件,多次记录的目的是寻找普遍规律,D正确。
答案 D
10.说起车开得快,小明想起一个笑话:一个驾校学员紧张地问师傅:“我是不是开得太快啊?”坐在副驾驶位的师傅说:“你哪里是开得太快,你那是飞得太低!”笑笑过后,小明想明年高考结束后一定把驾照考到手。如图所示是一个新学员驾驶教练车在水平路面上匀速转弯时的情形,考虑空气阻力,则下列说法中正确的是 ( )
A.教练车所受地面的摩擦力与小车前进的方向相反
B.教练车所受地面的摩擦力与小车前进的方向相同
C.教练车所受地面的摩擦力垂直小车前进的方向且指向弯道内侧
D.教练车所受地面的摩擦力指向弯道内侧且偏向小车前进的方向
解析 教练车匀速转弯,所受合力垂直速度方向指向轨迹内侧,教练车在水平方向受到地面的摩擦力和向后的空气阻力作用,因此地面摩擦力沿前进方向的分量要与阻力平衡,所以地面摩擦力指向轨迹内侧偏向小车前进的方向,故D正确,A、B、C错误。
答案 D
11.擦窗机器人帮助人们解决了高层擦窗、室外擦窗难的问题。如图所示,擦窗机器人在竖直玻璃窗上沿直线由A向B运动,速度逐渐减小。已知F为机器人除重力外的其他力的合力,则擦窗机器人在此过程中在竖直平面内的受力分析可能正确的是( )
解析 擦窗机器人沿直线从A向B减速运动,故合外力和速度要共线反向,A、D图中的合外力(或为零)和速度不共线,要做曲线运动或匀速直线运动,故A、D错误;B图中的合力可能与速度共线反向,从而做减速直线运动,故B正确;C图中的合力不可能与速度共线反向,不可能做减速直线运动,故C错误。
答案 B
12.歼-20战斗机列装空军作战部队,意味着中国是继美国之后世界上第二个走完第五代战斗机论证评价、设计、研发、原型机测试、定型生产、最终服役全部阶段的国家。
(1)如果歼-20在某次飞行过程中沿曲线MN加速向上爬升,请问在飞行过程中其所受合力与速度方向夹角有何特点?
(2)在图中最能表示歼-20在P点的速度方向与其受到合力的方向的是?
解析 (1)由于歼-20沿曲线加速爬升,所以其所受合力方向与速度方向的夹角为锐角。
(2)由于速度方向与轨迹切线方向一致,所以在P点的速度方向是③;由于歼-20所受合力方向与速度方向夹角为锐角,所以它所受合力的方向是②。
答案 见解析
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