(完整版)绳(杆)端速度分解模型问题的分析(含答案)
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2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练第四部分 曲线运动 专题4.2绳端速度分解一.选择题1. (2019安徽江淮十校联考)如图所示,重物M 沿竖直杆下滑,并通过 一根不可伸长的细绳带动小车沿水平面向右运动。
若当滑轮右侧的绳与竖直方向成β角,且重物下滑的速率为v 时 ,滑轮左侧的绳 与水平方向成α角,则小车的速度为( )A .sin sin v βα B .sin cos v βα C .cos sin v βα D .cos cos v βα【参考答案】.D【名师解析】设小车的速度为v 车,沿细绳方向的分速度为v 3=v 车cos α,重物M 速度沿细绳方向的分速度v 1=v cos β。
由于细绳不可伸长,小车和重物沿细绳方向的速度相等,即v 车cos α= v cos β,解得v 车=cos cos v βα,选项D 正确,2(2018洛阳联考)如图所示,长为L 的轻直棒一端可绕固定轴O 转动,另一端固定一质量为m 的小球,小球搁在水平升降台上,升降平台以速度v 匀速上升,下列说法正确的是 ( )A .小球做匀速圆周运动B .当棒与竖直方向的夹角为α时,小球的速度为vL cos αC .棒的角速度逐渐增大D .当棒与竖直方向的夹角为α时,棒的角速度为vL sin α【参考答案】D【名师解析】棒与平台接触点(即小球)的运动可视为竖直向上的匀速运动和沿平台向左的运动的合成.小球的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上方,如图所示.设棒的角速度为ω,则合速度v 实=ωL ,沿竖直向上方向上的速度分量等于v ,即ωL sin α=v ,所以ω=vL sin α,小球速度为v 实=ωL =vsin α,由此可知棒(小球)的角速度随棒与竖直方向的夹角α的增大而减小,小球做角速度越来越小的变速圆周运动.选项ABC 错误D 正确。
3.(2018湖南师大附中月考)如图所示,A 、B 两球分别套在两光滑的水平直杆上,两球通过一轻绳绕过一定滑轮相连,现在A 球以速度v 向左匀速移动,某时刻连接两球的轻绳与水平方向的夹角分别为α、β,下列说法正确的是( )A .此时B 球的速度为cos αcos βvB .此时B 球的速度为sin αsin βvC .在β增大到90°的过程中,B 球做匀速运动D .在β增大到90°的过程中,B 球做加速运动 【参考答案】.AD【名师解析】由于两球沿绳方向的速度大小相等,因此v cos α=v B cos β,解得v B =vcos αcos β,A 项正确,B 项错误;在β增大到90°的过程中,α在减小,因此B 球的速度在增大,B 球在做加速运动,C 项错误,D 项正确.4.如图所示,一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质缆绳提升一箱货物,已知货箱的质量为m0,货物的质量为m,货车以速度v向左做匀速直线运动,在将货物提升到图示的位置时,下列说法正确的是()A.货箱向上运动的速度大于vB.缆绳中的拉力F T等于(m0+m)gC.货箱向上运动的速度等于v cosθD.货物对货箱底部的压力等于mg【参考答案】 C【名师解析】将货车的速度进行正交分解,如图所示。
绳末端速度的分解问题【典例精析1】:如图1,人在岸上用跨过滑轮的绳,拉水中小船,人以速度v匀速前进,求当船头绳与水平方向的夹角为θ时,船速V的大小。
学生常见错误:νV船ν把船速看作是绳速v的一个分速度,画成这样的速度分解图:这样画的错误在于:物体的实际运动速度才是合速度,在人拉小船靠岸的过程中,小船的实际运动速度(即合速度)为水平向前,那么把v当做小船的实际速度,当然是不对的。
我们的研究对象是物体,用什么手段研究它的运动。
为解决问题,对几个速 度及研究对象加以说明:几个速度:1、绳端速度:即绳子末端的速度,也就是与绳末端相连的物体的速度,是合速度。
