内容正文:
高一物理
一、单选题(每小题3分,共24分)
1. 关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A. 物体受到变力作用时就做曲线运动
B. 做曲线运动的物体受到的合外力可以为零
C. 做曲线运动的物体速度方向保持不变
D. 曲线运动一定是变速运动
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体受到变力的作用,如果力的方向和速度在同一条直线上时,物体做的仍是直线运动,只不过是物体的加速度的大小在变化,故A错误;
B.既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,物体一定受到合力的作用,合外力不可能为零,故B错误;
C.既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,故C错误;
D.既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,物体一定受到合力的作用,所以线运动一定是变速运动,故D正确。
故选D。
2. 在光滑水平面上有一质量为2 kg的物体,受几个共点力作用做匀速直线运动。现突然将与速度反方向的2 N的力水平旋转90°,则关于物体运动情况的叙述正确的是( )
A. 物体做速度大小不变的曲线运动
B. 物体做加速度大小变化的曲线运动
C. 物体做加速度为m/s2的匀变速曲线运动,速度越来越大
D. 物体做加速度为m/s2的匀变速曲线运动,速度越来越小
【答案】C
【解析】
【详解】物体原来所受合力为零,当将与速度方向相反的2N的力水平旋转90°后,其受力如图所示:
其中
Fx=Fy=2N
F是Fx、Fy的合力,即
F=2N
且大小、方向都不变,为恒力,物体的加速度为
a==m/s2=m/s2
大小恒定,方向与速度方向不在同一直线上,故物体做匀变速曲线运动,且合力方向与速度方向夹角小于90°,则速度越来越大。
故选C。
3. 内壁光滑的牛顿管抽成真空,现让牛顿管竖直倒立,同时水平向右匀速移动,则管中羽毛的运动轨迹可能是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】内壁光滑的牛顿管抽成真空,现让牛顿管竖直倒立,则管中羽毛只受到重力作用,做自由落体运动;那么水平方向上做匀速直线运动,竖直方向下做匀加速直线运动,加速度方向向下,因为合加速度的方向竖直向下,与合速度不在同一条直线上,合运动的轨迹为曲线.因为加速度的方向(即合力的方向)大致指向轨迹凹的一向,所以选C.
4. 东京奥运全红婵以“完美一跳”而使金牌生辉,荣耀乡里,这是运动员平时刻苦训练所结硕果。如图所示,虚线是跳水运动员在某次训练中,运动员离台后其头部在空中轨迹示意图。A为曲线轨迹起始点,B为轨迹最高点,C点的切线沿竖直方向,D点是即将入水点。关于运动员头部在空中运动下述正确的是( )
A. 在A处速度和加速度都沿竖直方向 B. 在B加速度向下,速度沿水平方向
C. 在C处速度和加速度都沿水平方向 D. 在D处速度向下,加速度向上
【答案】B
【解析】
【详解】曲线运动物体某位置的速度方向在该点所在轨迹的切线方向上,合力方向(即加速度方向)指向轨迹弯曲的方向,根据题目轨迹示意图,可知B速度水平向左,加速度都向下,同理可知ACD错误,B正确。
故选B。
5. 机械表的时针和分针做匀速圆周运动时,下列说法中正确的是( )
A. 分针的角速度是时针的12倍
B. 分针的角速度是时针的60倍
C. 如果分针的长度是时针的1.5倍,则分针端点的线速度是时针端点线速度的8倍
D. 如果分针的长度是时针的1.5倍,则分针端点的线速度是时针端点线速度的1.5倍
【答案】A
【解析】
【详解】AB.匀速圆周运动角速度满足公式
分针周期,时针周期,因此角速度比值,故A正确,B错误;
CD.线速度与角速度的关系为
已知,因此线速度比值,故CD错误
故选A。
6. 如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m的小球.若给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆.设细绳与竖直方向的夹角为θ,重力加速度为g,下列说法中正确的是( )
A. 小球受重力、绳的拉力和向心力作用
B. 小球的线速度
C. 小球的角速度
D. 小球的向心加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.小球只受重力和绳的拉力,向心力是根据力的作用效果命名的,不是实际受到的力,故A错误;
BC.小球做匀速圆周运动,有
可解得小球的线速度和角速度分别为
故BC错误;
D.小球做匀速圆周运动,向心加速度为
故D正确。
故选D。
7. 小船以一定的速率垂直河岸向对岸划去,当水流匀速时,它渡河的时间、发生的位移与水速的关系是( )
A. 水速小时,位移小,时间亦小 B. 水速大时,位移大,时间亦大
