1.做曲線運動的物體,在運動過程中一定變化的物理量是( )
A.速率 B.速度 C.合外力 D.加速度
答案:B
2.物體做曲線運動的條件是:當(dāng)物體所受合外力的方向與速度的方向___________時,物體就做曲線運動.
答案:不在一條直線上
3.曲線運動的特點是:做曲線運動的質(zhì)點,在某一點的速度的方向,就是______.曲線運動與變速運動的關(guān)系是:曲線運動一定是______運動,但是______運動不一定是曲線運動.
答案:曲線上這一點的切線方向 變速 變速
4.人在平地上走路時,如果讓兩個腳掌輪流向后蹬地,人就一直向前走;如果讓左腳掌向左后方蹬地,人就向右前方轉(zhuǎn)彎;若讓右腳掌向右后方蹬地,人就向左前方轉(zhuǎn)彎.試用牛頓運動定律及物體做直線或做曲線運動的條件,說明上述人行走方式的物理道理.
解析及答案:人在走路時,兩只腳掌輪流向后蹬地,給地一個向后的靜摩擦力,由牛頓第三定律可知:地面同時給人一個向前方的力(靜摩擦力),這個力跟人的速度方向一致,使人獲得沿直線運動方向的加速度;人向右后方(或左后方)蹬地時,地對人作用一個向左前方(或右前方)的靜摩擦力,這個力產(chǎn)生一個與速度不在一條直線上的加速度,人就向左前方轉(zhuǎn)彎行走,軌跡是曲線.人一直向前走是做直線運動,人無論是向右前方轉(zhuǎn)彎,還是向左前方轉(zhuǎn)彎,都是做曲線運動.解答此類問題要從物體做直線運動與曲線運動的條件入手分析.在實際生活中,有許多物體做曲線運動的例子,我們只要留心觀察,并積極主動地試著用所學(xué)過的知識去解釋,就會感受到物理的奧妙.
10分鐘訓(xùn)練(強化類訓(xùn)練,可用于課中)
1.在彎道上高速行駛的賽車,突然后輪脫離賽車.關(guān)于脫離了的后輪的運動情況,以下說法正確的是( )
A.仍然沿著汽車行駛的彎道運動
B.沿著與彎道垂直的方向飛出
C.沿著脫離時輪子前進(jìn)的方向做直線運動,離開彎道
D.上述情況都有可能
答案:C
2.如圖6-1-1所示,物體在恒力F作用下沿曲線從A運動到B,這時,突然使它所受的力反向,但大小不變,即由F變?yōu)?F.在此力的作用下,關(guān)于物體以后的運動情況,下列說法中正確的是( )
圖6-1-1
A.物體不可能沿曲線Ba運動
B.物體不可能沿直線Bb運動
C.物體不可能沿曲線Bc運動
D.物體不可能沿原曲線由B返回到A
答案:ABD
3.物體受幾個恒力作用恰做勻速直線運動,如果突然撤去其中的一個力F2,則它可能做( )
A.勻速直線運動B.勻加速直線運動
C.勻減速直線運動D.勻變速曲線運動
解析:撤去力F2后,物體受合外力大小為F2,方向與F2相反,但此合外力方向與速度方向可能相同、相反或不在同一直線上,因而應(yīng)考慮這三種情況下物體可能做的運動.
答案:BCD
4.下列說法中正確的是( )
A.做曲線運動的物體速度方向必定變化
B.速度變化的運動必定是曲線運動
C.加速度恒定的運動不可能是曲線運動
D.加速度變化的運動必定是曲線運動
答案:A
5.如圖6-1-2所示,質(zhì)量為m的物體在4個共點恒力的作用下做勻速直線運動,速度方向與F1、F3方向恰在一直線上,則:
圖6-1-2
(1)若只撤去F1,物體將做________運動,加速度大小為________,方向為________;
(2)若只撤去F2,它將做________運動,加速度大小為________,方向為________;
(3)若只撤去F3,它做________運動,加速度大小為________,方向為________;
(4)若4個力同時撤去,它將做________運動,加速度大小為________.
