5.2 运动的合成与分解
一、单选题
1.下面时,某外卖员在平直的道路上以4m/s的速度骑行,已知雨滴以3m的速度竖直下落,则该外卖员感觉到雨滴的速度的大小和方向分别是( )
A.3m/s;竖直向下 B.3m/s;斜向下 C.5m/s;竖直向下 D.5m/s;斜向下
2.人用绳子通过定滑轮拉物体A, A穿在光滑的竖直杆上,当人竖直向下拉绳使物体A匀速上升,在A匀速上升的过程中,人拉绳的速度将( ).
A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定
3.如图,船从A处开出后沿直线AB到达对岸,若AB与河岸成37°角,水流速度为4 m/s,则船从A点开出相对水流的最小速度为( )
A.2 m/s B.2.4 m/s
C.3 m/s D.3.5 m/s
4.如图,在灭火抢险的过程中,消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业。为了节省救援时间,在消防车向前前进的过程中,人同时相对梯子匀速向上运动。在地面上看消防队员的运动,下列说法中正确的是( )
A.当消防车匀速前进时,消防队员一定做匀加速直线运动
B.当消防车匀速前进时,消防队员一定处于静止状态
C.当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀变速曲线运动
D.当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀变速直线运动
5.小船在静水中的速度为3 m/s,它在一条流速为4 m/s,河宽为150 m的河流中渡河,则( )
A.小船不可能垂直河岸到达河对岸
B.小船渡河的时间可能为40s
C.小船渡河的时间至少为30s
D.小船若在50s内渡河,到达河对岸时被冲下150m远
6.质量为1kg的小球在xOy平面上做曲线运动,它在水平方向的速度图象和竖直方向的位移图象如图所示。下列说法正确的是( )
A.质点的初速度为3 m/s B.2 s末质点速度大小为6 m/s
C.质点初速度的方向与合外力方向垂直 D.质点的加速度为1.5m/s2
7.公交车是人们出行的重要交通工具,如图是公交车内部座位示意图,其中座位A和B的连线和车前进的方向垂直,当车在某一站台由静止开始匀加速启动的同时,一个乘客从A座位沿AB连线相对车以2 m/s的速度匀速运动到B,则站在站台上的人看到该乘客( )
A.运动轨迹为直线
B.运动轨迹为抛物线
C.因该乘客在车上做匀速运动,所以乘客处于平衡状态
D.当车的速度为2 m/s时,该乘客对地的速度为m/s
8.在杂技表演中,猴子(视为质点)沿竖直杆向上做匀速运动,同时杆向右匀速运动,如图所示。以地面为参照物,猴子的运动是( )
A.变速直线运动 B.匀速直线运动
C.匀速圆周运动 D.变速圆周运动
9.如图所示,绳子通过固定在天花板上的定滑轮,两端分别与同一水平面上的A、B两物体连接,当两物体到达如图所示位置时,绳与水平面的夹角分别为37°、53°,两物体的速度分别为vA、vB,且此时vA+vB=35m/s,sin37°=、cos37°=,则此时绳子的速度大小为( )
A.25m/s B.17.5m/s C.16.8m/s D.12m/s
二、多选题
10.关于不共线的两个直线运动的合运动的描述正确的是( )
A.两个匀速直线运动的合运动可能是曲线运动
B.一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动一定是匀变速曲线运动
C.两个匀加速直线的合运动一定是匀加速直线运动
D.两个匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动
11.已知河水自西向东流动,流速为v1,小船在静水中的速度为v2,且v2>v1,用小箭头表示船头的指向及小船在不同时刻的位置,虚线表示小船过河的路径,则下图中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
12.一质点在xOy平面内的运动轨迹如图所示,下列判断正确的是( )
A.质点沿x轴方向可能做匀速运动
B.质点沿y轴方向可能做变速运动
C.若质点沿y轴方向始终匀速运动,则沿x轴方向可能先加速后减速
D.若质点沿y轴方向始终匀速运动,则沿x轴方向可能先减速后加速
13.如图所示,人在岸上拉船,已知船的质量为m,水的阻力恒为f,当轻绳与水平面的夹角为θ时,船的速度为v,此时人的拉力大小为F,则( )
A.人拉绳行走的速度为vcosθ
B.人拉绳行走的速度为
C.船的加速度为
D.船的加速度为
三、填空题
14.如图所示,飞机起飞时以300km/h的速度斜向上飞,飞行方向与水平方向夹角为37°,则飞机在水平方向上的分速度大小约为__________km/h。(sin37°≈0.6,cos37°≈0.8)
15.如图所示,A、B两球分别套在两光滑无限长的水平直杆上,两球通过一轻绳绕过一定滑轮(轴心固定不动)相连,某时刻连接两球的轻绳与水平方向的夹角分别为、,A球向左的速度为v,此时B球的速度为______。
16.如图所示,湖中有一条小船,岸边的人用缆绳跨过一个定滑轮拉船靠岸,若绳子被以恒定的速度v拉动,绳子与水平方向夹角为时,小船前进的瞬时速度多大______。
四、解答题
17.如图所示汽车以速度v匀速行驶,当汽车到达某点时,绳子与水平方向恰好成角,此时物体M的速度大小是多少?
