新课标2021年高一物理暑假作业19《曲线运动、万有引力、机械能综合》.docx

【KS5U原创】新课标2021年高一物理暑假作业19
《曲线运动、万有引力、机械能综合》
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题（本题共6道小题）
1.如图，表面光滑的固定斜面顶端安装确定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦）．初始时刻，A、B处于同一高度并恰好处于静止状态．剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑．下列说法正确的是（　　）

　 A． 两物块的质量相等
　 B． 两物块落地时重力做功的功率不同
　 C． 从剪断轻绳到物块着地，两物块所用时间不等
　 D． 从剪断轻绳到物块着地，两物块重力势能的变化量相同
2.如图所示为一种叫做“魔盘”的消遣设施，当转盘转动很慢时，人会随着“磨盘”一起转动，当“魔盘”转动到确定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上，而不会滑下。若磨盘半径为r，人与魔盘竖直壁间的动摩擦因数为μ，在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动过程中，则下列说法正确的是（   ）

A．人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用
B．假如转速变大，人与器壁之间的摩擦力变大
C．假如转速变大，人与器壁之间的弹力不变
D．“魔盘”的转速确定大于
3.如图，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开头下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则

A. ，质点恰好可以到达Q点
B. ，质点不能到达Q点
C. ，质点到达Q后，连续上升一段距离
D. ，质点到达Q后，连续上升一段距离
4.卫星电话信号需要通地球同步卫星传送．假如你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105km，运行周期约为27天，地球半径约为6400千米，无线电信号传播速度为3×108m/s）（　　）
　 A． 0.1s B． 0.5s C． 0.25s D． 1s
5.一根长L=2m，重力G=200N的均匀木杆放在水平地面上，现将它的一端从地面抬高1m，另一端仍搁在地面上，则物体重力势能的变化量为（　　）
A．  50 J              B．  100 J              C．  200 J              D．    400 J
6.近几年我国在航空航天工业上取得了长足的进步，既实现了载人的航天飞行，又实现了航天员的出舱活动．如图所示，在某次航天飞行试验活动中，飞船先沿椭圆轨道1飞行，后在远地点343千米的P处点火加速，由椭圆轨道1变成高度为343千米的圆轨道2．下列推断正确的是（　　）

　 A． 飞船由椭圆轨道1变成圆轨道2的过程中机械能不断减小
　 B． 飞船在圆轨道2上时航天员出舱前后都处于失重状态
　 C． 飞船在此圆轨道2上运动的角速度小于同步卫星运动的角速度
　 D． 飞船在椭圆轨道1上的运行周期小于沿圆轨道2运行的周期

二、试验题（本题共2道小题）
7.小明同学在学习了圆周运动的学问后，设计了一个课题，名称为：快速测量自行车的骑行速度。他的设想是：通过计算踏 脚板转动的角速度，推算自行车的骑行速度。经过骑行，他得到如下的数据：在时间t内脚踏板转动的圈数为N；

(1）那么脚踏板转动的角速度=             ；
(2）要推算自行车的骑行速度，从以下选项中选出还需要测量的物理量是(填写前面的序号)          ；
①.链条长度L1        
②.曲柄长度L2      
③.大齿轮的半径r1
④.小齿轮的半径r2      
⑤.自行车后轮的半径R
（3）自行车骑行速度的计算式v=              .（用所给物理量及所测物理量字母表示）
8.将一长木板静止放在光滑的水平面上，如下图甲所示，一个小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止。现将木板分成A和B两段，使B的长度和质量均为A的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0由木块A的左端开头向右滑动，如图乙所示。若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列有关说法正确的是(　　)

