5.2 运动的合成与分解
一、单选题
1.如图所示,有一条宽为的河道,一小船从岸边的某点渡河,渡河过程中保持船头指向与河岸始终垂直。已知小船在静水中的速度大小为,水流速度大小为。下列说法正确的是( )
A.小船渡河过程中的位移大小为
B.小船渡河的时间是
C.小船在河水中航行的轨迹是曲线
D.小船在河水中的速度是
2.如图,小船从A点开始渡河,小船在静水中的速度为v1,水流的速度为v2,合速度v的方向由A指向B,A、B连线与河岸垂直,以下说法正确的是( )
A.小船将到达B点
B.小船将到达B点右侧
C.合速度的大小v=v1+v2
D.合速度的大小
3.如图所示,河宽为300m,河中各点到较近河岸的距离为x,各点的水流速度大小与x的关系为(x的单位为m,的单位为).小船船头始终垂直于河岸渡河,小船在静水中的速度大小为3,则下列说法错误的是( )
A.小船渡河的时间是100s
B.小船渡河过程中的最大速度为5
C.小船到达对岸距出发点的距离为500m
D.从河中心位置到对岸,小船做匀变速曲线运动
4.跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目,如图,当运动员从直升机上由静止跳下,在下落过程中不免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 B.风力越大,运动员着地速度越大
C.运动员下落时间与风力有关 D.运动员着地速度与风力无关
5.小船往返于沿河的A,B两地,若河水不流动,往返一次需要的时间为t1,若河水流动,则往返一次需要的时间为t2,则( )
A.t2=t1 B.t2>t1
C.t2<t1 D.t1、t2的大小关系无法确定
6.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.
7.在河面上方20m的岸上有人用长绳栓住一条小船,开始时绳与水面的夹角为30°。人以恒定的速率v=3m/s拉绳,使小船靠岸,那么( )
A.5s时绳与水面的夹角为60°
B.5s内小船前进了15m
C.5s时小船的速率为3.75m/s
D.5s时小船距离岸边15m
8.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,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
C.小船到达对岸时,沿河岸方向向下游运动了
D.小船渡河的过程中最大速度是
9.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
10.如图所示,汽车以速度v0向左匀速行驶,则物体M所受重力( )
A.等于绳的拉力
B.大于绳的拉力
C.小于绳的拉力
D.条件不足,无法判定
11.“晨阳”杯篮球赛中,奔跑中的小硕想传球给站在侧面无人防守的小轩,已知二人的位置与小硕的速度v方向如图所示,不计空气阻力,则小硕要将球传给小轩( )
A.应该让球沿着1的方向抛出
B.应该让球沿着2的方向抛出
C.应该让球沿着3的方向抛出
D.应该让球沿着4的方向抛出
12.如图所示绳子通过固定在天花板上的定滑轮,左端与套在固定竖直杆上的物体A连接,右端与放在水平面上的物体B相连,到达如图所示位置时,绳与水平面的夹角分别为夹角为、,两物体的速率分别为、,且此时,、,则的大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题
13.一条两岸平行的小河。已知某船在静水中的速度是该河水速的2倍。该船先后两次分别以最短时间和最短位移的方式过河,若以最短时间方式过河时所用时间为,位移为;以最短位移方式过河时所用时间为,位移为,则下列正确的是( )
