【三维设计】高三物理第一轮复习 曲线运动 运动的合成与分解名师备选题库(含解析)
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第16讲曲线运动运动的合成与分解(模拟精练+真题演练)1.(2023·湖北武汉·华中师大一附中校考三模)如图所示,生产车间有两个完全相同的水平传送带甲和乙,它们相互垂直且等高,正常工作时都匀速运动,速度大小分别为v甲、v乙,将工件(视为质点)轻放到传带甲上,工件离开传送带甲前已经与传送带甲的速度相同,并平稳地传送到传送带乙上,且不会从传送带乙的右侧掉落。
两传送带正常工作时,对其中一个工件A在传送带乙上留下的痕迹,下图中可能正确的是()A.B.C.D.【答案】D【详解】正常工作时都匀速运动,速度大小分别为v甲、v乙,所以,物块滑上乙时,水平方向相对传送带乙的速度水平向右,沿传送带乙方向相对传送带乙的速度与乙的运动方向相反,所以相对传送带乙的速度为这两个分速度合速度,方向向右下方,因为两个速度均为匀速,则合速度方向的反方向为滑动摩擦力方向,力与速度方向相反,做直线运动,轨迹沿速度方向,故D正确ABC错误。
故选D。
2.(2023·江苏盐城·统考三模)如图所示,小球从水平向右的横风区正上方自由下落的闪光照片。
除横风区外,其他位置的空气作用力可忽略不计。
则小球()A.在横风区水平方向做匀速运动B.在横风区加速度方向竖直向下C.从横风区飞出后做匀变速直线运动D.从横风区飞出后做匀变速曲线运动【答案】D【详解】A.小球进入横风区时,在水平方向上受水平向右的风力,根据牛顿第二定律可知水平方向有加速度,所以在横风区水平方向做加速运动,故A错误;B.小球进入横风区时,受重力和水平向右的风力,利用力的合成可知合力斜向右下方,根据牛顿第二定律可知加速度方向斜向右下方,故B错误;CD.小球从横风区飞出后,只受重力的作用,做匀变速曲线运动,故C错误,D正确。
故选D。
3.(2023·湖南·模拟预测)阴历正月十五放花灯,称为灯节,或称“元宵节”。
这一天,人们有观灯和吃元宵的习惯。
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—曲线运动、运动的合成与分解1.关于曲线运动,下列叙述不正确的是()A.做曲线运动的物体一定是变速运动B.做曲线运动的物体所受的合外力一定不为零C.如果物体不受外力,由于惯性而持续的运动不可能是曲线运动D.因曲线运动的速度在不断变化,所以不可能是匀变速运动2.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶,速度逐渐增大.图中分别画出了汽车转弯时受到的合力F的四种方向,可能正确的是()3.(2023·重庆市南开中学月考)如图所示,光滑水平面上的物体受五个沿水平面的恒力F1、F2、F3、F4、F5作用,以速率v0沿水平面做匀速直线运动,若撤去其中某个力(其他力不变),则在以后的运动中,下列说法正确的是()A.若撤去的是F1,则物体将做圆周运动B.若撤去的是F2,则经过一段时间后物体的速率可能再次变为v0C.若撤去的是F3,则经过一段时间后物体的速率可能再次变为v0D.无论撤去这五个力中的哪一个,物体在相同时间内的速度改变量一定都相同4.(2023·北京市育才学校月考)某质点在Oxy平面内运动的轨迹如图所示,则该质点在x、y两个正方向上的运动状况可能是()A .质点在x 、y 两方向上都匀速运动B .质点在x 方向上匀速运动,在y 方向上先加速后减速C .质点在y 方向上匀速运动,在x 方向上先加速后减速D .质点在y 方向上匀速运动,在x 方向上先减速后加速5.如图所示,绳子通过固定在天花板上的定滑轮,左端与套在固定竖直杆上的物体A 连接,右端与放在水平面上的物体B 相连,到达如图所示位置时,两段绳与水平面的夹角分别为37°、53°,两物体的速率分别为v A 、v B ,且此时v A +v B =203m/s ,sin 37°=35,cos 37°=45,则v A 的大小为()A.103m/sB.43m/s C .2m/sD .4m/s 6.(2023·湖北省模拟)有一个质量为4kg 的质点在xOy 平面内运动,在x 方向的速度图像和y 方向的位移图像分别如图甲、乙所示.下列说法正确的是()A .质点做匀变速直线运动B .质点所受的合外力为22NC .2s 时质点的速度大小为6m/sD .零时刻质点的速度大小为5m/s7.(多选)(2023·广东茂名市高三检测)如图所示,小船从河岸的O 点沿虚线运动,匀速运动到河对岸的P 点,河水的流速v 水、船在静水中的速度v 静与虚线的夹角分别为α、θ,河宽为L ,且v 静、v 水的大小不变,下列说法正确的是()A .渡河时间t =Lv 静B .渡河时间t =Lv 静sin (θ+α)C .v 水越小,渡河时间越短D .当α+θ=90°时,渡河的时间最短8.(多选)(2023·福建龙岩市才溪中学月考)如图所示,河的宽度为L ,河水流速为u ,甲、乙两船均以在静水中的速度v 同时渡河.出发时两船相距2L ,甲、乙两船头均与岸边成60°角,且乙船恰好能直达正对岸的A 点.则下列判断正确的是()A .甲船在A 点右侧靠岸B .甲船在A 点左侧靠岸C .甲、乙两船到达对岸的时间相等D .甲、乙两船可能在未到达对岸前相遇9.如图所示,一根长直轻杆AB 在墙角沿竖直墙面和水平地面滑动.当AB 杆和墙面的夹角为θ时,杆的A 端沿墙面下滑的速度大小为v 1,B 端沿地面滑动的速度大小为v 2.v 1、v 2的关系是()A.v1=v2B.v1=v2cosθC.v1=v2tanθD.v1=v2sinθ10.(2023·湖北省模拟)图甲为我国运动员参加冰壶比赛的场景.比赛中投壶手在投出冰壶时会带有一定的旋转(自旋),擦冰手在冰壶运动的前方高速摩擦冰面(刷冰),减小冰壶前方受到的摩擦力,可使冰壶做曲线运动.