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1、(江蘇專用)2022年高考物理大一輪復習 第四章 曲線運動 萬有引力與航天 第一節(jié) 曲線運動 運動的合成與分解檢測
一、單項選擇題
1.如圖所示,在一次消防演習中,消防隊員要借助消防車上的梯子爬到高處進行救人.為了節(jié)省救援時間,當消防車勻速前進的同時,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
2、錯,B對,由運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,如圖所示,該起重機的旋臂保持不動,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,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.(2019·河
3、南名校聯(lián)考)如圖所示,這是質(zhì)點做勻變速曲線運動的軌跡的示意圖.已知質(zhì)點在B點的加速度方向與速度方向垂直,則下列說法中正確的是( )
A.C點的速率小于B點的速率
B.A點的加速度比C點的加速度大
C.C點的速率大于B點的速率
D.從A點到C點加速度與速度的夾角先增大后減小,速率是先減小后增大
解析:選C.質(zhì)點做勻變速曲線運動,B點到C點的過程中加速度方向與速度方向夾角小于90°,所以,C點的速率比B點速率大,故A錯誤,C正確;質(zhì)點做勻變速曲線運動,則加速度大小和方向不變,所以質(zhì)點經(jīng)過C點時的加速度與A點的相同,故B錯誤;若質(zhì)點從A點運動到C點,質(zhì)點運動到B點時速度方向與加速度
4、方向恰好互相垂直,則有A點速度與加速度方向夾角大于90°,C點的加速度方向與速度方向夾角小于90°,故D錯誤.
4.(2019·天津河西區(qū)模擬)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
5、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.
5.(2019·淮安模擬)一輕桿兩端分別固定質(zhì)量為mA和mB的兩個小球A和B(可視為質(zhì)點).將其放在一個光滑球形容器中從位置1開始下滑,如圖所示,當輕桿到達位置2時球A與球形容器球心等高,其速度大小為v1,已知此時輕桿與水平方向夾角為θ=30°,B球的速度大小為v2,則( )
A.v2=v1 B.v2=2v1
C.v2=v1 D.v2=v1
解析:選C.球A與球形容器球心等高,速度v1方向豎直向下,速度分
6、解如圖所示,有v11=v1sin 30°=v1,球B此時速度方向與桿夾角α=60°,因此v21=v2cos 60°=v2,沿桿方向兩球速度相等,即v21=v11,解得v2=v1,C項正確.
6.2018年10月12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到達對岸,若直線MN與河岸夾角為53°,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
7、的合速度大小v和龍舟從M點沿直線MN到達對岸所經(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到達對岸所經(jīng)歷的時間為t=60 s.
7.某同學通過滑輪拉斜坡上的小車,若人的速度為v1,小車的速度為v2,圖中,α=45°、β=30°、θ
8、=30°,那么關(guān)于任何小車的速度,下列關(guān)系式正確的是( )
A.v1=v2 B.v1=v2
C.v1=v2 D.v1=v2
解析:選A.將人和小車的速度分解如圖:其中∠1=45°,∠2=30°.由于沿繩方向速度相等,所以v1sin 45°=v2cos 30°,可得v1=v2,選項A正確.
8.一個半徑為R的半圓柱體沿水平方向向右以速度v勻速運動.在半圓柱體上擱置一根豎直桿,此桿只能沿豎直方向運動,如圖所示.當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:
9、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,如圖所示,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.
9.如圖甲、乙所示,一根長L的輕桿OA,O端用鉸鏈固定于地面,另一端固定著一小球A,圖甲中的小球A和圖乙中的桿分別貼靠著邊長為a和b的立方塊,當立方塊沿地面向右滑動到圖示位置(桿與地面夾角為α)時,速度為v,則甲圖中小球的速度大小vA和乙圖中小球的速度大小v′A應(yīng)為( )
A.vA=,v′A=vsin α
B.vA=,v′A=vsin α
C.vA=vsin α,v′A=
D.vA=,v′A=sin2
10、α
解析:選D.圖甲中,桿繞O轉(zhuǎn)動,球A的速度vA垂直于桿,將速度vA沿水平和豎直兩方向正交分解,則垂直于接觸面的水平分速度與立方塊的速度相等,如圖(a)所示,得vAsin α=v,故vA=,故B、C錯誤;
圖乙中,桿繞O轉(zhuǎn)動,桿頂端小球的速度v′A 和桿與立方塊接觸點的速度v1的方向都垂直于桿,桿上各點的角速度ω相同,則有 =.將立方塊的速度v沿桿的方向和垂直桿的方向正交分解,如圖(b)所示,則桿與立方塊接觸點的速度v1應(yīng)與立方塊垂直桿的方向的分速度相等,即v1=vsin α,聯(lián)立以上兩式得v′A=sin2α,故A錯誤,D正確.