A. B.
C. D.
14.如图所示,某河宽d=150m,水流的速度大小为v1=1.5m/s,一小船以静水中的速度v2渡河,且船头方向与河岸成θ角,小船恰好从河岸的A点沿直线匀速到达河对岸的B点;若船头方向保持不变,小船以v2的速度航行,则小船从河岸的A点沿与河岸成60°角的直线匀速到达河对岸的C点。下列判断正确的是( )
A.v2=m/s
B.θ=45°
C.小船从A点运动到B点的时间为s
D.小船从A点运动到C点的时间为s
15.如图所示,河宽为d,河水的流速恒定、船在静水中的速度的大小不变,船从河岸的A点沿虚线轨迹运动,匀速到达河对岸的B点,、与虚线的夹角分别为、,下列说法正确的是( )
A.船的实际运行速度为
B.船的实际运行速度
C.渡河时间与河水的流速有关
D.当时,渡河的时间为
三、填空题
16.如图所示,两物体M和N用跨过光滑滑轮的轻绳相连,且M的质量比N的质量大,在水平拉力F作用下,物体M沿水平面向右运动时,物体N恰匀速上升,则地面对M的支持力FN的大小将________,物体M所受摩擦力f的大小将________,连接两物体的绳子的拉力T的大小将________。(填“增大”、“不变”或“减小”)
17.如图所示,光滑直角杆固定,P、Q两小球分别套在水平杆与竖直杆上,两小球用长为的轻绳(不可伸长)相连.开始时P在O处静止不动,现对P施加一水平拉力F,使P向右做加速度大小为的匀加速直线运动,则当P到O点的距离为时,Q已经通过的位移大小为_______m,此时Q的速度大小为_______。
18.无风时气球匀速竖直上升的速度是8m/s,在自西向东的风速大小为6m/s的风中,气球相对于地面运动的速度大小为___________m/s。若风速增大,则气球在某一段时间内上升的高度与风速增大前相比将___________(填“增大”、“减小”、或“不变”)
19.飞机起飞爬坡过程斜向上飞,运动方向与水平方向成角,速度,此时飞机的水平分速度是___________,竖直分速度是___________(已知,)。
四、解答题
20.如图所示,长度的玻璃管竖直放置,红蜡块能在玻璃管的水中以的速度匀速上升,若红蜡块在A点匀速上升的同时,使玻璃管从静止开始水平向右做加速度的匀加速直线运动,在红蜡块从A运动到B的过程中,求:
(1)玻璃管水平运动的距离x,
(2)在图中大致画出蜡块运动的轨迹。
21.已知小船在静水中的速率是,现让该船渡过某条河流,假设这条河流的两岸是理想的平行线,河宽,河水均匀流动且速率为,方向与河岸平行,,,回答下列问题:
(1)若行驶过程中始终保持小船船头的指向垂直于河岸,则渡过时间是多少;小船到达对岸时向下偏移的位移x是多少;
(2)欲使小船到达河的正对岸,则船头应河岸上游的夹角为多大;渡河时间为多少。
22.如图所示,从上海飞往北京的波音737客机上午10点10分到达首都国际机场。若飞机在降落过程中的水平分速度为60m/s,竖直分速度为6m/s,若飞机在水平方向上做匀速直线运动,竖直方向做加速度大小为0.2m/s2的匀减速直线运动。
(1)飞机的运动轨迹是直线还是曲线?
(2)当飞机竖直速度减为零时,飞机恰好着陆,则着陆前飞机的位移为多大?
试卷第8页,共8页
试卷第7页,共8页
参考答案
1.B
【详解】
A.小船参与了两个方向的运动,一个是垂直于河岸的运动,一个是沿着河岸的运动,小船到达河对岸时,垂直于河岸的位移为,总位移大于,A错误;
B.由于渡河过程中保持船头指向与河岸始终垂直,故
解得
选项B正确;
C.小船垂直于河岸方向做匀速直线运动,沿河岸方向也做匀速直线运动,所以小船的实际运动为匀速直线运动,C错误;
D.小船在河水中的速度为
D错误。
故选B。
2.A
【详解】
AB.合速度方向由A指向B,则小船将到达B点,B错误,A正确;
CD.根据平行四边形定则,合速度的大小为
CD错误。
故选A。
3.C
【详解】
A.小船船头始终垂直于河岸渡河,则渡河的时间
选项A正确,不符合题意;
B.小船渡河过程中当河水速度最大时船的合速度最大,河水的最大速度为
则船的最大速度为
选项B正确,不符合题意;
C.从河岸到河中心水流速度
而
则
即水流速度与时间成线性关系,则当船从河岸到达另一河岸时沿水流方向的位移
小船到达对岸距出发点的距离为
选项C错误,符合题意;
D.从河中心位置到对岸,小船沿水流方向做匀减速运动,垂直河岸方向做匀速运动,则合运动为匀变速曲线运动,选项D正确,不符合题意。
故选C。
4.B
【详解】