在图乙所示的各图中,圆表示冰壶,ω表示冰壶自旋的方向,v表示冰壶前进的方向,则在刷冰的过程中,冰壶的运动轨迹(虚线表示)可能正确的是()A.①③B.①④C.②③D.②④11.(多选)(2019·全国卷Ⅱ·19)如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离.某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其v-t图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻.则()A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大12.(2023·山西大同市模拟)如图所示,在风洞实验室中,从A点以水平速度v0向左抛出一个质量为m的小球(可视为质点),小球抛出后所受空气作用力沿水平方向,其大小为F,经过一段时间小球运动到A点正下方的B点处,重力加速度为g,在此过程中,求:(1)小球离A、B所在直线的最远距离;(2)A、B两点间的距离;(3)小球的最大速率v max.答案及解析1.D2.B3.B4.C5.A6.D 7.BD [根据速度的合成与分解及数学知识可知,渡河时间t =L v 静sin (α+θ),与v 水无关,选项A 、C 错误,B 正确;当α+θ=90°时,渡河时间最短,为t min =L v 静,选项D 正确.]8.BC [依题意,乙船恰好能直达正对岸的A 点,根据速度合成与分解可知v =2u ,将甲、乙两船的运动分解为平行于河岸和垂直于河岸两个方向,根据分运动和合运动具有等时性,知甲、乙两船到达对岸的时间相等,渡河的时间均为t =L v sin 60°,可得甲船沿河岸方向上的位移为x =(u +v cos 60°)t =233L <2L ,即甲船在A 点左侧靠岸,显然甲、乙两船不可能在未到达对岸前相遇,故B 、C 正确,A 、D 错误.]9.C [将A 端的速度分解为沿杆方向和垂直于杆方向的速度,沿杆方向上的分速度v 1∥=v 1cos θ,将B 端的速度分解为沿杆方向和垂直于杆方向的速度,沿杆方向上的分速度v 2∥=v 2sin θ,由于v 1∥=v 2∥,所以v 1=v 2tan θ,故选C.]10.B [由题意可知,擦冰手在冰壶运动的前方高速摩擦冰面(刷冰),减小冰壶前方受到的摩擦力,而后方受到的摩擦力几乎不变,若冰壶按如图的方向逆时针旋转,则沿速度垂直的方向,摩擦力的合力向左,则冰壶的运动轨迹将向左偏转;同理若冰壶按顺时针方向旋转,冰壶运动轨迹向右偏转,即①④正确,故选B.]11.BD [根据v -t 图线与t 轴所围图形的面积表示位移,可知第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的大,选项A 错误;从起跳到落到雪道上,第二次速度变化小,时间长,由a =Δv Δt可知,第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的小,选项C 错误;第二次滑翔过程中在竖直方向的位移比第一次的大,又运动员每次滑翔过程中竖直位移与水平位移的比值相同(等于倾斜雪道与水平面夹角的正切值),故第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大,选项B 正确;竖直方向上的速度大小为v 1时,根据v -t 图线的斜率表示加速度可知,第二次滑翔过程中在竖直方向上的加速度比第一次的小,由牛顿第二定律有mg -F f =ma ,可知竖直方向速度大小为v 1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大,选项D 正确.]12.(1)m v 022F(2)2m 2g v 02F 2(3)v 0FF 2+4m 2g 2解析(1)将小球的运动沿水平方向和竖直方向分解,水平方向有F =ma x ,v 02=2a x x max ,解得x max =m v 022F.(2)水平方向速度减小为零所需时间t 1=v 0a x,由对称性知小球从A 运动到B 的总时间t =2t 1竖直方向上有y =12gt 2=2m 2g v 02F 2.(3)小球运动到B 点时速率最大,此时有v x =v 0v y =gt ,则v max =v x 2+v y 2=v 0F F 2+4m 2g 2.。
曲线运动:曲线运动运动的合成与分解训练题一、选择题1.如图所示,假如在弯道上高速行驶的赛车,突然后轮脱离赛车,关于脱离赛车后的车轮的运动情况,以下说法正确的是( )A.仍然沿着赛车行驶的弯道运动B.沿着与弯道垂直的方向飞出C.沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动,离开弯道D.上述情况都有可能2.2018珠海航展,我国第五代战机“歼-20”再次闪亮登场。
表演中,战机先水平向右,再沿曲线ab向上(如图),最后沿陡斜线直入云霄。
设飞行路径在同一竖直面内,飞行速率不变。
则沿ab段曲线飞行时,战机( )A.所受合外力大小为零B.所受合外力方向竖直向上C.竖直方向的分速度逐渐增大D.水平方向的分速度不变3.近年来,我国在军事领域取得了很多成就,特别是我国空军军事实力出现了质的飞跃。
如图为直升机在抢救伤员的情景,直升机水平飞行的同时绳索把伤员提升到直升机上,在此过程中绳索始终保持竖直,不计伤员受到的空气阻力,则下列判断正确的是( )A.直升机一定做匀速直线运动B.伤员运动的轨迹一定是一条斜线C.螺旋桨产生动力的方向一定竖直向上D.绳索对伤员的拉力大小始终大于伤员的重力4.如图所示,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F ,则( )A.人拉绳行走的速度为sin v θB.人拉绳行走的速度为cos vθC.船的加速度为F fm - D.船的加速度为cos F fmθ- 5.如图所示,顶角60θ=︒、光滑V 字形轨道AOB 固定在竖直平面内,且AO 竖直。