例如【典例精析1】中,绳右端的速度就是小船的速度,也是是合速度。
2、绳自身的“移动”速度:是指绳子通过滑轮的速度,其大小对于同一根绳来说,个点均相同,其方向总是沿着绳子方向,也叫沿绳方向的速度,是其中一个分速度。
3、绳身的“转动”速度:当绳身移动速度作为绳子某端物体速度的一个分速度时,该绳端物体速度的另一个分速度,就是与绳子垂直的“转动”速度,该速度反映绳子以滑轮为轴,向上或向下转动的快慢,是其中另一个分速度。
【典例精析2】:如图所示,在水平地面上做匀速直线运动的汽车,通过定滑轮用绳子吊起一个物体,若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为和,求:(1)两绳夹角为α时,物体上升的速度(2)若汽车做匀速直线运动过程中,物体是加速上升还是减速上升?(3)绳子对物体拉力F与物体所受重力mg的大小关系如何?【典例精析3】:如图,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当小车以速度v匀速向右运动时,物体A的受力情况是( )AA. 绳的拉力大于A的重力B. 绳的拉力等于A的重力C. 绳的拉力小于A的重力D. 绳的拉力先大于A的重力,后变为小于重力。
【典例精析4】: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v1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vB为(绳始终有拉力)( )A.v1sinα/sinβ B.v1cosα/sinβC.v1sinα/cosβ D.v1cosα/cosβ【典例精析5】:图中,套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连.由于B的质量较大,故在释放B后,A将沿杆上升,当A环上升至与定滑轮的联机处于水平位置时,其上升速度v1≠0,若这时B的速度为v2,则( )A.v2=v1B.v2>v1 C.v2≠0D.v2=0【典例精析6】:如右图所示,一个长直轻杆两端分别固定一个小球A和B,两球的质量均为m,两球半径忽略不计,杆AB的长度为l,现将杆AB竖直靠放在竖直墙上,轻轻振动小球B,使小球 B 在水平地面上由静止向右运动,求当A球沿墙下滑距离为L/2时,A 、B两球的速度vA和 vB.(不计一切摩擦)。
牵连体速度分解问题在《2012年江苏高考物理说明》中,在考点“运动的合成和分解”中删去了“只限于单个物体”的说明,笔者预测2012年江苏高考物理中可能有“牵连体速度”题型出没,现分类解析之。
类型1 绳拉物(或物拉绳)问题:由于高中研究的绳都是不可伸长的,即绳的长度不会改变,所以解题原则是:把物体的实际速度分解为垂直于绳和平行于绳两个分量,根据沿绳方向的分速度大小相同求解. 速度0v 拉水平面上的物【例题1】如图所示,人用绳子通过定滑轮以不变的体A ,当绳与水平方向成θ角时,求物体A 的速度。
解析:本题的关键是正确地确定物体A 的两个分运动.物体A 的运动(即绳的末端的运动)可看作两个分运动的合成:一是沿绳的方向被牵引,绳长缩短,绳长缩短的速度即等于01v v =;二是随着绳以定滑轮为圆心的摆动,它不改变绳长,只改变进行分解。
所以1v 及2v 角度θ的值,分速度为2v 。
这样就可以将A v 按图示方向实际上就是A v 的两个分速度,如图所示,由此可得θθcos cos 01v v v A ==。
方法提炼:密切关注合速度方向即为物体实际运动方向,而分速度的两个方向:一是沿绳方向,使绳长度变化,二是垂直于绳方向,使绳转动。
对比:若水平面光滑,物体的质量为m,此时的拉力为F ,求物体的加速度。
沿水平方向和竖直方向分解F ,水平方向分量为cos F θ,竖直方向分量为sin F θ。
故cos F F a m m θ==合.需要特别提醒的是,不能把“运动的合成与分解”混同于“力的合成与分解”。
