高中物理曲线运动经典练习题全集含答案.docx
- 文档编号:7035917
- 上传时间:2023-05-11
- 格式:DOCX
- 页数:110
- 大小:329.23KB
高中物理曲线运动经典练习题全集含答案.docx
《高中物理曲线运动经典练习题全集含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理曲线运动经典练习题全集含答案.docx(110页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
高中物理曲线运动经典练习题全集含答案
既然选择了远方便只顾风雨兼程
《曲线运动》超经典试题
1、关于曲线运动,下列说法中正确的是(AC)
A.曲线运动一定是变速运动B.变速运动一定是曲线运动
C.曲线运动可能是匀变速运动D.变加速运动一定是曲线运动
【解析】曲线运动的速度方向沿曲线的切线方向,一定是变化的,所以曲线运动一定是变速运动。
变速运动可能是速度的方向不变而大小变化,则可能是直线运动。
当物体受到的合力是大小、方
向不变的恒力时,物体做匀变速运动,但力的方向可能与速度方向不在一条直线上,这时物体做
匀变速曲线运动。
做变加速运动的物体受到的合力可能大小不变,但方向始终与速度方向在一条
直线上,这时物体做变速直线运动。
2、质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态,若突然撤去F1,而保持F2、F3不变,
则质点(A)
A.一定做匀变速运动B.一定做直线运动
C.一定做非匀变速运动D.一定做曲线运动
【解析】质点在恒力作用下产生恒定的加速度,加速度恒定的运动一定是匀变速运动。
由题意可
知,当突然撤去F1而保持F2、F3不变时,质点受到的合力大小为F1,方向与F1相反,故一定做匀
变速运动。
在撤去F1之前,质点保持平衡,有两种可能:
一是质点处于静止状态,则撤去F1后,
它一定做匀变速直线运动;其二是质点处于匀速直线运动状态,则撤去F1后,质点可能做直线运
动(条件是F1的方向和速度方向在一条直线上),也可能做曲线运动(条件是F1的方向和速度方向不在一条直线上)。
3、关于运动的合成,下列说法中正确的是(C)
A.合运动的速度一定比分运动的速度大
B.两个匀速直线运动的合运动不一定是匀速直线运动
C.两个匀变速直线运动的合运动不一定是匀变速直线运动
D.合运动的两个分运动的时间不一定相等
【解析】根据速度合成的平行四边形定则可知,合速度的大小是在两分速度的和与两分速度的差之间,故合速度不一定比分速度大。
两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动。
两个匀变速直线运动的合运动是否是匀变速直线运动,决定于两初速度的合速度方向是否与合加速度方向在一直线上。
如果在一直线上,合运动是匀变速直线运动;反之是匀变速曲线运动。
根据运动的同时性,合运动的两个分运动是同时的。
4、质量m=0.2kg的物体在光滑水平面上运动,其分速度vx和vy随时间变化的图线如图所示,求:
(1)物体所受的合力。
(2)物体的初速度。
(3)判断物体运动的性质。
(4)4s末物体的速度和位移。
【解析】根据分速度vx和vy随时间变化的图线可知,物体在
x轴上的分运动是匀加速直线运动,
在y轴上的分运动是匀速直线运动。
从两图线中求出物体的加速度与速度的分量,然后再合成。
(1)
由图象可知,物体在x轴上分运动的加速度大小
ax=1m/s2,在y轴上分运动的加速度为
0,故物体的合加速度大小为a=1m/s2
,方向沿x
轴的正方向。
则物体所受的合
力
F=ma=0.2×1N=0.2N,方向沿x轴的正方向。
(2)
由图象知,可得两分运动的初速度大小为
vx0=0,vy0=4m/s,故物体的初速度
v0vx02
vy2
0
0
42m/s=4m/s,方向沿y轴正方向。
(3)
根据
(1)和
(2)可知,物体有
y正方向的初速度,有
x正方向的合力,则物体做匀变
速曲线运动。
(4)4s末x和y方向的分速度是vx=at=4m/s,vy=4m/s,故物体的速度为
v=
vx2
vy2
42
42
4
2m/s,方向与x正向夹角θ,有tanθ=vy/vx=1。
x和y方向的分位移是
2
y
x=at/2=8m,y=vt=16m,则物体的位移为
s=
x2
y2
85m,方向与x正向的夹角φ,有tanφ=y/x=2。
5、已知某船在静水中的速率为
v=4m/s,现让船渡过某条河,假设这条河的两岸是理想的平行
1
线,河宽为d=100m,河水的流动速度为v2=3m/s,方向与河岸平行。
试分析:
⑴
欲使船以最短时间渡过河去,航向怎样?
