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1、第10講 曲線運動 運動的合成與分解
[解密考綱]考查曲線運動的性質(zhì)和軌跡的判斷、運動的合成與分解和關(guān)聯(lián)速度問題.
1.(2019·黃岡高三質(zhì)檢)(多選)初速度不為零的小球只受到一個大小不變的力的作用,下列說法正確的是( )
A.小球可能做曲線運動
B.小球的位置可能保持不變
C.小球的速度大小可能保持不變
D.小球的加速度一定保持不變
AC 解析 當(dāng)物體的速度方向與力F不共線時,物體做曲線運動,選項A正確;物體所受合力不為零,一定會運動,則小球的位置不可能保持不變,選項B錯誤;若力F與速度垂直,因力F大小不變,方向不斷變化,可知物體能做勻速圓周運動,速度的大小保持不變,選項C
2、正確;物體受的合外力不為零,但是方向不確定,則加速度不一定保持不變,選項D錯誤.
2.(2019·四川外國語大學(xué)附屬外國語學(xué)校高三月考)關(guān)于物體的受力和運動,下列說法正確的是( )
A.物體在不垂直于速度方向的合力作用下,速度大小可能一直不變
B.物體做曲線運動時,某點的加速度方向就是通過這一點的曲線的切線方向
C.物體受到變化的合力作用時,它的速度大小一定改變
D.受到恒力作用而做曲線運動的物體,速度方向與合外力方向之間的夾角一定越來越小
D 解析 物體在不垂直于速度方向的合力作用下,由于合力在速度方向上有分力,產(chǎn)生加速度,所以速度大小一定變化,故選項A錯誤;物體做曲線運動時,
3、某點的速度方向就是通過這一點的曲線的切線方向,而不是加速度方向,故選項B錯誤;物體受到變化的合力作用時,它的速度大小可以不改變,比如勻速圓周運動,故選項C錯誤;受到恒力作用而做曲線運動的物體,由于恒力的作用,速度的方向應(yīng)該越來越接近恒力的方向,所以速度方向與合外力方向之間的夾角一定越來越小,故選項D正確.
3.(2019·南京程橋高級中學(xué)高三月考)如圖所示,紅蠟塊能在玻璃管的水中勻速上升.若紅蠟塊在A點勻速上升的同時,使玻璃管水平向右做勻加速直線運動,則紅蠟塊實際運動的軌跡是圖中的( )
A.直線P
B.曲線Q
C.曲線R
D.無法確定
B 解析 紅蠟塊參與了豎直方向的勻速直
4、線運動和水平方向的勻加速直線運動,實際運動的軌跡為兩個分運動的合運動,由于它在任一點的合速度方向都是斜向右上方的,而合加速度是水平向右的,它與速度不在一條直線上,又因物體做曲線運動時曲線總向加速度方向偏折,故選項B正確.
4.(2019·皖中名校聯(lián)盟高三聯(lián)考)如圖所示,在一張白紙上,用手平推直尺沿縱向勻速移動,同時讓鉛筆尖靠著直尺沿橫向勻加速移動,則筆尖畫出的軌跡應(yīng)為( )
C 解析 筆尖沿水平方向做勻加速直線運動,在豎直方向做勻速直線運動,結(jié)合合力指向曲線運動軌跡的內(nèi)側(cè)可知,選項C正確.
5.(2019·溫嶺中學(xué)高三考前沖刺)一小球在水平面上移動,每隔0.02 s小球的位置如
5、圖所示.每一段運動過程分別以甲、乙、丙、丁和戊標(biāo)示.試問在哪一段,小球所受的合力為零( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.戊
C 解析 小球所受的合力為零時,物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài),根據(jù)圖象可知,甲階段做減速直線運動,乙階段做曲線運動,丙階段做勻速直線運動,丁階段做曲線運動,戊階段做加速直線運動,故丙階段小球所受的合力為零,選項C正確,A、B、D錯誤.
6.(2019·重慶高三診斷)(多選)跳傘運動員從直升飛機上由靜止跳下后,在下落過程中受到水平風(fēng)力的作用,下列說法正確的是( )
A.運動員下落時間與風(fēng)力無關(guān)
B.運動員下落時間與風(fēng)力有關(guān)
6、
C.運動員著地速度與風(fēng)力無關(guān)
D.運動員著地速度與風(fēng)力有關(guān)
AD 解析 運動員同時參與了兩個分運動,豎直方向向下的自由落體運動和水平方向隨風(fēng)飄動的運動,兩個分運動同時發(fā)生,相互獨立;所以落地的時間t=不變;水平方向風(fēng)速越大,落地的合速度越大,故選項A、D正確,B、C錯誤.