类型2 杆两端的物体速度由于高中研究的杆都是不可伸长的,即杆的长度不会改变,所以解题原则是:把杆两端的物体的速度分解到沿着杆和垂直于杆两个方向,根据沿着杆的分速度相等求解. 【例题2】如图所示,一轻杆两端分别固定质量为m A 和m B 的两个小球A 和B (可视为质点).将其放在一个直角形光滑槽中,已知当轻杆与槽左壁成α角时,A 球沿槽下滑的速度为V A ,求此时B 球的速度V B ?解析:A 球以V A 的速度沿斜槽滑下时,可分解为:一个使杆压缩的分运动,设其速度为V A1;一个使杆绕B 点转动的分运动,设其速度为V A2。
10绳杆关联运动模型1.(2020·辉县市第二高级中学高一月考)如图所示,AB 杆以恒定角速度ω绕A 点转动,并带动套在光滑水平杆OC 上的质量为M 的小环运动,运动开始时,AB 杆在竖直位置,则小环M 的速度将( )A .逐渐增大B .先减小后增大C .先增大后减小D .逐渐减小【答案】A 【详解】设经过时间t ,OAB t ω∠=,则AM 的长度为cos h t ω,则AB 杆上M 点绕A 点的线速度cos hv tωω=⋅.将小环M 的速度沿AB 杆方向和垂直于AB 杆方向分解,垂直于AB 杆上分速度等于M 点绕A 点的线速度v ,则小环M 的速度2cos cos v hv t tωωω==',随着时间的延长,则小环的速度的大小不断变大.故A 正确,BCD 错误. 故选A .2.(2020·浙江高一专题练习)如图所示,套在细杆上的小环沿杆匀速下滑,其在水平方向和竖直方向的分运动分别是( )A .匀速运动,匀速运动B .匀加速运动,匀加速运动C .匀速运动,匀加速运动D .匀加速运动,匀速运动【答案】A 【详解】小环沿杆匀速下滑,说明小环的合力为零,所以小环在水平方向所受合力为零,竖直方向的合力也为零,即小环在水平方向和竖直方向都做匀速直线运动,故A 正确.3.(2020·四川眉山市·高一期中)如图所示,人用轻绳通过定滑轮拉穿在光滑竖直杆上的物块A ,人以速度v 0向左匀速拉绳,某一时刻,绳与竖直杆的夹角为θ,与水平面的夹角为α,此时物块A 的速度v 1为A .10sin cos v v αθ=B .01sin sin v v αθ=C .10cos cos v v αθ=D .01cos cos v v αθ=【答案】D 【解析】对人进行速度分解,如图所示:可知:'0cos v v α=对物块A 进行速度分解,如图所示,则可知:'1cos v v v cos cos αθθ==,故选项D 正确,选项ABC 错误. 点睛:解决本题的关键会对速度进行分解,要正确找到合运动与分运动,注意两个物体沿着绳子方向的分速度相等.4.(2020·湖南娄底市·娄底一中)两根光滑的杆互相垂直地固定竖直平面内.上面分别穿有一个小球.小球a 、b 间用一细直棒相连如图.释放后两球都开始滑动.当细直棒与竖直杆夹角为α时,两小球实际速度大小之比v a ∶v b 等于A .sin α∶1B .cos α∶1C .tan α∶1D .cot α∶1【答案】C 【详解】速度的合成与分解,可知,将两球的速度分解,如图所示,则有:a v v cos α=杆 ,而b v v sin α=杆,那么两小球实际速度之比 v a :v b =sin α:cos α=tan α:1故C 正确,ABD 错误. 故选C .5.(2020·运城市景胜中学高一期末)如图所示,小球a 、b 用一细直棒相连,a 球置于水平地面,b 球靠在竖直墙面上,释放后b 球沿竖直墙面下滑,当滑至细直棒与水平面成θ角时,两小球的速度大小之比为( )A .absin v v θ= B .ab cos v v θ= C .ab tan v v θ= D .abcot v v θ= 【答案】C 【详解】如图所示,将a 球速度分解成沿着杆与垂直于杆方向,同时b 球速度也是分解成沿着杆与垂直于杆两方向。
