2020高中物理第五章曲线运动学业质量标准检测5含解析 人教版必修2

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第五章　学业质量标准检测 本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。‎ 第Ⅰ卷(选择题　共40分)‎ 一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1．(2019·浙江省温州九校高一上学期期末)一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N，当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是(　D　)‎ A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4×104 N C．汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑 D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2‎ 解析：汽车转弯时受到重力，地面的支持力以及地面给的摩擦力，其中摩擦力充当向心力，A错误；当最大静摩擦力充当向心力时，速度为临界速度，大于这个速度则发生侧滑，根据牛顿第二定律可知f＝m。解得v＝＝20 m/s，所以汽车转弯的速度为20 m/s时，所需的向心力小于1.4×104 N。汽车不会发生侧滑，BC错误；汽车能安全转弯的向心加速度a＝＝＝7 m/s2，即汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2，D正确。‎ ‎2．如图所示，在一次空地演习中，离地H高处的飞机以水平速度v1发射一颗炮弹欲轰炸地面目标P，反应灵敏的地面拦截系统同时以速度v2竖直向上发射炮弹拦截。设拦截系统与飞机的水平距离为s，不计空气阻力。若拦截成功，则v1，v2的关系应满足(　D　)‎ A．v1＝v2　　　　　　 B．v1＝v2‎ C．v1＝v2 D．v1＝v2‎ - 10 -‎ 解析：设经t时间拦截成功，则平抛的炮弹h＝gt2，s＝v1t；竖直上抛的炮弹H－h＝v2t－gt2，由以上各式得v1＝v2。‎ ‎3．(2018·黑龙江哈尔滨三中高一下学期月考)如图所示为某一皮带传动装置，M是主动轮，其半径为r1，M′半径也为r1，M′和N在同一轴上，N和N′的半径都为r2。已知主动轮做顺时针转动，转速为n，转动过程中皮带不打滑。则下列说法正确的是(　C　)‎ A．N′轮做的是逆时针转动 B．M′轮做的是顺时针转动 C．N′轮的转速为()2n D．M′轮的转速为 ()2n 解析：根据皮带传动关系可以看出，N轮和M轮转动方向相反，N′轮和N轮的转动方向相反，因此N′轮的转动方向为顺时针，故A、B错误；皮带与轮边缘接触处的线速度相等，所以2πnr1＝2πn2r2，得N(或M′)轮的转速为n2＝，同理2πn2r1＝2n′2πr2，可得N′轮转速n′2＝()2n，故C正确，D错误。‎ ‎4．(原创题)如图所示，雨点正在以4 m/s的速度竖直下落，明洲同学以3 m/s的速度水平匀速骑行，为使雨点尽量不落在身上，手中伞杆应与竖直方向所成夹角为(　B　)‎ A．30° B．37°‎ C．45° D．0°‎ 解析：雨滴相对于人斜向后下落，如图，则 sinθ＝0.6，所以θ＝37°，故选B。‎ ‎5．甲、乙两名溜冰运动员，M甲＝80 kg，M乙＝40 kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，如图所示，两人相距0.9 m，弹簧秤的示数为9.2 N，下列判断中正确的是(　D　)‎ - 10 -‎ A．两人的线速度相同，约为40 m/s B．两人的角速度相同，为5 rad/s C．两人的运动半径相同，都是0.45 m D．两人的运动半径不同，甲为0.3 m，乙为0.6 m 解析：甲、乙两人绕共同的圆心做匀速圆周运动，他们间的拉力互为向心力，他们的角速度相同，半径之和为两人的距离。设甲、乙两人所需向心力为F向，角速度为ω，半径分别为r甲、r乙，则 F向＝M甲ω2r甲＝M乙ω2r乙＝9.2 N①‎ r甲＋r乙＝0.9 m②‎ 由①②两式解得ω≈0.6rad/s，r甲＝0.3 m，r乙＝0.6 m，故只有选项D正确。‎ ‎6．如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球，某次球与墙壁上A点碰撞后水平弹离，恰好垂直落在球拍上的B点，已知球拍与水平方向夹角θ＝60°，AB两点高度差h＝1 m，忽略空气阻力，重力加速度g＝10 m/s2，则球刚要落到球拍上时速度大小为(　C　)‎ A．2 m/s B．2 m/s C．4 m/s D． m/s 解析：根据h＝gt2得t＝＝ s＝ s 竖直分速度： vy＝gt＝10× m/s＝ m/s 刚要落到球拍上时速度大小v＝＝＝4 m/s，C正确，ABD错误。