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1、第1講 曲線運動、運動的合成與分解
一、單項選擇題
1.(2018鹽城模擬)如圖所示,一物體以速度v向左運動,從A位置開始受到恒定的合力F作用。四位同學(xué)畫出物體此后的運動軌跡AB和物體在B點的速度方向,四種畫法中正確的是( )
答案 A 物體做曲線運動時,合外力指向軌跡的凹側(cè),C項錯誤;做曲線運動時軌跡始終在力的方向和速度方向之間,A項正確,B、D項錯誤。
2.(2018揚州模擬)豎直下落的冰雹經(jīng)過某一高度處時,突然刮起一陣水平風(fēng),且越刮越大,空氣阻力可忽略,下列說法中正確的是( )
A.冰雹下落時間與風(fēng)力無關(guān) B.風(fēng)力越大,冰雹下落時間越短
C.風(fēng)力越大,冰雹著地速度
2、越小 D.冰雹著地速度與風(fēng)力無關(guān)
答案 A 冰雹下落時間與風(fēng)力無關(guān),A項正確,B項錯誤;風(fēng)力越大,冰雹著地時的水平分速度越大,豎直分速度不變,導(dǎo)致合速度變大,C項錯誤;冰雹著地速度與風(fēng)力有關(guān),D項錯誤。
3.(2018南京模擬)如圖所示,冰球以速度v1在水平冰面上向右運動。運動員沿冰面在垂直v1的方向上快速打擊冰球,冰球立即獲得沿打擊方向的分速度v2。不計冰面摩擦和空氣阻力,下列圖中的虛線能正確反映冰球被擊打后運動軌跡的是( )
答案 B 冰球以速度v1在水平冰面上向右運動,運動員沿冰面在垂直v1的方向上快速打擊冰球,冰球立即獲得沿打擊方向的分速度v2,兩個方向上都是勻速直線運動,
3、故合運動為勻速直線運動,B選項正確。
4.(2018無錫模擬)如圖所示,豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿清水,內(nèi)有一個紅蠟塊能在水中勻速上浮。在紅蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時,玻璃管以速度v水平向右勻速運動。紅蠟塊由管口上升到頂端,所需時間為t。相對地面通過的路程為L,則下列說法正確的是( )
A.v增大時,t增大 B.v增大時,t減小 C.v增大時,L增大 D.v增大時,L減小
答案 C 紅蠟塊在水平方向上和豎直方向上都做勻速直線運動,在豎直方向上,t=dv',管長不變,豎直方向上的分速度不變,根據(jù)合運動與分運動具有等時性,知紅蠟塊由管口到頂端的時間不變,v增大,水平方向上的
4、位移增大,根據(jù)運動的合成,知紅蠟塊相對地面通過的路程L增大,故C項正確,A、B、D項錯誤。
5.(2018蘇南七校聯(lián)考)帆船船頭指向正東以速度v(靜水中速度)航行,海面正刮著南風(fēng),風(fēng)速為3v,以海岸為參考系,不計阻力。關(guān)于帆船的實際航行方向和速度大小,下列說法正確的
是( )
A.帆船沿北偏東30°方向航行,速度大小為2v B.帆船沿東偏北60°方向航行,速度大小為2v
C.帆船沿東偏北30°方向航行,速度大小為2v D.帆船沿東偏南60°方向航行,速度大小為2v
答案 A 由于帆船的船頭指向正東,并以相對靜水中的速度v航行,南風(fēng)以3v的風(fēng)速吹來,當(dāng)以海岸為參考系時,實際速度v實=
5、v2+(3v)2=2v, cos α=v2v=12,α=30°,即帆船沿北偏東30°方向航行,選項A正確。
6.人用繩子通過定滑輪拉物體A,A穿在光滑的豎直桿上,當(dāng)以速度v0勻速地拉繩使物體A到達(dá)如圖所示位置時,繩與豎直桿的夾角為θ,則物體A實際運動的速度是( )
A.v0 sin θ B.v0sinθ C.v0 cos θ D.v0cosθ
答案
D 由運動的合成與分解可知,物體A參與兩個分運動:一個是沿著與它相連接的繩子的運動,另一個是垂直于繩子斜向右上方的運動,而物體A的實際運動軌跡是沿著豎直桿向上的,這一軌跡所對應(yīng)的運動就是物體A的合運動,它們之間的關(guān)系如圖所示。由
6、幾何關(guān)系可得v=v0cosθ,所以選項D正確。
7.(2019泰州中學(xué)月考)如圖所示,一條小船位于200 m寬的河正中A點處,從這里向下游1003 m處有一危險區(qū),當(dāng)時水流速度為4 m/s,為了使小船避開危險區(qū)沿直線到達(dá)河岸,小船在靜水中的速度至少是( )
A.433 m/s B.333 m/s C.2 m/s D.4 m/s
答案 C 要使小船避開危險區(qū)沿直線到達(dá)河岸,則有合運動的最大位移為1002+(1003)2 m=200 m。此時小船的合速度與水流速度的夾角為θ,則有tanθ=1001003=33,所以θ=30°;又已知水流速度,則可得小船在靜水中最小速度為v船=v水 si
7、n θ=12×4 m/s=2 m/s,故選C。
二、多項選擇題
