新教材高考物理一轮复习课时规范练10曲线运动运动的合成与分解含答案

这是一份新教材高考物理一轮复习课时规范练10曲线运动运动的合成与分解含答案，共8页。试卷主要包含了如图所示,一小船以1，3 mB等内容，欢迎下载使用。
1.(曲线运动)(2022福建厦门期末)长传足球的轨迹如图所示,足球在P点所受的合外力和速度方向的关系可能正确的是( )
2.(运动性质的判定)如图所示,水平桌面上一小铁球沿直线运动。若在铁球运动的正前方A处或旁边B处放一块磁体,下列关于小球运动的说法正确的是( )
A.磁体放在A处时,小铁球做匀速直线运动
B.磁体放在A处时,小铁球做匀加速直线运动
C.磁体放在B处时,小铁球做匀速圆周运动
D.磁体放在B处时,小铁球做变加速曲线运动
3.(合运动的性质判断)各种大型的货运站中少不了旋臂式起重机,如图所示,该起重机的旋臂保持不动,可沿旋臂“行走”的天车有两个功能,一是吊着货物沿竖直方向运动,二是吊着货物沿旋臂水平运动。现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶,同时又启动天车上的起吊电动机,使货物沿竖直方向做匀减速运动。此时,我们站在地面上观察到货物运动的轨迹可能是下图中的( )
4.(运动的合成和图像的应用)在光滑的水平面上建立xOy平面直角坐标系,一质点在水平面上从坐标原点开始运动,沿x方向和y方向的x-t图像和vy-t图像分别如图所示,则( )
A.0~4 s内质点的运动轨迹为直线
B.0~4 s内质点的加速度恒为1 m/s2
C.4 s末质点的速度为6 m/s
D.4 s末质点离坐标原点的距离为16 m
5.(关联速度问题)(2022吉林长春实验中学月考)如图所示,一根长为l的轻杆,O端用铰链固定,另一端固定着一个小球A,轻杆靠在一个高为h的物块上。不计摩擦,则当物块以速度v向右运动至轻杆与水平面的夹角为θ时,物块与轻杆的接触点为B,下列说法正确的是( )
A.小球A的线速度大小为vlh
B.轻杆转动的角速度为vsinθh
C.小球A的线速度大小为vlsin2θh
D.轻杆转动的角速度为vlsin2θh
6.(小船过河问题)(2022春四川成都期末)如图所示,抢险队员驾驶救援船(可视为质点)以大小为v1=12 m/s、船头与上游河岸成θ=60°角的速度(在静水中的速度)从A点出发,恰好能到达正对岸B点,河宽为d=96 m。下列说法正确的是( )
A.水流的速度大小为v2=63 m/s
B.救援船从A点到B点所用的时间为8 s
C.以最短时间渡河时,救援船的位移大小为96 m
D.若救援船的船头始终指向正对岸,在渡河过程中水流的速度大小v2突然变小,则渡河时间不变
7.(绳端速度的分解)如图所示,套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳与B相连,在外力作用下A沿杆以速度vA匀速上升经过P、Q两点,经过P点时绳与竖直杆间的夹角为α,经过Q点时A与定滑轮的连线处于同一水平面,则( )
A.经过Q点时,B的速度方向向下
B.经过P点时,B的速度大小等于vAcsα
C.在A从P至Q的过程中,B处于失重状态
D.在A从P至Q的过程中,B处于超重状态
8.(小船渡河问题)(2023浙江衢州期末)如图所示,小船以速度大小v(船在静水中的速度)、方向与上游河岸成θ角从O处过河,经过一段时间,正好到达正对岸的O'处。现要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸O'处,在水流速度不变的情况下,可采取的方法是( )
素养综合练
9.如图所示,一小船以1.0 m/s的速度匀速前行,站在船上的人竖直向上抛出一小球,小球上升的最大高度为0.45 m。假定抛接小球时手的高度不变,不计空气阻力,g取10 m/s2,当小球再次落入手中时,小船前进的距离为( )
A.0.3 mB.0.6 m
C.0.9 mD.1.2 m
10.如图所示,AB杆以恒定角速度绕A点转动,并带动套在光滑水平杆OC上的小环M运动。运动开始时,AB杆在竖直位置,则小环M的速度将( )
A.逐渐增大
B.先减小后增大
C.先增大后减小
D.逐渐减小
11.(2023湖北武汉高三期末)活塞带动飞轮转动可简化为如图所示的模型:图中A、B、O三处都是转轴,当活塞在水平方向上移动时,带动连杆AB运动,进而带动OB杆以O点为轴转动。若某时刻活塞的水平速度大小为v,连杆AB与水平方向夹角为α,AB杆与OB杆的夹角为β,此时B点做圆周运动的线速度大小为( )
A.vsinαsinβB.vcsαsinβ
C.vcsαcsβD.vsinαcsβ
12.(2023山西大同模拟)如图所示,在风洞实验室中,从A点以水平速度v0向左抛出一个质量为m的小球(可视为质点),小球抛出后所受空气作用力沿水平方向,其大小为F,经过一段时间小球运动到A点正下方的B点处,重力加速度为g。