高一物理下学期期中综合复习(重点专练模拟检测)专题04 绳和杆的关联速度的合成与分解问题特训专题 特训内容专题1 绳的关联速度的合成与分解问题(1T—6T )专题2 杆的关联速度的合成与分解问题(7T—12T )【典例专练】一、绳的关联速度的合成与分解问题1.如图所示,绳子通过固定在天花板上的定滑轮,两端分别与同一水平面上的A B 、两物体连接,当两物体到达如图所示位置时,绳与水平面的夹角分别为37︒、53︒,两物体的速度大小分别为A B v v 、,已知3sin 375︒=、4cos375︒=,则A v 与B v 之比为( )A .3:4B .4:3C .4:5D .5:4【答案】A【详解】设此时绳子的速度大小为v 绳,将A 、B 的速度分别沿绳的方向和垂直绳的方向分解,可得 A cos37v v =绳;B co 53s v v =绳解得:3:4A B v v =故选A 。
2.如图所示,人用轻绳通过定滑轮拉穿在光滑竖直杆上的物块A ,人以速度v 0向左匀速拉绳,某一时刻,绳与竖直杆的夹角为θ,与水平面的夹角为α,此时物块A 的速度v 1为( )A .v 1=v 0sin αcos θB .v 1=0sin sin v αθC .v 1=v 0cos αcos θD .v 1=0cos cos v αθ【答案】D【详解】将A 的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,如图所示拉绳子的速度等于A 沿绳子方向的分速度,设该速度为v ,根据平行四边形定则得,A 的实际速度为1cos v v θ= 同理对人的速度分解可得0cos v v α=联立可得01cos cos v v αθ=故选D 。
3.如图所示,一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物,货车向左做匀速直线运动,在将货物提升到图示的位置时,货物速度为v ,连接货车的缆绳与水平方向夹角为θ,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )A .货车的速度等于v cos θB .货车的速度等于cos vθC .货物处于超重状态D .货车的对地面的压力大于货车的重力 【答案】BC【详解】AB .货车沿着绳子方向的速度等于货箱的速度,因此cos v v θ=车可得cos vv θ=车,A 错误,B 正确; C .货车匀速前进过程中,绳子倾角θ逐渐减小,可得货箱的速度逐渐增大,因此货箱向上做加速运动,处于超重状态, C 正确;D .由于货车受到缆绳的拉力,货车对地面的压力小于货车的重力,D 错误。
绳、杆相关联物体的速度求解“关联速度”问题特点:沿杆或绳方向的速度分量大小相等。
绳或杆连体速度关系:①由于绳或杆具有不可伸缩的特点,则拉动绳或杆的速度等于绳或杆拉物的速度。
②在绳或杆连体中,物体实际运动方向就是合速度的方向。
③当物体实际运动方向与绳或杆成一定夹角时,可将合速度分解为沿绳或杆方向和垂直于绳或杆方向的两个分速度。
常用的解题思路和方法:先确定合运动的方向,即物体实际运动的方向,然后分析这个合运动所产生的实际效果,即一方面使绳或杆伸缩的效果;另一方面使绳或杆转动的效果。
以确定两个分速度的方向,沿绳或杆方向的分速度和垂直绳或杆方向的分速度,而沿绳或杆方向的分速度大小相同。
1.一绳一物题型⑴拉的物体匀速运【例1】如图1所示, 人在岸上拉船,已知船的质量为m,水的阻力恒为f,当轻绳与水平面的夹角为θ时,船的速度为v,此时人的拉力大小为T,则此时A.人拉绳行走的速度为v cosθB.人拉绳行走的速度为v/cosθC.船的加速度为D.船的加速度为解析:船的速度产生了两个效果: 一是滑轮与船间的绳缩短, 二是绳绕滑轮顺时针转动, 因此将船的速度进行分解如图所示, 人拉绳行走的速度v人=v cosθ, A对, B错;绳对船的拉力等于人拉绳的力,即绳的拉力大小为T,与水平方向成θ角,因此T cosθ-f=ma,解得:,C正确,D错误。
答案:AC。
点评:人拉绳行走的速度即绳的速度,易错误地采用力的分解法则,将人拉绳行走的速度。
即若按图3所示进行分解,则水平分速度为船的速度,得人拉绳行走的速度为v/cosθ,会错选B选项。
⑵匀速拉动物体【例2】如图4所示,在河岸上利用定滑轮拉绳索使小船靠岸,拉绳的速度为v,当拉船头的绳索与水平面的夹角为α时,船的速度是多少?2.两绳一物题型【例3】如图7所示,两绳通过等高的定滑轮共同对称地系住一个物体A,两边以v速度匀速地向下拉绳。
