人教版(2019)必修第二册 5.2 运动的合成与分解 同步练习卷(含答案)

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名称 人教版(2019)必修第二册 5.2 运动的合成与分解 同步练习卷(含答案)
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-10-20 11:23:19

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人教版(2019)必修第二册《5.2 运动的合成与分解》2022年同步练习卷(1)
一 、单选题(本大题共12小题,共72分)
1.(6分)物理来源于生活,更要服务于生活.有一学校的兴趣小组设计了巧拉车装置,如图所示,重物沿竖直杆下滑,并通过绳子带动小车沿斜面上升.当滑轮右侧的绳子与竖直方向成角且重物下滑的速度大小为时,小车的速度大小为
A. B. C. D.
2.(6分)某质点在平面上运动,时刻质点位于轴上。它在方向运动的速度时间图像如图甲所示,它在方向的位移时间图像如图乙所示,则下列说法正确的是
A. 质点的初速度为
B. 的时刻质点位于位置
C. 的时刻质点的速度大小为
D. 质点在平面上的运动轨迹是一条直线
3.(6分)如图所示,套在竖直细杆上的环由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳与相连,在外力作用下沿杆以速度匀速上升经过、,经过点时绳与竖直杆间的角度为,经过点时与定滑轮的连线处于水平方向,则
A. 经过点时,的速度等于
B. 经过点时,的速度等于零
C. 当从至的过程中,加速下落
D. 当从至的过程中,绳的拉力等于的重力
4.(6分)如图所示,小球从点的正上方离地高处的点以的速度水平抛出,同时在点右方地面上点以速度斜向左上方斜抛一小球,两小球恰在、连线的中点正上方相遇。若不计空气阻力,则两小球抛出后至相遇过程

A. 斜抛球水平速度分量比平抛球水平速度分量小
B. 两小球初速度大小关系为
C. 两小球速度对时间的变化率相同
D. 两小球相遇点一定在距离地面高度处
5.(6分)质量为的物体置于倾角为的固定光滑斜面上,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着与小车,与滑轮间的细绳平行于斜面,小车以速率水平向右做匀速直线运动。当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角时如图所示,下列判断正确的是
A. 的速率为 B. 的速率为
C. 绳的拉力大于 D. 绳的拉力小于
6.(6分)某质点在平面内运动。时,质点位于坐标原点处,它在轴方向的位移时间图像如图甲所示,它在轴方向的速度时间图像如图乙所示。下列说法正确的是
A. 质点在内做匀变速直线运动
B. 时,质点的速度大小为
C. 时,速度与合外力的夹角为
D. 时,质点的坐标为
7.(6分)一小船以船头垂直于河岸方向过河,已知河宽为,河水的流速大小为,小船做初速度为零、加速度为的匀加速直线运动,下列说法正确的是
A. 小船过河的时间约为 B. 小船在河对岸下游处靠岸
C. 小船在河对岸下游处靠岸 D. 小船过河时做直线运动
8.(6分)如图所示,汽车以恒定的速度向右匀速运动,通过绳子拉升放在斜面上质量为物体,斜面体质量为始终静止不动,当系在汽车上的绳子与水平方向夹角为时
A. 物体沿斜面上升的速度 B. 物体处于超重状态
C. 斜面体对地面的压力大小等于 D. 绳子的拉力保持不变
9.(6分)随着我国全面进入主汛期,防汛形势十分严峻。各地区各部门坚持人民至上生命至上全力以赴抗洪抢险。某船积极参加抗洪,已知该船在静水中的最大速度为。现让该船渡过某条河,假设河的两岸是平行线,河水流速恒定河宽。船以最短时间渡河,航线与岸的夹角为,则
A. 渡河时间为 B. 河水流速为
C. 实际渡河位移为 D. 调整船头斜向上游,都无法到达正对岸
10.(6分)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,则当船沿渡河时间最短的路径渡河时
A. 船渡河的最短时间
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
11.(6分)壁虎不仅能飞檐走壁,也可以在水面上轻松游动,有一只壁虎要穿过一条宽为的小河到对岸寻找食物已知河岸两侧平行,河水流动的速度为,壁虎在静止水面上的最大游动速度为下列说法正确的是
A. 若壁虎以最短时间渡河,壁虎在水中运动的轨迹是一条曲线
B. 若壁虎以最短时间渡河,其到达对岸的最短运动时间为
C. 若壁虎以最短时间渡河,到达河对岸时在出发点的下游处
D. 若壁虎不以最短时间渡河,能垂直游到河对岸
12.(6分)一艘小船在静水中的速度大小为,河宽,河水流速大小为。则小船
A. 运动的最大速度是 B. 运动的最小速度是
C. 渡河的最短时间是 D. 渡河的最小位移是
二 、多选题(本大题共1小题,共6分)
13.(6分)运动员在河面上做划船运动训练,河水流动的速度大小不变,方向沿河岸向下游方向,运动员划船的速度方向沿船头方向,大小不变。如图所示,为五幅描述船过河的航线图,图中虚线表示船运动的实际航线。下列说法正确的是
A. 甲、乙、丙、丁四幅图描绘的航线都可能是符合实际的船过河的航线
B. 甲图所绘航线是符合实际的,船头保持甲图所示方向航行,船过河时间最短
C. 丙图所绘航线是符合实际的,船头保持丙图所示方向航行,船过河位移最小
D. 乙图和戊图所绘航线都是符合实际的,船头保持图示方向航行,船过河位移都可能最小
三 、计算题(本大题共2小题,共24分)
14.(12分)雨滴正以的速度向下做匀速运动.由于受到水平向东的风的作用,使雨滴获得了向东的水平速度,则此时雨滴的速度多大?方向怎样?
15.(12分)如图所示,甲图表示某物体在轴方向上分速度的图象,乙图表示该物体在轴上分速度的图象。求:

时物体的速度大小;
时物体的速度大小。
答案和解析
1.【答案】A;
【解析】解:重物下滑的方向是合速度方向,可分解为垂直绳子方向和沿着绳子方向两个分速度,如图所示

小车的速度大小与重物沿着绳子方向的分速度大小相等,根据速度的分解有

故错误,正确。
故选:。
物体以速度沿竖直杆匀速下滑,绳子的速率等于物体的速率,将物体的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,沿绳子方向的分速度等于绳速,由几何知识求解的速率,从而即可求解。
本题通常称为绳端物体速度分解问题,容易得出这样的错误结果,将绳的速度分解,一定注意合运动是物体的实际运动。
2.【答案】B;
【解析】解:在方向上的初速度为 ,方向上的速度为,
根据平行四边形定则,则初速度的大小,,故错误。
B.的时刻,质点在方向的位移

方向位移,,
则此时质点的位置坐标为,故正确;
C.的时刻质点,则此时的速度大小为
,,故错误;
D.因质点在方向做匀加速运动,方向做匀速运动,则合运动轨迹为曲线,故错误。
故选:。
题中给出水平方向图以及竖直方向图,从图可得出不同时刻所对应的速度,图象与时间轴包围的面积表示水平方向位移;图的斜率反映物体速度;根据题目要求将两个方向运动进行合成即可求解。
此题主要考查运动图象以及运动的合成与分解,要求学生能从图像读取信息,并能运用矢量相加法则对运动进行合成。
3.【答案】B;
【解析】解:、对于,它的速度如图中标出的,这个速度看成是的合速度,其分速度分别是、,其中等于的速度同一根绳子,大小相同,则经过点时的速度为;
当环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时,,所以的速度,故错误、正确;
、设轻绳与竖直杆的夹角为时,速度为,因匀速上升时,由运动的合成与分解可得:,当上升时,夹角增大,因此向下做减速运动,由牛顿第二定律,可知轻绳对的拉力大于的重力,故错误。
故选:。
把上升的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的速度,而沿绳子方向的速度与的速度相等,并依据的速度,判定的运动性质,并由牛顿第二定律,确定拉力与重力的关系。
此题主要考查了运动的合成与分解问题,知道实际运动就是合运动是解答的关键,同时掌握的运动性质也是解题的突破口。
4.【答案】C;
【解析】解:、由于两小球恰在、连线的中点正上方相遇,说明它们的水平位移大小相等,又由于运动的时间相同,所以它们在水平方向上的速度相同,即,所以,故错误;
、两小球都只受到重力,都做匀变速运动,加速度相同,故正确;
、根据题意只能求出两小球运动时间相同,但不知道斜抛球竖直方向初速度的具体值,所以不能判断两小球相遇点距离地面的高度,故错误。
