參考系變換初步理解試卷一、選擇題（共10題，每題5分）1.關(guān)于參考系的概念，下列說法正確的是（）A.參考系必須選擇靜止不動的物體B.同一個物體的運動，選擇不同的參考系觀察結(jié)果一定不同C.研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時，可將太陽視為參考系D.參考系的選取與研究問題無關(guān)2.兩輛汽車在平直公路上同向行駛，甲車速度為20m/s，乙車速度為30m/s。以甲車為參考系，乙車的速度大小為（）A.10m/sB.20m/sC.30m/sD.50m/s3.某人坐在行駛的火車中，看到窗外的樹木向后運動，他選擇的參考系是（）A.地面B.火車C.樹木D.天空4.關(guān)于慣性參考系，下列說法正確的是（）A.勻速運動的參考系一定是慣性參考系B.地球不可能視為慣性參考系C.牛頓運動定律在非慣性參考系中仍然成立D.慣性參考系中不受力的物體一定保持靜止或勻速直線運動5.在光滑水平面上，小球A以5m/s的速度向東運動，小球B以3m/s的速度向西運動。以A為參考系，B的速度為（）A.2m/s向東B.2m/s向西C.8m/s向東D.8m/s向西6.下列情況中，參考系屬于非慣性系的是（）A.研究蘋果自由下落時，以地面為參考系B.研究地球自轉(zhuǎn)時，以地軸為參考系C.研究汽車剎車過程時，以汽車為參考系D.研究衛(wèi)星繞地球運行時，以地球為參考系7.某同學(xué)在電梯中觀察到體重計示數(shù)比靜止時偏小，則電梯可能的運動狀態(tài)是（）A.勻速上升B.加速上升C.勻速下降D.加速下降8.兩輛汽車在同一平直公路上相向行駛，甲車速度為15m/s，乙車速度為25m/s。某時刻兩車相距400m，以乙車為參考系，甲車的速度大小及兩車相遇所需時間分別為（）A.10m/s，40sB.40m/s，10sC.10m/s，10sD.40m/s，40s9.在勻速行駛的火車車廂內(nèi)，某人豎直向上拋出一個小球，小球落回拋出點的正下方，這是因為（）A.小球具有慣性，水平方向與火車保持相同速度B.火車對小球有水平方向的作用力C.小球在水平方向不受力，做勻速直線運動D.小球在豎直方向運動的同時，水平方向靜止10.關(guān)于參考系變換中的速度合成，下列說法正確的是（）A.絕對速度等于相對速度與牽連速度的代數(shù)和B.相對速度一定小于絕對速度C.牽連速度是指參考系相對于地面的速度D.速度合成公式僅適用于慣性參考系二、填空題（共5題，每題6分）11.小船在靜水中的速度為4m/s，河水的流速為2m/s，若小船要垂直河岸渡河，則船頭應(yīng)指向與河岸上游成______度角的方向，此時小船的實際渡河速度大小為______m/s。12.某人騎自行車以5m/s的速度向東行駛，感覺風(fēng)從正北方向吹來；當(dāng)車速增加到10m/s時，感覺風(fēng)從東北方向吹來。則實際風(fēng)速大小為______m/s，方向為______。13.在慣性參考系S中，物體A以速度v沿x軸正方向運動，參考系S'以速度u沿x軸正方向相對于S運動，則在S'系中觀察，物體A的速度為______；若S'系沿x軸負方向運動，則物體A的速度為______。14.電梯內(nèi)有一彈簧秤，下端懸掛一個質(zhì)量為1kg的物體。當(dāng)電梯以2m/s2的加速度加速上升時，彈簧秤的示數(shù)為______N；當(dāng)電梯以1m/s2的加速度減速下降時，彈簧秤的示數(shù)為______N。（g取10m/s2）15.河寬為d，水流速度為v?，小船在靜水中的速度為v?，且v?>v?。若小船以最短時間渡河，渡河時間t?=；若小船以最短位移渡河，渡河時間t?=。三、計算題（共3題，16題10分，17題15分，18題15分）16.一輛汽車在平直公路上以20m/s的速度勻速行駛，前方同一車道上有一輛自行車以5m/s的速度同向勻速行駛，汽車與自行車相距100m時開始剎車，剎車加速度大小為1m/s2。以自行車為參考系，求：（1）汽車剎車前相對于自行車的速度；（2）汽車剎車后相對于自行車的加速度；（3）汽車是否會撞上自行車？若未撞上，求出兩車之間的最小距離。17.如圖所示，在傾角為30°的光滑斜面上，物體A以10m/s的初速度沿斜面向上運動，同時物體B從斜面頂端由靜止釋放。已知斜面長50m，物體A的加速度大小為5m/s2（沿斜面向下），物體B的加速度大小為5m/s2（沿斜面向下）。以地面為參考系，求：（1）物體A上升到最高點所用的時間；（2）物體A和物體B相遇時的位置；（3）若以物體B為參考系，物體A的初速度和加速度分別為多大？18.一條寬度為200m的河流，水流速度為3m/s，小船在靜水中的速度為5m/s。（1）若小船要以最短時間渡河，船頭應(yīng)指向什么方向？渡河時間為多少？到達對岸的位置在出發(fā)點的下游多遠？（2）若小船要直達正對岸，船頭應(yīng)指向什么方向？渡河時間為多少？（3）若水流速度突然增大到4m/s，小船仍要直達正對岸，船頭方向應(yīng)如何調(diào)整？此時渡河時間比原來增大還是減??？