7.(2019·宜賓高三診斷)(多選)一質(zhì)量為m的小球,在光滑的水平桌面上以速度v0勻速直線運動,t=0時小球受到水平恒力F的作用,速度大小先減小后增大,其最小值為v=0.5v0,由此可判斷( )
A.小球受力F作用后一定做勻變速曲線運動
B.小球受力F作用后可能做圓周運動
C.t=0時恒力F與速度v0方向間
7、的夾角為120°
D.t=時,小球速度最小
AD 解析 在t=0時開始受到恒力F作用,加速度不變,做勻變速運動,若做勻變速直線運動,則最小速度可以為零,所以質(zhì)點受力F作用后一定做勻變速曲線運動,故選項A正確;物體在恒力作用下不可能做圓周運動,故選項B錯誤;設(shè)恒力與初速度之間的夾角是θ,最小速度v1=v0sin θ=0.5v0,可知初速度與恒力的夾角為鈍角,所以是150°,故選項C錯誤;在沿恒力方向上有v0cos 30°-t=0,解得t=,故選項D正確.
8.(2019·佛山南海區(qū)七校聯(lián)合體高考沖刺)(多選)如圖所示,水平光滑長桿上套有一物塊Q,跨過懸掛于O點的輕小光滑圓環(huán)的細線一端連接Q
8、,另一端懸掛一物塊P.設(shè)細線的左邊部分與水平方向的夾角為θ,初始時θ很小.現(xiàn)將P、Q由靜止同時釋放.關(guān)于P、Q以后的運動下列說法正確的是( )
A.當(dāng)θ =60°時,P、Q的速度之比1∶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
AB 解析 物塊Q沿水平桿的速度為合速度,對其按沿繩方向和垂直繩方向分解,P、Q用同一根繩連接,則Q沿繩子方向的分速度與P的速度相等,則當(dāng)θ=60°時,有vQcos 60°=vP,解得 =,選項A正確;P的機械能最小時,即為Q到達O點正下方時,此時Q的速度最大,即當(dāng)θ=90°時,
9、Q的速度最大,選項B正確,C錯誤;當(dāng)θ較大且向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,選項D錯誤.
9.(2019·肇慶高三一模)(多選)在民族運動會上,運動員彎弓放箭射擊側(cè)向的固定目標(biāo).假設(shè)運動員騎馬奔馳的速度為v1,運動員靜止時射出的弓箭速度為 v2.跑道離固定目標(biāo)的最近距離為d.下列說法正確的是( )
A.要想命中目標(biāo)且箭在空中飛行時間最短,運動員放箭處離目標(biāo)的距離為
B.只要擊中側(cè)向的固定目標(biāo),箭在空中運動合速度的大小一定是v=
C.要想命中目標(biāo)且箭在空中飛行時間最短,運動員放箭處離目標(biāo)的距離為
D.箭射到靶的最短時間為
10、
CD 解析 當(dāng)垂直于馬運行方向放箭時,此時運行時間最短,最短時間t=,則箭在沿馬運行方向上的位移為x=v1t=,所以放箭處距離目標(biāo)的距離為s==,故選項A錯誤,C、D正確;只有垂直于馬運行方向放箭時,擊中側(cè)向的固定目標(biāo),箭在空中運動合速度的大小才是v=,故選項B錯誤.
10.(2019·四川高三診斷性測試)(多選)一小船在勻速流動的河水中以船身始終垂直于河岸方向過河,已知河寬為64 m,河水的流速大小為3 m/s,小船初速度為零,過河過程中小船先以1 m/s2的加速度勻加速運動,到達河的中心后再以1 m/s2的加速度勻減速運動,則( )
A.小船過河的平均速度大小為4 m/s
B.小
11、船過河過程中垂直河岸的最大速度為8 m/s
C.小船過河的時間為16 s
D.小船到達河對岸時的位移大小為112 m
BC 解析 小船到達河中心時,沿垂直河岸的速度為vy==8 m/s,沿垂直于河岸方向的平均速度為==4 m/s,因除此之外小船在沿平行河岸方向勻速運動,則小船過河的平均速度大于4 m/s,選項A錯誤;小船過河過程中垂直河岸的最大速度為8 m/s,選項B正確;小船過河的時間為t=2×=16 s,選項C正確;小船到達河對岸時沿河岸方向的位移為x=vxt=48 m,則合位移大小為s== m=80 m,選項D錯誤.