一水平杆与轨道交于M N 、两点,已知杆自由下落且始终保持水平,经时间t 速度由6 m/s 增大到14 m/s (杆未触地),则在0.5t 时,触点N 沿倾斜轨道运动的速度大小为(不计空气阻力,g 取210m/s )( )A.10 m/sB.17 m/sC.20 m/sD.28 m/s6.如图甲所示,在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上运动,以竖直杆为参考系,猴子的v t -图像如图乙所示,同时人顶着杆沿水平地面运动的x t -图像如图丙所示。
第一讲曲线运动运动的合成与分解1、曲线运动(1)曲线运动中在某点(或某一时刻)的速度方向是曲线上该点的切线方向.(2)由于曲线运动的速度方向不断变化,所以曲线运动一定是变速运动,一定存在加速度.(3)物体做曲线运动的条件:物体所受合外力(或加速度)的方向与它的速度方向不在同一直线上.①如果这个合外力的大小和方向都是恒定的,即所受的合外力为恒力,物体就做匀变速曲线运动,如平抛运动.②如果这个合外力大小恒定,方向始终与速度方向垂直,物体就做匀速圆周运动.③做曲线运动的物体,其轨迹向合外力所指一方弯曲,即合外力总是指向曲线的内侧.根据曲线运动的轨迹,可以判断出物体所受合外力的大致方向.说明:当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动的速率将增大,当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动的速率将减小.2、运动的合成与分解(1)合运动与分运动①合运动是指在具体问题中,物体实际所做的运动②分运动是指沿某一方向具有某一效果的运动.(2)合运动与分运动的特征①等时性:合运动和分运动是同时发生的,所用时间相等.②等效性:合运动跟几个分运动共同叠加的效果相同.③独立性:一个物体同时参与几个分运动,各个分运动独立进行,互不影响.(3)运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量,包括位移、速度和加速度的合成与分解,遵循平行四边形定则.重点难点:一、如何确定物体的运动轨迹1、同一直线上的两个分运动(不含速率相等,方向相反的情形)的合成,其合运动一定是直线运动.2、不在同一直线上的两分运动的合成.(1)若两分运动为匀速运动,其合运动一定是匀速运动.(2)若两分运动为初速度为零的匀变速直线运动,其合运动一定是初速度为零的匀变速直线运动.(3)若两分运动中,一个做匀速运动,另一个做匀变速直线运动,其合运动一定是匀变速曲线运动(如平抛运动).(4)若两分运动均为初速度不为零的匀加(减)速直线运动,其合运动不一定是匀加(减)速直线运动,如图甲、图乙所示.图甲情形为匀变速曲线运动;图乙情形为匀变速直线运动(匀减速情形图未画出),此时有2121a a v v =.二、小船渡河问题1、处理方法:船在有一定流速的河中过河时,实际上参与了两个方向的运动,即随水流的运动(水冲船的运动)和船相对水的运动(即在静水中船的运动),船的实际运动是这两种运动的合运动.2、对船过河的分析与讨论.设河宽为d ,船在静水中速度为v 船,水的流速为v 水. (1)船过河的最短时间 小船过河时间为t =θsin 1船v dv d =; 当θ=90°时,即船头与河岸垂直时,过河时间最短t min =船v d;到达对岸时船沿水流方向的位移x =v 水t min =船水v v d . (2)船过河的最短位移 ①v 船>v 水如上图所示,设船头斜指向上游,与河岸夹角为θ.当船的合速度垂直于河岸时,此情形下过河位移最短,且最短位移为河宽d .此时有v 船cos θ=v 水,即θ=arccos船水v v . ②v 船<v 水如图所示,无论船向哪一个方向开,船不可能垂直于河岸过河.设船头与河岸成θ角,合速度v 合与河岸成α角.可以看出:α角越大,船漂下的距离x 越短,那么,在什么条件下α角最大呢?以v 水的矢尖为圆心,v 船为半径画圆,当v 合与圆相切时,α角最大,根据cos θ=水船v v ,船头与河岸的夹角应为θ=arccos 水船v v,船沿河漂下的最短距离为x min =(船水v v -cos θ)θsin 船v d.此情形下船过河的最短位移x =d v v d 船水=θ cos .三、如何分解用绳(或杆)连接物体的速度1、速度分解的一个基本原则就是按实际效果进行分解. (1)先虚拟合运动(即实际运动)的一个位移,(2)看看这个位移产生了什么效果,从中找到两个分速度的方向,(3)最后利用平行四边形画出合速度和分速度的关系图,由几何关系得出它们的关系. 2、杆和绳的速度分解原则(1)把物体的实际速度分解为垂直于绳(或杆)和平行于绳(或杆)的两个分量 (2)根据沿绳(杆)方向的分速度大小相同求解.【例1】如图为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图,已知在B 点的速度与加速度相互垂直,则下列说法中正确的是( )A .D 点的速率比C 点的速率大B .A 点的加速度与速度的夹角小于90°C .A 点的加速度比D 点的加速度大D .从A 到D 加速度与速度的夹角先增大后减小解析:质点做匀变速曲线运动,合力的大小方向均不变,加速度不变,故C 错误;由B 点速度与加速度相互垂直可知,合力方向与B 点切线垂直且向下,故质点由C 到D 过程,合力做正功,速率增大,A 正确.A 点的加速度方向与过A 的切线也即速度方向夹角大于90°,B 错误,从A 到D 加速度与速度的夹角一直变小,D 错误.答案:A【练习1】如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图,且质点运动到D 点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直,则质点从A 点运动到E 点的过程中,下列说法正确的是( )A .质点经过C 点的速率比D 点的大B .质点经过A 点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90°C .质点经过D 点时的加速度比B 点的大D .质点从B 到E 的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小解析:质点做匀变速曲线运动,所以加速度不变,C 项错误;由于在D 点速度方向与加速度方向垂直,则在A 、B 、C 点时速度方向与加速度方向的夹角为钝角,所以质点由A 到B 到C 到D 速率减小,所以C 点速率比D 点的大,A 项正确,B 项错误;质点由A 到E的过程中,加速度方向与速度方向的夹角一直减小,D 项错误。