8.物體受到幾個力的作用處于平衡狀態(tài),若再對物體施加一個恒力,則物體可能做( )
A.勻速直線運動或靜止 B.勻變速直線運動
C.非勻變速曲線運動 D.勻變速曲線運動
答案 BD 物體處于平衡狀態(tài),則原來幾個力的合力一定為零,現(xiàn)受到另一恒力作用,物體一定做勻變速運動,A項錯誤;若物體原來做勻速直線運動,且速度方向與恒力方向共線,則物體做勻變速直線運動,B項正確;若速度方向與恒力方向不在同一直線上,則物體做勻變速曲線運動,C項錯誤,D項正確。
9.(2017無錫期中)如圖所示,甲、乙兩船在同條河流中同時開始渡河,M
8、、N分別是甲、乙兩船的出發(fā)點,兩船頭與河岸均成α角,甲船船頭恰好對準(zhǔn)N點的正對岸P點,經(jīng)過一段時間乙船恰好到達(dá)P點,劃船速度大小相同。若兩船相遇,不影響各自的航行,下列判斷正確的是( )
A.甲船能到達(dá)對岸P點 B.兩船渡河時間一定相等
C.兩船可能不相遇 D.兩船一定相遇在NP的中點
答案 BD 乙船垂直河岸到達(dá)正對岸,說明水流方向向右;甲船參與了兩個分運動:沿著船頭指向的勻速運動和隨著水流方向的勻速運動,故不可能到達(dá)對岸的P點,故A項錯誤;兩小船垂直河岸方向的分速度相同,兩船同時開始渡河,故甲、乙兩船到達(dá)對岸的時間相同,故B項正確;以流動的水為參考系,相遇點在兩個船速度方向所在
9、直線的交點上,又由于乙船沿著NP方向運動,故相遇點在NP的中點,故C項錯誤,D項正確。
10.(2018南京調(diào)研)如圖所示,甲、乙兩運動物體在t1、t2、t3時刻的速度矢量分別為v1、v2、v3和v1'、v2'、v3',下列說法中正確的是( )
A.甲做的不可能是直線運動 B.乙做的可能是直線運動
C.甲可能做勻變速運動 D.乙受到的合力不可能是恒力
答案 ACD 甲、乙的速度方向在變化,所以甲、乙不可能做直線運動,故A正確,B錯誤;甲的速度變化量的方向不變,知加速度的方向不變,則甲的加速度可能不變,甲可能做勻變速運動,選項C正確;乙的速度變化量的方向在改變,知加速度的方向改變,
10、所以乙的合力不可能是恒力,故D正確。
11.(2019鹽城中學(xué)月考)如圖甲所示,在雜技表演中,猴子沿豎直桿向上運動,其v-t圖像如圖乙所示,人頂桿沿水平地面運動的x-t圖像如圖丙所示。若以地面為參考系,下列說法中正確的是( )
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
答案 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v0=82+42 m
11、/s=45 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。
12.(2018興化一中期初)在光滑的水平面上有一質(zhì)量為2 kg的物體,在幾個共點力的作用下做勻速直線運動?,F(xiàn)突然將與速度反方向的2 N的力水平旋轉(zhuǎn)90°,則關(guān)于物體運動情況的敘述正確的是( )
A.物體做速度大小不變的曲線運動
B.物體做加速度大小為2 m/s2的勻變速曲線運動
C.物體做速度越來越大的曲線運動
D.物體做非勻變速曲線運動,其速度越來越大
答案
12、BC 物體原來所受的合外力為零,當(dāng)將與速度反方向的2 N的力水平旋轉(zhuǎn)90°后,其受力如圖所示,其中F是Fx、Fy的合力,即F=22 N,且大小、方向都不變,是恒力,那么物體的加速度為a=Fm=222 m/s2=2 m/s2。又因為F與v的夾角θ<90°,所以物體做速度越來越大、加速度大小為2 m/s2的勻變速曲線運動,故B、C項正確,A、D項錯誤。
三、非選擇題
13.(2019啟東中學(xué)月考)一物體在光滑水平面上運動,它在x軸方向和y軸方向上的兩個分運動的速度-時間圖像如圖所示。求:
(1)物體的運動性質(zhì);
(2)物體的初速度大小;
(3)物體在前3 s內(nèi)和前6 s內(nèi)的位移大
13、小。
答案 (1)勻變速曲線運動 (2)50 m/s (3)3013 m 180 m
解析 (1)由題圖可知,物體在x軸方向的分運動為勻速直線運動,在y軸方向的分運動為勻變速直線運動,故合運動為勻變速曲線運動。
(2)物體的初速度大小為
v0=vx02+vy02=302+(-40)2 m/s=50 m/s
(3)在前3 s內(nèi)
x方向上的位移x=vxt=30×3 m=90 m
y方向上的位移y=-12×40×3 m=-60 m
合位移大小為
s=x2+y2=902+(-60)2 m=3013 m
前6 s內(nèi)
x方向上的位移x'=vxt'=30×6 m=180 m
y方向上的位移y'=0
合位移大小為s'=x'2+y'2=180
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