1.2运动的合成与分解 学科素养提升练-2021-2022学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册（word含答案）

1.2运动的合成与分解 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图（1）的“风车”江山人叫做“谷扇”，是农民常用来精选谷种的农具。在同一风力作用下，谷种和瘪谷（空壳）谷粒都从洞口水平飞出，结果谷种和瘪谷落地点不同，自然分开，简化如图（2）。对这一现象，下列分析正确的是（　　）
A．谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
B．谷种和瘪谷从飞出洞口到落地的时间相同
C．M处是瘪谷，N处为谷种
D．谷种飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度要大些
2．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．在运动过程绳索会向左摆动一定角度
C．物体相对地面做曲线运动 D．绳索保持竖直状态
3．在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上做初速度为0、加速度为a的匀加速运动，同时人顶着直杆以速度v0水平匀速移动，经过时间t，猴子沿杆向上移动的高度为h，人顶杆沿水平地面移动的距离为x，如图所示，关于猴子的运动情况，下列说法正确的是（　　）
A．猴子相对地面做匀速直线运动
B．猴子相对地面做匀加速直线运动
C．t时间内猴子对地的位移大小为
D．t时刻猴子对地速度的大小为v0+at
4．小船横渡一条河，为尽快到达对岸，船头方向始终与河岸垂直，为避免船撞击河岸，小船先加速后减速运动，使小船到达河对岸时恰好不与河岸相撞。小船在静水中的行驶速度v1，如图甲所示，水的流速以如图乙所示，则下列关于小船渡河说法正确的是（　　）
A．小船的运动轨迹为直线
B．小船渡河的河宽是480 m
C．小船到达对岸时，沿河岸方向向下游运动了360m
D．小船渡河的过程中最大速度是14 m/s
5．小船从河岸的P点驶向对岸，设小船在静水中的速度恒为v1。河水水流速度恒为v2，已知v1、v2的方向如题图所示，则小船的运动轨迹（图中虚线表示）可能是下列选项中的（　　）
A． B．
C． D．
6．船在静水中的速度与时间的关系如图甲所示，河水的流速与船离河岸的距离的变化关系如图乙所示，河宽为300m，则（　　）
A．船渡河的最短时间是60s
B．要使船以最短时间渡河，船在行驶过程中，船头必须始终与河岸垂直
C．船在河水中航行的轨迹是一条直线
D．船在河水中的最大速度是7m/s
7．小船过河，河宽300 m，水流速度为3 m/s，船在静水中的速度为4 m/s，以下结论正确的是（　　）
A．船不可能到达正对岸
B．船的最短过河时间为75s
C．船以最短路程过河所需时间为60s
D．船要以最短路程过河，船头必须指向正对岸
8．一小船渡河，河宽d=180m，水流的速度v1=5m/s，小船在静水中的速度v2=4m/s，下列说法正确的是（　　）
A．小船能垂直河岸渡过此河，位移大小为180m
B．小船渡河过程中保持船头方向不变，若水流速度变大，则渡河时间将变短
C．调整好船头方向且保持不变，小船渡河所用的时间可能为40s
D．调整好船头方向且保持不变，小船渡河的最小位移为225m
9．小船在静水中的速度大小保持不变，该小船要渡过一条小河，渡河时小船船头始终垂直河岸。若船行至河中间时，水流速度突然增大，与原来相比小船（　　）
A．渡河时间减少 B．渡河时间不变 C．到达对岸地点不变
10．如图（甲）所示，在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上运动，其v-t图像如图（乙）所示，人顶杆沿水平地面运动的x-t图像如图（丙）所示。若以地面为参考系，下列说法中正确的是（　　）
A．猴子的运动轨迹为直线
B．猴子在2s内做匀变速曲线运动
C．t=0时猴子的速度大小为8m/s
D．t=2s时猴子的加速度大小为4m/s2
11．马戏团表演时，小猴子沿着竹竿匀加速上爬高度h，同时人顶着直杆水平匀速移动位移x，观众观看小猴子的运动描述正确的是（　　）
A．小猴子做直线运动
B．小猴子的位移是
C．相同时间内速度的变化量增大
D．相同时间内速度的变化量减小
12．关于合运动和分运动的概念，下列说法中正确的有（　　）
A．合运动指物体的分运动