第二十一讲曲线运动运动的合成与分解1.关于曲线运动,下列说法正确的是()A.物体做曲线运动,其位移可能等于其路程B.物体做曲线运动,其所受合力的方向一定指向曲线的凹侧C.物体做曲线运动时,它的加速度方向和受到的合力方向不在同一条直线上D.曲线运动一定是变速运动,变速运动一定是曲线运动2.关于曲线运动,下列说法正确的是()A.曲线运动的速率一定发生变化B.平抛运动是匀变速曲线运动C.圆周运动的加速度大小一定不变D.两个分运动都是直线运动,其合运动可能是曲线运动3.下面四个选项中的虚线均表示小鸟在竖直平面内飞行的轨迹,小鸟在图示位置时的速度v和所受合力F的方向可能正确的是()A.B.C.D.4.三个质点A、B、C均由N点沿不同路径运动至M点,运动轨迹如图,三个质点同时由N点出发,同时到达M点,下列说法正确的是()A.三个质点从N点到M点的位移不同B.三个质点从N点到M点的平均速率都相同C.三个质点从N点到M点的平均速度相同D.三个质点任意时刻的速度方向都相间5.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶,速度逐渐增大。
图中分别画出了汽车转弯时受到的合力F的四种方向,可能正确的是()A.B.C.D.6.如图曲线为一质点在恒定合外力作用下运动的一段轨迹,质点由A到B的时间与质点由B到C的时间相等,已知AB弧长大于BC弧长,则下列判断正确的是()A .该质点做非匀变速运动B .该质点在这段时间可能做加速运动C .两段时间内该质点的速度变化量相等D .两段时间内该质点的速度变化量不相等7.如图所示为质点在恒力F 的作用下做曲线运动轨迹的示意图,质点运动到D 点时速度方向与恒力F 的方向恰好互相垂直,则质点从A 点运动到E 点的过程,下列说法中正确的是( )A .质点经过C 点的速率比D 点的小B .质点经过B 点时,力的方向与速度方向的夹角大于90°C .质点经过D 点时的加速度比B 点的小 D .质点从A 到E 的过程中速度先增大后减小8.如图所示,人在岸上拉船,已知船的质量为m ,平静的水其阻力恒为f 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F ,则此时( ) A .人拉绳行走的速度为v cos θ B .绳子对船的水平拉力大小也为F C .船的加速度为fF F m-D .船的合速度大小为cos vθ9.流沙是一种可以流动的沙,可以轻而易举地把一些大型动物困住,但是一些小动物却可以顺利地通过流沙区域。
运动的合成与分解练习一、选择题1.在光滑的水平面上有一冰球以速度v0沿直线匀速从a点运动到b点,忽略空气阻力,如图所示为俯视图.当冰球运动到b点时受到垂直于速度方向的力的快速撞击,撞击之后冰球可能的运动轨迹是( )2.(多选)初速度不为零的小球只受到一个大小不变的力的作用,下列说法正确的是( )A.小球可能做曲线运动B.小球的位置可能保持不变C.小球的速度大小可能保持不变D.小球的加速度一定保持不变3.如图所示,某河段两岸平行,越靠近中央水流速度越大,一条小船保持船头垂直于河岸的方向匀速航行.现沿水流方向及垂直于河岸方向建立直角坐标系xOy,则该小船渡河的大致轨迹是( )4.如图所示,AB杆以恒定角速度ω绕A点在竖直平面内顺时针转动,并带动套在固定水平杆OC上的小环M运动,AO间距离为h.运动开始时AB杆在竖直位置,则经过时间t(小环仍套在AB和OC杆上),小环M的速度大小为( )A.ωhcos2ωt B.ωhcos ωtC.ωh D.ωh tan ωt5.有一条两岸平直、河水均匀流动,流速恒为v的大河.一条小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直,小船在静水中的速度大小为2v3.回程与去程所用时间之比为( )A.3∶2 B.2∶1C.3∶1 D.23∶16.如图所示,水平光滑长杆上套有一物块Q,跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q,另一端悬挂一物块P.设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为θ,初始时θ很小.现将P、Q由静止同时释放,关于P、Q以后的运动下列说法正确的是( )A.当θ=60°时,P、Q的速度之比是3∶2B.当θ=90°时,Q的速度最大C.当θ=90°时,Q的速度为零D.当θ向90°增大的过程中Q所受的合力一直增大7.(多选)一个质量为2 kg的物体,在5个共点力作用下处于匀速直线运动状态,现同时撤去大小分别为6 N和10 N的两个力,其余的力保持不变,关于此后该物体运动的说法中正确的是( ) A.可能做加速度大小是2 m/s2的匀变速直线运动B.可能做加速度大小是10 m/s2的匀变速直线运动C.可能做加速度大小是8 m/s2的匀变速曲线运动D.可能做加速度大小是10 m/s2的匀变速曲线运动8.