2019届高考物理一轮复习练习:第四章 第1讲 曲线运动 运动的合成与分解
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第一节曲线运动运动的合成与分解(建议用时:60分钟)一、单项选择题1.如图所示,在一次消防演习中,消防队员要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人.为了节省救援时间,当消防车匀速前进的同时,人沿倾斜的梯子匀加速向上运动,则关于消防队员相对地面的运动,下列说法中正确的是( )A.消防队员做匀加速直线运动B.消防队员做匀变速曲线运动C.消防队员做变加速曲线运动D.消防队员水平方向的速度保持不变解析:选B.以地面为参考系,消防员同时参与水平方向的匀速运动和斜向上的匀加速运动,其合运动为匀变速曲线运动,A、C错,B对,由运动的合成与分解知识可知水平方向的速度变大,D错.2.各种大型的货运站中少不了旋臂式起重机,如图所示,该起重机的旋臂保持不动,可沿旋臂“行走”的天车有两个功能,一是吊着货物沿竖直方向运动,二是吊着货物沿旋臂水平运动.现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶,同时又启动天车上的起吊电动机,使货物沿竖直方向做匀减速运动.此时,我们站在地面上观察到货物运动的轨迹可能是下图中的( )解析:选D.由于货物在水平方向做匀速运动,在竖直方向做匀减速运动,故货物所受的合外力竖直向下,由曲线运动的特点:所受的合外力要指向轨迹凹侧可知,对应的运动轨迹可能为D.3.在河面上方10 m的岸上有人用长绳拴住一条小船,开始时绳与水面的夹角为30°.人以恒定的速率v=2.5 m/s水平向左拉绳,使小船靠岸,那么( )A.船受到的合外力为零B.3 s时绳与水面的夹角为60°C.3 s时小船的速率为3.75 m/sD.3 s时小船距离岸边7.5 m解析:选D.设绳子与水面的夹角为θ,根据运动的合成与分解,船的速度v1=vcos θ,当θ增大时,v1增大,船做加速运动,船受到向左的合外力,选项A错误;开始时,滑轮到船的绳长l=hsin 30°=20 m,3 s时间内绳子缩短Δl=vt=7.5 m,故3 s时滑轮到船的绳长l1=l-Δl=12.5 m,绳子与水面的夹角满足sin θ1=hl1=45,解得θ1=53°,选项B错误;根据v1=vcos θ,当θ=53°时,v1≈4.17 m/s,选项C错误;3 s时小船距离岸边x=l1cos θ1=7.5 m,选项D正确.4.2016年9月24日,中华龙舟大赛(昆明·滇池站)开赛,吸引上万名市民来到滇池边观战.如图所示,假设某龙舟队在比赛前划向比赛点的途中要渡过288 m宽、两岸平直的河,河中水流的速度恒为v水=5.0 m/s.龙舟从M处开出后实际沿直线MN到达对岸,若直线MN 与河岸成53°角,龙舟在静水中的速度大小也为5.0 m/s,已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,龙舟可看做质点.则龙舟在水中的合速度大小v和龙舟从M点沿直线MN到达对岸所经历的时间t分别为( )A.v=6.0 m/s,t=60 s B.v=6.0 m/s,t=72 sC.v=5.0 m/s,t=72 s D.v=5.0 m/s,t=60 s解析:选A.设龙舟头与航线MN 之间的夹角为α,船速、水速与龙舟在水中的合速度如图所示,由几何知识得α=53°,龙舟在水中的合速度大小v =6.0 m/s.航线MN 的长度为L =288 msin 53°=360 m ,故龙舟从M 点沿直线MN 到达对岸所经历的时间为t =60 s.5.(2018·天津河西区月考)如图所示,A 、B 是两个游泳运动员,他们隔着水流湍急的河流站在岸边,A 在上游的位置,且A 的游泳技术比B 好,现在两个人同时下水游泳,要求两个人尽快在河中相遇,试问应采取下列哪种方式比较好( )A .A 、B 均向对方游(即沿图中虚线方向)而不考虑水流作用 B .B 沿图中虚线向A 游;A 沿图中虚线偏上方向游C .A 沿图中虚线向B 游;B 沿图中虚线偏上方向游D .A 、B 均沿图中虚线偏上方向游;A 比B 更偏上一些解析:选A.游泳运动员在河里游泳时同时参与两种运动,一是被水冲向下游,二是沿自己划行方向的划行运动.