当两根细绳与竖直方向的夹角都为60°时,物体A上升的速度多大?解析:以右边绳子为研究对象,应用绳连体模型的结论,当绳端物体A在做既不沿绳方向,又不垂直于绳方向运动时,一般要将绳物体A的真实运动分解到沿绳收缩方向和垂直于绳子方向的两个分运动。
专题4 绳(杆)端速度分解模型一、单选题1.人用绳子通过定滑轮拉物体A ,A 穿在光滑的竖直杆上,当人以速度v 0竖直向下匀速拉绳使质量为m 物体A 到达如图所示位置时,此时绳与竖直杆的夹角为θ,则物体A 的动能为( )A.2022cos mv θ B.2022tan mv θC.2012mv D.2201sin 2mv θ⋅ 【答案】A【解析】将A 的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,如上图所示。
拉绳子的速度等于A 沿绳子方向的分速度,根据平行四边形定则得,实际速度0cos v v θ=根据2k 12E mv =代入计算得到2k 22cos mv E θ=故A 正确,BCD 错误。
故选A 。
2.如图所示,沿竖直杆以速度v 匀速下滑的物体A 通过轻质细绳拉光滑水平面上的物体B ,当细绳与竖直杆间的夹角为θ时,物体B 的速度为( )A.v/cosθB.vcosθC.vD.vsinθ 【答案】B【解析】物体A 以速度v 匀速下滑,把物体A 的速度沿着绳子方向和垂直绳子方向进行分解后可得绳子的速度,B 对;3.如图所示,沿光滑竖直杆以速度v 匀速下滑的物体A 通过轻质细绳拉光滑水平面上的物体B ,细绳与竖直杆间的夹角为θ,则以下说法正确的是( )A.物体B 向右匀速运动B.物体B 向右加速运动C.细绳对A 的拉力逐渐变大D.细绳对B 的拉力不变【答案】B【解析】物体A 以速度v 沿竖直杆匀速下滑,绳子的速率等于物体B 的速率,将A 物体的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,沿绳子方向的分速度等于绳速,由几何知识求解B 的速率,再讨论B 的运动情况以及绳子的拉力变化.将A 物体的速度按图示两个方向分解,如图所示,由绳子速率cos v v 绳θ=,而绳子速率等于物体B 的速率,则有物体B 的速率cos B v v v θ==绳.因θ减小,则B 物体向右做变加速运动,对公式求导,得出B 的加速度sin a v θ=,随着θ的加速度,B 的加速度在减小,故绳子对B 的拉力减小,同一条绳子上的拉力相等,所以绳子对A 的拉力减小,B 正确.4.如图,人沿平直的河岸以速度v 行走,且通过不可伸长的绳拖船,船沿绳的方向行进,此过程中绳始终与水面平行.当绳与河岸的夹角为α,船的速率为( )A.sin v αB.sin vα C.cos v α D.cos v α【答案】C 【解析】将人的运动速度v 沿着绳子方向和垂直绳子方向正交分解,如图,由于绳子始终处于绷紧状态,因而小船的速度等于人沿着绳子方向的分速度根据此图得:v 船=vcosα;故选C.点睛:本题关键找到人的合运动和分运动,然后根据正交分解法将人的速度分解即可;本题容易把v 船分解而错选D ,要分清楚谁是合速度,谁是分速度.5.一辆车通过一根跨过定滑轮的轻绳子提升一个质量为m 的重物,开始车在滑轮的正下方,绳子的端点离滑轮的距离是H.车由静止开始向左做匀加速运动,经过时间t 绳子与水平方向的夹角为θ,如图所示,则( )A.车向左运动的加速度的大小为22tan Ha t θ= B.车向左运动的加速度的大小为22tan Ha t θ=C. 重物m 在t 时刻速度的大小为2cos Hv tθ= D.重物m 在t 时刻速度的大小为2sin Hv tθ= 【答案】A【解析】汽车在时间t 内向左走的位移:tan Hx θ= 又汽车匀加速运动21x at 2=,所以2222a tan x Ht t θ==,A 正确,B 错误;由运动的分解知识可知,汽车速度v 汽沿绳的分速度与重物m 的速度相等,即v v cos θ物汽=得v 物=,CD 错误;故选A6.水平面上两物体A 、B 通过一根跨过定滑轮的轻绳相连,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、时(如图所示),物体B 的运动速度为(绳始终有拉力)( )A. B. C. D.【答案】D【解析】当绳被拉成与水平面夹角分别是α、β时,将物体A 、B 的速度如下图分解,因绳不可伸长,则1cos cos B v v αβ=,可得1cos cos B v v αβ=.故选D7.一个半径为R 的半圆柱体沿水平方向向右以速度v 0匀速运动,在半圆柱体上搁置一根竖直杆,此杆只能沿竖直方向运动,如图所示。
