2012届高考物理第一轮专题复习题201
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课时10
必修2第4章曲线运动万有引力与航天
第一节曲线运动运动的合成与分解
一、选择题
1.(2011年广东四校联考)下列关于运动和力的叙述中,正确的是()
A.做曲线运动的物体,其加速度方向一定是变化的
B.物体做圆周运动,所受的合力一定指向圆心
C.物体所受合力方向与运动方向相反,该物体一定做直线运动
D.物体运动的速率在增加,所受合力方向一定与运动方向相同
解析:选C.曲线运动是变速运动,但加速度可能是恒定的,如平抛运动,A错误;物体做变速圆周运动时,合力既改变速度方向,又改变速度大小,合力不指向圆心,B错误;运动速率增加,只能说明合力在平行速度方向的分力与速度同向,D错误;合力(加速度)与速度共线,物体做直线运动,不共线则做曲线运动.
2.(2010年高考上海单科卷)降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风,若风速越大,则降落伞()
A.下落的时间越短B.下落的时间越长
C.落地时速度越小D.落地时速度越大
解析:选D.风沿水平方向吹,不影响竖直速度,故下落时间不变,A、B两项均错.风速越大时合速度越大,故C项错误D项正确.
3.狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速行驶,以下给出的四个关于雪橇受到的牵引力F及摩擦力F f的示意图(图中O为圆心)中正确的是()
解析:选C.物体做匀速圆周运动的条件是物体所受的合力指向圆心,雪橇所受滑动摩擦力的方向与运动方向相反,由此判断只有C选项符合以上条件,所以C正确.4.如图所示,岸上的人通过定滑轮用绳子拖动小船靠岸,则当人匀速运动时,船的运动情况是()
A.加速运动B.减速运动
C.匀速运动D.条件不足,不能判定
解析:选A.如图所示,设人的速度为v人,船的速度为v船,绳子拉动的速度为v绳,某时刻绳与水平方向夹角为α,则
v人=v绳①
v绳=v船cosα②
由①②得v 船=v 人
cos α.在拉动过程中,α越来越大,cos α不断减小,v 船越来越大,即船
做加速运动,故A 对,B 、C 、D 均错.
5.A 、B 两物体通过一根跨过定滑轮的轻绳相连放在水平面上,现物体A 以v 1的速度向右匀速运动,当绳被拉成与水平面夹角分别是α、β时,如图所示.物体B 的运动速度v B 为(绳始终有拉力)( )
A .v 1sin α/sin β
B .v 1cos α/sin β
C .v 1sin α/cos β
D .v 1cos α/cos β
解析:选D.设物体B 的运动速度为v B ,速度分解如图甲所示,则有v B =v 绳B
cos β
①
甲 乙
物体A 的合运动对应的速度为v 1,它的速度分解如图乙所示,则有v 绳A =v 1cos α ② 由于对应同一根绳,其长度不变,故:
v 绳B =v 绳A ③ 根据①②③式解得:v B =v 1cos α/cos β.选项D 正确.
6.某人站在自动扶梯上,经过t 1时间从一楼升到二楼,如果自动扶梯不运动,人沿着扶梯从一楼走到二楼的时间为t 2.现使自动扶梯正常运动,人也保持原有速度沿扶梯向上走,则人从一楼到二楼的时间是( )
A .t 2-t 1 B.t 1-t 2
t 2-t 1
C.t 1t 2t 1+t 2
D.
t 21+t 22
2
解析:选C.扶梯运动的速度v 1=h t 1,人运动的速度v 2=h
t 2
,所求情况下的速度v 3=v 1+
v 2,所以t =h v 3=t 1t 2
t 1+t 2.
7.(2011年广州模拟)如图,船从A 处开出后沿直线AB 到达对岸,若AB 与河岸成37°角,水流速度为4 m/s ,则船从A 点开出的最小速度为( )
A .2 m/s
B .2.4 m/s
C .3 m/s
D .3.5 m/s
解析:选B.如图所示,当v 船⊥v 合时,v 船最小,
v 船=v 水sin37°=24 m/s. 8.(2011年扬州中学高三综合练习)如图所示,光滑水平桌面上,一小球以速度v 向右匀速运动,当它经过靠近桌边的竖直木板的ad 边正前方时,木板开始做自由落体运动.若木板开始运动时,cd 边与桌面相齐,则小球在木板上的正投影轨迹是( )
解析:选B.木板向下自由下落,可以逆向思维,以木板为参照物,小球向上做匀加速运动,且向右做匀速运动,可以想象成重力“向上”的平抛运动,所以B正确.9.质量为2 kg的质点在x-y平面上做曲线运动,在x方向的速度图象和y方向的位移图象如图所示,下列说法正确的是()
A.质点的初速度为5 m/s
B.质点所受的合外力为3 N
C.质点初速度的方向与合外力方向垂直
D.2 s末质点速度大小为6 m/s
解析:选AB.由x方向的速度图象可知,在x方向的加速度为1.5 m/s2,受力F x=3 N,由y方向的位移图象可知在y方向做匀速直线运动,速度为v y=4 m/s,受力F y=0.因此质点的初速度为5 m/s,A选项正确;受到的合外力为3 N,B选项正确;显然,质点初速度方向与合外力方向不垂直,C选项错误;2 s末质点速度应该为v=62+42m/s=213 m/s,D选项错误.