游泳的方向是人相对于水的方向.选水为参考系,A 、B 两运动员只有一种运动,由于两点之间线段最短,所以选A.6.一个半径为R 的半圆柱体沿水平方向向右以速度v 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.当杆与半圆柱体的接触点P 与柱心的连线与竖直方向的夹角为θ时,竖直杆运动的速度为( )A.vtan θB .v tan θC .v cos θD .v sin θ解析:选B.竖直杆运动的速度(实际速度)v P是接触点沿切线方向的速度与半圆柱体速度的合速度,如图,根据速度的合成,运用平行四边形定则,得v P=v tan θ,故B正确.二、多项选择题7.(2018·苏州模拟)如图甲所示,在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上运动,其v-t 图象如图乙所示,人顶杆沿水平地面运动的x-t图象如图丙所示.若以地面为参考系,下列说法中正确的是( )A.猴子的运动轨迹为直线B.猴子在2 s内做匀变速曲线运动C.t=0时猴子的速度大小为8 m/sD.t=2 s时猴子的加速度大小为4 m/s2解析:选BD.由题图乙、丙看出,猴子在竖直方向做初速度v y=8 m/s、加速度a=-4 m/s2的匀减速直线运动,人在水平方向做速度v x=-4 m/s的匀速直线运动,故猴子的初速度大小为v=82+42 m/s=4 5 m/s,方向与合外力方向不在同一条直线上,故猴子做匀变速曲线运动,故选项B正确,A、C均错误;由题图乙、丙可得,t=2 s时,a y=-4 m/s2,a x =0,则合加速度大小a合=4 m/s2,故选项D正确.8.(2018·江苏泰州中学高三模拟)一质点在xOy平面内运动轨迹如图所示,下列判断正确的是( )A.质点沿x方向可能做匀速运动B.质点沿y方向可能做变速运动C.若质点沿y方向始终匀速运动,则x方向可能先加速后减速D.若质点沿y方向始终匀速运动,则x方向可能先减速后反向加速解析:选BD.质点做曲线运动过程中合力指向轨迹凹的一侧,则加速度大致指向轨迹凹的一侧,由图可知:加速度方向指向弧内,x 轴方向有分加速度,所以x 轴方向不可能匀速,y 方向可能有分加速度,故质点沿y 方向可能做变速运动,A 错误,B 正确;质点在x 方向先沿正方向运动,后沿负方向运动,最终在x 轴方向上的位移为零,所以x 方向不能一直加速运动,也不能先加速后减速,只能先减速后反向加速,故C 错误,D 正确.9.船在静水中的速度v 1和水速v 2一定,过河的最短时间为t 1,用最短的位移过河的时间是t 2,则下列说法正确的是( )A .若v 1>v 2,则v 1v 2=t 2t 22-t 21 B .若v 1>v 2,则v 1v 2=t 1t 22-t 21C .若v 1<v 2,则v 1v 2=t 22-t 21t 1D .若v 1<v 2,则v 1v 2=t 22-t 21t 2解析:选AD.设河宽为d ,则用最短时间过河时,船头垂直河岸,t 1=dv 1.若v 1>v 2,船过河位移最短时,船的合速度垂直河岸,v =v 21-v 22,t 2=dv 21-v 22,解得v 1v 2=t 2t 22-t 21,选项A 正确,B 错误;若v 1<v 2,小船不可能垂直河岸过河.要使过河位移最短,根据合运动是相互独立的两个分运动的叠加,当v 1和v 2的合速度v 的方向与河岸方向的夹角θ最大时,小船过河的位移最短.当速度v 1与合速度v 垂直时,θ最大,此时合位移s =dsin θ,合速度v =v 22-v 21,sin θ=v 1v 2,解得t 2=dv 2v 1v 22-v 21,故v 1v 2=t 22-t 21t 2,选项C 错误,D 正确. 10.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+1解析:选AB.悬挂橡皮的细线一直保持竖直,说明橡皮水平方向具有和铅笔一样的速度,A正确;在竖直方向上,橡皮的速度等于细线收缩的速度,把铅笔与细线接触的地方的速度沿细线方向和垂直细线方向分解,沿细线方向的分速度v1=v sin θ,θ增大,沿细线方向的分速度增大,B正确;橡皮的加速度向上,与初速度不共线,所以做曲线运动,C错误;橡皮在题图虚线位置时的速度v t=v21+v2=v sin2θ+1,D错误.