2019人教版必修第二册第五章第2节运动的合成与分解提升练习
一、单选题
1.某人骑自行车以10m/s的速度在大风中向东行驶,他感到风正以10m/s相对于车的速度从北方吹来,实际上风的速度( )
A.大小约为14m/s,方向为南偏西45°
B.大小约为14m/s,方向为东偏南45°
C.大小为10m/s,方向为正北
D.大小为10m/s,方向为正南
2.春节期间人们放飞孔明灯表达对新年的祝福,如图所示,孔明灯在竖直Oy方向做匀加速运动,在水平Ox方向做匀速运动,孔明灯的运动轨迹可能为( )
A.直线OA B.曲线OB
C.曲线OC D.曲线OD
3.一条小船在静水中的速度为3m/s,它要渡过一条宽为30m的长直河道,河水流速为4m/s,则( )
A.这条船不可能渡过这条河
B.这条船过河时间不可能小于10s
C.这条船能够过河的最小位移为30m
D.这条船可以渡过这条河,而且过河时的合速度可以为8m/s
4.如图所示,不计所有接触面之间的摩擦,斜面固定,两物体质量分别为和,且.若将由位置A从静止释放,当落到位置B时,的速度为,且绳子与竖直方向的夹角为,则这时的速度大小等于( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,已知mA=3mB,C为内壁光滑、半径为R的半圆形轨道,D为定滑轮,开始时A、B均处于静止状态,释放后,A沿圆弧轨道下滑,若已知A球下滑到最低点时的速度为v,则此时B的速度为( )
A.v B.v
C. D.2v
6.如图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当小车匀速向右运动时,下列关于物体A的情况的说法,正确的是( )
A.A的速度大于小车的速度
B.A的速度等于小车的速度
C.拉力先大于重力,后变为小于重力
D.绳的拉力大于A的重力
7.关于合运动的位移和分运动的位移,下列说法正确的是( )
A.合运动的位移可能小于分运动位移中最小的一个分位移
B.合运动的位移不可能小于分运动位移中最小的一个分位移
C.合运动的位移一定小于任何一个分位移
D.合运动的位移一定大于其中一个分位移
8.关于运动的合成,下列说法中正确的是( )
A.合运动的速度一定比分运动的速度大
B.两个匀速直线运动的合运动不一定是匀速直线运动
C.两个匀变速直线运动的合运动不一定是匀变速直线运动
D.合运动的两个分运动的时间不一定相等
9.如图所示,小船以大小为。方向与上游河岸成θ的速度(在静水中的速度)从A处过河,经过t时间,正好到达正对岸的B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B处,在水流速度不变的情况下,可采取下列方法中的哪一种( )
A.只要增大大小,不必改变角
B.只要增大角,不必改变大小
C.在增大的同时,也必须适当增大角
D.在增大的同时,也必须适当减小角
10.如图所示,有两条位于同一竖直平面内的水平轨道,轨道上有两个物体和,它们通过一根绕过定滑轮的不可伸长的轻绳相连接,物体以匀速向右运动,在绳子与轨道成角时,物体的速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
11.如图所示,中间有孔的物块A套在光滑的竖直杆上,通过定滑轮用不可伸长的轻绳将物体拉着匀速向上运动.则关于拉力F及拉力作用点的移动速度v的下列说法正确的是( )
A.F不变、v不变
B.F增大、v不变
C.F增大、v增大
D.F增大、v减小
二、多选题
12.关于合运动和分运动,下列说法中正确的有( )
A.物体同时参与几个运动时的实际运动就是这几个运动的合运动
B.合运动的时间比分运动的时间长
C.合运动与分运动的位移、速度、加速度的关系都一定满足平行四边形定则
D.合速度一定大于分速度
13.图甲是士兵训练直升机索降的情境。假设士兵沿绳索下滑后,竖直方向的v -t图像和水平方向的x-t图像分别如图乙、丙所示,则( )
A.绳索中拉力可能倾斜向上
B.在地面上观察到士兵的运动轨迹是一条曲线
C.士兵始终处于失重状态
D.绳索中拉力先小于重力,后大于重力
14.跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目,如图所示,当运动员从直升飞机上由静止跳下后,在下落过程中将会受到水平风力的影响,下列说法中正确的是( )
A.风力越大,运动员下落时间越长,运动员可完成更多的动作
B.风力越大,运动员着地速度越大,有可能对运动员造成伤害
