物理必修 第二册1 曲线运动课时练习

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合格考过关检验
一、选择题(第1~5题为单选题,第6~7题为多选题)
1.做曲线运动的物体,在运动过程中,一定变化的物理量是( )
A.速率B.速度
C.加速度D.合力
答案:B
解析:物体做曲线运动时,速度方向一定变化,速度大小不一定变化,即速率可能不变,但速度一定变化,选项A错误,B正确。做曲线运动的物体的合力和加速度有可能变化,也有可能不变化,选项C、D错误。
2.下列关于曲线运动的说法不正确的是( )
A.做曲线运动的物体,轨迹上某点的切线方向即为物体在该位置的速度方向
B.曲线运动可以是匀速运动
C.在曲线运动中,物体的加速度方向和速度方向是不相同的
D.当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动
答案:B
解析:做曲线运动的物体,轨迹上某点的切线方向即为物体在该位置的速度方向,选项A正确;做曲线运动的物体速度方向不断变化,即速度不断变化,则不是匀速运动,选项B错误;在曲线运动中,物体的加速度方向和速度方向是不相同的,选项C正确;当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动,选项D正确。
3.如图所示,高速摄像机记录了一名擅长飞牌、射牌的魔术师的发牌过程,虚线是飞出的扑克牌的轨迹,则扑克牌所受合力F与速度v关系正确的是( )
答案:A
解析:做曲线运动的物体速度方向沿切线方向,而受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧,由此可以判断选项B、C、D错误,A正确。
4.一辆静止在水平地面上的汽车里有一个小球从高处自由下落,下落一半高度时汽车突然向右匀加速运动,站在车厢里的人观察到小球的运动轨迹是图中的( )
答案:C
解析:开始时小球相对于观察者做自由落体运动;当车突然向右加速时,等效于小球相对于汽车突然向左加速,受到一个水平向左的力,故观察者看到小球的运动轨迹应该是选项C所示。
5.下列说法正确的是( )
A.曲线运动的速度大小可能不变
B.曲线运动的速度方向可能不变
C.曲线运动一定是变加速运动
D.做曲线运动的物体所受的合力一定是变力
答案:A
解析:做曲线运动的物体的速度方向时刻变化,速度大小可以不变,也可以变化,选项A正确,B错误;曲线运动一定是变速运动,但是加速度可能不变,也可能时刻改变,故曲线运动不一定是变加速运动,也可能是匀变速运动,选项C错误;做曲线运动的物体所受合力可以是恒力,也可以是变力,选项D错误。
6.一物体在xOy直角坐标平面内运动的轨迹如图所示,其中初速度方向沿虚线方向,下列判断正确的是( )
A.物体可能受沿x轴正方向的恒力作用
B.物体可能受沿y轴负方向的恒力作用
C.物体可能受沿虚线方向的恒力作用
D.物体不可能受恒力作用
答案:AB
解析:根据物体做曲线运动的条件可知物体受到的合力方向应该指向轨迹弯曲的内侧,选项A、B正确,C错误;所受的力可以为恒力,也可以为变力,选项D错误。
7.电动自行车绕如图所示的400 m标准跑道运动,车上车速表一直显示15 km/h。则下列说法正确的是( )
A.电动自行车的速度一直保持不变
B.电动自行车沿弯道BCD运动过程中,车一直具有加速度
C.电动自行车绕跑道一周的平均速度等于零
D.电动自行车在弯道上运动时合力方向不可能沿切线方向
答案:BCD
解析:电动自行车运动过程中,速度大小保持不变,速度的方向在弯道处发生变化,选项A错误;经过弯道时,速度方向始终沿弯道的切线方向,在不断发生变化,一直具有加速度,方向指向弯道的内侧,选项B正确;此加速度由电动自行车所受合力提供,由牛顿第二定律可以推断,此合力方向也必指向弯道内侧,而不可能沿切线方向,选项D正确;电动自行车绕跑道一周过程中位移为零,由平均速度概念可知,此过程中平均速度为零,选项C正确。
二、论述题
8.下图为一空间探测器的示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机,P1、P3的连线与空间一固定平面直角坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与y轴平行。每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动。开始时,探测器以恒定的速率v0向x轴正方向平移。
(1)单独分别开动P1、P2、P3、P4,探测器将分别做什么运动?
(2)单独开动P2、P4,探测器的运动有什么不同?