答案:(1)勻加速 F1的反方向
(2)曲線 F2的反方向
(3)勻減速直線 F3的反方向
(4)勻速直線 0
30分鐘訓(xùn)練(鞏固類訓(xùn)練,可用于課后)
1.如圖6-1-3所示,小鋼球m以初速度v0在光滑水平面上運動,后受到磁極的側(cè)向作用力而做圖示的曲線運動到達(dá)D點,從圖可知磁極的位置及極性可能是( )
圖6-1-3
A.磁極在A位置,極性一定是N極
B.磁極在B位置,極性一定是S極
C.磁極在C位置,極性一定是N極
D.磁極在B位置,極性無法確定
答案:D
2.在曲線運動中,以下說法正確的是( )
A.牛頓第二定律仍然適用
B.物體速度的變化等于這一過程初、末狀態(tài)速度大小之差
C.物體的加速度一定不等于零
D.某一瞬時加速度可能與合外力不在同一直線上
答案:AC
3.正在做勻加速直線行駛的列車,頂棚上脫落一小螺釘.關(guān)于小螺釘?shù)倪\動情況,以下說法正確的是( )
A.列車上的乘客看到螺釘做直線運動
B.列車上的乘客看到螺釘做曲線運動
C.地面上的人看到螺釘做直線運動
D.地面上的人看到螺釘做曲線運動
解析:列車在勻加速行駛,當(dāng)頂棚上脫落一小螺釘時,對地面上的人來說,小螺釘脫落時具有與列車此時相同大小和方向的水平向前的初速度,小螺釘又只受到重力的作用,因此地面上的人看到小螺釘向前做平拋運動,C錯誤,D正確.對列車上的人來說,在水平方向上,小螺釘有一個向后的越來越大的速度,且只受重力作用,所以在列車上的人看來,小螺釘向后做曲線運動,A錯誤,B正確.
答案:BD
4.某物體在一足夠大的光滑水平面上向西運動,當(dāng)它受到一個向南的恒定外力作用時,物體的運動將是……( )
A.勻變速直線運動
B.勻變速曲線運動
C.曲線運動但加速度方向改變,大小不變,是非勻變速曲線運動
D.曲線運動但加速度方向和大小均改變,是非勻變速曲線運動
答案:B
5.下列有關(guān)曲線運動的說法中,正確的是( )
A.曲線運動的速度一定是要改變的
B.做曲線運動的物體合外力一定不為零
C.曲線運動也可能是勻變速運動
D.做曲線運動的物體所受的合外力一定是變化的
答案:ABC
6.物體做曲線運動的軌跡如圖6-1-4所示,它在曲線上的A點所受合外力方向哪些是可能的( )
圖6-1-4
A.F1方向 B.F2方向 C.F3方向 D.F4方向
解析:根據(jù)物體做曲線運動的條件,物體的運動軌跡如題圖所示,如果物體受到F1的作用,則物體的運動軌跡將向上彎曲,如果受到F2的作用,物體將有可能做直線運動,但當(dāng)物體受到F3、F4作用時,才有可能做圖中所示的曲線運動,正確選項為C、D.
答案:CD
7.一物體在某一恒力作用下做曲線運動,t時刻速度方向與此恒力的方向的夾角為60°,下列說法中正確的是( )
A.t時刻物體的加速度方向與速度方向夾角大于60°
B.t時刻物體的加速度方向與速度方向夾角小于60°
C.t+Δt時刻物體的加速度方向與速度方向夾角大于60°
D.t+Δt時刻物體的加速度方向與速度方向夾角小于60°
解析:加速度方向與力的方向一致,物體受恒力作用,則加速度恒定,速度方向為軌跡的切線方向.t時刻速度與力夾角為60°,則速度與加速度夾角也為60°,則A、B錯.經(jīng)Δt后,加速度方向仍不變,但速度方向改變了,由于軌跡向力的指向方向彎曲,Δt后速度方向與力的方向夾角應(yīng)小于60°,則速度方向與加速度方向夾角小于60°,所以D正確,C錯誤.