三、非选择题11.如图所示,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v1=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,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.解析:(1)发动机未熄火时,轮船运动速度v与水流速度v1方向垂直,如图所示,故此时船相对于静水的速度v2的大小:v2=v2+v21=42+32 m/s=5 m/s,设v与v2的夹角为θ,则cos θ=vv2=0.8.(2)熄火前,船的牵引力沿v2的方向,水的阻力与v2的方向相反,熄火后,牵引力消失,在阻力作用下,v2逐渐减小,但其方向不变,当v2与v1的矢量和与v2垂直时,轮船的合速度最小,则v min=v1cos θ=3×0.8 m/s=2.4 m/s.答案:(1)5 m/s (2)2.4 m/s12.(2018·无锡模拟)一辆车通过一根跨过定滑轮的轻绳提升一个质量为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.试求:(1)车向左运动的加速度的大小; (2)重物m 在t 时刻速度的大小.解析:(1)车在时间t 内向左运动的位移:x =Htan θ由车做匀加速运动得:x =12at 2解得:a =2xt2=2Ht 2tan θ.(2)车的速度:v 车=at =2Ht tan θ由运动的分解知识可知,车的速度v 车沿绳的分速度与重物m 的速度相等,即:v 物=v 车cos θ解得:v 物=2H cos θt tan θ.答案:(1)2H t 2tan θ (2)2H cos θt tan θ。
课后分级演练(十) 曲线运动 运动的合成与分解【A 级——基础练】1.图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹.M 、N 、P 、Q 是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动.图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( )A .M 点B .N 点C .P 点D .Q 点解析:C 重金属原子核与α粒子之间存在相互排斥的作用力,其作用力的方向沿两原子核的连线方向,即加速度也在两原子核的连线方向上,C 正确.2.(2017·衡阳联考)如图所示,当汽车静止时,车内乘客看到窗外雨滴沿竖直方向OE 匀速运动.现从t =0时汽车由静止开始做甲、乙两种匀加速启动,甲形式启动后t 1时刻,乘客看到雨滴从B 处离开车窗,乙形式启动后t 2时刻,乘客看到雨滴从F 处离开车窗.F 为AB中点.则t 1∶t 2为( )A .2∶1B .1∶ 2C .1∶ 3D .1∶(2-1)解析:A 由题意可知,在乘客看来,雨滴在竖直方向上做匀速直线运动,在水平方向上做匀加速直线运动,因分运动与合运动具有等时性,则t 1∶t 2=AB v ∶AF v=2∶1.3.如图所示,水平桌面上一小铁球沿直线运动.若在铁球运动的正前方A 处或旁边B 处放一块磁铁,下列关于小球运动的说法正确的是( )A .磁铁放在A 处时,小铁球做匀速直线运动B .磁铁放在A 处时,小铁球做匀加速直线运动C .磁铁放在B 处时,小铁球做匀速圆周运动D .磁铁放在B 处时,小铁球做变加速曲线运动解析:D 磁铁放在A 处时,小铁球做变加速直线运动,选项A 、B 错误;磁铁放在B 处时,小铁球做变加速曲线运动,选项C 错误,选项D 正确.4.如图所示,一块橡皮用细线悬挂于O 点,用钉子靠着线的左侧,沿与水平方向成30°的斜面向右以速度v 匀速运动,运动中始终保持悬线竖直,则橡皮运动的速度( )A .大小为v ,方向不变,与水平方向成60°角B .大小为3v ,方向不变,与水平方向成60°角C .大小为2v ,方向不变,与水平方向成60°角D .大小和方向都会改变解析:B 由于橡皮沿与水平方向成30°的斜面向右以速度v 匀速运动的位移一定等于橡皮向上的位移,故在竖直方向以相等的速度匀速运动,根据平行四边形定则,可知合速度也是一定的,故合运动是匀速运动;根据平行四边形定则求得合速度大小为3v ,方向不变,与水平方向成60°角,故选项B 正确.5.