A．小铅块将从木板B的右端飞离木板
B．小铅块滑到木板B的右端前就与木板B保持相对静止
C．甲、乙两图所示的过程中产生的热量相等
D．图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量
三、计算题（本题共3道小题）
9.城市各个角落都分布有消防栓，在一次消防器材检验时，检测员将消防栓的阀门打开，水从横截面积S=1.0×10﹣2m2的栓口水平流出，达标的消防栓正常出水量为10L/s～15L/s，经测量栓口距离水平地面高度h=0.8m，流到地面上的位置距离栓口的水平位移为0.6m，忽视空气阻力，重力加速度g=10m/s2，水的密度为1.0×103kg/m3．求：
（1）水从栓口流出的速度和落地的速度；
（2）该消防栓是否达标？请说明理由．
（3）空中水柱的质量是多少？
10.如图所示，光滑水平面上，轻弹簧两端分别拴住质量均为m的小物块A和B，B物块靠着竖直墙壁．今用水平外力缓慢推A，使A、B间弹簧压缩，当压缩到弹簧的弹性势能为E时撤去此水平外力，让A和B在水平面上运动．求：
①当弹簧达到最大长度时A、B的速度大小；
②当B离开墙壁以后的运动过程中，弹簧弹性势能的最大值．

11.如图，光滑平台左端与半径R=0.6m的半圆光滑轨道相切，且都固定．平台上A、B两滑块间压缩有一轻质弹簧（用细线拴住），其中mA=1.5kg，mB=1kg．紧靠平台右侧放有M=4kg的木板，其上表面与平台等高．剪断细线后，B以vB=9m/s的速度冲上木板．已知B与木板间的动摩擦因数μ1=0.5，木板与地面间的动摩擦因数为μ2，两滑块都可看作质点，不考虑A与B分别后再对B运动的影响，取g=10m/s2．求：
（1）A滑至半圆轨道最高点Q时，轨道对其压力的大小；
（2）要保证B不滑出木板，木板的最短长度记为L．试争辩并求出μ2与L的关系式，求出L的最小值．

试卷答案
1.解：A、刚开头AB处于静止状态，所以有mBgsinθ=mAg，则mB＞mA，故A错误．
B、剪断轻绳后A自由下落，B沿斜面下滑，AB都只有重力做功，依据机械能守恒定律得：mgh=，速度大小v=，则A重力的功率，B重力的功率，可知PA=PB，故B错误．
C、由于落地的速度大小相等，加速度不等，依据速度时间公式知，运动的时间不等，故C正确．
D、下降的高度相同，重力大小不等，则重力势能变化量不同，故D错误．
故选：C．
2.D 该题考查圆周运动及受力分析
向心力不是一种新的力，故A错误；在转速增大时，虽然向心力增大，弹力增大，但是摩擦力始终等于重力，故BC错误；依据弹力供应向心力，设最小弹力为N，由，，，得最小转速n=，故D正确。
3.C
解析：依据动能定理可得P点动能EKP= mgR，经过N点时，半径方向的合力供应向心力，可得，所以N点动能为，从P点到N点依据动能定理可得，即摩擦力做功。质点运动过程，半径方向的合力供应向心力即，依据左右对称，在同一高度，由于摩擦力做功导致右半幅的透度小，轨道弹力变小，滑动摩擦力f=μFN变小，所以摩擦力做功变小，那么从N到Q，依据动能定理，Q点动能，由于，所以Q点速度照旧没有减小到0，仍会连续向上运动一段距离。