答案:D
8.2002年2月“哥倫比亞號”航天飛機在進(jìn)入地球高空大氣層時,發(fā)生意外事故,7名宇航員全部遇難.該航天飛機進(jìn)入大氣層時與地面成45°夾角,發(fā)生事故后,動力關(guān)閉,該飛機的運動狀態(tài)為( )
A.沿原方向做勻速直線運動
B.做自由落體運動
C.做曲線運動
D.由于空氣阻力,飛機可能做直線運動,也可能做曲線運動
答案:C
9.如圖6-1-5所示是一做勻變速曲線運動的軌跡示意圖.已知在B點速度方向與加速度方向相互垂直,則下列說法中正確的是( )
圖6-1-5
A.D點的速率比C點速率大
B.A點的加速度與速度的夾角小于90°
C.A點的加速度比D點加速度大
D.從A到D加速度與速度的夾角先增大后減小
解析:在勻變速運動中,加速度的大小和方向都不變,即合外力的大小和方向都不變,畫出各點的合外力F的方向和各點的速度v的方向,可迅速得到結(jié)論.由題圖可知,合外力的方向一定是偏向下的某一個方向,從A到B質(zhì)點做減速運動,從B到E質(zhì)點一直做加速運動,所以D點的速率比C點速率大是正確的,A對.A點的加速度與速度的夾角大于90°,B錯.A點的加速度和D點的加速度一樣大,C錯誤.從A到D加速度與速度的夾角一直減小,D錯誤.
答案:A
10.(經(jīng)典回放)一個質(zhì)點受兩個互成銳角的力F1和F2作用,由靜止開始運動,若運動中保持二力方向不變,但F1突然增大到F1+ΔF1,則質(zhì)點以后( )
A.一定做勻變速曲線運動
B.可能做勻速直線運動
C.可能做變加速曲線運動
D.可能做勻變速直線運動
解析:要確定物體的運動軌跡應(yīng)考慮物體所受外力與物體初速度方向的關(guān)系,進(jìn)而根據(jù)物體做曲線運動的條件來判斷物體做什么運動,從而得出物體的運動規(guī)律.由于F1和F2是恒力,因此最初物體做勻加速直線運動,這時F1和F2的合力方向與物體運動方向一致.當(dāng)F1增大到F1+ΔF1后,由于F2大小方向不變,所以這時物體所受的合力大小和方向都與原來合力不同.F1變化后,合力方向與物體運動方向不在同一直線上,根據(jù)曲線運動條件可知物體將做曲線運動.雖然F1大小變化了,但變化后仍為恒量,因此,物體后來受到的合力也是一個定值,物體仍以某一加速度運動,只是加速度大小和方向與原來不同而已.綜上可知,物體一定做勻變速曲線運動,所以正確選項為A.
答案:A
11.(1)用一根長0.8 m左右的細(xì)繩拴住一個小球,抓住繩的一端,使小球在豎直方向平面上做圓周運動,如圖6-1-6甲所示.當(dāng)小球分別運動到A、B、C、D四個位置時松手,觀察小球的運動方向.
圖6-1-6
(2)另使小球在水平面上運動,如圖616乙所示.當(dāng)小球分別運動到E、F、G、H位置時松手,觀察小球的運動方向.
從上述兩個實驗中可得出什么結(jié)論?
解析:做題中兩個實驗時,其關(guān)鍵之處在于觀察小球在某一時刻或在某一位置時的瞬時速度方向,而不用考慮松手后小球的運動軌跡.由于慣性的原因,物體在松手后,繼續(xù)沿原來松手時的速度方向運動,與原來的運動狀態(tài)無關(guān).
答案:松手后小球的速度方向都在原來圓周運動軌跡曲線的切線上.結(jié)論是做曲線運動的質(zhì)點在某一點的瞬時速度方向即為軌跡曲線的切線方向.
12.如圖6-1-7所示,從A經(jīng)B到C為投出的籃球在豎直平面飛行做曲線運動的軌跡圖,試在圖上畫出A、B、C三點的速度方向及加速度方向.(空氣阻力不計)
圖6-1-7
解析:物體做曲線運動時,每一點的速度方向都是曲線上該點的切線方向,因此在圖中,過A、B、C三點做曲線的切線,即為三點的速度方向,籃球在空中運動時,只受重力的作用,加速度的大小為g,方向豎直向下.
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