‎ ‎7．如图所示，一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质缆绳提升一箱货物，已知货箱的质量为M，货物的质量为m，货车以速度v向左做匀速直线运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　BD　)‎ - 10 -‎ A．到达图示位置时，货箱向上运动的速度大于 B．到达图示位置时，货箱向上运动的速度等于vcosθ C．运动过程中，M受到绳的拉力等于(M＋m)g D．运动过程中，M受到绳的拉力大于(M＋m)g 解析：小车A向左运动的过程中，小车的速度是合速度，可分解为沿绳方向与垂直于绳方向的速度，如图所示。由图可知v1＝vcosθ，小车向左运动的过程中θ角减小，v不变，v1增大，货物做向上的加速运动，故绳的拉力大于货物总重力。故BD正确。‎ ‎8．在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江(如图1)，若把这滑铁索过江简化成图2的模型，铁索的两个固定点A、B在同一水平面内，AB间的距离为L＝80 m，绳索的最低点离AB间的垂直距离为h＝8 m，若把绳索看作是圆弧，已知一质量m＝52 kg的人借助滑轮(滑轮质量不计)滑到最低点的速度为10 m/s，(取g＝10 m/s2)那么(　BC　)‎ A．人在整个绳索上运动可看成是匀速圆周运动 B．可求得绳索的圆弧半径为104 m C．人在滑到最低点时对绳索的压力为570 N D．在滑到最低点时人处于失重状态 解析：根据题意，R2＝402＋(R－8)2‎ 得R＝104 m 在最低点F－mg＝m 得F＝570 N - 10 -‎ 此时人处于超重状态，B、C选项正确。‎ ‎9．如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其F－v2图像如乙图所示。则(　AD　)‎ A．小球的质量为 B．当地的重力加速度大小为 C．v2＝c时，杆对小球的弹力方向向上 D．v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等 解析：在最高点，若v＝0，则N＝mg＝a；若N＝0，由图知：v2＝b，则有mg＝m＝m，解得g＝，m＝R，故A正确，B错误；由图可知：当v2＜b时，杆对小球弹力方向向上，当v2＞b时，杆对小球弹力方向向下，所以当v2＝c时，杆对小球弹力方向向下，故C错误；若v2＝2b。则N＋mg＝m＝m，解得N＝mg，即小球受到的弹力与重力大小相等，故D正确。故选AD。‎ ‎10．(2018·湖北省“荆、襄、宜”七校联盟高一下学期期中)如图所示，圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时， 物块恰好滑离转台开始做 平抛运动。现测得转台半径R＝0.6 m，离水平地面的高度H＝0.8 m，物块平抛落地时水平位移的大小x＝0.8 m，重力加速度g＝10 m/s2。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则：(　ABD　)‎ A．物块运动到达地面的时间t＝0.4 s B．物块做平抛运动的初速度大小v0＝2 m/s C．物块与转台间的动摩擦因数μ＝ - 10 -‎ D．物块落地点与转台圆心在地面的投影点间的距离d＝1 m 解析：由H＝ gt2得t＝0.4 s，故A正确；由x＝v0t，得v0＝2 m/s，故B正确；根据μmg＝m，得μ＝，故C错误；d＝＝1 m，故D正确。‎ 第Ⅱ卷(非选择题　共60分)‎ 二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)‎ ‎11．(6分)(2019·河南省信阳市高一下学期期中)在研究做圆周运动的物体在任意位置的速度方向时，可在桌面上铺一张白纸，设法使一个陀螺在纸上O点稳定转动，如图(a)所示，接着在陀螺的边缘滴几滴带颜色的水，水在纸上甩出的痕迹如图(b)所示，然后再用一张透明胶片做模板，画一个圆及其几根切线，如图(c)所示。‎ ‎(1)圆的半径与陀螺的半径的比例应为__1∶1__；‎ ‎(2)将圆心与纸上O点对准并覆盖其上，随后绕过O点、垂直于纸面的轴旋转模板，可观察到模板上的切线总是与水的痕迹重合，这种判断的方法通常称作__B__。‎ A．控制变量法　　　　 B．建模方法 C．等效替代法 D．图像方法 解析：(1)陀螺的边缘上的水沿切线方向飞出，所以圆的半径与陀螺的半径的比例应为1∶1。‎ ‎(2)本题通过建立模型，观察到模板上的切线总是与水的痕迹重合，得出了圆周运动的物体在任意位置的速度方向。所以这种方法称为建模方法。‎ ‎12．(8分)(2018·湖北省宜昌市示范高中协作体高一下学期期中)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。‎ ‎(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线__水平__。