C. 水速大时,位移大,但时间不变 D. 位移、时间大小与水速大小无关
【答案】C
【解析】
【详解】小船以一定的速率使船头垂直河岸向对岸划去,即垂直于河岸方向上的速度不变,根据
知水流速变化时,渡河的时间不变,水流速增大,则
在沿河岸方向上的位移增大,则合位移增大。
故选C。
8. 如图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当汽车匀速向左运动时,物体M的受力和运动情况是( )
A. 绳的拉力等于M的重力
B. 绳的拉力大于M的重力
C. 物体M向上做匀速运动
D. 物体M向上做匀加速运动
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】CD.汽车匀速向左运动,其速度可分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,沿绳子方向的分速度
汽车在匀速向左运动的过程中,绳子与水平方向的夹角θ减小,所以v′增大,即物体M向上做加速运动,又因为v′变化不均匀,所以不是匀加速运动,选项C、D错误;
AB.由于物体M做加速运动,由
所以绳子的拉力大于M的重力,选项A错误,B正确;
故选B。
二、多选题(每题4分,共16分)
9. 如图甲所示,在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上运动,其v-t图像如图乙所示。人顶杆沿水平地面运动的x-t图像如图丙所示。若以地面为参考系,下列说法中正确的是( )
A. 猴子的运动轨迹为直线
B. 猴子在2s内做匀变速曲线运动
C. t=1s时猴子的速度大小为4m/s
D. t=2s时猴子的加速度大小为4m/s2
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.由乙图知,猴子竖直方向上做匀减速直线运动,加速度竖直向下。由丙图知,猴子水平方向上做匀速直线运动,则猴子的加速度竖直向下,与初速度方向不在同一直线上,所以猴子在2s内做匀变速曲线运动,故A错误,B正确;
C.s-t图像的斜率等于速度,则知猴子水平方向的初速度大小为
t=0时猴子竖直方向分速度,则t=1s时猴子竖直分速度为,因此t=1s时猴子的速度大小为,故C错误;
D.v-t图像的斜率等于加速度,则知猴子的加速度大小为,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,x轴在水平地面上,y轴沿竖直方向,图中画出了从y轴上沿x轴正方向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹,其中b和c是从同一点抛出的,不计空气阻力,则( )
A. a的运动时间比b的长
B. b和c的运动时间相同
C. a的初速度比b的大
D. b的初速度比c的小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.竖直方向都做自由落体运动,根据
解得
a比b的高度低,可知a比b运动的时间短;b、c下降的高度相同,b和c运动的时间相同,故A错误,B正确;
C. a比b运动的时间短,a的水平位移大于b,根据可知,a的水平初速度大于b,故C正确;
D.b、c的运动时间相等,b的水平位移大于c,根据可知,b的水平初速度大于c,故D错误。
故选BC。
11. 如图所示的皮带传动装置,主动轮O1两轮的半径分别为3r和r,从动轮O2轮的半径为2r,A、B、C分别为轮缘上的三点,设皮带不打滑,则下列比例关系正确的是( )
A. A、B、C三点的加速度大小之比为
B. A、B、C三点的线速度大小之比为
C. A、B、C三点的角速度之比为
D. A、B、C三点的加速度大小之比为
【答案】ABC
【解析】
【详解】BC.根据题意可知,A点和B点角速度相等,B点和C点线速度相等,根据
可得
所以
故BC正确;
AD.根据
可得
故A正确,D错误。
故选ABC。
12. 如图所示,两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点,并在同一水平面内做匀速圆周运动,则它们的( )
A. 周期相同 B. 线速度的大小相等
C. 角速度的大小相等 D. 向心加速度的大小相等
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】CD.对小球受力分析如图
自身重力,绳子拉力,合力提供向心力即水平指向圆心,设绳子和竖直方向夹角为,悬点到天花板的距离为,则有
可得向心加速度
所以加速度不相等,角速度相等,故C正确,D错误;
B.由于水平面内圆周运动的半径不同,线速度
所以线速度不同,故B错误。
A.周期
角速度相等,所以周期相等,故A正确。
故选AC。
三、实验题(每空2分,共16分)
13. 如图所示,图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图,图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定,且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的传动下匀速转动。
