滑道赛车趣味测试题及答案

滑道赛车趣味测试题及答案

一、单选题

1.滑道赛车在水平直线轨道上匀速行驶时，受到的合力大小为（）（1分）A.零B.重力C.摩擦力D.向心力【答案】A【解析】匀速直线运动时，物体处于平衡状态，所受合力为零

2.滑道赛车从高处滑下过程中，动能的变化情况是（）（1分）A.不变B.变大C.变小D.先变大后变小【答案】B【解析】滑下过程中，重力势能转化为动能，动能增大

3.滑道赛车在转弯时，产生向心力主要依靠（）（1分）A.重力B.支持力C.摩擦力D.发动机动力【答案】C【解析】向心力由赛车与轨道间的摩擦力提供

4.滑道赛车质量增加一倍，其他条件不变时，其动能变为原来的（）（1分）A.1/2B.1C.2倍D.4倍【答案】D【解析】动能公式E_k=1/2mv²，质量增加一倍，动能变为4倍

5.滑道赛车在斜坡上做匀减速运动，加速度大小为a，则其速度变化规律为（）（1分）A.v=v₀+atB.v=v₀-atC.v²=v₀²+2aSD.以上都对【答案】D【解析】匀减速运动满足所有匀变速直线运动公式

6.滑道赛车完全失重时，对轨道的压力大小为（）（1分）A.零B.等于重力C.大于重力D.小于重力【答案】A【解析】完全失重时，支持力为零，对轨道无压力

7.滑道赛车在水平轨道上做匀速圆周运动，其机械能（）（1分）A.增加B.减少C.不变D.无法确定【答案】C【解析】匀速圆周运动动能和势能不变，机械能守恒

8.滑道赛车下滑时，重力做功的功率最大时，其速度（）（1分）A.最小B.最大C.中等D.无法确定【答案】B【解析】功率P=mgv，速度最大时功率最大

9.滑道赛车在斜坡上滑行，机械能不守恒的情况是（）（1分）A.无摩擦滑行B.有摩擦滑行C.空气阻力不计D.重力势能完全转化为动能【答案】B【解析】有摩擦时，机械能转化为内能

10.滑道赛车过山车最高点时，对轨道的压力大小（）（1分）A.等于重力B.大于重力C.小于重力D.零【答案】C【解析】向心力由重力和支持力合力提供，支持力小于重力

二、多选题（每题4分，共20分）

1.滑道赛车运动中，可能做匀速直线运动的阶段有（）（4分）A.水平直线轨道B.匀速圆周运动C.斜坡上无摩擦滑行D.减速爬坡阶段E.加速下坡阶段【答案】A、C【解析】A、C阶段可能做匀速直线运动

2.滑道赛车运动中，下列说法正确的有（）（4分）A.下滑时速度始终增大B.过山车最高点时向心力为零C.匀速圆周运动加速度不为零D.机械能守恒时无摩擦力E.动能变化量等于重力做功【答案】C、E【解析】C、E符合物理学规律

3.滑道赛车下滑过程中，下列说法正确的有（）（4分）A.势能一直减小B.动能一直增大C.机械能可能增加D.摩擦力做负功E.速度变化率恒定【答案】A、B、D【解析】下滑过程中势能减小、动能增大、摩擦力做负功

4.滑道赛车在水平轨道上转弯时，下列说法正确的有（）（4分）A.需要向心力B.向心力由重力提供C.向心力由摩擦力提供D.重力与支持力平衡E.轨道对车的压力垂直于轨道【答案】A、C、D、E【解析】转弯需向心力，由摩擦力提供，重力与支持力平衡

5.滑道赛车运动中，下列说法正确的有（）（4分）A.加速度为零时一定处于平衡状态B.速度为零时一定处于平衡状态C.匀速圆周运动加速度恒定D.机械能守恒时无外力做功E.动量变化量等于合外力冲量【答案】A、E【解析】A、E符合物理学规律