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛__初速度相同__。‎ ‎(2)图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为__1.6__m/s。‎ - 10 -‎ ‎(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5 cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为__1.5__ m/s；B点的竖直分速度为__2__ m/s。‎ 解析：(2)方法一：取点(19.6,32.0)分析可得：‎ ‎0．196＝×9.8×t　0.32＝v0t1　‎ 解得：v0＝1.6 m/s。‎ 方法二：取点(44.1,48.0)分析可得：‎ ‎0．441＝×9.8×t　0.48＝v0t2‎ 解得：v0＝1.6 m/s。‎ ‎(3)由图可知，物体上A→B和由B→C所用的时间相等，且有：Δy＝gT2　x＝v0T 解得：v0＝1.5 m/s　vBy＝＝2 m/s。‎ 三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎13．(10分)某同学在某砖墙前的高处水平抛出一个石子，石子在空中运动的部分轨迹照片如图所示。从照片可看出石子恰好垂直打在一倾角为37°的斜坡上的A点。已知每块砖的平均厚度为10 cm，抛出点到A点竖直方向刚好相距200块砖，取g＝10 m/s2。(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：‎ ‎(1)石子在空中运动的时间t；‎ ‎(2)石子水平抛出的速度v0。‎ 答案：(1)2 s　(2)15 m/s 解析：(1)由题意可知：石子落到A点的竖直位移 y＝200×10×10－2m＝20 m 由y＝gt2/2‎ 得t＝2 s ‎(2)由A点的速度分解可得 v0＝vytan37°‎ 又因vy＝gt，解得vy＝20 m/s - 10 -‎ 故v0＝15 m/s。‎ ‎14．(11分)一战斗机飞行员驾驶飞机在万米高空的竖直平面内做匀速圆周运动，飞行速度为1 080 km/h, 已知在最低点时飞机的加速度为60 m/s2，(取g＝10 m/s2，不考虑加速度随高度的变化)‎ ‎(1)则飞机飞行的半径是多少；‎ ‎(2)质量为70 kg的飞行员在最低点时对座椅的压力；‎ ‎(3)在最高点时飞机上脱落一个零件，求飞机飞行半圈时，零件的速度大小。(不考虑零件受到的空气阻力)‎ 答案：(1)1 500 m　(2)4 900 N　(3)340 m/s 解析：(1)1080 km/h＝300 m/s，‎ 根据a＝知，飞机飞行的半径为：r＝＝1 500 m ‎(2)根据牛顿第二定律得：N－mg＝ma，‎ 解得：N＝mg＋ma＝70×(10＋60) N＝4 900 N。‎ 根据牛顿第三定律知，飞行员在最低点对座椅的压力为4 900 N。‎ ‎(3)在最高点脱落的零件做平抛运动，飞机飞行半圈所需的时间为：t＝＝5π s，‎ 此时竖直分速度为：vy＝gt＝50π m/s，‎ 根据平行四边形定则知：v′＝ ＝ m/s≈340 m/s。‎ ‎15．(12分)(2019·黑龙江省哈尔滨市六中高一下学期期中)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3mg，B通过最高点C时，对管壁下部的压力为0.75mg。求A、B两球落地点间的距离。‎ 答案：3R 解析：‎ - 10 -‎ 两个小球在最高点时，受重力和管壁的作用力，这两个力的合力作为向心力，离开轨道后两球均做平 抛运动，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。‎ 对A球：3mg＋mg＝m　vA＝ 对B球：mg－0.75mg＝m　vB＝ sA＝vAt＝vA＝4R　sB＝vBt＝vB＝R ‎∴sA－sB＝3R ‎16．(13分)(2017·湖南常德一中高一下学期检测)如图所示，平台上的小球从A点水平抛出，恰能无碰撞地进入光滑的斜面BC，经C点进入光滑水平面CD时速率不变，最后进入悬挂在O点并与水平面等高的弧形轻质筐内。已知小球质量为m，A、B两点高度差为h，BC斜面高2h，倾角α＝45°，悬挂弧形轻质筐的轻绳长为3h，小球可看成质点，弧形轻质筐的重力忽略不计，且其高度远小于悬线长度，重力加速度为g，试求：‎ ‎(1)B点与抛出点A的水平距离x；‎ ‎(2)小球运动至C点速度vC的大小；‎ ‎(3)小球进入轻质筐后瞬间，轻质筐所受拉力F的大小。‎ 答案：(1)2h　(2)2　(3)mg 解析：(1)小球在B点速度与斜面平行 vy＝v0‎ t＝h v0t＝x ‎∴x＝2h ‎(2)小球在斜面上加速度a＝gsin45°＝g vB＝v0＝2 v－v＝2a ‎∴vC＝2 - 10 -‎ ‎(3)F－mg＝m F＝mg - 10 -‎