(多选)一只小船渡河,水流速度各处相同且恒定不变,方向平行于岸边.小船相对于水分别做匀加速、匀减速、匀速直线运动,运动轨迹如图所示.船相对于水的初速度大小均相同,方向垂直于岸边,且船在渡河过程中船头方向始终不变.由此可以确定( )A .沿AD 轨迹运动时,船相对于水做匀减速直线运动B .沿三条不同路径渡河的时间相同C .沿AC 轨迹渡河所用的时间最短D .沿AC 轨迹到达对岸的速度最小解析:AC 当船沿AD 轨迹运动时,加速度方向与船在静水中的速度方向相反,因此船相对于水做匀减速直线运动,故A 正确;船相对于水的初速度大小均相同,方向垂直于岸边,因运动的性质不同,则渡河时间也不同,故B 错误;船沿AB 轨迹做匀速直线运动,则渡河所用的时间大于沿AC 轨迹运动的渡河时间,故C 正确;沿AC 轨迹,船做匀加速运动,则船到达对岸的速度最大,故D 错误.6.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 s解析:B 本题考查运动的合成与分解,小船在南北方向上为匀速直线运动,在东西方向上先加速,到达河中间后再减速,小船的合运动是曲线运动,A 错误.当小船运动到河中间时,东西方向上的分速度最大,此时小船的合速度最大,最大值v m =5 m/s ,B 正确.小船在距南岸200 m 处的速度等于在距北岸200 m 处的速度,C 错误.小船的渡河时间t =200 s ,D 错误.7.(2017·安徽“江淮十校”联考)如图所示,AB 杆以恒定角速度绕A 点转动,并带动套在水平杆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 的加速度将( )A .逐渐增大B .先减小后增大C .先增大后减小D .逐渐减小解析:A 设经过时间t ,∠OAB =ωt ,则AM 的长度为h cos ωt,则AB 杆上小环M 绕A 点的线速度v =ω·h cos ωt.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 杆上分速度等于小环M 绕A 点的线速度v ′,则小环M 的速度v ′=vcos ωt =ωh cos 2ωt ,随着时间的延长,小环M 的速度的大小不断变大,故A 正确,B 、C 、D 错误.8.(多选)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 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 θB .人拉绳行走的速度为v /cos θC .船的加速度为F cos θ-F f m D .船的加速度为F -F f m解析:AC 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 cos θ,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F ,与水平方向成θ角,因此F cos θ-F f =ma ,得a =F cos θ-F f m,C 对,D 错. 9.(多选)甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河,河宽为H ,河水流速为v 0,划船速度均为v ,出发时两船相距为233H ,甲、乙两船船头均与河岸成60°角,如图所示.已知乙船恰好能垂直到达对岸A 点,则下列判断正确的是( )A .甲、乙两船到达对岸的时间不同B .v =2v 0C .两船可能在未到达对岸前相遇D .甲船也在A 点靠岸解析:BD 两船渡河时间均为Hv sin 60°,选项A 错误;对乙船,由于v cos 60°=v 0,所以v =2v 0,且乙船能垂直于河岸渡河,在A 点靠岸,选项B 正确;甲船在渡河时间内沿水流方向的位移为(v cos 60°+v 0)Hv sin 60°=233H ,刚好到达A 点,选项C 错误,D 正确. 10.如图甲所示,在一端封闭、长约1 m 的玻璃管内注满清水,水中放置一个蜡块,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧,然后将这个玻璃管倒置,在蜡块沿玻璃管上升的同时,将玻璃管水平向右移动.