三、填空题（每题2分，共16分）

1.滑道赛车在水平轨道上匀速行驶时，受到的摩擦力大小为______（2分）【答案】零【解析】匀速运动时，摩擦力与驱动力平衡

2.滑道赛车从高处滑下过程中，重力势能转化为______能（2分）【答案】动能【解析】势能转化为动能

3.滑道赛车在转弯时，产生向心加速度的公式为______（2分）【答案】a=v²/r【解析】向心加速度公式

4.滑道赛车质量为m，速度为v，其动能为______（2分）【答案】1/2mv²【解析】动能公式

5.滑道赛车在斜坡上滑行，机械能守恒的条件是______（2分）【答案】无摩擦力做功【解析】机械能守恒条件

6.滑道赛车过山车最高点时，所需向心力大小为______（2分）【答案】mv²/r【解析】向心力公式

7.滑道赛车完全失重时，加速度大小为______（2分）【答案】g【解析】完全失重时加速度等于g

8.滑道赛车下滑时，重力做功的功率公式为______（2分）【答案】mgv【解析】功率公式P=mgv

四、判断题（每题2分，共20分）

1.滑道赛车在水平轨道上匀速行驶时，受到的合力为零（）（2分）【答案】（√）【解析】匀速运动时合力为零

2.滑道赛车下滑时，动能增加量等于重力势能减少量（）（2分）【答案】（×）【解析】有摩擦时，部分机械能转化为内能

3.滑道赛车在转弯时，产生向心力主要依靠重力和支持力合力（）（2分）【答案】（×）【解析】向心力主要靠摩擦力

4.滑道赛车质量增加一倍，速度不变时，其动能也增加一倍（）（2分）【答案】（×）【解析】动能与质量平方成正比

5.滑道赛车在斜坡上做匀减速运动，加速度方向沿斜面向下（）（2分）【答案】（√）【解析】匀减速运动加速度沿速度反方向

6.滑道赛车完全失重时，仍受重力作用（）（2分）【答案】（√）【解析】失重是支持力为零，仍受重力

7.滑道赛车在水平轨道上做匀速圆周运动，其机械能守恒（）（2分）【答案】（√）【解析】匀速圆周运动动能和势能不变

8.滑道赛车下滑时，重力做功的功率最大时，其速度最大（）（2分）【答案】（√）【解析】功率P=mgv，v最大时P最大

9.滑道赛车在斜坡上滑行，机械能不守恒时，摩擦力做负功（）（2分）【答案】（√）【解析】摩擦力做负功导致机械能减少

10.滑道赛车过山车最高点时，速度最小（）（2分）【答案】（√）【解析】最高点速度最小，但仍需向心力

五、简答题（每题4分，共16分）

1.简述滑道赛车下滑过程中，动能和势能的变化规律（4分）【答案】下滑过程中，重力势能逐渐转化为动能初始阶段势能最大、动能最小；随着下滑，势能减小、动能增大若存在摩擦力，部分机械能转化为内能

2.简述滑道赛车在水平轨道上转弯时，向心力的来源（4分）【答案】水平轨道转弯时，向心力主要来源于赛车与轨道间的静摩擦力向心力大小为F=mω²r，方向指向圆心

3.简述滑道赛车完全失重的条件（4分）【答案】完全失重条件是支持力为零，即加速度等于g例如过山车最高点时，若v²/r=g，则支持力为零

4.简述滑道赛车下滑过程中，机械能守恒的条件（4分）【答案】机械能守恒条件是系统只有重力做功，即无摩擦力、空气阻力等其他力做功此时动能增加量等于重力势能减少量

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析滑道赛车在斜坡上做匀减速运动时，受力情况及运动规律（10分）【答案】受力分析-重力mg，竖直向下-支持力N，垂直于轨道向上-摩擦力f=μN，沿轨道向下运动规律根据牛顿第二定律沿斜面方向mg·sinθ-f=ma解得加速度a=mg·sinθ-μN/m若轨道倾角θ和动摩擦因数μ已知，可计算加速度

2.分析滑道赛车在水平轨道上做匀速圆周运动时，受力情况及运动规律（10分）【答案】受力分析-重力mg，竖直向下-支持力N，竖直向上-向心力F_c=mω²r，指向圆心运动规律根据牛顿第二定律水平方向F_c=N·sinθ解得向心力F_c=mω²r若角速度ω和半径r已知，可计算向心力此时竖直方向合力为零mg=N·cosθ

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.滑道赛车质量为500kg，从高10m的斜坡上无摩擦滑下，到达水平轨道时速度为20m/s求

（1）赛车在斜坡顶端的重力势能（2分）

（2）赛车在水平轨道上的动能（2分）

（3）赛车下滑过程中的机械能转化关系（3分）

（4）若水平轨道上动摩擦因数为

0.1，求赛车在水平轨道上能滑行的距离（3分）

（5）若水平轨道半径为50m，求赛车在水平轨道上转弯所需的向心力（3分）

（6）若水平轨道上速度保持20m/s，求赛车对轨道的压力（4分）（25分）【答案】

（1）重力势能E_p=mgh=500×

9.8×10=

4.9×10⁵J

（2）动能E_k=1/2mv²=1/2×500×20²=

4.0×10⁵J

（3）机械能转化势能转化为动能，无摩擦时机械能守恒

（4）滑行距离根据动能定理-μmgS=0-E_kS=E_k/μmg=

4.0×10⁵/

0.1×500×

9.8=

816.3m

（5）向心力F_c=mω²r=500×20/50²×50=

4.0×10³N

（6）对轨道压力根据牛顿第二定律N=mg+F_cN=500×

9.8+

4.0×10³=

6.9×10³N

2.滑道赛车质量为600kg，从高15m的斜坡上以5m/s的初速度滑下，斜坡倾角30°，斜坡长20m，斜坡和水平轨道动摩擦因数均为

0.2求

（1）赛车在斜坡顶端的重力势能（2分）

（2）赛车在斜坡上的加速度（2分）

（3）赛车在斜坡底部的速度（3分）

（4）赛车在水平轨道上能滑行的距离（3分）

（5）若水平轨道半径为40m，求赛车在水平轨道上转弯所需的向心力（3分）

（6）若水平轨道上速度保持v，求赛车对轨道的压力（4分）（25分）【答案】

（1）重力势能E_p=mgh=600×

9.8×15=

8.82×10⁵J

（2）加速度沿斜面方向mg·sin30°-μmg·cos30°=maa=gsin30°-μcos30°=

9.

80.5-

0.2×

0.866=

2.1m/s²

（3）速度根据运动学公式v²=v₀²+2aSv²=5²+2×

2.1×20=49v=7m/s

（4）滑行距离根据动能定理-μmgS=0-E_kE_k=1/2mv²=1/2×600×7²=

1.47×10⁵JS=E_k/μmg=

1.47×10⁵/

0.2×600×

9.8=125m

（5）向心力F_c=mω²r=600×7/40²×40=588N

（6）对轨道压力根据牛顿第二定律N=mg+F_cN=600×

9.8+588=

6.88×10³N。