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．合运动与分运动是相对来说的，可以相互转化
13．一小船在静水中的速度大小为3m/s，它在一条河宽为300m、水流速度为4m/s的河流中渡河。若小船以最短时间渡河，则下列说法正确的是（　　）
A．小船相对河岸的速度大小为3m/s B．小船相对河岸的速度大小为5m/s
C．渡河的位移大小为300m D．渡河的位移大小为500m
14．质量为的质点在平面上做曲线运动，在方向的速度图象和方向的位移图象如图所示，时刻，坐标为0，下列说法正确的是（　　）
A．质点的初速度为 B．质点所受的合外力为
C．末质点速度大小为 D．末质点的坐标为（9m，0m）
15．如图所示为中国无人机“翼龙”起飞时的照片，假设无人机即将起飞时水平分速度为40m/s，整直分速度为0，无人机起飞后在竖直方向上做匀加速直线运动，在水平方向做匀速直线运动。起飞后，当无人机运动的水平位移为160m时，其竖直位移也为160m，下列说法正确的是（ ）
A．无人机的运动轨迹为倾斜的直线 B．无人机运动的时间为4s
C．无人机的加速度大小为20m/s2 D．此时无人机的竖直速度大小为120m/s
二、解答题
16．某船在静水中的速度为5m/s ， 当船头始终正对河岸航行，船的实际轨迹与河岸的夹角为60°，如图所示，船航行30s到达对岸，求：河宽和水速分别为多少？
17．1949年4月，我市年仅14岁的马毛姐参加了著名的渡江战役，她冒着敌人的枪林弹雨，运送解放军战士渡江，负伤后仍然坚持战斗，被评为“渡江英雄”和“支前模范”。如图所示，在一次渡江中马毛姐驾驶一艘船从江岸某处A点出发，横渡长江，如果船头保持沿与江岸垂直的方向匀速航行，那么出发后经到达江对岸C处，而C位于A的正对岸B处下游1200m处。如果保持船速不变，船头沿与AB连线成角匀速航行，那么经过到达B处。假定江岸AD与江岸BC平行，两岸之间各处江水流速相同，且不计渡江过程中江面风速影响。求：
（1）此渡江处两岸之间江水流速；
（2）马毛姐驾驶的船在静水中的速度及AB间江面的宽度。
参考答案
1．C
【详解】
D．在大小相同的风力作用下，风力做的功相同，由于谷种的质量大，所以离开风车时的速度小，D错误；
A．由于有空气阻力作用，谷种和瘪谷做的是非匀变速曲线运动，A错误；
B．谷种受到的空气阻力比瘪谷的小，谷种的质量大，所以谷种比瘪谷从飞出洞口到落地的时间小，即时间不同，B错误；
C．谷种比瘪谷从飞出洞口到落地的时间小，离开风车时的速度小，所以谷种的水平位移较小，瘪谷的水平位移较大，所以M处是瘪谷，N处是谷种， C正确。
故选C。
2．D
【详解】
A．物体的实际运动速度大小为
所以A错误；
BCD．由于两个匀速直线运动的合运动还是匀速直线运动，则在运动过程绳索保持竖直方向，所以BC错误；D正确；
故选D。
3．C
【详解】
AB．猴子在水平方向上的加速度为0，在竖直方向上有恒定的加速度，根据运动的合成，知猴子做曲线运动的加速度不变，猴子相对地面做匀变速曲线运动，AB错误；
C．在t时间内猴子在水平方向和竖直方向上的位移分别为x和h，根据运动的合成，知合位移
C正确；
D．t时刻猴子在水平方向上的速度为v0，和竖直方向上的分速度为at，所以合速度
D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．小船在静水中先做加速运动后做减速运动，具有加速度，所以小船的运动轨迹是曲线。故A错误；
B．研究垂直于河岸方向的运动，速度-时间图像围成的面积表示位移，则小船渡河的宽度
故B错误；
C．根据运动的等时性可知，小船沿河岸方向运动了60s，距离为
故C正确；
D．根据矢量合成法则可知，小船在静水中的速度最大时，渡河速度最大，有
故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
由于小船在静水中的速度恒为，河水水流速度恒为，可知小船参与了两个匀速直线运动，所以小船的运动也一定是匀速直线运动，运动的轨迹是直线；
对小船的两个分速度进行合成如图
可知小船运动的轨迹指向河流的下游。故B正确，ACD错误。
故选B。
6．B
【详解】
AB．若要使船以最短的时间渡河，则船速要与河岸垂直，即船头必须始终与河岸垂直，由图
可知船在静水中的速度为
河的宽度d = 300m，根据分运动和合运动具有等时性，则最渡河的最短时间为
故A错误；B正确；
C．船在垂直于河岸方向上是匀速直线运动，在沿河岸方向是变速运动，根据运动的合成可知合运动的轨迹是曲线，不是直线，故C错误；
