1.2运动的合成与分解 课时作业--2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册（word 含答案）

粤教版高一物理必修第二册课时作业
第二节 运动的合成与分解
一、单项选择题
1、关于运动的合成与分解,下列几种说法正确的是( )
A.物体的两个分运动是直线运动,则它们的合运动一定是直线运动
B.速度、加速度和位移的合成都遵循平行四边形法则
C.两个分运动的时间之和一定与它们合运动的时间相等
D.若两个分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动,则合运动一定是直线运动
2、路灯维修车如图所示，车上带有竖直自动升降梯.若车匀速向左运动的同时梯子匀速上升，则关于梯子上的工人的描述，正确的是（ ）
A.工人相对地面的运动轨迹为曲线
B.仅增大车速，工人相对地面的速度将变大
C.仅增大车速，工人到达顶部的时间将变短
D.仅增大车速，工人相对地面的速度方向与竖直方向的夹角将变小
3、如图,雨点正在以4 m/s的速度竖直下落,小明同学以3 m/s的速度水平匀速骑行,为使雨点尽量不落在身上,手中伞杆与竖直方向所成夹角应为 ( )
A.30° B.37°
C.45° D.0°
4、如图所示，在长约一米的一端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个大小适当的圆柱形红蜡块，玻璃管的开口端用胶塞塞紧，保证将其迅速竖直倒置时，红蜡块能沿玻璃管由管口匀速上升到管底.现将此玻璃管倒置安装在置于桌面上的小车上的同时，小车从A位置在恒力F作用下从静止开始运动.经过一段时间后，小车运动到虚线表示的B位置.按照图中建立的坐标系，在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是（ ）
5、一条两河岸平直的小河,水流速度为v0,方向平行于河岸。一只小船要渡河,已知小船在静水中的速度为2v0,小船第一次以最短时间渡河,所用时间为t1;小船第二次以最短航程渡河,所用时间为t2,则小船前后两次渡河所用的时间之比t1∶t2为 （ ）
A.∶2 B.∶2
C.∶3 D.∶3
6、路灯维修车如图所示,车上带有竖直自动升降梯。若车匀加速向左沿直线运动的同时梯子匀加速上升,则关于站在梯子上的工人的描述正确的是（ ）
A.工人相对地面的运动轨迹一定是曲线
B.工人相对地面的运动轨迹一定是直线
C.工人相对地面的运动轨迹可能是直线,也可能是曲线
D.工人受到的合力可能是恒力,也可能是变力
7、如图所示,一架执行救援任务的直升机用缆绳将被救人员竖直向上匀速拉起,同时直升机沿水平方向匀速飞行。若仅增大直升机水平匀速飞行的速度,以地面为参考系,则被救人员 (　　)
A.上升时间变短 B.上升时间变长
C.运动速度不变 D.运动速度变大
8、河水的流速随离河岸一侧的距离的变化关系如图甲所示,船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示,若要使船以最短时间渡河,则下列说法中不正确的是 (　　)
A.船渡河的最短时间是60 s
B.船在行驶过程中,船头始终与河岸垂直
C.船在河水中航行的轨迹不是一条直线
D.船在河水中的最大速度是5 m/s
二、多项选择题
9、有关运动的合成,以下说法正确的是 (　　)
A.两个直线运动的合运动一定是直线运动
B.两个不在一条直线上的匀速直线运动的合运动一定是直线运动
C.两个初速度为零的匀加速(加速度大小不相等)直线运动的合运动一定是匀加速直线运动
D.匀加速运动和匀速直线运动的合运动一定是直线运动
10、两个互相垂直的匀变速直线运动,初速度分别为v1和v2,加速度分别为a1和a2,它们的合运动轨迹 (　　)
A.如果v1=v2=0,那么轨迹一定是直线
B.如果v1≠0,v2≠0,那么轨迹一定是曲线
C.如果a1=a2,那么轨迹一定是直线
D.如果=,那么轨迹一定是直线
11、如图,竖直放置的两端封闭的玻璃管内注满清水,内有一个用红蜡块做成的圆柱体,玻璃管倒置时红蜡块能以10 cm/s的速度匀速上升。现将玻璃管倒置,在红蜡块从管底开始匀速上升的同时(忽略加速过程),让玻璃管以0.05 m/s2的加速度从静止开始向右运动,玻璃管内清水高40 cm,红蜡块从管底运动到水面的过程中 (　　)
A.运动轨迹是1 B.运动轨迹是2
C.位移为40 cm D.通过的路程是50 cm
12、如图所示,河水流动的速度为6 m/s且处处相同,河宽度为a=120 m。在船下水点A的下游距离为b=160 m处是瀑布。船在静水中的最大速度为10 m/s。为了使小船渡河安全(不掉到瀑布里去),则（ ）