四、分析題（共1題，20分）19.參考系變換在生活和科學(xué)研究中具有重要意義，請結(jié)合以下案例分析：（1）解釋“坐地日行八萬里”所涉及的參考系變換；（2）為什么在地球表面研究物體運動時，通?？蓪⒌厍蛞暈閼T性參考系？若研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)，能否將地球視為慣性參考系？（3）在非慣性參考系中，為了使牛頓運動定律成立，需要引入虛擬力（慣性力）。請以水平加速行駛的汽車中懸掛的小球為例，說明慣性力的方向和大小，并解釋其物理本質(zhì)。參考答案及解析一、選擇題C（解析：參考系可任意選取，不一定靜止，A錯誤；若物體靜止，不同參考系觀察結(jié)果可能相同，B錯誤；研究公轉(zhuǎn)時太陽是合適的參考系，C正確；參考系選取直接影響問題分析，D錯誤。）A（解析：乙車相對甲車的速度為30m/s-20m/s=10m/s，方向與乙車運動方向相同。）B（解析：樹木相對火車向后運動，故參考系為火車。）D（解析：慣性系中牛頓定律成立，不受力物體保持靜止或勻速直線運動，D正確；勻速運動的參考系若本身非慣性系則不成立，A錯誤；地球可近似視為慣性系，B錯誤；非慣性系中牛頓定律不成立，C錯誤。）D（解析：以A為參考系，B的速度為-3m/s-5m/s=-8m/s，負號表示向西。）C（解析：汽車剎車時加速度不為零，屬于非慣性系。）D（解析：失重狀態(tài)，加速度向下，可能加速下降或減速上升。）B（解析：相對速度為15m/s+25m/s=40m/s，相遇時間t=400m/40m/s=10s。）A（解析：小球水平方向因慣性與火車保持相同速度，故落回正下方。）D（解析：速度合成公式適用于慣性系，矢量合成，A錯誤；相對速度可能大于絕對速度，B錯誤；牽連速度是參考系相對另一參考系的速度，C錯誤。）二、填空題11.30，2√3（解析：設(shè)船頭與河岸上游夾角為θ，由v船cosθ=v水，得cosθ=2/4=0.5，θ=30°；實際速度v=v船sinθ=4×0.5=2m/s。）12.5√2，西北方向（解析：設(shè)風(fēng)速為v，方向為北偏西θ。根據(jù)速度合成，當(dāng)車速5m/s時，風(fēng)的東向分量為5m/s；車速10m/s時，東向分量與北向分量相等，解得v=5√2m/s，θ=45°。）13.v-u，v+u（解析：慣性系中速度變換公式v'=v-u，方向相反時u取負值。）14.12，11（解析：加速上升時F=m(g+a)=1×12=12N；減速下降時加速度向上，F(xiàn)=m(g+a)=1×11=11N。）15.d/v?，d/√(v?2-v?2)（解析：最短時間由垂直河岸速度決定，t?=d/v?；最短位移為河寬，合速度v=√(v?2-v?2)，t?=d/v。）三、計算題16.解：（1）汽車相對自行車的速度v?=20m/s-5m/s=15m/s（同向）；（2）汽車相對自行車的加速度a=-1m/s2（因汽車減速，加速度與相對速度方向相反）；（3）汽車剎車到停止的時間t?=20m/s/1m/s2=20s，位移x?=202/(2×1)=200m；自行車在20s內(nèi)的位移x?=5×20=100m；初始距離100m，x?=200m<x?+100m=200m，剛好不相撞，最小距離為0。解：（1）物體A上升到最高點的時間t=v?/a=10/5=2s；（2）設(shè)相遇時間為t，A的位移x?=v?t-0.5at2，B的位移x?=0.5at2，x?+x?=50m，代入數(shù)據(jù)解得t=5s（t=-5s舍去），x?=10×5-0.5×5×25=50-62.5=-12.5m（沿斜面向下12.5m處）；（3）以B為參考系，A的初速度v?'=10m/s（沿斜面向上），加速度a'=a?-a?=0（因A、B加速度大小方向相同）。解：（1）最短時間渡河時船頭垂直河岸，t?=200/5=40s，下游位移x=3×40=120m；（2）直達正對岸時，船頭與河岸上游夾角θ滿足v船cosθ=v水，cosθ=3/5，θ=53°，合速度v=√(52-32)=4m/s，t?=200/4=50s；（3）水流速度增大后，cosθ'=4/5，θ'=37°（更偏向上游），合速度v'=√(52-42)=3m/s，t'=200/3≈66.7s>50s，渡河時間增大。四、分析題19.（1）“坐地日行八萬里”以地心為參考系時，地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致赤道上的人每日隨地球轉(zhuǎn)動的路程約為4萬公里（即八萬里）；若以地面為參考系，人是靜止的。（2）地球表面物體運動時，地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的加速度很?。ㄈ缱赞D(zhuǎn)向心加速度約0.03m/s2），可忽略，故視為慣性系；研究公轉(zhuǎn)時，地球繞太陽做曲線運動，加速度不可忽略，不能視為慣性系。（3）水平加速行駛的汽車中，小球相對汽車向后偏，引入慣性力F=-ma（a為汽車加速度），方向與汽車加速度方向相反，