解答:(1)单独开动P1时,力沿x轴负方向,故探测器做匀减速直线运动;单独开动P3时,探测器做匀加速直线运动;单独开动P2或P4时,探测器做匀变速曲线运动。
(2)单独开动P2时,探测器做曲线运动,运动轨迹向上弯曲;单独开动P4时,探测器做曲线运动,运动轨迹向下弯曲。
等级考素养提升
一、选择题(第1~5题为单选题,第6~7题为多选题)
1.下图为某一物体的速度—时间图像,则由此可知物体是做( )
A.曲线运动B.匀速直线运动
C.匀变速直线运动D.变加速直线运动
答案:D
解析:v-t图像中的曲线不是物体运动的轨迹。据题图可知,物体运动的速度方向一直为正方向,其大小逐渐减小,斜率逐渐增大,即物体做加速度逐渐增大的减速直线运动。
2.从高处水平抛出的物体在各个时刻的速度、加速度方向如图所示(不考虑空气阻力),其中正确的是( )
答案:C
解析:物体在飞行过程中只受重力,方向竖直向下,所以加速度的方向竖直向下,选项B、D错误;在曲线运动中,速度的方向时刻改变,而A项中速度的方向保持不变,选项A错误;C项中速度和加速度的方向都正确,选项C正确。
3.如图所示,一个放飞了的孔明灯在竖直Oy方向做匀加速运动,在水平Ox方向做匀速运动,孔明灯的运动轨迹可能为( )
A.直线OAB.曲线OB
C.曲线OCD.曲线OD
答案:D
解析:孔明灯在竖直Oy方向做匀加速运动,此方向上合力沿Oy方向,在水平Ox方向做匀速运动,此方向上合力为零,所以合运动的加速度方向沿Oy方向,但合速度方向不沿Oy方向,孔明灯做曲线运动,结合合力指向轨迹凹侧可知轨迹可能为OD,选项D正确,A、B、C错误。
4.关于物体的受力和运动,下列说法正确的是( )
A.物体在不垂直于速度方向的合力作用下,速度大小可能一直不变
B.物体做曲线运动时,某点的加速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向
C.物体受到变化的合力作用时,它的速度大小一定改变
D.做曲线运动的物体,一定受到与速度不在同一直线上的合力作用
答案:D
解析:物体的速度方向与所受合力方向不垂直,则速度大小一定改变,故选项A错误;物体做曲线运动时,某点的速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向,故选项B错误;物体受到变化的合力作用时,它的速度大小可以不改变,故选项C错误;物体做曲线运动的条件是一定受到与速度不在同一直线上的合力作用,故选项D正确。
5.双人滑冰运动员在光滑的水平冰面上做表演,甲运动员给乙运动员一个水平恒力F,乙运动员在冰面上完成了一段优美的弧线MN。vM与vN正好成90°角,则此过程中,乙运动员受到甲运动员的恒力可能是图中的( )
A.F1B.F2
C.F3D.F4
答案:C
解析:根据题图可知乙运动员由M向N做曲线运动,乙运动员向前的速度减小,同时向右的速度增大,故合力的方向指向水平线下方,故F3的方向可能是乙运动员受到的恒力方向,选项C正确,A、B、D错误。
6.物体在力F1、F2、F3的共同作用下做匀速直线运动,若突然撤去外力F1,则物体的运动情况是( )
A.必沿着F1的方向做匀加速直线运动
B.必沿着F1的方向做匀减速直线运动
C.不可能做匀速直线运动
D.可能做直线运动,也可能做曲线运动
答案:CD
解析:撤去外力F1后物体所受合力大小及方向恒定,故撤去外力F1后物体不可能做匀速直线运动,选项C正确。若合力与物体的运动方向在一条直线上,则物体做匀变速直线运动,若合力与物体的运动方向不在一条直线上,则物体做匀变速曲线运动,故选项A、B错误,D正确。
7.翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目。如图所示,翻滚过山车(可看成质点)从高处冲下,过M点时速度方向如图所示,在圆形轨道内经过A、B、C三点。下列说法正确的是( )
A.过山车做匀速运动
B.过山车做变速运动
C.过山车受到的合力不等于零
D.过山车经过A、C两点时的速度方向相同
答案:BC
解析:过山车做曲线运动,其速度方向时刻变化,速度是矢量,故过山车的速度是变化的,即过山车做变速运动,选项A错误,B正确;做变速运动的过山车具有加速度,由牛顿第二定律可知过山车所受合力一定不为零,选项C正确;过山车经过A点时,速度方向竖直向上,经过C点时,速度方向竖直向下,选项D错误。
二、论述题
8.在光滑平面上的一运动质点以速度v通过原点O,v与x轴成α角,与此同时,质点上加有沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy,试着分析Fx与Fy的大小关系对质点运动轨迹的影响。
解答:质点所受合力方向与速度方向不在同一直线上时,质点做曲线运动。(1)若Fy=Fxtan α,则Fx和Fy的合力F与v在同一直线上,此时质点做直线运动;(2)若Fy,则Fx、Fy的合力F与x轴的夹角β<α,则质点偏向x轴一侧做曲线运动;(3)若Fy>Fxtan α,即tan α<,则Fx、Fy的合力F与x轴的夹角β>α,则质点偏向y轴一侧做曲线运动。