最短时间是多少?
到达对岸的位置怎样?
船发
生的位移是多大?
⑵
欲使船渡河过程中的航行距离最短,船的航向又应怎样?
渡河所用时间是多少?
【解析】
⑴根据运动的独立性和等时性,当船在垂直河岸方向上的分速
度v⊥最大时,渡河所用时间最短,设船头指向上游且与上游河岸夹角为
α,
v1
v
其合速度v与分运动速度v、v
的矢量关系如图1所示。
河水流速v
平行
1
2
2
于河岸,不影响渡河快慢,船在垂直河岸方向上的分速度
v⊥=v1sinα,则
α
v2
t=
d
图1
船渡河所用时间为
。
v1sin
显然,当sinα=1即α=90°时,v⊥最大,t最小,此时船身垂直于河岸,船头始终指
向正对岸,但船实际的航向斜向下游,如图2所示。
A
渡河的最短时间
t
min=d
100
v1
v
=
s=25s。
v1
4
v2
船的位移为
s=v
t=
v12
v22
t
min=42
32
×25m=
图2
125m。
-1-
既然选择了远方便只顾风雨兼程
船渡过河时已在正对岸的下游
A处,其顺水漂流的位移为
x=v2tmin=v2d=
3×100
m=75m。
4
v1
⑵由于v1>v2
,故船的合速度与河岸垂直时,
船的渡河距离最短。
设此时船速v1的方向(船
头的指向)斜向上游,且与河岸成
θ角,如图
6-34所示,则
v2
3
v1
v合
cos
θ=
v1
=4,θ=41°24′。
θ
v2
v合=
v2
v2
4
2-32
图6-34
船的实际速度为
=
m/s=7m/s。
1
2
d
100
100
7
故渡河时间
t′=v合
=
7
s=
7
s≈38s。
6、如图所示为频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片,图中
、
、
C
为三个同时
A
B
由同一点出发的小球。
AA′为A球在光滑水平面上以速度
v运动的轨迹;
BA
A′
BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹;CC′为C球自由下落的
C
运动轨迹。
通过分析上述三条轨迹可得出结论:
。
【解析】观察照片,、两球在任一曝光瞬间的位置总在同一水平线上,
BC
说明平抛运动物体
B在竖直方向上的运动特点与自由落体运动相同;
而
A、B两小球在任一曝光瞬间的位置总在同一竖直线上,
说明平抛运动物
体B在水平方向上的运动特点与匀速直线运动相同。
所以,得到的结论
是:
做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做自由
C′
B′
落体运动。
7、在研究平抛运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长
L=1.25cm,若小
球在平抛运动途中的几个位置如图中
a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度为
v0=
(用
L、g表示),其值是
。
(g取9.8m/s2)
【解析】由水平方向上
=
=
cd
可知,相邻两点的时间间隔相等,
设为
a
abbc
x=aT2,得
b
T,竖直方向相邻两点间距之差相等,
y=L,则由
L
c
T=
g。
时间T内,水平方向位移为x=2L,所以
d
v0=x=2Lg
2
0.0125
9.8m/s=0.70m/s。
t
8、飞机在2km的高空以360km/h的速度沿水平航线匀速飞行,飞机在地面上观察者的正上方空投一包裹。
(g取10m/s2,不计空气阻力)
⑴试比较飞行员和地面观察者所见的包裹的运动轨迹。
⑵包裹落地处离地面观察者多远?
离飞机的水平距离多大?