(1)两槽转动的角速度___________。(选填“>”“=”或“<”=)。
(2)现有两质量相同的钢球,①球放在A槽的边缘,②球放在B槽的边缘,它们到各自转轴的距离之比为。则钢球①、②的线速度之比为___________;受到的向心力之比为___________。
【答案】 ①. = ②. 2:1 ③. 2:1
【解析】
【详解】[1](1)a、b两轮是同皮带转动,所以两者具有相同的线速度,根据
可知,A、B槽分别与a、b轮同轴固定,且a、b轮半径相同,所以A、B两槽转动的角速度相等;
[2](2)根据
因为A、B两槽转动的角速度相等,则钢球①、②的线速度之比为
[3]根据向心力公式
受到的向心力之比为
14. 用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有__________;
A. 斜槽轨道光滑 B. 斜槽轨道末端水平
C. 挡板高度等间距变化 D. 每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系;
a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的__________(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点:
在确定y轴时__________(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重锤线平行;
b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图乙所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是和,则__________(选填“>”、“<”或者“=”);可求得钢球平抛的初速度大小为__________(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。
【答案】(1)BD (2) ①. 球心 ②. 需要 ③. > ④.
【解析】
【小问1详解】
ABD.因为本实验是研究平抛运动,只需要每次实验都能保证钢球做相同的平抛运动,即每次实验都要保证钢球从同一高度处无初速度释放并水平抛出,没必要要求斜槽轨道光滑,因此A错误,BD正确;
C.挡板高度可以不等间距变化,故C错误。
故选BD。
【小问2详解】
a.[1][2]因为钢球做平抛运动的轨迹是其球心的轨迹,故将钢球静置于Q点,钢球的球心对应的白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点);在确定轴时需要轴与重锤线平行。
b.[3][4]由于平抛的竖直分运动是自由落体运动,故相邻相等时间内竖直方向上的位移之比为1:3:5:…,故两相邻相等时间内竖直方向上的位移之比越来越大,因此
由
,
联立解得
四、计算题(本题有4个小题,共44分)
15. 如图所示,跳台滑雪时,运动员踏着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上(未画出)获得一速度后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆,这项运动非常惊险。设一位运动员由斜坡顶端A点沿水平方向飞出的速度v0=20m/s,落点在斜坡上的B点,斜坡倾角θ取37°,斜坡可以看成一斜面,不计空气阻力。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)运动员在空中飞行的时间;
(2)A、B间的距离;
(3)运动员从A点飞出后,经多长时间离斜坡的距离最远?
【答案】(1)3s (2)75m
(3)1.5s
【解析】
【小问1详解】
运动员由A点到B点做平抛运动,水平方向的位移x=v0t
竖直方向的位移
又
联立以上三式得运动员在空中的飞行时间t=3 s。
【小问2详解】
由题意知
得A、B间的距离s=75 m
【小问3详解】
当运动员的速度与斜坡平行时,运动员离斜坡最远,此时竖直速度vy1=v0tan37°
设所用时间为t1,则vy1=gt1
所以t1=1.5 s
16. 如图一辆质量为500kg的汽车通过一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部时。
(1)如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部,则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大?
(2)如果汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零,则汽车通过拱桥的顶部时速度是多大?