如图所示,长为L的直棒一端可绕固定轴O转动,另一端搁在升降平台上,平台以速度v 匀速上升,当棒与竖直方向的夹角为α时,棒的角速度为( ) A.v sin αLB .v L sin αC.v cos αLD .v L cos α 9. (多选)一艘快艇要从岸边某位置处到达河中离岸边100 m 远的一浮标处,已知快艇在静水中的速度v x 与时间t 的关系图像和水流的速度v y 与时间t 的关系图像分别如图甲、乙所示,则下列说法中正确的是( )A .快艇的运动轨迹为直线B .快艇的运动轨迹为曲线C .快艇最快到达浮标处的时间为20 sD .快艇最快到达浮标处经过的位移大于100 m10.(多选)如图所示,一块橡皮用细线悬挂于O点,现用一枝铅笔贴着细线的左侧水平向右以速度v匀速移动,运动过程中保持铅笔的高度不变,悬挂橡皮的那段细线保持竖直,则在铅笔未碰到橡皮前,橡皮的运动情况是( )A .橡皮在水平方向上做匀速运动B .橡皮在竖直方向上做加速运动C .橡皮的运动轨迹是一条直线D .橡皮在图示虚线位置时的速度大小为v cos 2θ+111.(多选)如图甲所示,竖直圆筒内壁光滑,半径为R,在侧壁同一竖直线上有A、B两小孔相距h,将一小球从上部A孔沿筒内壁水平射入筒中,小球紧贴筒内壁运动,并恰好能到达下部小孔B,所用时间为t1,到达下部小孔B时的速度大小为v B.如图乙所示,用光滑细钢丝绕成的螺距相同的柱形螺线管,横截面半径也为R,竖直固定,钢丝上下两端C、D恰好在同一竖直线上,相距h,一小铜环穿在钢丝上从上端C无初速度下滑到达底端D,所用时间为t2,到达D 端时的速度大小为v D,二者相比较,下列结论正确的是( )A.t1=t2B.t1<t2C.v B=v D D.v B>v D12.一个质点从水平面内的xOy坐标系的原点出发开始运动,其沿x轴正方向的分速度随时间变化的图像及沿y轴正方向的位移随时间变化的图像如图甲、乙所示,一条直线过坐标原点、与x轴正方向成30°角,如图丙所示.质点经过该直线时的坐标为( )A.(12 m,4 3 m) B.(9 m,3 3 m)C.(6 m,2 3 m) D.(3 m, 3 m)13. (多选)如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离.某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其vt图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻.则( )A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大14.趣味投篮比赛中,运动员站在一个旋转较快的大平台边缘上,相对平台静止,向平台圆心处的球筐内投篮球.则下图各俯视图中篮球可能被投入球筐(图中箭头指向表示投篮方向)的是( )15.某人骑自行车以4 m/s的速度向正东方向行驶,天气预报报告当时是正北风,风速为4 m/s,那么,骑车人感觉到的风向和风速为( )A.西北风风速为4 m/sB.西北风风速为4 2 m/sC.东北风风速为4 m/sD.东北风风速为4 2 m/s16.如图所示,河水由西向东流,河宽为800 m,河中各点的水流速度大小为v水,各点到较近河岸的距离为x,v水与x的关系为v水=3400x (m/s)(x的单位为m),让小船船头垂直河岸由南向北渡河,小船划水速度大小恒为v船=4 m/s,则下列说法中正确的是( )A.小船渡河的轨迹为直线B.小船在河水中的最大速度是5 m/sC.小船在距南岸200 m处的速度小于在距北岸200 m处的速度D.小船渡河的时间是160 s17.一艘船以v A的速度用最短的时间渡河,另一艘船以v B的速度从同一地点以最短的路程过河,两船轨迹恰好重合(设河水速度保持不变),则两船过河所用的时间之比是( )A.v A∶v B B.v B∶v AC.v2A∶v2B D.v2B∶v2A18.双人滑冰运动员在光滑的水平冰面上做表演,甲运动员给乙运动员一个水平恒力F,乙运动员在冰面上完成了一段优美的弧线MN.v M与v N正好成90°角,则此过程中,乙运动员受到甲运动员的恒力可能是图中的( )A.F1B.F2C.F3D.F4答案:1. C 2. AC 3. C 4. A5. B 6. B 7. AC 8. B 9. BCD 10. AB 11. BD 12. A 13. BD 14. C 15. D 16. B 17. D 18. C。
第16讲曲线运动运动的合成与分解目录复习目标网络构建考点一曲线运动【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 曲线运动条件及特点知识点2 曲线运动速率的变化【提升·必考题型归纳】考向1 曲线运动条件及特点考向2 曲线运动速率的变化考点二运动的合成与分解【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 合运动轨迹和性质的判断方法知识点2 合运动与分运动的关系【提升·必考题型归纳】考向1 生活中的运动合成与分解考向2 有关运动合成与分解的图像问题考点三小船渡河问题【夯基·必备基础知识梳理】知识点小船渡河的两种方式【提升·必考题型归纳】考向1 小船渡河最短时间问题考向2 小船渡河最短距离问题考点四关联速度模型【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 分解思路知识点2 解题原则【提升·必考题型归纳】考向1 绳类关联速度考向2 杆类关联速度真题感悟1、知道曲线运动的条件。
2、掌握运动合成和分解的基本规律,并能够对小船渡河问题和关联速度模型做出正确的分析。
曲线运动运动的合成与分解曲线运动1.曲线运动条件及特点2.曲线运动速率的变化运动的合成与分解1.合运动轨迹和性质的判断方法2.合运动与分运动的关系小船渡河问题小船渡河的两种方式关联速度模型分解思路和解题原则考点一曲线运动知识点1 曲线运动条件及特点1.速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的。
