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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)10 曲線運動 運動的合成與分解(含解析)
一、單項選擇題
1.“神舟”十號飛船于2013年6月11日發(fā)射升空,如圖所示,在“神舟”十號靠近軌道沿曲線從M點到N點的飛行過程中,速度逐漸減?。诖诉^程中“神舟”十號所受合力的方向可能是( )
解析:因飛船由M點到N點的飛行過程中,速度逐漸減小,故其合力指向軌跡凹側(cè),且與速度方向夾角大于90°,故只有C正確.
答案:C
2.一探照燈照射在云層底面上,云層底面是與地面平行的平面,如圖所示,云層底面距地面高h,探照燈以恒定角速度ω在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,當(dāng)光束轉(zhuǎn)到與豎直方向夾角為θ時,云層底面上光點
2、的移動速度是( )
A.hω B.
C. D.hωtanθ
解析:當(dāng)光束轉(zhuǎn)到與豎直方向夾角為θ時,云層底面上光點轉(zhuǎn)動的線速度為.設(shè)云層底面上光點的移動速度為v,則有vcosθ=,解得云層底面上光點的移動速度v=,C正確.
答案:C
3.如圖甲所示,在長約100 cm一端封閉的玻璃管中注滿清水,水中放一個用紅蠟做成的小圓柱體,將玻璃管的開口端用膠塞塞緊.然后將玻璃管豎直倒置,在紅蠟塊上浮的同時使玻璃管緊貼黑板面水平向右移動,描出紅蠟塊的運動軌跡如圖乙所示,則紅蠟塊和玻璃管的運動情況不可能是( )
A.紅蠟塊沿玻璃管向上勻速運動,玻璃管向右勻速運動
B.紅蠟塊沿玻璃管
3、向上勻加速運動,玻璃管向右勻速運動
C.紅蠟塊沿玻璃管向上勻加速運動,玻璃管向右勻加速運動
D.紅蠟塊沿玻璃管向上勻速運動,玻璃管向右勻減速運動
解析:由題意知,紅蠟塊做曲線運動,加速度不為零,A錯誤;紅蠟塊沿玻璃管向上勻加速運動,玻璃管向右勻速運動,合加速度方向指向軌跡的凹側(cè),B正確;同理,C、D正確.
答案:A
4.跳傘表演是人們普遍喜歡的觀賞性體育項目,如圖所示,當(dāng)運動員從直升飛機上由靜止跳下后,在下落過程中將會受到水平風(fēng)力的影響,下列說法中正確的是( )
A.風(fēng)力越大,運動員下落時間越長,運動員可完成更多的動作
B.風(fēng)力越大,運動員著地速度越大,有可能對運動員造成傷
4、害
C.運動員下落時間與風(fēng)力有關(guān)
D.運動員著地速度與風(fēng)力無關(guān)
解析:水平風(fēng)力不會影響豎直方向的運動,所以運動員下落時間與風(fēng)力無關(guān),A、C錯誤;運動員落地時豎直方向的速度是確定的,水平風(fēng)力越大,落地時水平分速度越大,運動員著地時的合速度越大,有可能對運動員造成傷害,B正確,D錯誤.
答案:B
5.如圖所示,一根長直輕桿AB在墻角沿豎直墻和水平地面滑動,當(dāng)AB桿和墻的夾角為θ時,桿的A端沿墻下滑的速度大小為v1,B端沿地面的速度大小為v2.則v1、v2的關(guān)系是( )
A.v1=v2
B.v1=v2cosθ
C.v1=v2tanθ
D.v1=v2sinθ
解析:如圖所
5、示,輕桿A端下滑速度v1可分解為沿桿方向的速度v′1和垂直于桿的方向速度v″1,B端水平速度v2可分解為沿桿方向的速度v′2和垂直于桿的方向速度v″2,由于沿桿方向的速度相等,即v′1=v′2,由數(shù)學(xué)知識可知,v′1=v1cosθ,v′2=v2sinθ,解得v1=v2tanθ,C正確.
答案:C
二、多項選擇題
6.河水的流速與離河岸距離的關(guān)系如圖甲所示,船在靜水中速度與時間的關(guān)系如圖乙所示.若要使船以最短時間渡河,則( )
A.船渡河的最短時間是100 s
B.船在行駛過程中,船頭始終與河岸垂直
C.船在河水中航行的軌跡是一條直線
D.船在河水中的最大速度是5 m/s
6、解析:當(dāng)船頭指向垂直于河岸時,船的渡河時間最短,其時間t== s=100 s,A、B正確;因河水流速是變化的,所以船在河水中的航線是一條曲線,當(dāng)船行駛至河中央時,船速最大,最大速度v1= m/s=5 m/s,C錯誤,D正確.
