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，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3.8105km，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3108m/s）（） A 0.1s B 0.5s C 0.25s D 1s5.一根长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（）A50 J B100 J C 200 J D400 J6.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) ；.链条长度L1 .曲柄长度L2 .大齿轮的半径r1.小齿轮的半径r2 .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=1.0102m2的栓口水平流出，达标的消防栓正常出水量为10L/s15L/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1.0103kg/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：当弹簧达到最大长度时A、B的速度大小；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1=0.5，木板与地面间的动摩擦因数为2，两滑块都可看作质点，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2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mBgsin=mAg，则mBmA，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：C2.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=FN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C5.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=2000.5J=100J；故物体重力势能的变化量为Ep=WG=100J故选：B6.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3.6104km，由万有引力供应向心力可得，故r越大越小，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：BD7. 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，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8.BDAB、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6kg10.解：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=；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=mv022mv2，解得：Ep=E；答：当弹簧达到最大长度时A、B的速度大小为；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E11.解：（1）对AB滑块，规定向左为正方向，由动量守恒定律得：mAvpmBvB=0可得：vp=6m/s A滑块从P运动到Q，由动能定理可得：2mAgR=mAmA在Q点由牛顿其次定律可得：F+mAg=mA解得F=15N （2）若2（M+mB）g=1mBg得：2=0.1 争辩：当20.1，因2（M+mB）g1mBg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=1g=5m/s2则木板长度至少为L=8.1m 当20.1，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=vBt0a1v共=vBa1t0木板匀加速，依据运动学公式得s2=a2v共=a2t0相对位移L=s1s2联立得L=所以2越小，L越小当2=0时，L的值最小将2=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20.1，木板长度至少为8.1m，当20.1，板长的最短长度L为6.48m