2.运动的性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是运动。
3.物体做曲线运动的条件:物体所受的方向与它的速度方向同一条直线上或它的方向与速度方向同一条直线上。
4.运动轨迹的判断(1)若物体所受合力方向与速度方向在同一直线上,则物体做直线运动;若物体所受合力方向与速度方向不在同一直线上,则物体做曲线运动。
(2)物体做曲线运动时,合力指向轨迹的;运动轨迹在速度方向与合力方向所夹的区间。
可速记为“无力,力速”。
2025年高考物理一轮复习考点精讲精练—曲线运动运动的合成与分解(解析版)考点一物体做曲线运动的条件及轨迹1.曲线运动(1)速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向.(2)运动的性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动.(3)曲线运动的条件:物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上或它的加速度方向与速度方向不在同一条直线上.2.合外力方向与轨迹的关系物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合外力方向指向轨迹的“凹”侧.3.速率变化情况判断(1)当合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体的速率增大;(2)当合外力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体的速率减小;(3)当合外力方向与速度方向垂直时,物体的速率不变.[例题1](2024•重庆模拟)如图所示,“嫦娥号”探月卫星在由地球飞向月球时,沿曲线从M点向N 点飞行的过程中,速度逐渐减小,在此过程中探月卫星所受合力方向可能是下列图中的()A.B.C.D.【解答】解:“嫦娥号”探月卫星从M点运动到N,做曲线运动,速度逐渐减小,故合力指向指向凹侧,且合力与速度的方向的夹角要大于90°,故ABC错误,D正确。
故选:D。
[例题2](2024•金台区模拟)我国研制的“威龙”J﹣20是高性能五代歼击机,它在空中能做连续的开普勒抛物线飞行,飞机飞行的轨迹从左向右运动,图中各点的速度与飞机所受合力的方向可能正确的()A.a点B.b点C.c点D.d点【解答】解:由于曲线运动的速度方向沿轨迹上该点的切线方向,合外力应指向曲线的内侧,故ACD错误,B正确故选:B。
[例题3](2023•黄埔区三模)如图所示,乒乓球从斜面上滚下后在水平桌面上沿直线运动。
在与乒乓球运动路线垂直的方向上横放一个纸筒(纸筒开口略大于乒乓球直径)。
人趴在桌子边沿并鼓起嘴巴正对纸筒口,当乒乓球经过筒口时,对着乒乓球向筒口吹气,则乒乓球被吹后()A.保持原运动方向继续前进B.一定能沿吹气方向进入纸筒C.偏离原运动方向滚向纸筒左侧D.偏离原运动方向滚向纸筒右侧【解答】解:一开始乒乓球向右运动,当乒乓球受到沿纸筒方向的吹气的力后,乒乓球参与了两个方向的分运动,会偏离原运动方向滚向纸筒右侧;由于惯性,乒乓球不可能吹气方向进入纸筒。
2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—曲线运动、运动的合成与分解(附答案解析)1.(2024·吉林通化市模拟)关于曲线运动,下列说法正确的是()A.曲线运动一定是匀变速运动B.物体做曲线运动时,加速度一定不为零C.物体做曲线运动时,不可能受恒力的作用D.物体做曲线运动时,加速度方向与速度方向可能在同一直线上2.(2023·辽宁卷·1)某同学在练习投篮,篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示,篮球所受合力F的示意图可能正确的是()3.(2024·江西省模拟)潜艇从海水的高密度区驶入低密度区,浮力急剧减小的过程称为“掉深”。
如图a所示,某潜艇在高密度区水平向右匀速航行,t=0时,该潜艇开始“掉深”,潜艇“掉深”后其竖直方向的速度v y随时间t变化的图像如图b,水平速度v x保持不变,若以水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,则潜艇“掉深”后的0~30s内能大致表示其运动轨迹的图形是()4.(多选)(2023·河南郑州市第二十四中学检测)如图所示,不可伸长的轻绳平行于斜面,一端与质量为m 的物块B 相连,B 在光滑斜面上。
轻绳另一端跨过滑轮与质量为M 的物块A 连接。
A 在外力作用下沿竖直杆以速度v 1向下匀速运动,物块B 始终沿斜面运动且斜面始终静止,当轻绳与杆的夹角为β时,物块B 的速度大小为v 2。
斜面倾角为α,重力加速度为g ,下列说法正确的是()A.v 1v 2=1cos βB.v 1v 2=cos βC .轻绳拉力一定大于mg sin αD .斜面受到地面水平向左的摩擦力5.(2024·湖北省模拟)有一个质量为4kg 的质点在xOy 平面内运动,在x 方向的速度图像和y 方向的位移图像分别如图甲、乙所示。
下列说法正确的是()A .质点做匀变速直线运动B .质点所受的合外力为22NC .t =2s 时质点的速度大小为6m/sD .零时刻质点的速度大小为5m/s6.在水平面上有A 、B 两物体,通过一根跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连,现A 物体以v 1的速度向右匀速运动,当绳被拉成与水平面的夹角分别为α、β时(如图所示),B 物体的速度v B 为(绳始终有拉力)()A.v 1sin αsin βB.v 1cos αsin βC.v 1sin αcos βD.v 1cos αcos β7.(多选)如图所示,甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河,河宽为d ,M 、N 分别是甲、乙两船的出发点,两船头与河岸均成α角,甲船船头恰好对准N 点的正对岸P 点,经过一段时间乙船恰好到达P 点,如果划船速度均为v 0,且两船相遇不影响各自的航行。