答案:ABD
7.如圖所示,人在岸上拉船,已知船的質(zhì)量為m,水的阻力恒為Ff,當(dāng)輕繩與水平面的夾角為θ時,船的速度為v,此時人的拉力大小為FT,則此時( )
A.人拉繩行走的速度為vcosθ
B.人拉繩行走的速度為
C.船的加速度為
D.船的加速度為
解析:船的運動是合運動,它實際上是同時參與了兩個分運動;一是沿繩方向的直線運動,二是以滑輪為圓心轉(zhuǎn)動的
7、分運動(即垂直于繩方向的分運動),因此將船的速度進行分解如圖甲所示,人拉繩行走的速度v人=vcosθ,A正確,B錯誤;船受力如圖乙所示,繩對船的拉力等于人拉繩的力,即繩的拉力大小為FT,與水平方向成θ角,因此FTcosθ-Ff=ma,解得a=,C正確,D錯誤.
答案:AC
8.一質(zhì)量為2 kg的物體在5個共點力作用下做勻速直線運動.現(xiàn)同時撤去其中大小分別為10 N和15 N的兩個力,其余的力保持不變.下列關(guān)于此后該物體運動的說法中,正確的是( )
A.可能做勻減速直線運動,加速度大小為10 m/s2
B.可能做勻速圓周運動,向心加速度大小為5 m/s2
C.可能做勻變速曲線運動
8、,加速度大小可能為5 m/s2
D.一定做勻變速直線運動,加速度大小可能為10 m/s2
解析:物體在5個共點力作用下處于平衡狀態(tài),合力為零,當(dāng)撤去10 N和15 N的兩個力時,剩余3個力的合力與這兩個力的合力等大反向,即撤去力后5 N≤F合≤25 N,2.5 m/s≤a合≤12.5 m/s2,由于剩余3個力的合力方向與原速度方向不一定在一條直線上,所以可能做勻變速曲線運動,也可能做勻變速直線運動,故A、C正確.
答案:AC
三、非選擇題
9.一物體在光滑水平面上運動,它在x方向和y方向上的兩個分運動的速度—時間圖象如圖所示.
(1)判斷物體的運動性質(zhì);
(2)計算物體的初速
9、度大??;
(3)計算物體在前3 s內(nèi)和前6 s內(nèi)的位移的大?。?
解析:(1)由題圖可知,物體在x軸方向做勻速直線運動,在y軸方向做勻變速運動,先減速再反向加速,所以物體做勻變速曲線運動.
(2)vx0=30 m/s,vy0=-40 m/s
v0==50 m/s
(3)x3=vxt=90 m
|y3|=||t=60 m
則s1==30 m
x6=vxt′=180 m
y6=t′=×6 m=0
則s2=x6=180 m.
答案:(1)勻變速曲線運動 (2)50 m/s
(3)30 m 180 m
10.如圖所示,在豎直平面的xOy坐標(biāo)系中,Oy豎直向上,Ox水平.設(shè)平面內(nèi)
10、存在沿x軸正方向的恒定風(fēng)力.一小球從坐標(biāo)原點沿Oy方向豎直向上拋出,初速度為v0=4 m/s,不計空氣阻力,到達最高點的位置如圖中M點所示(坐標(biāo)格為正方形,g=10 m/s2)求:
(1)小球在M點的速度v1;
(2)在圖中定性畫出小球的運動軌跡并標(biāo)出小球落回x軸時的位置N;
(3)小球到達N點的速度v2的大?。?
解析:(1)設(shè)正方形的邊長為s0.
豎直方向做豎直上拋運動,v0=gt1,2s0=t1
水平方向做勻加速直線運動,3s0=t1.
解得v1=6 m/s.
(2)由豎直方向的對稱性可知,小球再經(jīng)過t1到x軸,水平方向做初速度為零的勻加速直線運動,所以回到x軸時落到x
11、=12處,位置N的坐標(biāo)為(12,0).
(3)到N點時豎直分速度大小為v0=4 m/s.
水平分速度vx=a水平tN=2v1=12 m/s,
故v2==4 m/s.
答案:(1)6 m/s (2)見解析圖 (3)4 m/s
11.如右圖所示,一艘輪船正在以v=4 m/s的速度沿垂直于河岸方向勻速渡河,河中各處水流速度都相同,其大小為v1=3 m/s,行駛中,輪船發(fā)動機的牽引力與船頭朝向的方向相同.某時刻發(fā)動機突然熄火,輪船牽引力隨之消失,輪船相對于水的速度逐漸減小,但船頭方向始終未發(fā)生變化.求:
(1)發(fā)動機未熄火時,輪船相對于靜水行駛的速度大?。?
(2)發(fā)動機熄火后,輪船相對于河岸速度的最小值.
解析:(1)發(fā)動機未熄火時,輪船運動速度v與水流速度v1方向垂直,如圖所示
故得此時船相對于靜水的速度v2的大小為:
v2== m/s=5 m/s
又設(shè)v與v2的夾角為θ,則cosθ==0.8
(2)熄火前,船的牽引力沿v2的方向,水的阻力與v2的方向相反,熄火后,牽引力消失,在阻力作用下,v2逐漸減小,但其方向不變,當(dāng)v2減小到與v1的矢量和與v2方向垂直時,輪船的合速度最小,vmin=v1cosθ=3×0.8 m/s=2.4 m/s.
答案:(1)5 m/s (2)2.4 m/s