考点：功能关系
4.解：依据万有引力供应向心力，r=，已知月球和同步卫星的周期比为27：1，则月球和同步卫星的轨道半径比为9：1．同步卫星的轨道半径km．所以接收到信号的最短时间t=≈0.25s．故C正确，A、B、D错误．
故选C．
5.B 重力势能的变化与重力做功的关系
解：由几何关系可知在木杆的重心上升的高度为：h=m=0.5m；
物体克服重力做功：WG=mgh=200×0.5J=100J；
故物体重力势能的变化量为△Ep=WG=100J
故选：B．
6.解：A、飞船由椭圆轨道1变成圆轨道2的过程，要在P点加速然后改做圆轨道2的运动，故中机械能要增大，故A错误；
B、飞船在圆轨道2无动力飞行时，航天员出舱前后都处于失重状态，故B正确；
C、圆轨道2高度为343千米，而同步卫星的轨道高度为3.6×104km，由万有引力供应向心力可得，故r越大ω越小，故C错误；
D、由C分析可得，轨道半径越大，角速度越小，周期越长，故飞船在圆轨道2上的运行周期大于沿椭圆轨道1运行的周期，故D正确．
故选：BD．
7.     ③④⑤     
依据角速度得：
踏脚板与牙盘共轴，所以角速度相等，飞轮与牙盘通过链条链接，所以线速度相等，
设飞轮的角速度为ω′，测量出大齿轮的半径r1、小齿轮的半径r2，
则
再测量自行车后轮的半径R，依据
得：，故选③④⑤
8.BD
AB、在第一次在小铅块运动过程中，小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板始终加速，其次次小铅块先使整个木板加速，运动到B部分上后A部分停止加速，只有B部分加速，加速度大于第一次的对应过程，故其次次小铅块与B木板将更早达到速度相等，所以小铅块还没有运动到B的右端，两者速度相同，故A错误B正确；
CD、依据摩擦力乘以相对位移等于产生的热量，第一次的相对路程大小大于其次次的相对路程大小，则图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量，故 C错误D正确。
故选BD。
9.解：（1）依据h=得，t=，
则水从栓口流出的初速度．
落地的速度m/s=4.27m/s．
（2）出水量Q=，可知消防栓达标．
（3）空中水柱的质量m=kg=6kg．
答：（1）水从栓口流出的速度为1.5m/s  
（2）消防栓达标，出水量为15L/s
（3）空中水柱的质量是6kg．
10.解：①当B离开墙壁时，A的速度为v0，
由机械能守恒有：mv02=E，
解得 v0=，
以后运动中，当弹簧弹性势能最大时，弹簧达到最大程度时，A、B速度相等，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
2mv=mv0，v=；
②当两者速度相等时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，由机械能守恒定律得：Ep=mv02﹣2mv2，
解得：Ep=E；
答：①当弹簧达到最大长度时A、B的速度大小为；
②当B离开墙壁以后的运动过程中，弹簧弹性势能的最大值为E．
11.解：（1）对AB滑块，规定向左为正方向，
由动量守恒定律得：mAvp﹣mBvB=0
可得：vp=6m/s                                                   
A滑块从P运动到Q，由动能定理可得：
﹣2mAgR=mA﹣mA
在Q点由牛顿其次定律可得：F+mAg=mA
解得F=15N                                                
（2）若μ2（M+mB）g=μ1mBg得：μ2=0.1                              
争辩：
①当μ2≥0.1，因μ2（M+mB）g≥μ1mBg
所以滑块B在长木板上滑动时，长木板静止不动； 滑块B在木板上做匀减速运动，至长木板右端时速度刚好为0．
滑块B，依据牛顿其次定律得
a1=μ1g=5m/s2．
则木板长度至少为L==8.1m                                 
②当μ2＜0.1，滑块B先做匀减速，木板做匀加速，两者共速v共后一起运动，不再发生相对滑动，设共速时B恰好滑至板的最右端．
设经时间t0滑块B和木板共速，则
木板，依据牛顿其次定律得
a2==
滑块B匀减速，依据运动学公式得
s1=vBt0﹣a1
v共=vB﹣a1t0
木板匀加速，依据运动学公式得
s2=a2
v共=a2t0
相对位移L=s1﹣s2
联立得L==
所以μ2越小，L越小．当μ2=0时，L的值最小．
将μ2=0代入上式，
解得：L=6.48m                             
综上【分析】：板长的最短长度L为6.48m
答：（1）A滑至半圆轨道最高点Q时，轨道对其压力的大小是15N；
（2）当μ2≥0.1，木板长度至少为8.1m，当μ2＜0.1，板长的最短长度L为6.48m．