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1、(江蘇專版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測(十一)曲線運(yùn)動 運(yùn)動的合成與分解(含解析)
對點(diǎn)訓(xùn)練:物體做曲線運(yùn)動的條件與軌跡分析
1.關(guān)于物體做曲線運(yùn)動和直線運(yùn)動,下列說法正確的是( )
A.物體做曲線運(yùn)動時,它的速度一定發(fā)生變化
B.物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變,說明物體一定在做曲線運(yùn)動
C.物體做曲線運(yùn)動時,合外力方向不可能與速度方向垂直
D.一個勻變速直線運(yùn)動和一個勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動的軌跡不可能是直線
解析:選A 物體做曲線運(yùn)動時,速度方向時刻變化,速度一定發(fā)生變化,故A正確;物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化,速度發(fā)生變化,可能速度的大小變化,速度方向不變,可能做直線運(yùn)動,故
2、B錯誤;物體做勻速圓周運(yùn)動時,合外力方向與速度方向垂直,故C錯誤;一個勻變速直線運(yùn)動和一個勻速直線運(yùn)動在一條直線上,合運(yùn)動的軌跡是直線,故D錯誤。
2.[多選]一質(zhì)點(diǎn)在恒力F的作用下,由O點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)的軌跡如圖所示,在A點(diǎn)時的速度方向與x軸平行,則恒力F的方向可能沿圖示中的( )
A.F1的方向 B.F2的方向
C.F3的方向 D.F4的方向
解析:選CD 根據(jù)曲線運(yùn)動的特點(diǎn),曲線運(yùn)動的軌跡應(yīng)夾在合力F和速度v之間,并且向合力F的方向彎曲,故該過程中的恒力不可能是F1;又因?yàn)樵谇€運(yùn)動中,合力F和速度v不能共線,故F2也不可能;只有F3和F4滿足題意。
3.(2018
3、·蘇州模擬)現(xiàn)在很多教室都安裝可以沿水平方向滑動的黑板,如圖所示。在黑板以某一速度向左勻速運(yùn)動的同時,一位教師用粉筆在黑板上畫線,粉筆相對于墻壁從靜止開始先勻加速向下畫,接著勻減速向下畫直到停止,則粉筆在黑板上畫出的軌跡可能為( )
解析:選D 粉筆相對黑板以某一速度水平向右勻速運(yùn)動,同時從靜止開始先勻加速向下運(yùn)動,再勻減速向下運(yùn)動至停止,根據(jù)做曲線運(yùn)動的物體所受合外力一定指向曲線凹側(cè),則粉筆在水平方向始終勻速,在豎直方向先向下加速時,曲線向下彎曲;后向下減速,則曲線向上彎曲,故D正確;A、B、C錯誤。
對點(diǎn)訓(xùn)練:運(yùn)動的合成與分解的應(yīng)用
4.(2018·蘇南七校聯(lián)考)帆船船頭指
4、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v,以海岸為參考系,不計(jì)阻力。關(guān)于帆船的實(shí)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v
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v
解析:選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v的風(fēng)速吹來,當(dāng)以海岸為參考系時,實(shí)際速度v實(shí)= =2v,cos α==,α=30°,即帆船沿北偏東30°方向航行,選項(xiàng)A正確。
5.[多選]如圖1所示,在一端封閉的光滑細(xì)玻璃管中
5、注滿清水,水中放一個紅蠟做成的小圓柱體R。將玻璃管的開口端用膠塞塞緊后豎直倒置且與y軸重合,R從坐標(biāo)原點(diǎn)以v0=3 cm/s勻速上浮的同時,玻璃管沿x軸正方向運(yùn)動,玻璃管的v-t圖像如圖2所示,則( )
A.R做勻加速直線運(yùn)動
B.2 s內(nèi)R路程為 cm
C.2 s末R速度為5 cm/s
D.2 s末R坐標(biāo)為(4 cm,6 cm)
解析:選CD R在y軸方向做勻速運(yùn)動,而在x軸方向上為勻加速直線運(yùn)動,故合運(yùn)動一定為勻變速曲線運(yùn)動,故A錯誤;由題圖知小圓柱體R在x軸豎直方向做勻加速運(yùn)動,有:vx=at,
解得:a== cm/s2=2 cm/s2,
在x軸方向做初速為0的勻加速
6、直線運(yùn)動,
有:sx=at2,