4-1曲线运动运动的合成与分解一、选择题1.(2018·太原模拟)如图所示的直角三角板紧贴在固定的刻度尺上方,若使三角板沿刻度尺向右匀速运动的同时,一支铅笔从三角板直角边的最下端,由静止开始沿此边向上做匀加速直线运动,下列关于铅笔尖的运动及其留下的痕迹的判断,其中正确的有( )A.笔尖留下的痕迹是一条倾斜的直线B.笔尖留下的痕迹是一条抛物线C.在运动过程中,笔尖的速度方向始终保持不变D.在运动过程中,笔尖的加速度方向始终保持不变[答案]BD[解析]笔尖实际参与的是水平向右的匀速直线运动和向上的初速度为零的匀加速度直线运动的合运动,合运动是类平抛运动,其运动轨迹为抛物线,A错,B对;笔尖做曲线运动,在运动过程中,笔尖的速度方向不断变化,C错;笔尖的加速度方向始终向上,D对。
2.(2018·广东省实验中学模拟)如图所示为某人游珠江,他以一定的速度且面部始终垂直于河岸向对岸游去。
设江中各处水流速度相等,他游过的路程、过河所用的时间与水速的关系是( )A.水速大时,路程长,时间长B.水速大时,路程长,时间短C.水速大时,路程长,时间不变D.路程、时间与水速无关[答案] C[解析]游泳者相对于岸的速度为他相对于水的速度和水流速度的合速度,水流速度越大,其合速度与岸的夹角越小,路程越长,但过河时间t=dv人,与水速无关,故A、B、D均错误,C正确。
3.(2018·浙江嘉兴高三测试)在一场汽车越野赛中,一赛车在水平公路上减速转弯,沿圆周由P向Q行驶。
下述4个俯视图中画出了赛车转弯时所受合力的4种可能情况,你认为正确的是( )[答案] D[解析]本题考查曲线运动中力与运动的关系。
减速转弯时,合力的法向分力改变速度方向,合力的切向分力改变速度大小,因此D项正确。
难易程度较易。
4.如图所示,小钢球m以初速度v0在光滑水平面上运动后,受到磁极的侧向作用力而做图示的曲线运动到D点,由图可知磁极的位置及极性可能是( )A.磁极在A位置,极性一定是N极B.磁极在B位置,极性一定是S极C.磁极在C位置,极性一定是N极D.磁极在B位置,极性无法确定[答案] D[解析]小钢球受磁极的吸引力而做曲线运动,运动方向只会向受吸引力的方向偏转,因而磁极位置只可能在B点。
教师备选题库:曲线运动运动的合成与分解1.如图1所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹(铅球视为质点),A、B、C为曲线上的三点,关于铅球在B点的速度方向,说法正确的是( )A.为AB的方向图1 B.为BC的方向C.为BD的方向D.为BE的方向2.物体在光滑水平面上受三个水平恒力(不共线)作用处于平衡状态,如图2所示,当把其中一个水平恒力撤去时(其余两个力保持不变),物体将( )A.物体一定做匀加速直线运动图2 B.物体可能做匀变速直线运动C.物体可能做曲线运动D.物体一定做曲线运动3.双人滑运动员在光滑的水平冰面上做表演,甲运动员给乙运动员一个水平恒力F,乙运动员在冰面上完成了一段优美的弧线MN。
v M与v N正好成90°角,则此过程中,乙运动员受到甲运动员的恒力可能是图3中的( )A.F1B.F2 图3 C.F3D.F44.对质点运动来讲,以下说法中正确的是( )A.加速度恒定的运动可能是曲线运动B.运动轨迹对任何观察者来说都是不变的C.当质点的加速度逐渐减小时,其速度也一定逐渐减小D.作用在质点上的所有力消失后,质点运动的速度将不断减小5.如图4,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 sinα B.vsinα图4C.v cosα D.v cosα6.如图5甲所示,在长约100 cm一端封闭的玻璃管中注满清水,水中放一个用红蜡做成的小圆柱体,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧。
然后将玻璃管竖直倒置,在红蜡块上浮的同时使玻璃管紧贴黑板面水平向右移动,描出红蜡块的运动轨迹如图5乙所示,则红蜡块和玻璃管的运动情况不可能是( )图5A.红蜡块沿玻璃管向上匀速运动,玻璃管向右匀速运动B.红蜡块沿玻璃管向上匀加速运动,玻璃管向右匀速运动C.红蜡块沿玻璃管向上匀加速运动,玻璃管向右匀加速运动D.红蜡块沿玻璃管向上匀速运动,玻璃管向右匀减速运动7.如图6所示,直线AB和CD是彼此平行且笔直的河岸,若河水不流动,小船船头垂直河岸由A点匀速驶向对岸,小船的运动轨迹为直线P。
若河水以稳定的速度沿平行河岸方向流动,且整个河流中水的流速处处相等,现仍保持小船船头垂直河岸由A点匀加速驶向对岸,则小船实际运动的轨迹可能是图中的( ) 图6 A.直线P B.曲线QC.直线R D.曲线S8.如图7所示,用一根长杆和两个定滑轮的组合装置用来提升重物M,长杆的一端放在地上通过铰链连接形成转轴,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,通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缓慢转图7至水平(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ωLD.重物M的速度先减小后增大9.质量为2 kg的物体在xy平面上做曲线运动,在x方向的速度图像和y方向的位移图像如图8所示,下列说法正确的是( )图8A .质点的初速度为5 m/sB .质点所受的合外力为3 NC .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/s10.如图9所示,一根长直轻杆AB 在墙角沿竖直墙和水平地面滑动,当AB 杆和墙的夹角为θ时,杆的A 端沿墙下滑的速度大小为v 1,B 端沿地面的速度大小为v 2。