假设从某时刻开始计时,蜡块在玻璃管内每1 s 上升的距离都是10 cm ,玻璃管向右匀加速平移,每1 s 通过的水平位移依次是2.5 cm 、7.5 cm ,12.5 cm 、17.5 cm.图乙中,y 表示蜡块竖直方向的位移,x 表示蜡块随玻璃管运动的水平位移,t =0时蜡块位于坐标原点.(1)请在图乙中画出蜡块4 s 内的运动轨迹;(2)求出玻璃管向右平移的加速度大小;(3)求t =2 s 时蜡块的速度大小v . 解析:(1)蜡块在竖直方向做匀速直线运动,在水平方向向右做匀加速直线运动,根据题中的数据画出的轨迹如图所示.(2)由于玻璃管向右为匀加速平移,根据Δx =at 2可求得加速度,由题中数据可得:Δx=5.0 cm ,相邻时间间隔为1 s ,则a =Δx t 2=5×10-2 m/s 2 (3)由运动的独立性可知,竖直方向的速度为v y =y t=0.1 m/s 水平方向做匀加速直线运动,2 s 时蜡块在水平方向的速度为v x =at =0.1 m/s 则2 s 时蜡块的速度:v =v 2x +v 2y =210 m/s. 答案:(1)见解析图 (2)5×10-2 m/s 2 (3)210m/s 【B 级——提升练】 11.(2017·石家庄检测)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).将其放在一个光滑球形容器中从位置1开始下滑,如图所示,当轻杆到达位置2时球A 与球形容器球心等高,其速度大小为v 1,已知此时轻杆与水平方向成θ=30°角,B 球的速度大小为v 2,则( )A .v 2=12v 1 B .v 2=2v 1 C .v 2=v 1 D .v 2=3v 1解析:C 球A 与球形容器球心等高,速度v1方向竖直向下,速度分解如图所示,有v 11=v 1sin 30°=12v 1,球B 此时速度方向与杆成α=60°角,因此v 21=v 2cos 60°=12v 2,沿杆方向两球速度相等,即v 21=v 11,解得v 2=v 1,C 项正确.12.(2017·烟台模拟)如图所示,物体A 、B 经无摩擦的定滑轮用细线连在一起,A 物体受水平向右的力F 的作用,此时B 匀速下降,A 水平向左运动,可知( )A .物体A 做匀速运动B .物体A 做加速运动C .物体A 所受摩擦力逐渐增大D .物体A 所受摩擦力不变解析:B 设系在A 上的细线与水平方向夹角为θ,物体B 的速度为v B ,大小不变,细线的拉力为F T ,则物体A 的速度v A =v Bcos θ,F f A =μ(mg -F T sin θ),因物体B 下降,θ增大,故v A 增大,物体A 做加速运动,A 错误,B 正确;物体B 匀速下降,F T 不变,故随θ增大,F f A 减小,C 、D 均错误.13.(多选)在光滑的水平面内建立如图所示的直角坐标系,长为L的光滑细杆AB 的两个端点A 、B 被分别约束在x 轴和y 轴上运动,现让A 沿x 轴正方向以v 0匀速运动.已知P 点为杆的中点,杆AB 与x 轴的夹角为θ,下列关于P 点的运动轨迹或P 点的运动速度大小v 的表达式正确的是( )A .P 点的运动轨迹是一条直线B .P 点的运动轨迹是圆的一部分C .P 点的运动速度大小v =v 0tan θD .P 点的运动速度大小v =v 02sin θ解析:BD 设P 点坐标为(x ,y ),则A 、B 点的坐标分别为(0,2x )、(0,2y ),AB 长度一定,设为L ,根据勾股定理,有:(2x )2+(2y )2=L 2,解得:x 2+y 2=(L 2)2,故P 点的运动轨迹是圆,半径为L 2,故A 错误,B 正确.画出运动轨迹,如图所示:P 点的速度v 与杆的夹角α=90°-2θ;由于杆不可以伸长,故P 点的速度沿着杆方向的分速度与A 点速度沿着杆方向的分速度相等,故:v cos α=v 0cos θ,v cos(90°-2θ)=v 0cos θ,解得:v =v 02sin θ故C 错误,D 正确. 14.某日清晨,中国海监船在执行东海定期维权巡航执法过程中,发现从事非法调查作业活动的某船只位于图甲中的A 处,预计在80 s 的时间内将到达图甲的C 处,我国海监执法人员立即调整好航向,沿直线BC 从静止出发恰好在运动了80 s 时到达C 处,而此时该非法船只也恰好到达C 处,我国海监部门立即对非法船只进行了驱赶.