⑶求包裹着地时的速度大小和方向。
提示
不同的观察者所用的参照物不同,对同一物体的运动的描述一般是不同的。
【解析】
⑴从飞机上投下去的包裹由于惯性,在水平方向上仍以
360km/h的速度沿原来的方
向飞行,与飞机运动情况相同。
在竖直方向上同时进行自由落体运动,所以飞机上的飞行员只是
看到包裹在飞机的正下方下落,包裹的轨迹是竖直直线;地面上的观察者是以地面为参照物的,
他看见包裹做平抛运动,包裹的轨迹为抛物线。
⑵
抛体在空中的时间
t=
2h
22000s=20s。
在水平方向的位移
x=v0t=
g
10
360
2000m。
20m=2000m,即包裹落地位置距观察者的水平距离为
3.6
包裹在水平方向与飞机的运动情况完全相同,所以,落地时包裹与飞机的水平距离为零。
⑶包裹着地时,对地面速度可分解为水平方向和竖直方向的两个分速度,
vx=v0=100m/s,vy=gt=10×20m/s=200m/s,故包裹着地速度的大小为
v
=
2
2
2
2
vx
vy
100
200m/s=1005m/s≈224m/s。
t
而
tan
vy
=
200
=2,故着地速度与水平方向的夹角为
θ=arctan2。
θ=
vx
100
9、如图,高h的车厢在平直轨道上匀减速向右行驶,加速度大小为
a,车厢顶部A点处有油滴滴
下落到车厢地板上,车厢地板上的
点位于
A
点的正下方,则油滴的落地点必在
点的
(填
O
O
“左”或“右”)方,离O点的距离为
。
【解析】因为油滴自车厢顶部
A点脱落后,由于惯性在水平方向具有与车厢相同的初速度,因此
油滴做平抛运动,水平方向做匀速直线运动
x1=vt,
A
A
1
2
竖直方向做自由落体运动
h=2gt
,
O
O
O点)
又因为车厢在水平方向做匀减速直线运动,所以车厢(
x2
x
x
vt
1
2。
x1
的位移为
2=
-
2at
-2-
既然选择了远方便只顾风雨兼程
如图所示
x=x1-x2
1at2
1a
2h
ah,
2
2
g
g
a
所以油滴落地点必在
O点的右方,离
O点的距离为
gh。
10、如图所示,两个相对斜面的倾角分别为
37°和53°,在斜面顶点把两个小球以同样大小的
初速度分别向左、向右水平抛出,小球都落在斜面上。
若不计空气阻力,则
A、B两个小球的运
动时间之比为(D
)
A.1:
1
B.4:
3
C.16:
9
D.9
:
16
【解析】由平抛运动的位移规律可知:
y
1
2
xv0t
gt
2
tA
tan37
9
∵tan
y/x
∴t
2v0tan/g
∴tB
tan53
16
11、如图在倾角为
θ的斜面顶端A处以速度V0水平抛出一小球,落在斜面上的某一点
B处,设
空气阻力不计,求(
1)小球从
A运动到B处所需的时间;
(2)从抛出开始计时,经过多长时间
小球离斜面的距离达到最大?
【解析】
(1)小球做平抛运动,同时受到斜面体的限制,设从小球从
A运动到B处所需的时间为
t,
水平位移为x=V0t
竖直位移为y=1gt2
2
由数学关系得:
1
gt2
(V0t)tan,t
2V0tan
2
g
(2)从抛出开始计时,经过t1时间小球离斜面的距离达到最大
当小球的速度与斜面平行时,
小球离斜面的距离达到最大。
因
V0tan
。
Vy1=gt1=V0tanθ,所以t1
g
12、如图所示,两个小球固定在一根长为l的杆的两端,绕杆上的O点做圆周运动。
当小球A的速度为vA时,小球B的速度为vB,则轴心O到小球A的距离是(B)
A.vA(vAvB)l
vAl
(vAvB)l
(vAvB)l
B.
C.
