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1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運動 第一節(jié) 曲線運動 運動的合成與分解課后達(dá)標(biāo) 新人教版
一、單項選擇題
1.
如圖所示,在一次消防演習(xí)中,消防隊員要借助消防車上的梯子爬到高處進(jìn)行救人.為了節(jié)省救援時間,當(dāng)消防車勻速前進(jìn)的同時,人沿傾斜的梯子勻加速向上運動,則關(guān)于消防隊員相對地面的運動,下列說法中正確的是( )
A.消防隊員做勻加速直線運動
B.消防隊員做勻變速曲線運動
C.消防隊員做變加速曲線運動
D.消防隊員水平方向的速度保持不變
解析:選B.以地面為參考系,消防員同時參與水平方向的勻速運動和斜向上的勻加速運動,其合運動為勻變速曲線運動,A、C錯,B對,由運
2、動的合成與分解知識可知水平方向的速度變大,D錯.
2.
各種大型的貨運站中少不了旋臂式起重機(jī),如圖所示,該起重機(jī)的旋臂保持不動,可沿旋臂“行走”的天車有兩個功能,一是吊著貨物沿豎直方向運動,二是吊著貨物沿旋臂水平運動.現(xiàn)天車吊著貨物正在沿水平方向向右勻速行駛,同時又啟動天車上的起吊電動機(jī),使貨物沿豎直方向做勻減速運動.此時,我們站在地面上觀察到貨物運動的軌跡可能是下圖中的( )
解析:選D.由于貨物在水平方向做勻速運動,在豎直方向做勻減速運動,故貨物所受的合外力豎直向下,由曲線運動的特點:所受的合外力要指向軌跡凹側(cè)可知,對應(yīng)的運動軌跡可能為D.
3.在河面上方10 m的岸上有
3、人用長繩拴住一條小船,開始時繩與水面的夾角為30°.人以恒定的速率v=2.5 m/s水平向左拉繩,使小船靠岸,那么( )
A.船受到的合外力為零
B.3 s時繩與水面的夾角為60°
C.3 s時小船的速率為3.75 m/s
D.3 s時小船距離岸邊7.5 m
解析:選D.設(shè)繩子與水面的夾角為θ,根據(jù)運動的合成與分解,船的速度v1=,當(dāng)θ增大時,v1增大,船做加速運動,船受到向左的合外力,選項A錯誤;開始時,滑輪到船的繩長l==20 m,3 s時間內(nèi)繩子縮短Δl=vt=7.5 m,故3 s時滑輪到船的繩長l1=l-Δl=12.5 m,繩子與水面的夾角滿足sin θ1==,解得θ1
4、=53°,選項B錯誤;根據(jù)v1=,當(dāng)θ=53°時,v1≈4.17 m/s,選項C錯誤;3 s時小船距離岸邊x=l1cos θ1=7.5 m,選項D正確.
4.
2016年9月24日,中華龍舟大賽(昆明·滇池站)開賽,吸引上萬名市民來到滇池邊觀戰(zhàn).如圖所示,假設(shè)某龍舟隊在比賽前劃向比賽點的途中要渡過288 m寬、兩岸平直的河,河中水流的速度恒為v水=5.0 m/s.龍舟從M處開出后實際沿直線MN到達(dá)對岸,若直線MN與河岸成53°角,龍舟在靜水中的速度大小也為5.0 m/s,已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,龍舟可看做質(zhì)點.則龍舟在水中的合速度大小v和龍舟從M點沿直線MN
5、到達(dá)對岸所經(jīng)歷的時間t分別為( )
A.v=6.0 m/s,t=60 s B.v=6.0 m/s,t=72 s
C.v=5.0 m/s,t=72 s D.v=5.0 m/s,t=60 s
解析:選A.設(shè)龍舟頭與
航線MN之間的夾角為α,船速、水速與龍舟在水中的合速度如圖所示,由幾何知識得α=53°,龍舟在水中的合速度大小v=6.0 m/s.航線MN的長度為L= =360 m,故龍舟從M點沿直線MN到達(dá)對岸所經(jīng)歷的時間為t=60 s.
5.
(2018·天津河西區(qū)月考)如圖所示,A、B是兩個游泳運動員,他們隔著水流湍急的河流站在岸邊,A在上游的位置,且A的游泳技術(shù)比
6、B好,現(xiàn)在兩個人同時下水游泳,要求兩個人盡快在河中相遇,試問應(yīng)采取下列哪種方式比較好( )
A.A、B均向?qū)Ψ接?即沿圖中虛線方向)而不考慮水流作用
B.B沿圖中虛線向A游;A沿圖中虛線偏上方向游
C.A沿圖中虛線向B游;B沿圖中虛線偏上方向游
D.A、B均沿圖中虛線偏上方向游;A比B更偏上一些
解析:選A.游泳運動員在河里游泳時同時參與兩種運動,一是被水沖向下游,二是沿自己劃行方向的劃行運動.游泳的方向是人相對于水的方向.選水為參考系,A、B兩運動員只有一種運動,由于兩點之間線段最短,所以選A.
6.
一個半徑為R的半圓柱體沿水平方向向右以速度v勻速運動.在半圓柱體上擱置
7、一根豎直桿,此桿只能沿豎直方向運動,如圖所示.當(dāng)桿與半圓柱體的接觸點P與柱心的連線與豎直方向的夾角為θ時,豎直桿運動的速度為( )
A. B.vtan θ
C.vcos θ D.vsin θ
解析:
選B.豎直桿運動的速度(實際速度)vP是接觸點沿切線方向的速度與半圓柱體速度的合速度,如圖,根據(jù)速度的合成,運用平行四邊形定則,得vP=vtan θ,故B正確.