18.如图(a)所示,在一端封闭、长约1m的玻璃管内注满清水,水中放一个红蜡做成的小圆柱体并塞紧管口。如图(b)所示,将玻璃管倒置,将看到除了开始的一小段位移,蜡块会沿玻璃管以近似恒定的速度上升。如图(c)所示,在蜡块上升的同时将玻璃管水平向右匀速移动。
(1)以地面为参考系,在该过程中蜡块做什么运动?为什么?
(2)设计实验方案,测量在玻璃管水平向右匀速移动过程中蜡块的速度大小。
19.如图所示,一条宽为d的大河,小明驾着小船从码头A出发,欲将一批货物运送到对岸的码头B。已知河水流速为v水,小船在静水中的航速为v船。
(1)渡河过程中,小船参与了哪两个分运动?
(2)小船如何渡河时间最短?最短时间为多少?此时渡河位移为多大?
(3)小船如何渡河才能使渡河位移最小?最小位移为多大?
试卷第2页,共2页
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参考答案
1.D
【详解】
外卖员感觉到雨滴的速度是雨滴相对外卖员的速度,由相对速度公式知
矢量图如下
由勾股定理,雨滴相对外卖员的速度大小为
方向斜向下,故ABC都错误,D正确。
故选D。
2.B
【详解】
由速度的分解可知
在A匀速上升的过程中,θ角变大,则人拉绳的速度将减小。
故选B。
3.B
【详解】
船参与了两个分运动,沿船头指向的分运动和沿水流方向的分运动,所以v船和v水的矢量和等于船的合速度v合,如图所示,当v船与v合垂直时,v船有最小值为
v船min=v水sin 37°=2.4 m/s
故选B。
4.C
【详解】
AB.当消防车匀速前进时,根据运动的合成,可知,消防员一定做匀速直线运动,故AB错误;
CD.当消防车匀加速前进时,根据运动的合成,可知,合速度方向和合加速度方向不在一条直线上,其合加速度就是消防车前进的加速度,大小方向都不变,则消防队员一定做匀变速曲线运动,故D错误C正确。
故选C。
5.A
【详解】
A.由于船的速度小于水流的速度,因此小船不可能垂直河岸到达河对岸,A 正确;
BC.当船头指向正对岸时,过河的时间最短,且最短时间为
BC错误;
D.小船若在50s内渡河,船头指向正对岸,到达河对岸时,被冲到下游距离
D错误。
故选A。
6.D
【详解】
A.由于质点在水平方向的初速度为3 m/s,竖直方向的初速度为-4 m/s,所以质点的初速度大小为
v0==5 m/s
A错误;
B.2 s末时质点的速度大小为v=2 m/s,所以B错误;
C.合外力沿水平方向,但是我们的初速度方向与水平方向夹角为37°,所以初速度的方向与合外力方向不垂直,C错误;
D.由图可知质点水平方向的加速度a=1.5 m/s2,竖直方向加速度为零,质点的加速度合为1.5m/s2 ,故D正确。
故选D。
7.B
【详解】
ABC.乘客沿着车前进方向做初速度为零的匀加速直线运动,而沿AB方向做匀速直线运动,根据运动的合成可知,站在站台上的人看到该乘客的运动轨迹为抛物线,因为加速度不为零,所以乘客处于非平衡状态,故A、C错误,B正确;
D.根据速度的合成与分解可知,当车的速度为2 m/s时,该乘客对地速度为
m/s=2 m/s
D正确。故选D。
8.B
【详解】
以地面为参考系,猴子水平方向的运动为匀速直线运动,竖直方向的运动为匀速直线运动,则合运动也是匀速直线运动,故B正确,ACD错误。
故选B。
9.D
【详解】
设此时绳子的速度大小为,将A、B的速度分别沿绳的方向和垂直绳的方向分解,如图所示,可得
结合
综合解得
ABC错误;D正确。
故选D。
10.BD
【详解】
A.两个匀速直线运动的合运动是匀速直线运动,故A错误;
B.一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动,由于不共线,则合外力大小不变,与速度方向不共线,则一定是匀变速曲线运动,故B正确;