二、多項選擇題
10.(2019·蘇州模擬)如圖甲
11、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( )
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
12、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.
11.(2019·江蘇泰州中學高三模擬)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方向不可能做勻速運動
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ABD.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,
13、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、B正確;質(zhì)點在x方向先沿正方向運動,后沿負方向運動,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.
12.如圖甲所示,豎直圓筒內(nèi)壁光滑,半徑為R,在側(cè)壁同一豎直線上有A、B兩小孔相距h,將一小球從上部A孔沿筒內(nèi)壁水平射入筒中,小球緊貼筒內(nèi)壁運動,并恰好能到達下部小孔B,所用時間為t1,到達下部小孔B時的速度大小為vB.如圖乙所示,用光滑細鋼絲繞成的螺距相同的柱形螺線管,橫截面半徑也為R,豎直固定,鋼絲上下兩端C、D恰好在同一豎直線上,相距h,一小銅環(huán)穿在鋼絲上從上端C
14、無初速下滑到達底端D,所用時間為t2,到達D端時的速度大小為vD,二者相比較,下列結(jié)論正確的是( )
A.t1=t2 B.t1vD
解析:選BD.
圖甲中小球在筒內(nèi)受重力和水平指向圓筒豎直中心軸的筒壁的彈力,貼著筒壁做螺線運動,可視為水平面內(nèi)的勻速圓周運動與豎直方向上的自由落體運動的合運動,由豎直方向上的自由落體運動,可求得小球由A運動到B的時間為t1=.圖乙中小鋼環(huán)沿鋼絲運動,受重力和方向斜向前上方的彈力,可等效為小環(huán)沿光滑斜面下滑,如圖所示,則小環(huán)由C運動到D的時間為t2=,其中a=gsin α,s=4×>h,故t1
15、,ay=vD,選項C錯誤,D正確.
13.如圖所示,一塊橡皮用細線懸掛于O點,現(xiàn)用一枝鉛筆貼著細線的左側(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;在豎直方向上,橡皮的速度等于細
16、線收縮的速度,把鉛筆與細線接觸的地方的速度沿細線方向和垂直細線方向分解,沿細線方向的分速度v1=vsin θ,θ增大,沿細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.
14.玻璃生產(chǎn)線上,寬12 m的成型玻璃以8 m/s的速度向前運動,在切割工序處,割刀速度為10 m/s,為了使割的玻璃板都成規(guī)定尺寸的矩形,則下列說法正確的是( )
A.割刀在沿玻璃板運動方向的分速度與玻璃板移動的速度相同
B.割刀與運動方向的夾角為37°
C.切割一次的時間為1.5 s
D.若玻璃板以2 m/s的速度連續(xù)不斷地
17、向前運動,要將玻璃切割成一角為45°的平行四邊形,可使割刀朝著沿玻璃板運動方向的分速度為8 m/s的方向進行切割
解析:選ABD.玻璃板被切成矩形,說明割刀在沿玻璃板運動方向的分速度與玻璃板移動的速度相同,選項A正確;如圖甲所示,有cos α==,故割刀實際移動方向與玻璃板移動方向間的夾角為α=37°,割刀相對玻璃板的速度為v相==6 m/s,故切割一次的時間為t==2 s,選項B正確,C錯誤;切割為平行四邊形時,割刀在沿玻璃板運動方向的分速度與玻璃板移動的速度不相同,又要求平行四邊形有一個角為45°,故沿玻璃板運動方向割刀相對玻璃的速度Δvx與垂直
玻璃運動方向的相對速度Δvy相等,即Δvx=Δvy,
由于玻璃板只沿一個方向運動,故Δvy就是割刀的另一分速度,如圖乙所示,則(Δvx+2 m/s)2+Δv=v,又v刀=10 m/s,故Δvx=6 m/s(Δvx=-8 m/s舍去),故割刀沿玻璃板運動方向的分速度為8 m/s,D正確.