二、多項選擇題
7.(2018·蘇州模擬)如圖甲所示,在雜技表演中,猴子沿豎直桿向上運動,其v-t圖象如圖乙所示,人頂桿沿水平地面運動的x-t圖象如圖丙所示.若以地面為參考系,下列說法中正確的是( )
8、
A.猴子的運動軌跡為直線
B.猴子在2 s內(nèi)做勻變速曲線運動
C.t=0時猴子的速度大小為8 m/s
D.t=2 s時猴子的加速度大小為4 m/s2
解析:選BD.由題圖乙、丙看出,猴子在豎直方向做初速度vy=8 m/s、加速度a=-4 m/s2的勻減速直線運動,人在水平方向做速度vx=-4 m/s的勻速直線運動,故猴子的初速度大小為v= m/s=4 m/s,方向與合外力方向不在同一條直線上,故猴子做勻變速曲線運動,故選項B正確,A、C均錯誤;由題圖乙、丙可得,t=2 s時,ay=-4 m/s2,ax=0,則合加速度大小a合=4 m/s2,故選項D正確.
8.
(201
9、8·江蘇泰州中學(xué)高三模擬)一質(zhì)點在xOy平面內(nèi)運動軌跡如圖所示,下列判斷正確的是( )
A.質(zhì)點沿x方向可能做勻速運動
B.質(zhì)點沿y方向可能做變速運動
C.若質(zhì)點沿y方向始終勻速運動,則x方向可能先加速后減速
D.若質(zhì)點沿y方向始終勻速運動,則x方向可能先減速后反向加速
解析:選BD.質(zhì)點做曲線運動過程中合力指向軌跡凹的一側(cè),則加速度大致指向軌跡凹的一側(cè),由圖可知:加速度方向指向弧內(nèi),x軸方向有分加速度,所以x軸方向不可能勻速,y方向可能有分加速度,故質(zhì)點沿y方向可能做變速運動,A錯誤,B正確;質(zhì)點在x方向先沿正方向運動,后沿負(fù)方向運動,最終在x軸方向上的位移為零,所以x方向不能一
10、直加速運動,也不能先加速后減速,只能先減速后反向加速,故C錯誤,D正確.
9.船在靜水中的速度v1和水速v2一定,過河的最短時間為t1,用最短的位移過河的時間是t2,則下列說法正確的是( )
A.若v1>v2,則=
B.若v1>v2,則=
C.若v1v2,船過河位移最短時,船的合速度垂直河岸,v=,t2=,解得=,選項A正確,B錯誤;若v1
11、夾角θ最大時,小船過河的位移最短.當(dāng)速度v1與合速度v垂直時,θ最大,此時合位移s=,合速度v=,sin θ=,解得t2=,故=,選項C錯誤,D正確.
10.
如圖所示,一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點,現(xiàn)用一枝鉛筆貼著細(xì)線的左側(cè)水平向右以速度v勻速移動,運動過程中保持鉛筆的高度不變,懸掛橡皮的那段細(xì)線保持豎直,則在鉛筆未碰到橡皮前,橡皮的運動情況是( )
A.橡皮在水平方向上做勻速運動
B.橡皮在豎直方向上做加速運動
C.橡皮的運動軌跡是一條直線
D.橡皮在圖示虛線位置時的速度大小為v
解析:選AB.懸掛橡皮的細(xì)線一直保持豎直,說明橡皮水平方向具有和鉛筆一樣的速度,A正確;在豎直
12、方向上,橡皮的速度等于細(xì)線收縮的速度,把鉛筆與細(xì)線接觸的地方的速度沿細(xì)線方向和垂直細(xì)線方向分解,沿細(xì)線方向的分速度v1=vsin θ,θ增大,沿細(xì)線方向的分速度增大,B正確;橡皮的加速度向上,與初速度不共線,所以做曲線運動,C錯誤;橡皮在題圖虛線位置時的速度vt==v,D錯誤.
三、非選擇題
11.
如圖所示,一艘輪船正在以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(jī)的牽引力與船頭朝向的方向相同.某時刻發(fā)動機(jī)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(jī)未熄火時
13、,輪船相對于靜水行駛的速度大?。?
(2)發(fā)動機(jī)熄火后,輪船相對于河岸速度的最小值.
解析:
(1)發(fā)動機(jī)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,故此時船相對于靜水的速度v2的大?。簐2== m/s=5 m/s,設(shè)v與v2的夾角為θ,則cos θ==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與v1的矢量和與v2垂直時,輪船的合速度最小,則vmin=v1cos θ=3×0.8 m/s=2.4 m/s.
答案:(1)5 m/s (2)2.4 m/s
12.
(2018·無錫模擬)一輛車通過一根跨過定滑輪的輕繩提升一個質(zhì)量為m的重物,開始車在滑輪的正下方,繩子的端點離滑輪的距離是H.車由靜止開始向左做勻加速運動,經(jīng)過時間t繩子與水平方向的夾角為θ,如圖所示.試求:
(1)車向左運動的加速度的大??;
(2)重物m在t時刻速度的大?。?
解析:(1)車在時間t內(nèi)向左運動的位移:x=
由車做勻加速運動得:x=at2
解得:a==.
(2)車的速度:v車=at=
由運動的分解知識可知,車的速度v車沿繩的分速度與重物m的速度相等,即:
v物=v車cos θ
解得:v物=.
答案:(1) (2)