CD.两个匀加速直线的合运动,由于不共线,则合外力大小不变,但合外力与速度方向关系未知,不一定是匀加速直线运动,可能是直线运动也可能是曲线运动,故C错误,D正确。
故选BD。
11.AB
【详解】
AC.根据平行四边形定则,合速度方向为北偏东,A正确,C错误;
B.根据平行四边形定则,合速度方向可能向北,B正确;
D.根据平行四边形定则,合速度方向不可能与船的速度方向相同,D错误。
故选AB。
12.BD
【详解】
AB.质点做曲线运动,合力大致指向轨迹凹侧,即加速度大致指向轨迹凹侧,由题图可知加速度方向指向弧内,不可能沿y轴方向,x轴方向有加速度分量,所以沿x轴方向上,质点不可能做匀速运动,y轴方向可能有加速度分量,故质点沿y轴方向可能做变速运动,故A错误,B正确;
CD.质点在x轴方向先沿正方向运动,后沿负方向运动,最终在x轴方向上的位移为零,所以质点沿x轴方向不能一直加速,也不能先加速后减速,只能先减速后反向加速,故C错误,D正确。
故选BD。
13.AC
【详解】
AB.船的速度产生了两个效果:一是滑轮与船间的绳缩短,二是绳绕滑轮顺时针转动,因此将船的速度进行分解,如图所示,人拉绳行走的速度
v人=vcosθ
故A正确B错误;
CD.绳对船的拉力等于人拉绳的力,即绳的拉力大小为F,与水平方向成θ角,因此
Fcosθ-f=ma
得
a=
故C正确D错误。
故选AC。
14.240
【详解】
飞机在水平方向上的分速度大小约为
15.
【详解】
将物体A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子的方向,在沿绳子方向的分速度等于B沿绳子方向的分速度,沿绳子方向的分速度为
所以
16.
【详解】
由于缆绳不可伸长,沿绳方向速度大小相等,把船速沿绳、垂直绳进行分解,可得
解得
17.vM=vcosθ
【详解】
滑轮左侧汽车后面的绳子实际上同时参与了两个运动:沿绳子方向拉长的运动和左上方摆动。而M的运动速度就是沿绳子方向拉长的速度,所以
vM=vcosθ
18.(1)斜向右上方的匀速直线运动;原因见解析;(2)见解析
【详解】
(1)以地面为参考系,在该过程中蜡块做斜向右上方的匀速直线运动,蜡块参与了竖直方向上的匀速直线运动和水平方向上的匀速直线运动,根据运动的合成和分解知识可知,合运动为斜向右上方的匀速直线运动;
(2)设计的实验方案需要的实验器材为秒表和卷尺,首先,利用卷尺测量玻璃管的长度L,然后,倒置玻璃管,在蜡块上升的同时将玻璃管水平向右匀速移动,同步利用秒表计时,当计时时间为t时,蜡块运动到玻璃管的底端,用卷尺测量水平位移x,根据速度公式可知,蜡块的竖直分速度为
水平分速度为
根据运动的合成和分解可知,蜡块的速度为
19.(1)见解析;(2)船头垂直河岸航行渡河时间最短,,;(3)见解析
【详解】
(1)船相对水的运动(即船在静水中的运动),它的方向与船头的指向相同;船随水漂流的运动,它的方向与河岸平行。
(2)由于水流速度始终沿河岸方向,不能提供指向河岸的分速度,因此若要渡河时间最短,只要使船头垂直于河岸航行即可,如下图所示
则有
此时船渡河的位移
位移方向满足
故船头垂直河岸航行渡河时间最短,最短时间为,位移为。
(3)第一种情况:船速大于水速,最短的位移为河宽d,此时合速度垂直河岸,船头与上游河岸夹角θ满足
如图所示
所用时间为
第二种情况:船速小于水速,如图所示
以v水矢量的末端为圆心,以v船的大小为半径作圆,当合速度的方向与圆相切时,合速度的方向与河岸的夹角最大(设为α),此时航程最短,由图可知
最短航程为
此时船头指向与上游河岸成角满足
故当船速大于水速时,船头与上游河岸夹角满足时,渡河位移最小,为d,当船速小于水速时,船头与上游河岸夹角满足时,渡河位移最小,为。答案第1页,共2页
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