C.运动员下落时间与风力无关
D.运动员着地速度与风力无关
15.如图所示,吊车以的速度沿水平直线向右匀速行驶,同时以的速度匀速收拢绳索提升物体,下列表述正确的是( )
A.物体的实际运动速度为
B.物体的实际运动速度为
C.物体相对地面做曲线运动
D.绳索保持竖直状态
16.如图所示,塔吊臂上有一个可以沿水平方向运动的小车A,小车通过钢索吊着物体B.在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时,钢索将物体B从地面向上吊起.A、B之间的距离d随时间t以d=H-2t2的规律变化,式中H为小车距地面的高度.这段时间内从地面上观察,下列说法中正确的是( )
A.物体B的运动轨迹是直线
B.物体B的运动轨迹是曲线
C.钢索对物体B的拉力等于物体B所受的重力
D.钢索对物体B的拉力大于物体B所受的重力
三、解答题
17.如图为一架直升机在运送物资。该直升机A用长度足够长的悬索(其重力可忽略)系住一质量m=50kg的物资B。直升机A和物资B以v0=10m/s的速度一起沿水平方向匀速运动,某时刻开始将物资放下,在t=5s时间内,物资在竖直方向上移动的距离按y=2t2(单位:m)的规律变化。求:
(1)在t=5s时间内物资的位移大小;
(2)在t=5s末物资的速度大小;
(3)若直升机A和物资B以v0′=20m/s的速度一起沿水平方向匀速运动,其他条件不变,物资在5s内下落的高度如何变化?物资的位移大小如何变化?
18.已知某船在静水中的速率为v1=4m/s,现让船渡过某条河,假设这条河的两岸是理想的平行线,河宽为d=100m,河水的流动速度为v2=3m/s,方向与河岸平行。试分析:
(1)欲使船以最短时间渡过河去,船的航向怎样?最短时间是多少?到达对岸的位置怎样?船发生的位移是多大?
(2)欲使船渡河过程中的航行距离最短,船的航向又应怎样?渡河所用时间是多少?
19.如图所示,一轻杆两端分别固定质量为mA和mB的两个小球A和B(可视为质点),将其放在一个直角形光滑槽中。已知当轻杆与槽左壁成α角时,A球沿槽下滑的速度为vA,求此时B球的速度vB的大小。
20.某“运12”飞机在航空测量时,它的航线要严格地从东到西,如果飞机的速度是80 km/h,风从南面吹来,风的速度为40 km/h,那么:
(1)飞机应朝哪个方向飞行?
(2)如果所测地区长达80 km,所需时间为多少?
21.质量的物体在光滑水平面上运动,其在相互垂直的x方向和y方向的分速度和随时间变化的图像如图甲、乙所示,求:
(1)物体所受的合力大小;
(2)物体的初速度大小;
(3)0~4s内物体的位移大小;
(4)时物体的速度大小;
(5)物体运动的轨迹表达式。
22.小船匀速横渡一条河流,当船头垂直对岸方向航行时,在出发点10min到达对岸下游120m处,若船头保持与河岸成角向上游航行,在出发12.5min到达正对岸,求:
(1)水流的速度v1和船在静水中的速度v2
(2)河的宽度d与船头与河岸间的夹角
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.B
【详解】
如图所示
人感觉到的风速是风相对车的速度,是风的一个分速度v2,大小是10m/s,方向向南,风还有一个与车速相同的分速度v1,大小为10m/s,方向向东,这个分速度相对车静止,所以人感觉不到。实际的风速是v1和v2的合速度
其与正东方向夹角的正切值为
即方向为东偏南45°
故选B。
2.D
【详解】
孔明灯在竖直Oy方向做匀加速运动,则合外力沿Oy方向,在水平Ox方向做匀速运动,此方向上合力为零,所以合运动的加速度方向沿Oy方向,但合速度方向不沿Oy方向,孔明灯做曲线运动,结合合力指向轨迹内侧可知轨迹可能为OD,故D正确,ABC错误。
故选D。
3.B
【详解】
A.当静水速与河岸不平行,则船就能渡过河,故A错误;
B.当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短,最短时间为
故B正确;
C.因为静水速小于水流速,根据平行四边形定则,可知合速度的方向不可能垂直于河岸,则小船不能垂直到对岸,最小距离不会等于30m,故C错误;
D.根据平行四边形定则知,当静水速与水流速同向,小船速度最大,为7m/s,当静水速与水流速反向,小船速度最小,为1m/s,故D错误。
故选B。
4.A
【详解】
当m2落到位置B时将其速度分解,作出速度分解图,则,其中是绳子的速度等于m1上升的速度大小v1.则有 ,故A正确.