10.如图所示,用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M,长杆的一端放在地上通过铰链联结形成转轴,其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处,在杆的中点C处拴一细绳,绕过两个滑轮后挂上重物M.C点与O点距离为l.现在杆的另一端用力.使其逆时针匀速转动,由竖直位置以角速度ω缓缓转至水平位置(转过了90°角),此过程中下述说法正确的是()
A.重物M做匀速直线运动
B.重物M做匀变速直线运动
C.重物M的最大速度是ωl
D.重物M的速度先减小后增大
解析:选C.由题知,C点的速度大小为v C=ωl,设v C与绳之间的夹角为θ,把v C沿绳和垂直绳方向分解可得,v绳=v C cosθ,在转动过程中θ先减小到零再反向增大,故v绳先增大后减小,重物M做变加速运动,其最大速度为ωl,C正确.
二、计算题
11.(2011年广州模拟)宽9 m的成型玻璃以2 m/s的速度连续不断地向前进行,在切割工序处,金刚割刀的速度为10 m/s,为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形,则:
(1)金刚割刀的轨道应如何控制?
(2)切割一次的时间多长?
(3)所生产的玻璃板的规格是怎样的?
解析:(1)由题目条件知,割刀运动的速度是实际的速度,所以为合速度.其分速度的效果恰好相对玻璃垂直切割.
设割刀的速度v 2的方向与玻璃板速度v 1的方向之间的夹角为θ,如图所示.要保证割下的均是矩形的玻璃板,则由v 2是合速度得v 1=v 2cos θ
所以cos θ=v 1v 2=15,即θ=arccos 1
5
所以,要割下矩形板,割刀速度方向与玻璃板速度所成角度为 θ=arccos 1
5.
(2)切割一次的时间
t =d v 2sin θ=910× 1-
1
25 s =0.92 s. (3)切割出的矩形玻璃板的规格为: 宽度d =9 m ,
长度l =v 1t =2×0.92 m =1.84 m.
答案:(1)割刀速度方向与玻璃板速度方向成arccos 1
5
角度
(2)0.92 s (3)宽9 m 、长1.84 m
12.(2011年泰州联考)如图所示,质量m =2.0 kg 的物体在水平外力的作用下在水平面
上运动,已知物体运动过程中的坐标与时间的关系为⎩
⎪⎨⎪⎧
x =3.0t (m )
y =0.2t 2
(m ),g =10 m/s 2.根据以上条件,求:
(1)t =10 s 时刻物体的位置坐标;
(2)t =10 s 时刻物体的速度和加速度的大小与方向.
解析:(1)由于物体运动过程中的坐标与时间的关系为
⎩⎪⎨⎪⎧
x =3.0t (m )y =0.2t 2
(m )
,代入时间t =10 s ,可得:
x =3.0t =3.0×10 m =30 m y =0.2t 2=0.2×102 m =20 m.
即t =10 s 时刻物体的位置坐标为(30,20).
(2)由于物体运动过程中的坐标与时间的关系式⎩⎪⎨⎪⎧
x =3.0t (m )y =0.2t 2
(m ),
比较物体在两个方向的运动学公式⎩⎪⎨⎪⎧
x =v 0t
y =12at
2
,
可求得:v 0=3.0 m/s ,a =0.4 m/s 2
当t =10 s 时,v y =at =0.4×10 m/s =4.0 m/s
v =
v 20+v 2
y = 3.02+4.02 m/s =5.0 m/s.
tan α=v y v x =43
即速度方向与x 轴正方向夹角为53°.
物体在x 轴方向做匀速运动,在y 轴方向做匀加速运动,a =0.4 m/s 2,沿y 轴正方向. 答案:(1)(30,20) (2)5.0 m/s ,与x 轴正方向夹角为53° 0.4 m/s 2,沿y 轴正方向。