A.小船船头垂直河岸渡河时间最短,最短时间为20 s
B.小船轨迹垂直河岸渡河位移最小,渡河速度最大为8 m/s
C.为能安全渡河,船在静水中的速度不得小于3.6 m/s
D.为能安全渡河,船在静水中的速度不得小于6 m/s
13、质量为2 kg的质点在x-y平面上运动,x方向的速度-时间图像和y方向的位移-时间图像分别如图甲、乙所示,则质点( )
A.所受合外力为4 N
B.初速度为4 m/s
C.做匀变速曲线运动
D.初速度的方向与合外力的方向垂直
三、非选择题
14、如图所示,一架飞机沿仰角37°方向斜向上做匀速直线运动,速度的大小为v=150 m/s,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则:
(1)经过4 s飞机发生的位移是多大
(2)飞机在竖直方向的分速度是多大
(3)经过4 s飞机在竖直方向上升了多少米
15、如图所示，货车正在以a1＝0.1 m/s2的加速度启动．同时，一只壁虎以v2＝0.2 m/s的速度在货车壁上向上匀速爬行．试求：
(1)经过2 s时，地面上的人看到壁虎的速度大小和方向；
(2)经过2 s的时间壁虎相对于地发生的位移的大小．
16、在民族运动会中有一个骑射项目,运动员弯弓放箭射击侧向的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的箭的速度为v2。跑道离固定目标的最近距离为d,则要想命中目标且箭在空中飞行时间最短,运动员放箭处离目标的距离为多少
17、一小船渡河，河宽d＝180 m，水流速度v1＝2.5 m/s.
（1）若船在静水中的速度为v2＝5 m/s，欲使船在最短的时间内渡河，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？
（2）若船在静水中的速度为v2＝5 m/s，欲使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？
（3）若船在静水中的速度为v2＝1.5 m/s，欲使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？
答案与解析
1、B
解析：物体的两个分运动是直线运动,若它们的合运动的合加速度与合初速度方向共线时,则是直线运动;若合加速度与合初速度方向不共线,则是曲线运动,故A错误;速度、加速度和位移都是矢量,所以它们的合成都遵循平行四边形法则,故B正确;合运动与分运动具有等时性,故两个分运动的时间一定与它们合运动的时间相等,故C错误;若两个分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动,则合运动可能是直线运动,也可能是曲线运动,故D错误。
2、B
解析：车上的工人一边与车一起向左匀速运动，一边随着梯子匀速上升，合成后的运动轨迹为直线，因此A错误；仅增大车速vx，由图像可知工人相对地面的速度v将变大，工人相对地面的速度方向v与竖直方向的夹角θ将变大，因此B正确，D错误；工人到达顶部的时间是由竖直方向上的距离除以竖直速度vy，竖直速度不变，所以时间不变，因此C错误.
3、B
解析：由题意可知,雨点以4 m/s的速度竖直下落,小明同学以3 m/s的速度水平匀速骑行,设雨滴相对小明同学的速度与竖直方向成θ角,有tan θ=,则θ=37°,选项B正确。
4、C
解析：红蜡块能沿玻璃管由管口匀速上升到管底，竖直合力为0，小车从A位置在恒力F作用下从静止开始运动，红蜡块在水平方向做匀加速运动，合力方向沿x方向正方向.C图与上述分析结论相符，故C正确.
5、A
解析：设小河的宽度为d,则最短渡河时间为t1=,小船以最短航程渡河时如图所示,
渡河速度大小为v==v0,则以最短航程渡河所用时间为t2=,解得=,选项A正确。
6、C
解析：由于车和梯子运动的初速度均未知,合初速度的方向与合加速度的方向可能共线也可能不共线,工人相对地面的运动轨迹可能是直线,也可能是曲线,选项A、B错误,C正确;工人在水平方向和竖直方向都做匀变速运动,故其受到的合力是恒力,选项D错误。
7、D
解析：若仅增大直升机水平匀速飞行的速度,竖直方向上的速度不变,上升时间不变,故A、B错误;被救人员速度v=,水平速度增大,则运动速度增大,故C错误,D正确。
8、A
解析：当船头垂直河岸渡河时,过河时间最短为tmin= s=100 s,选项A错误,B正确;因河水的速度是变化的,故船相对于岸的速度的大小和方向均是变化的,船在河水中航行的轨迹不是一条直线,当船在河中心时,船速最大,为vmax= m/s=5 m/s,选项C、D正确。
9、BC