5.C
【详解】
A滑到最低点时速度方向水平向左,它的两个分速度v1、v2如图所示
B球的速度与v1大小相等,由几何关系知
vcos45°=vB
可得
vB=v1=v
故选C。
6.D
【详解】
AB.小车沿绳子方向的分速度等于A的速度,如图所示
设绳子与水平方向的夹角为θ,根据平行四边形定则,物体A的速度
A的速度小于小车的速度,AB错误;
CD.小车匀速向右运动时,θ减小,则A的速度增大,所以A加速上升,加速度方向向上,根据牛顿第二定律有
可知绳的拉力大于A的重力,C错误D正确。
故选D。
7.A
【详解】
根据平行四边形定则,可知合位移可能比分位移都大,可能比分位移都小,可能与分位移相等。
故选A。
8.C
【详解】
A.根据速度合成的平行四边形定则可知,合速度的大小是在两分速度的和与两分速度的差之间,故合速度不一定比分速度大,A错误;
B.两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动,B错误;
C.两个匀变速直线运动的合运动是否是匀变速直线运动,决定于两初速度的合速度方向是否与合加速度方向在同一直线上,如果在同一直线上,合运动是匀变速直线运动,反之,是匀变速曲线运动,C正确;
D.根据运动的等时性,合运动的两个分运动的时间一定相等,D错误。
故选C。
9.C
【详解】
ABCD.由题意可知,水流的速度和河岸的宽度为
,
现要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸B处,在水流速度不变的情况下,应满足(和是变化后的速度和夹角)
,
当时,则
ABD错误,C正确。
故选C。
10.B
【详解】
将B点的速度分解如右图所示,
则有: ,解得: ,故B正确;ACD错误
故选B
点睛:根据运动的合成与分解,结合A的速度与B的速度沿着绳子方向的速度大小相等,结合平行四边形定则求出物体B的速度.
11.D
【详解】
设绳子与竖直方向上的夹角为θ,因为A做匀速直线运动,在竖直方向上合力为零,有
Fcosθ=mg
因为θ增大,则F增大.
物体A沿绳子方向上的分速度
v=v1cosθ
因为θ增大,则v减小.故D正确,ABC错误.
故选D.
点睛:解决本题的关键抓住A在竖直方向上平衡判断出拉力的变化,以及注意拉力的功率不能写成P=Fv,因为绳子末端速度大小与A上升的速度大小不等,A速度沿绳子方向上的分速度等于绳子末端速度的大小.