(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度至少多大。(重力速度g取10m/s2,地球半径R取6.4×103km)
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
【详解】(1)根据牛顿第二定律
所以
(2)压力恰好为零,重力充当向心力
则
(3)重力充当向心力所以有
则
17. 如图所示,把质量为0.6 kg的物体A放在水平转盘上, A的重心到转盘中心O点的距离为0.2 m,若A与转盘间的最大静摩擦力为3 N,,求:
(1)转盘绕中心O以的角速度旋转,A相对转盘静止时,转盘对A摩擦力的大小与方向。
(2)为使物体A相对转盘静止,求转盘绕中心O旋转的角速度ω的最大值。
【答案】(1)0.48 N,沿OA所在半径指向圆心O;(2)
【解析】
【分析】(1)物体做圆周运动,靠静摩擦力提供向心力,根据,求出物体受到的摩擦力。
(2)静摩擦力提供圆周运动所需的向心力,当静摩擦力达到最大静摩擦力时,此时的角速度为最大角速度。
【详解】(1)静摩擦力提供向心力,有
故转盘绕中心O以的角速度旋转时,A受到的摩擦力大小为0.48N,方向指向圆心。
(2)当A所受最大静摩擦力提供向心力时,转盘绕中心O旋转的角速度最大,由
解得
18. 如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内,A通过最高点C时,对管壁上部的压力为,B通过最高点C时,对管壁下部的压力为。求A、B两球落地点间的距离。
【答案】
【解析】
【详解】两个小球离开轨道后均做平抛运动,竖直方向上运动情况相同,有
可得
在最高点时,两小球受重力和管壁的作用力,这两个力的合力作为向心力。
对A球
解得
则
对B球
解得
则
A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差,即
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高一物理
一、单选题(每小题3分,共24分)
1. 关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A. 物体受到变力作用时就做曲线运动
B. 做曲线运动的物体受到的合外力可以为零
C. 做曲线运动的物体速度方向保持不变
D. 曲线运动一定是变速运动
2. 在光滑水平面上有一质量为2 kg的物体,受几个共点力作用做匀速直线运动。现突然将与速度反方向的2 N的力水平旋转90°,则关于物体运动情况的叙述正确的是( )
A. 物体做速度大小不变的曲线运动
B. 物体做加速度大小变化的曲线运动
C. 物体做加速度为m/s2的匀变速曲线运动,速度越来越大
D. 物体做加速度为m/s2的匀变速曲线运动,速度越来越小
3. 内壁光滑的牛顿管抽成真空,现让牛顿管竖直倒立,同时水平向右匀速移动,则管中羽毛的运动轨迹可能是( )
A. B. C. D.
4. 东京奥运全红婵以“完美一跳”而使金牌生辉,荣耀乡里,这是运动员平时刻苦训练所结硕果。如图所示,虚线是跳水运动员在某次训练中,运动员离台后其头部在空中轨迹示意图。A为曲线轨迹起始点,B为轨迹最高点,C点的切线沿竖直方向,D点是即将入水点。关于运动员头部在空中运动下述正确的是( )
A. 在A处速度和加速度都沿竖直方向 B. 在B加速度向下,速度沿水平方向
C. 在C处速度和加速度都沿水平方向 D. 在D处速度向下,加速度向上
5. 机械表的时针和分针做匀速圆周运动时,下列说法中正确的是( )
A. 分针的角速度是时针的12倍
B. 分针的角速度是时针的60倍
C. 如果分针的长度是时针的1.5倍,则分针端点的线速度是时针端点线速度的8倍
D. 如果分针的长度是时针的1.5倍,则分针端点的线速度是时针端点线速度的1.5倍
6. 如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m的小球.若给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆.设细绳与竖直方向的夹角为θ,重力加速度为g,下列说法中正确的是( )
A. 小球受重力、绳的拉力和向心力作用
B. 小球的线速度
C. 小球的角速度
D. 小球的向心加速度
7. 小船以一定的速率垂直河岸向对岸划去,当水流匀速时,它渡河的时间、发生的位移与水速的关系是( )
A. 水速小时,位移小,时间亦小 B. 水速大时,位移大,时间亦大
C. 水速大时,位移大,但时间不变 D. 位移、时间大小与水速大小无关
8. 如图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当汽车匀速向左运动时,物体M的受力和运动情况是( )
A. 绳的拉力等于M的重力
B. 绳的拉力大于M的重力
C. 物体M向上做匀速运动
D. 物体M向上做匀加速运动
二、多选题(每题4分,共16分)
9. 如图甲所示,在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上运动,其v-t图像如图乙所示。人顶杆沿水平地面运动的x-t图像如图丙所示。若以地面为参考系,下列说法中正确的是( )
A. 猴子的运动轨迹为直线
B. 猴子在2s内做匀变速曲线运动
C. t=1s时猴子的速度大小为4m/s
D. t=2s时猴子的加速度大小为4m/s2