11.(2019·合肥高三質(zhì)檢)如圖所示,在寬為H的河流中,甲
12、、乙兩船從相距H的A、B兩個碼頭同時開始渡河,船頭與河岸均成60°角,兩船在靜水中的速度大小相等,且乙船恰能沿BC到達正對岸的C點.則下列說法正確的是( )
A.兩船不會相遇
B.兩船在C點相遇
C.兩船在AC的中點相遇
D.兩船在BC的中點相遇
D 解析 將兩船的運動分解為垂直于河岸方向和沿河岸方向,在垂直于河岸方向上,兩船的分速度相等,河寬一定,所以兩船渡河的時間相等.設(shè)河水流速為v0,船在靜水中速度均為v,乙船的合速度垂直于河岸,有vcos 60°=v0,所以有v=2v0,兩船渡河的時間為t=,則甲船在沿河岸方向上的位移為x=(v0+vcos 60°)=2v0×=H,知甲船能
13、到達C點右側(cè)距離C點H的位置,因兩船均做勻速直線運動,則兩船恰好在BC的中點相遇,選項D正確,A、B、C錯誤.
12.(2019·阜陽三中高三模擬)將一物體由坐標(biāo)原點O以初速度v0拋出,在恒力作用下的運動軌跡如圖所示,A為軌跡最高點,B為軌跡與水平x軸的交點,假設(shè)物體到B點時的速度為vB,v0與x軸夾角為α,vB與x軸夾角為β,已知OA水平距離x1小于AB水平距離x2,則( )
A.物體從O到A的時間大于從A到B的時間
B.物體在B點的速度vB大于v0
C.物體在O點所受合力方向指向第一象限
D.α可能等于β
B 解析 物體在恒力作用下運動,故可將物體運動分解為水平和豎直方向
14、上的勻變速運動;又有A為軌跡最高點,所以,A點的豎直速度為零,O點和B點的豎直高度一致,由勻變速運動規(guī)律可知,物體從O到A的時間等于從A到B的時間,故選項A錯誤;已知OA水平距離x1小于AB水平距離x2,且物體從O到A的時間等于從A到B的時間,那么物體在AB上的平均速度大于在OA上的,所以,由勻變速運動規(guī)律可知物體在水平方向上做勻加速運動,加速度方向向右,所以物體在B點的速度vB大于v0,故選項B正確;由圖可知,恒力在豎直方向上的分量方向向下,由A可知,恒力在水平方向上的分量方向向右,所以,恒力方向指向第四象限,則物體在O點所受合力方向指向第四象限,故選項C錯誤;由B可知物體在豎直方向上做勻變
15、速運動,在O點和在B點時豎直方向上的分速度大小相等,方向相反;由A可知,物體在O點和在B點時水平方向上的分速度方向相同,vB>v0,所以,α大于β,故選項D錯誤.
13.(2019·廣東“六校聯(lián)盟”高三二模)質(zhì)量為m的物體P置于傾角為θ1的固定光滑斜面上,斜面足夠長,輕細繩跨過光滑定滑輪分別連接著P與動力小車,P與滑輪間的細繩平行于斜面,小車帶動物體P以速率v沿斜面勻速直線運動,下列判斷正確的是( )
A.小車的速率為v
B.小車的速率為vcos θ1
C.小車速率始終大于物體速率
D.小車做勻變速運動
C 解析 將小車的速度v車進行分解如圖所示,則v=v車cos θ2,選項
16、A、B錯誤;由速度的分解圖可知v車>v,選項C正確;小車帶動物體P以速率v沿斜面勻速直線運動v車=,小車不是勻變速運動,選項D錯誤.
14.(2019·濮陽高三二模)(多選)在光滑的水平面上,一滑塊的質(zhì)量m=2 kg,在水平面上恒定外力F=4 N(方向未知)作用下運動,如圖所示為滑塊在水平面上運動的一段軌跡,滑塊過P、Q兩點時速度大小均為v=5 m/s,滑塊在P點的速度方向與PQ連線夾角α=37°,sin 37°=0.6,則下列說法正確的是( )
A.水平恒力F的方向與PQ連線成53°夾角
B.滑塊從P到Q的時間為3 s
C.滑塊從P到Q的過程中速度最小值為4 m/s
D.P、Q兩點連線的距離為10 m
BC 解析 由P、Q兩點的速度具有對稱性,故分解為沿PQ方向和垂直PQ方向,在沿PQ方向上做勻速直線運動,在垂直PQ方向上做勻變速直線運動,所以力F垂直PQ向下,在頂點處速度最小,只剩下沿PQ方向的速度,故為vmin=vPcos 37°=4 m/s,選項A錯誤,C正確;在垂直PQ方向上,vp⊥=vsin 37°=3 m/s,a==2 m/s2,故從P到頂點所用時間為t′==1.5 s,根據(jù)對稱性可知從P到Q所用時間為t=2t′=3 s,PQ連線的距離為s=vPcos 37°·t=12 m,選項B正確,D錯誤.
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