12.AC
【详解】
A.物体同时参与几个运动时,物体的实际运动叫作这几个运动的合运动,故A正确;
B.合运动与分运动同时进行,具有等时性,故B错误;
C.位移、速度、加速度都是矢量,故合运动与分运动的位移、速度、加速度的关系都满足平行四边形定则,故C正确;
D.根据平行四边形定则可知,合矢量可能大于分矢量,也可能小于分矢量,即合速度可能小于分速度,故D错误。
故选AC。
13.BD
【详解】
A.由图丙可知,士兵沿水平方向做匀速直线运动,即在水平方向处于平衡状态,受到的合外力为零,则绳索中的拉力方向一定竖直向上,A错误;
B.由图乙、丙可知,士兵沿水平方向做匀速直线运动,而沿竖直方向做变速运动,所以在地面上观察其运动轨迹一定是一条曲线,B正确;
CD.在竖直方向士兵先向下做加速运动,后向下做减速运动,所以加速度的方向先向下后向上,士兵先失重后超重,所以绳索中拉力先小于重力,后大于重力,C错误D正确。
故选BD。
14.BC
【详解】
AC.水平风力不会影响竖直方向的运动,所以运动员下落时间与风力无关,故A错误,C正确;
BD.运动员落地时竖直方向的速度是确定的,水平风力越大,落地时水平分速度越大,运动员着地时的合速度越大,有可能对运动员造成伤害,故B正确,D错误。
故选BC。
15.BD
【详解】
ABC.物体参与了水平方向上的匀速直线运动,速度为v1,又参与了竖直方向上的匀速直线运动,速度为v2,合运动为匀速直线运动,合速度
v=
故AC错误,B正确;
由于物体做匀速直线运动,所受合外力为零,所以绳索拉力应竖直向上,绳索应保持竖直状态,故D正确。
故选BD。
16.BD
【详解】
由可得,物体B在竖直方向上做匀加速运动,加速度恒定,由牛顿第二定律得,钢索对物体B的拉力;B同时参与水平方向的匀速运动和竖直方向的匀加速运动,故合运动的轨迹是曲线。
故选BD.
17.(1);(2);(3)50m,位移大小变为
【详解】
(1)竖直方向:由
可知t=5s时
水平方向
所以在t=5s时间内物资的位移大小
(2)由可知物资在竖直方向上做初速度为0的匀变速直线运动,且加速度
t=5s时
所以在t=5s末物资的速度大小
(3)由于各分运动之间的独立性,物资在5s内下落的高度仍为y=50m,但是水平位移发生变化
所以位移大小变为
18.(1)见解析;(2)见解析
【详解】
(1)若以渡河时间最短的方式渡河,则船头始终指向正对岸,但船实际的航向斜向下游,如图甲所示。
渡河的最短时间
tmin==s=25s
船的位移为
l=tmin=×25m=125m
船渡过河时已在正对岸的下游A处,其顺水漂流的位移为
x=v2tmin=3×25m=75m
(2)由于v1>v2,故船的合速度与河岸垂直时,船的航行距离最短。设此时船速v1的方向(船头的指向)斜向上游,且与河岸成角,如图乙所示
则
cos==
船的实际速度为
v合==m/s=m/s
故渡河时间
t′==s=s
19.
【详解】
如图所示
A球沿槽下滑的速度为vA时,vA可分解为沿杆方向的分速度vA1和垂直杆方向的分速度vA2.而B球沿槽上滑的速度vB可分解为沿杆方向的分速度vB1和垂直杆方向的分速度vB2.由图可知
即
故
20.(1)飞机应朝西偏南30°角方向飞行 (2)2 h
【详解】
飞机的实际运动为合运动,随风的运动为飞机的一个分运动.
(1)设飞机的速度为v1,风速为v2,实际飞行速度为v,由合速度与分速度的关系可得飞机飞行速度方向与正西方向夹角θ的正弦值为
得
θ=30°
飞机应朝西偏南30°角方向飞行.
(2)飞机的合速度
v=v1cos 30°=40 km/h.
根据x=vt得
h=2 h.
21.(1)1N;(2)3 m/s;(3);(4)5 m/s;(5)
【详解】
(1)物体在x方向的加速度大小
在y方向的加速度大小
故合加速度为
根据牛顿第二定律得
(2)由题图可知,,所以物体的初速度大小为
(3)0~4s内物体在x、y方向上位移分别为
,
所以0~4s内物体的位移
(4)时,物体在x、y方向上位移速度分别为
,
所以此时物体的速度大小为
(5)由,,,,联立可得
22.(1)12m/min,20m/min;(2)200m,53°
【详解】
(1) 当船头垂直对岸方向航行时,
则
当合速度与河岸垂直时,合速度
,
解得:
,
(2)根据以上分析可知,河宽200m。根据几何关系可知
解得:
所以
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