绳(杆)端速度分解模型一、基础知识1、模型特点沿绳(或杆)方向的速度分量大小相等.2、思路与方法合运动→绳拉物体的实际运动速度v 分运动→Error!方法:v 1与v 2的合成遵循平行四边形定则.3、解决此类问题时应把握以下两点:(1)确定合速度,它应是小船的实际速度;(2)小船的运动引起了两个效果:一是绳子的收缩,二是绳绕滑轮的转动.应根据实际效果进行运动的分解.二、练习1、如图所示,轻绳通过定滑轮拉动物体,使其在水平面上运动.若拉绳的速度为v 0,当绳与水平方向夹角为θ时,物体的速度v 为________.若此时绳上的拉力大小为F ,物体的质量为m ,忽略地面的摩擦力,那么,此时物体的加速度为________.答案 v 0cos θF cos θm解析 物体的运动(即绳的末端的运动)可看做两个分运动的合成:(1)沿绳的方向被牵引,绳长缩短,缩短的速度等于v 0;(2)垂直于绳以定滑轮为圆心的摆动,它不改变绳长.即速度v 分解为沿绳方向和垂直绳方向的分速度,如图所示,v cos θ=v 0,v =.v 0cos θ拉力F 产生竖直向上拉物体和水平向右拉物体的效果,其水平分量为F cos θ,加速度a =.F cos θm 2、如图所示,一人站在岸上,利用绳和定滑轮拉船靠岸,在某一时刻绳的速度为v ,绳AO 段与水平面的夹角为θ,OB 段与水平面的夹角为α.不计摩擦和轮的质量,则此时小船的速度多大?解析 小船的运动引起了绳子的收缩以及绳子绕定滑轮转动的效果,所以将小船的运动分解到绳子收缩的方向和垂直于绳子的方向,分解如图所示,则由图可知v A =.v cos θ答案 vcos θ3、如图所示,在水平地面上做匀速直线运动的小车,通过定滑轮用绳子吊起一个物体,若小车和被吊的物体在同一时刻的速度分别为v 1和v 2,绳子对物体的拉力为F T ,物体所受重力为G ,则下列说法正确的是( )A .物体做匀速运动,且v 1=v 2B .物体做加速运动,且v 2>v 1C .物体做加速运动,且F T >GD .物体做匀速运动,且F T =G 答案 C解析 把v 1分解如图所示,v 2=v 1cos α,α变小,v 2变大,物体做加速运动,超重,F T >G ,选项C 正确.4、人用绳子通过定滑轮拉物体A ,A 穿在光滑的竖直杆上,当以速度v 0匀速地拉绳使物体A 到达如图所示位置时,绳与竖直杆的夹角为θ,则物体A 实际运动的速度是( )A .v 0sin θB.v 0sin θC .v 0cos θ D.v 0cos θ答案 D解析 由运动的合成与分解可知,物体A 参与两个分运动:一个是沿着与它相连接的绳子的运动,另一个是垂直于绳子斜向上的运动.而物体A实际运动轨迹是沿着竖直杆向上的,这一轨迹所对应的运动就是物体A 的合运动,它们之间的关系如图所示.由几何关系可得v =,所以v 0cos θD 项正确.5、如图,人沿平直的河岸以速度v 行走,且通过不可伸长的绳拖船,船沿绳的方向行进,此过程中绳始终与水面平行.当绳与河岸的夹角为α时,船的速率为( )A .v sin α B.vsin αC .v cos α D.v cos α答案 C解析 如图所示,把人的速度沿绳和垂直绳的方向分解,由几何知识有v 船=v cos α,所以C 正确,A 、B 、D 错误.6、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为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 βB .v 1cos α/sin βC .v 1sin α/cos βD .v 1cos α/cos β答案 D解析 A 、B两物体的速度分解如图.由图可知:v 绳A =v 1cos αv 绳B =v B cos β由于v 绳A =v 绳B所以v B =v 1cos α/cos β,故D对.。