2 s末沿x軸方向的位移:sx=×2×22 cm=4 cm
沿y軸方向的位移:sy=v0t=3×2 cm=6 cm
所以2 s末R的坐標(biāo)為(4 cm,6 cm)
2 s內(nèi)的位移:s== cm= cm
由于R做曲線運(yùn)動,可知R的路程大于位移大小,所以R的路程大于 cm,故B錯誤,D正確;2 s末R沿x軸方向的分速度:vx=at=2×2 cm/s=4 cm/s
所以2 s末R的速度:v== cm/s=5 cm/s,故C正確。
6.如圖所示,在豎直平面內(nèi)的xOy坐標(biāo)系中,Oy豎直向上,Ox水平。設(shè)平面內(nèi)存在沿x軸正方向的恒定風(fēng)力。一小球從坐標(biāo)原點(diǎn)沿Oy
7、方向豎直向上拋出,初速度為v0=4 m/s,不計(jì)空氣阻力,到達(dá)最高點(diǎn)的位置如圖中M點(diǎn)所示,(坐標(biāo)格為正方形,g取10 m/s2)求:
(1)小球在M點(diǎn)的速度v1;
(2)在圖中定性畫出小球的運(yùn)動軌跡并標(biāo)出小球落回x軸時的位置N;
(3)小球到達(dá)N點(diǎn)的速度v2的大小。
解析:(1)設(shè)正方形的邊長為s0。
小球豎直方向做豎直上拋運(yùn)動,v0=gt1,2s0=t1
水平方向做勻加速直線運(yùn)動,3s0=t1
解得v1=6 m/s。
(2)由豎直方向運(yùn)動的對稱性可知,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(yùn)動,所以回到x軸時落到x=12處,位置N的坐標(biāo)為(12,0),運(yùn)動
8、軌跡及N如圖。
(3)到N點(diǎn)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
對點(diǎn)訓(xùn)練:小船渡河問題
7.如圖所示,電動小船從A碼頭出發(fā)渡河,渡河過程中小船相對水的速度大小一定。已知河寬為d,河水流速恒定,則下列判斷正確的是( )
A.若船頭垂直河岸方向渡河,則渡河時間最短
B.若船頭垂直河岸方向渡河,則渡河位移最短
C.無論船頭指向何方,則船不可能到達(dá)正對岸的B點(diǎn)
D.無論船頭指向何方,渡河的最短位移都不可能為d
解析:選A 若船頭垂直
9、河岸方向渡河,則渡河時間最短,故A正確,B錯誤;如果小船相對水的速度大于水流的速度,船頭指向上游某一方向,可能垂直河岸渡河,渡河的最短位移為d,故C、D錯誤。
8.某物理興趣小組的同學(xué)在研究運(yùn)動的合成和分解時,駕駛一艘快艇進(jìn)行了實(shí)地演練。如圖所示,在寬度一定的河中的O點(diǎn)固定一目標(biāo)靶,經(jīng)測量該目標(biāo)靶距離兩岸的最近距離分別為MO=15 m、NO=12 m,水流的速度方向平行河岸向右,且速度大小為v1=8 m/s,快艇在靜水中的速度大小為v2=10 m/s?,F(xiàn)要求快艇從圖示中的下方河岸出發(fā)完成以下兩個過程:第一個過程以最短的時間運(yùn)動到目標(biāo)靶;第二個過程由目標(biāo)靶以最小的位移運(yùn)動到圖示中的上方河岸。下
10、列說法正確的是( )
A.快艇的出發(fā)點(diǎn)位于M點(diǎn)左側(cè)8 m處
B.第一個過程所用的時間約為1.17 s
C.第二個過程快艇的船頭方向應(yīng)垂直河岸
D.第二個過程所用的時間為2 s
解析:選D 第一個過程以最短的時間運(yùn)動到目標(biāo)靶,當(dāng)船頭的方向始終與河岸垂直時,船到達(dá)O點(diǎn)的時間最短,最短時間為:t1== s=1.5 s,該過程中,船隨水流向下游方向的位移:x=v1t1=8×1.5 m=12 m,可知船開始時要位于M點(diǎn)左側(cè)12 m處,故A、B均錯誤;第二個過程由目標(biāo)靶以最小的位移運(yùn)動到圖示中的上方河岸,則船頭的方向要指向河的上游與河岸有一定的角度θ,此時:v2cos θ=v1,得cos θ=
11、0.8,第二個過程所用的時間為:t2== s=2 s,故C錯誤,D正確。
9.[多選]如圖所示,有5個箭頭代表船的劃動方向(船頭指向),其中C與河對岸垂直。每兩個箭頭之間的夾角為30°。已知水流速度v水=1 m/s,船在靜水中的速度為v船=2 m/s。下列說法正確的是( )
A.若船頭指向?yàn)锳,則船能到達(dá)出發(fā)點(diǎn)的正對岸
B.若船頭指向?yàn)锽,則船能到達(dá)出發(fā)點(diǎn)的正對岸
C.若船頭指向?yàn)镃,則船過河的時間最短
D.若船頭指向?yàn)镈,則船過河的實(shí)際位移最大
解析:選BC 設(shè)船在靜水中的速度方向偏向上游與河岸成θ角時,船能夠到達(dá)出發(fā)點(diǎn)的正對岸,根據(jù)平行四邊形定則,v水=v船cos θ,得:θ