(1)求在此过程中小球离A、B所在直线的最远距离。
(2)求A、B两点间的距离。
(3)求在此过程中小球的最大速率vmax。
答案：
1.D 解析 足球运动至P点时,速度沿轨迹的切线方向,受竖直向下的重力及与速度方向相反的空气阻力,这两个力的合力指向左下方,故D正确,A、B、C错误。
2.D 解析 磁体放在A处时,合力向前,加速度向前,物体加速运动,但磁力大小与距离有关,故加速度是变化的,A、B错误;磁体放在B处时,合力与速度不共线,故小铁球偏转,但不是圆周运动,磁力大小与距离有关,所以加速度是变化的,即小铁球做变加速曲线运动,故C错误,D正确。
3.D 解析 由于货物在水平方向做匀速运动,在竖直方向做匀减速运动,故货物所受的合外力竖直向下,与速度方向不共线,货物做曲线运动,所受的合外力要指向圆弧内侧,对应的运动轨迹可能为D。
4.B 解析 由题图可知质点沿x方向做匀速直线运动,速度vx=ΔxΔt=2 m/s,沿y方向做匀加速直线运动,加速度a=ΔvyΔt=1 m/s2,故质点的运动轨迹为曲线,A错误,B正确;4 s末质点的速度v=vx2+vy2=22+42 m/s=25 m/s,C错误;0~4 s内x方向位移x=vxt=2×4 m =8 m,y方向位移y=12×4×4 m=8 m,故4 s末质点离坐标原点的距离s=x2+y2=82 m,D错误。
5.C 解析 物块的速度v在垂直于杆方向的分速度等于B点的线速度,即vB=vsin θ,根据v=ωr,可知vAvB=rArB=lhsinθ,联立以上两式解得vA=vlsin2θh,故A错误,C正确;轻杆转动的角速度为ω=vAl,解得ω=vsin2θh,故B、D错误。
6.D 解析 恰好能到达正对岸B点,则水流的速度大小等于船沿河岸方向的分速度,为v2=v1cs θ=6 m/s,故A错误;救援船从A点到B点所用时间为t=dv1sin60°=1633 s,故B错误;小船以最短时间渡河时,时间为t'=dv1=8 s,救援船沿河岸通过的位移为x=v2t'=48 m,救援船的位移大小为s=d2+x2=485 m,故C错误;各分运动独立进行,不受其他分运动的影响,所以若救援船的船头始终指向正对岸,在渡河过程中水流的速度大小v2突然变小,则渡河时间不变,故D正确。
7.D 解析 对于A,它的速度如图中标出的vA,将其沿绳方向和垂直绳方向分解为va、vb,其中va与B的速度vB沿同一根绳子,大小相同,刚开始时B的速度大小为vB=vA cs α;当A环上升至与定滑轮的连线处于同一水平面时有va=0,所以B的速度vB=0,A、B错误;由vB=vA cs α知,当A上升时,夹角α增大,vB减小,因此B向下做减速运动,则B处于超重状态,C错误,D正确。
8.D 解析 航线恰好垂直于河岸,要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸O'处,则合速度增大,方向始终垂直河岸。小船在静水中的速度增大,与上游河岸的夹角θ增大,如图所示,选项D正确,A、B、C错误。
9.B 解析 根据运动的独立性,小球在做竖直上抛运动的过程中,小船以1.0 m/s的速度匀速前行,由运动学知识有h=12gt2,解得小球上升的时间t=0.3 s,从小球开始上抛到小球再次落入手中的时间为2t,则小船前进的距离x=v×2t=1.0×2×0.3 m=0.6 m,B项正确。
10.A 解析 设经过时间t,∠OAB=ωt,则小环M到点A的距离为hcsωt,则AB杆上小环M绕A点运动的线速度v=ω·hcsωt。将小环M的速度沿AB杆方向和垂直于AB杆方向分解,垂直于AB杆方向的分速度大小等于小环M绕A点运动的线速度v,则小环M的速度v'=vcsωt=ωhcs2ωt,随着时间的延长,小环的速度将不断增大,故A正确,B、C、D错误。
11.B 解析 设B点做圆周运动的线速度大小为v',此速度为B的实际速度,根据运动的合成与分解,可以分解为沿杆方向的分速度和垂直杆方向的分速度,如图,沿杆方向的分速度为vB=v'csβ-π2=v'sin β。A点速度为水平方向的v,根据运动的合成与分解,可以分解为沿杆方向的分速度和垂直杆方向的分速度,如图,沿杆方向的分速度为vA=vcs α。又二者沿杆方向的分速度相等,即v'sin β=vcs α,则v'=vcsαsinβ,选项B正确。
12.答案 (1)mv022F (2)2m2gv02F2 (3)v0FF2+4m2g2
解析 (1)将小球的运动沿水平方向和竖直方向分解,水平方向有F=max,v02=2axxmax
解得xmax=mv022F。
(2)水平方向速度减小为零所需时间t1=v0ax
由对称性知小球从A运动到B的总时间t=2t1
竖直方向上有y=12gt2=2m2gv02F2。
(3)小球运动到B点时速率最大,此时有vx=v0,vy=gt
则vmax=vx2+vy2=v0FF2+4m2g2。