非法船只一直做匀速直线运动且AC 与BC 距离相等,我国海监船运动的v -t 图象如图乙所示.(1)求非法船只的速度大小.(2)若海监船加速与减速过程的加速度大小不变,海监船从B 处由静止开始若以最短时间准确停在C 点,需要加速的时间为多少?解析:(1)结合图象可知海监船运行的位移即为v -t 图线与横坐标轴所围的面积: x =12×[(70-30)+80]×20 m=1 200 m由运动学公式x =vt代入数据可求得:v =15 m/s(2)由加速度定义式:a =Δv Δt代入数据可求加速与减速过程中加速度大小分别为a 1=20-030 m/s 2=23 m/s 2,a 2=20-010m/s 2=2 m/s 2设加速时间为t 1,减速时间为t 2,要使时间最短有 a 1t 1=a 2t 212a 1t 21+12a 2t 22=x 解得t 1=30 3 s答案:(1)15 m/s (2)30 3 s。
精 品 试 卷 推荐下载 1 曲线运动 运动的合成与分解 选择题(1~5题为单项选择题,6~8题为多项选择题) 1.如图1所示,水平桌面上一小铁球沿直线运动。若在铁球运动的正前方A处或旁边B处放一块磁铁,下列关于小球运动的说法正确的是( )
图1 A.磁铁放在A处时,小铁球做匀速直线运动 B.磁铁放在A处时,小铁球做匀加速直线运动 C.磁铁放在B处时,小铁球做匀速圆周运动 D.磁铁放在B处时,小铁球做变加速曲线运动 解析 磁铁放在A处时,小铁球做变加速直线运动,选项A、B错误;磁铁放在B处时,小铁球做变加速曲线运动,选项C错误,D正确。 答案 D 2.如图2所示,某登陆舰船头垂直海岸从A点出发,分别沿路径AB、AC在演练岛屿的BC两点登陆。已知登陆舰在静水中速度恒定且大于水速,则下列说法正确的是( )
图2 A.沿AC航行所用时间较长 B.沿AC航行时水速较大 C.实际航速两次大小相等 D.无论船头方向如何,登陆舰都无法在A点正对岸登陆 解析 由航行时间t=dv船可知,两次航行时间相等,沿AC航行沿水流方向的位移大,说明此过程的水速度大,故A错误,B正确;根据速度的合成可知,实际航速两次大小不精 品 试 卷 推荐下载 相等,故C错误;当船头偏向上游时,可以在A点正对岸登陆,故D错误。 答案 B 3.在某次杂技表演中,猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动,同时人顶着直杆以速度v0水平匀速运动,经过时间t,猴子沿杆向上运动的高度为h,人顶杆沿水平地面运动的距离为x,如图3所示。关于猴子的运动情况,下列说法中正确的是( )
图3 A.猴子相对于地面的运动轨迹为直线 B.猴子相对于地面做变加速曲线运动 C.t时刻猴子相对于地面的速度大小为v0+at D.t时间内猴子相对于地面的位移大小为x2+h2 解析 猴子在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,猴子所受合力方向与运动方向不在一条直线上,所以猴子相对于地面的运动轨迹为曲线,选项A错误;因为猴子受到的合外力恒定(合加速度恒定),所以猴子相对于地面做匀变速曲线运动,选项B错误;t时刻猴子相对于地面的速度大小为v=v20+(at)2,选项C错误;t时间内猴子相对于地面的位移大小为s=x2+h2,选项D正确。 答案 D 4.(2017·衡阳联考)如图4所示,当汽车静止时,车内乘客看到窗外雨滴沿竖直方向OE匀速运动。现从t=0时汽车由静止开始做甲、乙两种匀加速启动,甲启动后t1时刻,乘客看到雨滴从B处离开车窗,乙启动后t2时刻,乘客看到雨滴从F处离开车窗。F为AB中点。则t1∶t2为( )
板块三 限时规范特训 时间:45分钟 满分:100分 一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。其中1~6为单选,7~10为多选) 1.质点仅在恒力F的作用下,在xOy平面内由坐标原点运动到A点的轨迹如图所示,经过A点时速度的方向与x轴平行,则恒力F的方向可能沿( )
A.x轴正方向 B.x轴负方向 C.y轴正方向 D.y轴负方向 答案 D 解析 曲线运动的轨迹夹在v0与力中间,所以B、C错误。曲线运动的切线速度方向无限趋近力的方向,但永远不能达到力的方向,故A错误。选D。 2.[2017·湖北八校二联]如图所示的曲线是某个质点在恒力作用下的一段运动轨迹。质点从M点出发经P点到达N点,已知弧长MP大于弧长PN,质点由M点运动到P点,从P点运动到N点的时间相等。下列说法中正确的是( )