D.
vAvB
vA
vB
【解析】设轴心O到小球A的距离为x,因两小球固定在同一转动杆的两端,故两小球做圆周运
动的角速度相同,半径分别为
x、l-x。
根据
v
有
vB
r
O
vAl
A
vA
vB
,解得
x
,
vA
B
x
l
x
vA
vB
13、如图所示的皮带传动装置中,右边两轮固定在一起同轴转动,图中
A、B、C三轮的半径关系
为rA=rC=2rB,设皮带不打滑,则三轮边缘上的一点线速度之比
vA∶vB∶vC=
,角
速度之比ω∶ω∶ω=
。
A
B
C
【解析】A、B两轮由皮带带动一起转动,皮带不打滑,故
A、B两
A
B
轮边缘上各点的线速度大小相等。
B、C两轮固定在同一轮轴上,同
rA
rC
轴转动,角速度相等。
由
v=rω可知,B、C两轮边缘上各点的线
rB
速度大小不等,且
C轮边缘上各点的线速度是
B轮边缘上各点线速
C
度的两倍,故有
vA∶vB∶vC=1∶1∶2。
A、B两轮边缘上各点的线速度大小相等,同样由
v=rω可知,它们的角速度与半径成反比,
即ωA∶ωB=
B∶
A=1∶2。
因此ωA∶ωB∶ωC
1∶2∶2
r
r
=
14、雨伞边缘半径为
r,且高出水平地面的距离为
h,如图所示,若雨伞以角速度
ω匀速旋转,
使雨滴自雨伞边缘水平飞出后在地面上形成一个大圆圈,则此圆圈的半径
R为多大?
【解析】作出雨滴飞出后的三维示意图,如图所示。
雨滴飞出的速度大小
v=rω,在竖直方向
上有=1
gt
2,在水平方向上有
s
=
vt
,又由几何关系可得
=
2
s
2
,
h
R
r
2
联立以上各式可解得雨滴在地面上形成的大圆圈的半径
=
r
g2
2
g2h
。
R
g
15、关于向心加速度,以下说法中正确的是(AD)
A.向心加速度的方向始终与速度方向垂直
B.向心加速度的方向保持不变
C.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
D.物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
【解析】向心加速度的方向沿半径指向圆心,速度方向则沿圆周的切线方向。
所以,向心加速
度的方向始终与速度方向垂直,且方向在不断改变。
物体做匀速圆周运动时,只具有向心加速度,加速度方向始终指向圆心;一般情况下,圆周运动的向心加速度与切向加速度的合加速度的方向
就不始终指向圆心。
16、如图所示,A、B两轮同绕轴O转动,A和C两轮用皮带传动,A、B、C三轮的半径之比为2∶
B
-3-CA
O
a
c
b
既然选择了远方便只顾风雨兼程
3∶3,a、b、c为三轮边缘上的点。
求:
⑴三点的线速度之比;
⑵三点转动的周期之比;
⑶三点的向心加速度之比。
【解析】⑴因A、B两轮同绕轴O转动,所以有ωa=ωb,由公式v=ωr可知
va∶vb=(ωa
ra)∶(ωbrb)=ra∶rb=2∶3。
因为A和C两轮用皮带传动,所以有
va=vc,
综上所述可知三轮上a、b、c三点的线速度之比
va∶vb∶vc=2∶3∶2。
2πr
⑵因为ωa=ωb,所以有Ta=Tb。
因为va=vc,根据T=v
可得
a
c
ac
=2∶3,
T
∶T
=r∶r
所以三点转动的周期之比
Ta∶Tb∶Tc=2∶2∶3。
v2
⑶根据向心加速度公式a=R可得三点的向心加速度之比
2
2
2
4
9
4
aa∶ab∶ac=va
∶vb
∶vc
=∶∶=6∶9∶4。
ra
rb
rc
2
3
3
17、如图所示,将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起,上端固定,使摆球在水平面内做匀速圆周运动,细绳就会沿圆锥面旋转,这样就构成了一个圆锥摆。
关于摆球的受力情况,下列说法
中正确的是(C)
FT
A.摆球受重力、拉力和向心力的作用
FT1
B.摆球受拉力和向心力的作用
θ
θ
L
F
C.摆球受重力和拉力的作用
m
FT2O
D.摆球受重力和向心力的作用
m
【解析】物体只受重力
G和拉力FT的作用,而向心力
F
是重力和拉力的合力,如图所示。
也可以认为向心力就
G
是F沿水平方向的分力
F,显然,F沿竖直方向的分力
F与重力
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中物理 曲线运动 经典 练习题 全集 答案