10. 如图所示,x轴在水平地面上,y轴沿竖直方向,图中画出了从y轴上沿x轴正方向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹,其中b和c是从同一点抛出的,不计空气阻力,则( )
A. a的运动时间比b的长
B. b和c的运动时间相同
C. a的初速度比b的大
D. b的初速度比c的小
11. 如图所示的皮带传动装置,主动轮O1两轮的半径分别为3r和r,从动轮O2轮的半径为2r,A、B、C分别为轮缘上的三点,设皮带不打滑,则下列比例关系正确的是( )
A. A、B、C三点的加速度大小之比为
B. A、B、C三点的线速度大小之比为
C. A、B、C三点的角速度之比为
D. A、B、C三点的加速度大小之比为
12. 如图所示,两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点,并在同一水平面内做匀速圆周运动,则它们的( )
A. 周期相同 B. 线速度的大小相等
C. 角速度的大小相等 D. 向心加速度的大小相等
三、实验题(每空2分,共16分)
13. 如图所示,图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图,图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定,且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的传动下匀速转动。
(1)两槽转动的角速度___________。(选填“>”“=”或“<”=)。
(2)现有两质量相同的钢球,①球放在A槽的边缘,②球放在B槽的边缘,它们到各自转轴的距离之比为。则钢球①、②的线速度之比为___________;受到的向心力之比为___________。
14. 用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有__________;
A. 斜槽轨道光滑 B. 斜槽轨道末端水平
C. 挡板高度等间距变化 D. 每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系;
a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的__________(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点:
在确定y轴时__________(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重锤线平行;
b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图乙所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是和,则__________(选填“>”、“<”或者“=”);可求得钢球平抛的初速度大小为__________(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。
四、计算题(本题有4个小题,共44分)
15. 如图所示,跳台滑雪时,运动员踏着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上(未画出)获得一速度后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆,这项运动非常惊险。设一位运动员由斜坡顶端A点沿水平方向飞出的速度v0=20m/s,落点在斜坡上的B点,斜坡倾角θ取37°,斜坡可以看成一斜面,不计空气阻力。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)运动员在空中飞行的时间;
(2)A、B间的距离;
(3)运动员从A点飞出后,经多长时间离斜坡的距离最远?
16. 如图一辆质量为500kg的汽车通过一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部时。
(1)如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部,则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大?
(2)如果汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零,则汽车通过拱桥的顶部时速度是多大?
(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度至少多大。(重力速度g取10m/s2,地球半径R取6.4×103km)
17. 如图所示,把质量为0.6 kg的物体A放在水平转盘上, A的重心到转盘中心O点的距离为0.2 m,若A与转盘间的最大静摩擦力为3 N,,求:
(1)转盘绕中心O以的角速度旋转,A相对转盘静止时,转盘对A摩擦力的大小与方向。
(2)为使物体A相对转盘静止,求转盘绕中心O旋转的角速度ω的最大值。
18. 如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内,A通过最高点C时,对管壁上部的压力为,B通过最高点C时,对管壁下部的压力为。求A、B两球落地点间的距离。
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