则v 1、v 2的关系是( )A .v 1=v 2B .v 1=v 2cos θC .v 1=v 2tan θD .v 1=v 2sin θ图911.如图10所示,一艘轮船正在以4 m/s 的速度沿垂直于河岸方向匀速渡河,河中各处水流速度都相同,其大小为v 1=3 m/s ,行驶中,轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同。
某时刻发动机突然熄火, 图10 轮船牵引力随之消失,轮船相对于水的速度逐渐减小,但船头方向始终未发生变化。
求:(1)发动机未熄火时,轮船相对于静水行驶的速度大小; (2)发动机熄火后,轮船相对于河岸速度的最小值。
12.如图11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:图11(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。
详解答案1.解析:由于做曲线运动的物体在某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向,因此,铅球在B点的速度方向为BD方向,C正确。
答案:C2.解析:物体原来受三个力作用处于平衡状态,现在撤掉其中一个力,则剩下两个力的合力与撤掉的力等大反向,即撤掉一个力后,合力为恒力,如果物体原来静止,则撤掉一个力后将做匀加速直线运动,选项B正确;如果物体原来做匀速直线运动,撤掉一个力后,若速度与合力不共线,则物体做曲线运动,若速度与合力共线,则物体将做匀变速直线运动,选项A、D错,C正确。
答案:BC3.解析:由于乙运动员在v M方向上做减速运动,在v N方向上做加速运动,所以只有F3符合题目要求,故选C。
答案:C4.解析:加速度恒定的运动可能是曲线运动,如平抛运动,A正确;运动轨迹对不同的观察者来说可能不同,如匀速水平飞行的飞机上落下的物体,相对地面做平抛运动,相对飞机上的观察者做自由落体运动,B错误;当质点的速度方向与加速度方向同向时,即使加速度减小,速度仍增加,C错误;作用于质点上的所有力消失后,质点的速度将不变,D错误。
答案:A5.解析:如图所示,把人的速度沿绳和垂直绳的方向分解,由三角形知识,v船=v cosα,所以C正确,A、B、D错误。
答案:C6.解析:当物体的合外力(或者加速度)与初速度方向有夹角,则物体做曲线运动。
由题意知:蜡块做曲线运动,加速度不为零,故A选项错误;蜡块沿玻璃管向上匀加速运动,玻璃管向右匀速运动,合加速度方向向上,只要满足合加速度与初速度方向不共线即可,故B选项正确;同理可知C、D选项正确。
故本题选A。
答案:A7.解析:小船在流动的河水中行驶时,同时参与两个方向的分运动,一是沿水流方向的匀速直线运动,二是沿垂直于河岸方向的匀加速直线运动;沿垂直于河岸方向小船具有加速度,由牛顿第二定律可知,小船所受的合外力沿该方向;根据物体做曲线运动时轨迹与其所受外力方向的关系可知,小船的运动轨迹应弯向合外力方向,故轨迹可能是S 。
答案:D8.解析:与棒垂直的速度v 是C 点的实际速度,v x 是绳子的速度,即重物M 的速度。
当杆与线垂直时,重物M 的速度最大v max =ωL ,然后再减小,本题只有C 项正确。
答案:C9.解析:由图像可知,vx =v 0x +at =(3+1.5t ) m/s ,v y =4 m/s ,质点的初速度v 0=v 0x 2+v y 2=5 m/s ,选项A 正确;物体的加速度a =1.5 m/s 2,由F =ma ,得F =3 N ,选项B 正确;质点初速度的方向与合外力方向夹角为α,如图所示,选项C 错误;2 s 末v x =6 m/s ,v =v x 2+v y 2=52 m/s ,选项D 错误。
答案:AB10.解析:如图所示,轻杆A 端下滑速度v 1可分解为沿杆方向的速度v 1′和垂直于杆的方向速度v 1″,B 端水平速度v 2可分解为沿杆方向的速度v 2′和垂直于杆的方向速度v 2″,由于沿杆方向的速度相等v 1′=v 2′,由数学知识可知,v 1′=v 1cos θ,v 2′=v 2sin θ,v 1=v 2tan θ。
故C 项正确。
答案:C11.解析:(1)发动机未熄火时,轮船运动速度v 与水流速度v 1方向垂直,如图所示 故得此时船相对于静水的速度v 2的大小为:v 2=v 2+v 12=42+32 m/s =5 m/s又设v 与v 2的夹角为θ,则cos θ=vv 2=0.8(2)熄火前,船的牵引力沿v 2的方向,水的阻力与v 2的方向相反,熄火后,牵引力消失,在阻力作用下,v 2逐渐减小,但其方向不变,当v 2与v 1的矢量和与v 2垂直时,轮船的合速度最小v min =v 1cos θ=3×0.8 m/s=2.4 m/s 。
答案:(1)5 m/s (2)2.4 m/s12.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 my =0.2t 2m,代入时间t=10 s ,可得:x =3.0t m =3.0×10 m=30 m y =0.2t 2 m =0.2×102 m =20 m即t =10 s 时刻物体的位置坐标为(30m,20m)。
(2)由物体运动过程中的坐标与时间的关系式⎩⎪⎨⎪⎧x =3.0t my =0.2t 2m ,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/sv =v 02+v y 2= 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 m,20 m) (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。