绳(杆)端速度分解模型
一、基础知识 1、模型特点
沿绳(或杆)方向的速度分量大小相等. 2、思路与方法
合运动→绳拉物体的实际运动速度v
分运动→⎩⎪⎨⎪⎧
其一:沿绳(或杆)的速度v 1
其二:与绳(或杆)垂直的分速度v 2
方法:v 1与v 2的合成遵循平行四边形定则. 3、解决此类问题时应把握以下两点: (1)确定合速度,它应是小船的实际速度;
(2)小船的运动引起了两个效果:一是绳子的收缩,二是绳绕滑轮的转 动.应根据实际效果进行运动的分解. 二、练习
1、如图所示,轻绳通过定滑轮拉动物体,使其在水平面上运动.若拉绳的速度为v 0,当绳与水平方向夹角为θ时,物体的速度v 为________.若此时绳上的拉力大小为F ,物体的质量为m ,忽略地面的摩擦力,那么,此时物体的加速度为________. 答案
v 0cos θ F cos θm
解析 物体的运动(即绳的末端的运动)可看做两个分运动的合成: (1)沿绳的方向被牵引,绳长缩短,缩短的速度等于v 0;(2)垂直于 绳以定滑轮为圆心的摆动,它不改变绳长.即速度v 分解为沿绳 方向和垂直绳方向的分速度,如图所示,v cos θ=v 0,v =v 0
cos θ
.
拉力F 产生竖直向上拉物体和水平向右拉物体的效果,其水平分量为F cos θ,加速度a =F cos θm
.
2、如图所示,一人站在岸上,利用绳和定滑轮拉船靠岸,在某一时刻绳的速度为v ,绳AO 段与水平面的夹角为θ,OB 段与水平面的夹角为α.不计摩擦和轮的质量,则此时小船的
速度多大?
解析小船的运动引起了绳子的收缩以及绳子绕定滑轮转动的效果,所以将小船的运动分解到绳子收缩的方向和垂直于绳子的方向,
分解如图所示,则由图可知
v A=
v cos θ.
答案
v cos θ
3、如图所示,在水平地面上做匀速直线运动的小车,
通过定滑轮用绳子吊起一个物体,若小车和被吊的物体在同一
时刻的速度分别为v1和v2,绳子对物体的拉力为F T,物体所
受重力为G,则下列说法正确的是()
A.物体做匀速运动,且v1=v2
B.物体做加速运动,且v2>v1
C.物体做加速运动,且F T>G
D.物体做匀速运动,且F T=G
答案 C
解析把v1分解如图所示,v2=v1cos α,α变小,v2变大,物体做加速运动,超重,F T>G,选项C正确.
4、人用绳子通过定滑轮拉物体A,A穿在光滑的竖直杆上,当以速度v0
匀速地拉绳使物体A到达如图所示位置时,绳与竖直杆的夹角为
θ,则物体A实际运动的速度是()
A.v0sin θ B.v0
sin θ
C.v0cos θ D.v0
cos θ
答案 D
解析由运动的合成与分解可知,物体A参与两个分运动:一个是沿着与它相连接的绳子的运动,另一个是垂直于绳子斜向上的运动.而物体A实际运动轨迹是沿着竖直杆向上的,这一轨迹所对应的运
动就是物体A的合运动,它们之间的关系如图所示.由几何关系可得v=v0
cos θ
,所以D 项正确.
5、如图,人沿平直的河岸以速度v行走,且通过不可伸长的绳
拖船,船沿绳的方向行进,此过程中绳始终与水面平行.当绳
与河岸的夹角为α时,船的速率为()
A.v sin α B.v
sin α
C.v cos α D.v
cos α
答案 C
解析如图所示,把人的速度沿绳和垂直绳的方向分解,由几何知识
有v船=v cos α,所以C正确,A、B、D错误.
6、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v1的速度向右
匀速运动,当绳被拉成与水平面夹角分别为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.v1sin α/sin βB.v1cos α/sin βC.v1sin α/cos βD.v1cos α/cos β答案 D
解析A、B两物体的速度分解如图.
由图可知:v绳A=v1cos α
v绳B=v B cos β
由于v绳A=v绳B
所以v B=v1cos α/cos β,故D对.。