A.质点从M到N过程中速度大小保持不变 B.质点在这两段时间内的速度变化量大小相等,方向相同 C.质点在这两段时间内的速度变化量大小不相等,但方向相同 D.质点在M、N间的运动不是匀变速运动 答案 B
解析 由题意可知,MP︵>PN︵,tMP=tPN,则A错误;质点运动中始终受恒力作用,由牛顿第二定律得a=Fm,则加速度恒定,质点做
匀变速曲线运动,D错误;由a=ΔvΔt及tMP=tPN可得ΔvMP=ΔvPN,B正确,C错误。 3. [2018·山东青岛一模]如图所示,光滑水平面内的xOy直角坐标系中,一质量为1 kg的小球沿x轴正方向匀速运动,速度大小为1 m/s,经过坐标原点O时,小球受到的一沿y轴负方向、大小为1 N的恒力F突然撤去,其他力不变,则关于小球的运动,下列说法正确的是( )
A.做变加速曲线运动 B.任意两段时间内速度变化大小都相等 C.经过x、y坐标相等的位置时所用时间为1 s D.1 s末小球的速度大小为2 m/s 答案 D 解析 小球沿x轴匀速运动,合外力为零,当恒力F撤去后,剩下的力的合力沿y轴正方向,小球将做匀变速曲线运动,A错误;因加速度不变,故小球在任意两段相等时间内速度变化大小都相等,
B错误;经过x、y坐标相等的位置时满足v0t=12Fmt2,解得t=2 s,C
错误;1 s末小球沿y方向的速度大小vy=Fmt=1 m/s,则合速度v= v20+v2y=2 m/s,D正确。
4.一小船在静水中的速度为3 m/s,它在一条河宽为150 m,水流速度为4 m/s的河流中渡河,则该小船( ) A.能到达正对岸 B.渡河的时间可能少于50 s C.以最短时间渡河时,它沿水流方向的位移大小为200 m D.以最短位移渡河时,位移大小为150 m 答案 C 解析 因为小船在静水中的速度小于水流速度,所以小船不能到达正对岸,故A错误;当船头与河岸垂直时渡河时间最短,最短时
间t=dv船=50 s,故渡河时间不能少于50 s,故B错误;以最短时间渡河时,沿水流方向位移x=v水t=200 m,故C正确;当v船与实际运动方向垂直时渡河位移最短,设此时船头与河岸的夹角为θ,则
cosθ=34,故渡河位移s=dcosθ=200 m,故D错误。 5.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v B.缆绳中的拉力FT等于(m0+m)g C.货箱向上运动的速度等于vcosθ D.货物对货箱底部的压力等于mg 答案 C 解析 将货车的速度进行正交分解,如图所示。由于绳子不可伸长,货箱和货物整体向上运动的速度和货车速度沿着绳子方向的分量相等,有v1=vcosθ,故C正确;由于θ不断减小,v1不断增大,故货箱和货物整体向上做加速运动,加速度向上,A错误;拉力大于(m0
+m)g,故B错误;货箱和货物整体向上做加速运动,加速度向上,
属于超重,故箱中的物体对箱底的压力大于mg,D错误。 6.[2017·金华模拟]如图所示,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连线处于水平位置时,其上升速度v1≠0,若这时B的速度为v2,则( ) A.v2=v1 B.v2>v1 C.v2≠0 D.v2=0 答案 D
解析 如图所示,分解A上升的速度v,v2=vcosα,当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时,α=90°,故v2=0,即B的速度为零,D正确。 7.如果两个分运动的速度大小相等,且为定值,则下列论述中正确的是( ) A.当两个分速度夹角为0°时,合速度最大 B.当两个分速度夹角为90°时,合速度最大 C.当两个分速度夹角为120°时,合速度大小与每个分速度大小相等 D.当两个分速度夹角为120°时,合速度大小一定小于分速度大小 答案 AC 解析 设分速度大小为v,则合速度0≤v合≤2v。当两分速度方向一致时,合速度最大,故A正确,B错误。当两分速度夹角为120°时,由几何知识可知v合=v,故C正确,D错误。 8.质量为m的物体,在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动,保持F1、F2不变,仅将F3的方向改变90°(大小不变)后,物体可能做( )