解析：选项中对两个直线运动的速度没有要求,可设初速度分别为v1、v2,如图所示,若两分运动为不在同一直线上的匀速直线运动,则根据平行四边形定则可得v合恒定,即做匀速直线运动,B正确;若两分运动有加速度,还需把加速度合成,其加速度a合若与v合同向则加速,若与v合反向则减速,若与v合不在同一直线上则做曲线运动,A错误;同理,D错误;若两分运动的初速度均为零,则合运动为匀加速直线运动,C正确。
10、AD
解析：判断合运动是直线运动还是曲线运动,要看合初速度与合加速度是否共线。当合速度的方向与合加速度的方向在同一条直线上时,即=时,运动轨迹为直线;若合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线上,运动轨迹为曲线。如果v1=v2=0,则物体是从静止开始运动的,运动方向与加速度方向一定在同一条直线上,所以做直线运动,故选A、D。
11、AC
解析：蜡块向右加速,说明合力方向向右,由曲线运动中合力指向轨迹的凹侧,可知运动轨迹是1,选项A正确,B错误;竖直方向,有t==4 s,水平方向,有x=at2=0.4 m,所以蜡块的位移大小为s==40 cm,选项C正确;通过的路程是轨迹的长度,由图可知,蜡块通过的路程大于位移,选项D错误。
12、BC
解析：小船船头垂直河岸渡河时,时间最短,为t== s=12 s,选项A错误;小船轨迹垂直河岸渡河时,位移最小,此时的速度大小最大为vmax= m/s=8 m/s,选项B正确;要使小船安全渡河,考虑临界情况,小船沿轨迹AB运动,当v船垂直AB时船速最小,可得sin θ==,解得v船min=v水sin θ= m/s=3.6 m/s,选项C正确,D错误。
13、AC
解析：在y轴方向质点做匀速直线运动,x轴方向的加速度a== m/s2=2 m/s2,则质点受到的合力F合=ma=4 N,选项A正确;x轴方向初速度为vx0=4 m/s,y轴方向初速度vy0=-3 m/s,质点的初速度v0==5 m/s,选项B错误;x轴方向的合力恒定不变,质点在y轴方向做匀速直线运动,合力为零,则质点的合力恒定不变,做匀变速曲线运动,选项C正确;合力沿x轴方向,而初速度方向既不在x轴,也不在y轴方向,质点初速度的方向与合外力方向不垂直,选项D错误。
14、解析：(1)由于飞机做匀速直线运动,
则位移的大小:
x=vt=150×4 m=600 m;
(2)根据运动的合成与分解可知,
竖直方向的分速度的大小:
vy=vsin37°=150×0.6 m/s=90 m/s;
(3)竖直方向仍为匀速运动,
在竖直方向上升的高度:
h=vyt=90×4 m=360 m。
答案:(1)600 m
(2)90 m/s
(3)360 m
15、解析：(1)壁虎同时参与了相对于车向上的匀速运动和随车一起向左的匀加速直线运动．经过2 s时，壁虎向上运动的速度
vy＝v2＝0.2 m/s，
随车运动的速度
vx＝v1＝a1t＝0.2 m/s，
如图甲所示，壁虎2 s末运动的合速度大小
v＝ m/s，
tan α＝＝＝1，即壁虎速度方向在该时刻与水平方向成45°.
(2)如图乙，在汽车启动后2 s内，壁虎的水平位移x＝a1t2＝0.2 m，竖直位移y＝vyt＝0.4 m，壁虎相对地面发生的位移为：s＝＝ m.
答案：(1) m/s 与水平方向成45°
(2) m
16、解析：当箭射出的方向垂直于马奔跑的方向时,箭射到目标时间最短,所以最短时间为：t=
箭在沿马奔跑的方向上的位移为 x=v1t=d
所以放箭处距离目标的距离为
s==
答案:
17、解析：将船实际的速度（合速度）分解为垂直于河岸方向和平行于河岸方向的两个分速度，垂直于河岸的分速度影响渡河的时间，而平行于河岸的分速度只影响船在平行于河岸方向的位移.
（1）若v2＝5 m/s，欲使船在最短时间内渡河，船头应垂直于河岸方向，如图甲所示，合速度为倾斜方向，垂直于河岸的分速度v2＝5 m/s.
t＝＝ s＝36 s，v合＝＝ m/s，
x＝v合t＝90 m.
（2）若v2＝5 m/s，欲使船渡河的航程最短，合速度应沿垂直于河岸方向，船头应朝图乙中的v2方向，垂直于河岸过河则要求cos θ＝ ＝，所以当船头与上游河岸成60°角时，航程最短x＝d＝180 m.
t＝＝ s＝24 s.
（3）若v2＝1.5 m/s，与（2）中不同，因为船速小于水速，所以船一定向下游漂移，如图丙所示.设船头指向与河岸夹角为θ，
欲使航程最短，船头指向与河岸夹角θ满足cos θ＝＝0.6，得θ＝53°，即船头指向与上游河岸夹角为53°时航程最短.
最短航程：s短＝＝300 m，
所用时间：t＝＝150 s.
答案：（1）船头垂直于河岸 36 s 90 m
（2）船头与上游河岸成60°角 24 s 180 m
（3）船头与上游河岸成53°角 150 s 300 m