运动员在该过程中同时参与了两个分运动,竖直方向上的下落和水平方向上沿着风力方向的运动,两个分运动同时发生,相互独立,因而下落时间与风力无关,但水平风力越大,着地时的水平分速度越大,故着地的合速度越大,故ACD错误,B正确。
故选B。
5.B
【详解】
设小船在静水中的速度为v,水流速度为v1,则
则
故ACD错误,B正确。
故选B。
6.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。
7.D
【详解】
开始时滑轮与船之间的绳长为
船头到河岸的距离为
5s时滑轮与船之间的绳长为
船头到河岸的距离为
5s内小船前进了
此时绳与水面的夹角θ的余弦值为
即θ不等于60°。
5s时小船的速率为
综上所述可知ABC错误,D正确。
故选D。
8.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,水流速度匀速不变,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。
9.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。
10.C
【详解】
汽车参与两个分运动,即沿绳子拉伸方向和垂直绳子方向(绕滑轮转动)的两个分运动,如图所示
将汽车合速度v0正交分解,可知物体上升速度等于汽车沿绳子拉伸方向的分速度,即
汽车向左匀速运动,v0不变,θ越来越小,则越来越大,所以物体上升的速度v越来越大,即物体向上做加速运动,根据牛顿第二定律可知,轻绳的拉力大于物体受的重力。
故选C。
11.A
【详解】
小硕奔跑的速度, 球抛出后由于惯性也具有水平向右的速度,想让静止的小轩接住,球的合速度必须指向2,应该让球沿着1的方向抛出,故A正确。
故选A。
12.A
【详解】
设此时绳子的速率为,将A、B的速度分别沿绳的方向和垂直绳的方向分解,可得
结合
解得
故选A。
13.BD
【详解】
设水流速度为v,则船在静水中的速度为2v,河宽为d,当船头正对河岸过河时间最短
位移为
因为,所以当合速度与河岸垂直时,位移最小,此时船的位移等于河宽,即
此时的合速度为
则
所以
故BD正确,AC错误。
故选BD。
14.ACD
【详解】
AB.由题意可知
解得
v2=m/s
θ=30°
选项A正确,B错误;
C.小船从A点运动到B点的时间为
选项C正确;
D.小船从A点运动到C点的时间为
选项D正确。
故选ACD。
15.AD
【详解】
AB.、的合速度即船的实际运行速度为 ,沿虚线所在的方向,把、分别沿着虚线和垂直于虚线所在的方向正交分解,则有
船的实际运行速度
所以A正确;B错误;
C.渡河的时间
由、、、d几个量共同决定的,与无关,所以C错误;
D.当,渡河时间为
所以D正确;
故选AD。
16.增大 增大 不变
【分析】
,
【详解】
物体N恰匀速上升,说明N受到的合力为零,故绳子的拉力等于物体N的重力,大小不变。取M受力分析,设绳子与水平方向夹角为α,竖直方向合力为零,由平衡关系可得
物体M沿水平面向右运动时,α减小,sinα减小,故支持力FN增大
物体M所受摩擦力f的大小
压力增大,滑动摩擦力增大。
物体N恰匀速上升,说明N受到的合力为零,故绳子的拉力等于物体N的重力,大小不变。
17.0.1 0.9
【详解】
如图所示
当P到O点的距离为时,Q已经通过的位移大小
根据匀变速直线运动的规律,对P有
设此时Q的速度大小为,有
又
解得
18.10 不变
【详解】
根据平行四边形定则,得
若风速增大,竖直方向的运动不受到影响,则气球在某一时间内上升的高度与风速增大前相比将保持不变。
19.240 180
【详解】
由速度分解图可得,水平分速度
竖直分速度
20.(1)1.25m;(2)
【详解】
(1)红蜡块由A运动到B所花的时间为
玻璃管在水平方向运动的距离为
(2)由于玻璃管向右做匀加速运动,加速度方向向右。因此,运动轨迹向右弯曲,其轨迹如图所示
21.(1)20s;60m;(2)53°;25s
【详解】
(1)若行驶过程中始终保持小船船头的指向垂直于河岸,则渡过时间
小船到达对岸时向下偏移的位移
(2)欲使小船到达河的正对岸,即合速度方向指向对岸,则船头应河岸上游的夹角
则
渡河时间
22.(1)曲线;(2)1802m
【详解】
(1)飞机的初速度方向斜向下方,而加速度方向竖直向上,故飞机的运动轨迹为曲线。
(2)飞机竖直方向减速运动的时间
t==30s
竖直方向的位移
h=t=90m
水平方向的位移
x=v水平·t=1800m
故飞机在这段时间内的位移大小为
s==m≈1802m答案第12页,共1页
答案第11页,共11页