A.加速度大小为F3m的匀变速直线运动
B.加速度大小为2F3m的匀变速直线运动 C.加速度大小为2F3m的匀变速曲线运动 D.匀速直线运动 答案 BC
解析 由牛顿第二定律得a=F合m=2F3m,显然a恒定,应为匀变速运动。若a的方向与v的方向在一条直线上,则是匀变速直线运动,否则是匀变速曲线运动。故正确选项为B、C。 9.如图所示,河的宽度为L,河水流速为v水,甲、乙两船均以静水中的速度v同时渡河。出发时两船相距2L,甲、乙船头均与岸边成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.甲船正好也在A点靠岸 B.甲船在A点左侧靠岸 C.甲、乙两船可能在未到达对岸前相遇 D.甲、乙两船到达对岸的时间相等 答案 BD
解析 甲、乙两船垂直河岸的速度相等,渡河时间为t=Lvsin60°,乙能垂直于河岸渡河,对乙船则有v水=vcos60°,可得甲船在该时间内沿水流方向的位移为(vcos60°+v水)Lvsin60°=233L<2L,甲船在A点左侧靠岸,甲、乙两船不能相遇。综上所述,A、C错误,B、D正确。 10.如图所示,民族运动会上有一个骑射项目,运动员骑在奔驰的马背上沿跑道AB运动,拉弓放箭射向他左侧的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的箭的速度为v2,跑道离固定目标的最近距离 OA=d。若不计空气阻力的影响,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短,则( )
A.运动员放箭处离目标的距离为v1v2d B.运动员放箭处离目标的距离为v21+v22v2d C.箭射到靶的最短时间为dv2 D.箭射到靶的最短时间为dv22-v21 答案 BC 解析 由运动的等时性可知,箭射到靶的最短时间为t=dv2,C正确,D错误;箭的合速度v=v21+v22,所以运动员放箭处离目标的距离为s=vt=v21+v22v2d,A错误,B正确。 二、非选择题(本题共2小题,共30分) 11.(13分)如图所示,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v1=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,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。 答案 (1)5 m/s (2)2.4 m/s
解析 (1)发动机未熄火时,轮船运动速度v与水流速度v1方向垂直,如图所示: 故此时船相对于静水的速度v2的大小为v2=v2+v21=42+32 m/s=5 m/s
设v与v2的夹角为θ,则cosθ=vv2=0.8。 (2)熄火前,船的牵引力沿v2的方向,水的阻力与v2的方向相反,熄火后,牵引力消失,在阻力作用下,v2逐渐减小,但其方向不变,当v2与v1的矢量和与v2垂直时,轮船的合速度最小,如图所示。则 vmin=v1cosθ=3×0.8 m/s=2.4 m/s。
12.(17分)如图所示,在竖直平面的xOy坐标系中,Oy竖直向上,Ox水平。设平面内存在沿x轴正方向的恒定风力。一小球从坐标原点沿Oy方向竖直向上抛出,初速度为v0=4 m/s,不计空气阻力,到达最高点的位置如图中M点所示(坐标格为正方形,g=10 m/s2)求:
(1)小球在M点的速度v1; (2)在图中定性画出小球的运动轨迹并标出小球落回x轴时的位置N; (3)小球到达N点的速度v2的大小。 答案 (1)6 m/s (2)图见解析 (3)410 m/s 解析 (1)设正方形的边长为s0。
竖直方向做竖直上抛运动,2s0=v02t1
水平方向做匀加速直线运动,3s0=v12t1。 解得v1=6 m/s。 (2)由竖直方向的对称性可知,小球再经过t1到x轴,水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,所以回到x轴时落到x=12处,位置N的坐标为(12,0)。
(3)到N点时竖直分速度大小为 v0=4 m/s,