12、=60 °,故A錯誤,B正確;若船頭指向?yàn)镃,則船過河的時間最短,故C正確;船頭指向下游與河岸之間的夾角越小,則船沿水流的方向的位移越大,船過河的實(shí)際位移越大,故船頭指向?yàn)镋時,船過河的實(shí)際位移最大,故D錯誤。
對點(diǎn)訓(xùn)練:繩(桿)端速度分解問題
10.[多選](2018·昆山月考)如圖所示,一輛貨車?yán)每邕^光滑定滑輪的輕質(zhì)纜繩提升一箱貨物,已知貨箱的質(zhì)量為M,貨物的質(zhì)量為m,貨車以速度v向左做勻速直線運(yùn)動,重力加速度為g,則下列說法正確的是( )
A.到達(dá)圖示位置時,貨箱向上運(yùn)動的速度大于
B.到達(dá)圖示位置時,貨箱向上運(yùn)動的速度等于vcos θ
C.運(yùn)動過程中,M受到繩的拉力等
13、于Mg
D.運(yùn)動過程中,M受到繩的拉力大于Mg
解析:選BD 將貨車的速度進(jìn)行正交分解,如圖所示。
由于繩子不可伸長,貨箱和貨物整體向上運(yùn)動的速度和貨車速度沿著繩子方向的分量相等,故:v1=vcos θ
由于θ不斷減小,故貨箱和貨物整體向上做加速運(yùn)動,加速度向上,故A錯誤,B正確;貨箱和貨物整體向上做加速運(yùn)動,故拉力大于(M+m)g,自然大于Mg,故C錯誤,D正確。
11.如圖所示,水平光滑長桿上套有一物塊Q,跨過懸掛于O點(diǎn)的輕小光滑圓環(huán)的細(xì)線一端連接Q,另一端懸掛一物塊P。設(shè)細(xì)線的左邊部分與水平方向的夾角為θ,初始時θ很小?,F(xiàn)將P、Q由靜止同時釋放,關(guān)于P、Q以后的運(yùn)動下列說法正確
14、的是( )
A.當(dāng)θ=60°時,P、Q的速度之比是∶2
B.當(dāng)θ=90°時,Q的速度最大
C.當(dāng)θ=90°時,Q的速度為零
D.當(dāng)θ向90°增大的過程中Q的合力一直增大
解析:選B P、Q用同一根繩連接,則Q沿繩子方向的速度與P的速度相等,則當(dāng)θ=60°時,Q的速度vQcos 60°=vP,解得:=,故A錯誤;P的機(jī)械能最小時,即為Q到達(dá)O點(diǎn)正下方時,此時Q的速度最大,即當(dāng)θ=90°時,Q的速度最大,故B正確,C錯誤;當(dāng)θ向90°增大的過程中Q的合力逐漸減小,當(dāng)θ=90°時,Q的速度最大,加速度最小,合力最小,故D錯誤。
考點(diǎn)綜合訓(xùn)練
12.(2018·雨花臺模擬)如圖所示
15、,物體A、B經(jīng)無摩擦的定滑輪用細(xì)線連在一起,A物體受水平向右的力F的作用,此時B勻速下降,A水平向左運(yùn)動,可知( )
A.物體A做勻速運(yùn)動
B.物體A做加速運(yùn)動
C.物體A所受摩擦力逐漸增大
D.物體A所受摩擦力不變
解析:選B 設(shè)系在A上的細(xì)線與水平方向夾角為θ,物體B的速度為vB,大小不變,細(xì)線的拉力為FT,則物體A的速度vA=,F(xiàn)fA=μ(mg-FTsin θ), 因物體B下降,θ增大,故vA增大,物體A做加速運(yùn)動,A錯誤,B正確;物體B勻速下降,F(xiàn)T不變,故隨θ增大,F(xiàn)fA減小,C、D均錯誤。
13.如圖所示,在光滑水平面上有坐標(biāo)系xOy,質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)開始靜止在x
16、Oy平面上的原點(diǎn)O,某一時刻受到沿x軸正方向的恒力F1的作用,F(xiàn)1的大小為2 N,若力F1作用一段時間t0后撤去,撤去力F1后5 s末質(zhì)點(diǎn)恰好通過該平面上的A點(diǎn),A點(diǎn)的坐標(biāo)為x=11 m,y=15 m。
(1)為使質(zhì)點(diǎn)按題設(shè)條件通過A點(diǎn),在撤去力F1的同時對質(zhì)點(diǎn)施加一個沿y軸正方向的恒力F2,力F2應(yīng)為多大?
(2)力F1作用時間t0為多長?
(3)在圖中畫出質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡示意圖,在坐標(biāo)系中標(biāo)出必要的坐標(biāo)。
解析:(1)沿y軸方向有:y=a2t2,其中:a2=
可得:F2== N=1.2 N。
(2)剛開始:a1==2 m/s2,
沿x軸方向的位移:x1=a1t02
撤去力F1后5 s位移:x2=vt=a1t0t
由題意:x1+x2=11 m
聯(lián)立解得:t0=1 s。
(3)由(2)問知x1=1 m,之后質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動,軌跡如圖所示。
答案:(1)1.2 N (2)1 s (3)見解析圖