D．船在静水中的速度为4m/s，水流速度最大为3m/s，根据运动的合成可知，只有在船速与水流速度方向一致时，船的合速度才能达到7m/s，但若船速与水流速度的方向一致，则船无法过河，故船在河水中的最大速度小于7m/s，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．船在静水中的速度大于水流速度，由运动的合成定则可知，船的合速度能够垂直河岸，如图所示，因此船能到达正对岸，A错误；
B．当船垂直河岸过河时，渡河时间最小，则有
B正确；
C．船的合速度在垂直河岸时，运动的路程最小，合速度大小为
渡河时间为
C错误；
D．船要以最短路程过河，船的合速度要一定垂直河岸，此时船头必须指向逆水偏向正对岸方向渡河，D错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．由于小船在静水中的速度v2=4m/s小于水流速度v1=5m/s，小船不能垂直河岸渡过此河，故A错误；
B．若保持船头方向不变，水流速度变大，垂直河岸方向的分运动速度不变，则渡河时间不变，故B错误；
CD．当小船在静水中的速度与河岸垂直，渡河时间最短，则最短时间为
故小船渡河所用的时间不可能为40s，故C错误；
D．由于小船在静水中的速度v2=4m/s小于水流速度v1=5m/s，则当合速度垂直于船速时，航程最短，有
故D正确。
故选D。
9．B
【详解】
AB．因为分运动具有等时性，所以分析过河时间时，只分析垂直河岸方向的速度即可，渡河时小船船头垂直指向河岸，即静水中的速度方向指向河岸，而其大小不变，因此，小船渡河时间不变，故B正确，A错误；
C．当水流速度突然增大时，由矢量合成的平行四边形法则知船的合速度变化，因而小船到达对岸地点变化，故C错误。
故选B。
10．B
【详解】
AB．因为运动具有独立性和同时性，即猴子参与了竖直方向的匀加速直线同时也参与了水平方向的匀速直线，且加速度竖直向上，而合速度与其成一定夹角，故其合运动为匀变速曲线，所以A错误，B正确；
C．零时刻，猴子竖直方向的速度为8m/s，由丙图可知水平方向的速度为
故其合速度为
故C错误；
D．由图乙可得猴子的加速度为
而水平方向为匀速运动，故合加速度为且恒定不变，所以t=2s时猴子的加速度大小为，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】
A．小猴子的合速度方向(右上方)与加速度方向(竖直向上)不共线，所以做曲线运动。故A错误；
B．小猴子的合位移为
故B正确；
CD．依题意，小猴子的加速度为定值，根据公式
易知，相同时间内速度的变化量不变。故CD错误。
故选B。
12．C
【详解】
A．合运动指物体实际发生的运动，A错误；
B．合运动与分运动具有等时性，即合运动的时间与分运动的时间相等，B错误；
C．由于位移、速度、加速度均为矢量，故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，C正确；
D．合运动与分运动具有等效性，可以相互替代，D错误。
故选C。
13．BD
【详解】
AB．小船以最短时间渡河，则船头指向河正对岸，则小船相对河岸的速度大小为
选项A错误，B正确；
CD．渡河时间为
则船沿河水方向的位移
x=vst=400m
则渡河的位移大小为
选项C错误，D正确。
故选BD。
14．BD
【详解】
A．根据图像可知沿两个方向的初速度分别为
方向沿x轴正方向
方向沿y轴负方向
所以合速度为
故A错误。
B．沿x轴的加速度为1.5m/s2，沿y轴的加速度为零，根据牛顿第二定律
故B正确。
C．2s末，x方向的速度为
y方向速度不变，所以合速度为
故C错误。
D．2s内沿x正方向的位移为
沿y负方向的位移为
所以2s末质点的坐标为（9m，0m），故D正确 。
故选BD。
15．BC
【详解】
A．由题知，无人机有水平方向的初速度，且在竖直方向上做匀加速直线运动，则无人机合外力不为零，且与初速度不在同一直线，则无人机做曲线运动，A错误；
B．由题知，无人机在水平方向做匀速直线运动，且水平位移为160m，则
t = = 4s
B正确；
C．无人机在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，且由选项B可知t = 4s，则
y = at2
代入数据有
a = 20m/s2
C正确；
D．竖直分速度为
vy = at = 80m/s
D错误。
故选BC。
16．d=150m；
【详解】
河宽
水速为
17．（1）30 m/min；（2）50 m/min，2000 m
【详解】
（1）设江水流速为v水，BC间距离为s，则可得
（2）再设船在静水中的速度为v，此处江面宽为d，则可得
联立解得