故选:。
地面上的球做的是平抛运动,解决平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动;
空中小球做的是斜抛运动,它在水平方向上也是匀速直线运动,但在竖直方向上是竖直上抛运动。结合分位移公式研究这题。
平抛运动和斜抛运动在水平方向都是匀速直线运动,不同的是在竖直方向上的运动,但在竖直方向上的加速度是一样的,都是重力加速度。
5.【答案】C;
【解析】解:、将小车的速度分解为沿绳子方向的速度和垂直绳子方向的速度,则沿绳方向的速度等于的速度,即,故错误;

、随角的减小,则增大,则做加速运动,根据

可知绳的拉力大于,故正确,错误。
故选:。
将小车的速度分解为沿绳子方向的速度和垂直绳子方向的速度,则沿绳方向的速度等于的速度,列出速度分解的式子,分析运动过程角度的变化,可知速度的变化。
本题为绳子末端速度分解问题,考查学生对运动分解和合成部分知识的掌握情况和应用能力,对学生分析问题的能力有一定要求,难度适中。
6.【答案】D;
【解析】解:、质点在轴负方向质点做匀速运动,而在轴方向质点以初速度为做匀减速直线运动,依据运动的合成与分解,及曲线运动条件,可知,质点做匀减速曲线运动,故A错误;
B、在方向上的初速度为,加速度:
由于做匀减速直线运动,因此在时,质点方向上速度的大小,
方向上的速度为,
根据平行四边形定则,则时质点速度的大小:,故B错误;
C、由选项分析可知,时,质点的速度方向与两轴夹角为,而合外力在轴方向,因此时,速度与合外力的夹角为,故C错误;
D、时刻质点沿方向的位移:
由甲图可知,当时,方向的位移:
所以在时质点的坐标为,故D正确。
故选:。
依据两图象可知:质点在方向上做匀速直线运动,在方向上做匀减速运动,结合运动的合成与分解,即可判定运动性质;求出末方向的分速度,然后根据平行四边形定则,得出质点的速度大小与方向;分别求出质点沿方向的位移与方向的位移,然后根据平行四边形定则求解时质点的坐标。
解决本题的关键知道质点在方向和方向上的运动规律,根据平行四边形定则进行合成,注意掌握曲线运动的条件。
7.【答案】B;
【解析】解:设,,
、小船垂直河岸做匀加速直线运动,则,解得,故错误
、小船沿岸方向做匀速直线运动,所以沿岸位移,解得,所以小船在河对岸下游处靠岸,故正确,错误
、小船的合力垂直于岸,合力与水平方向速度有夹角,故小船做曲线运动,故错误
故选:。
小船垂直河岸做匀变速直线运动,据此可以求出小船运动的时间,然后根据运动的等时性求出小船沿岸方向的位移,根据物体做曲线运动的条件即可求解。
此题主要考查运动合成与分解,注意和运动与分运动具有等时性。
8.【答案】B;
【解析】解:、将汽车的速度分解到沿着绳子和垂直于绳子方向,而沿着绳子方向的分速度等于物体沿斜面上升的速度,可知物体沿斜面上升的速度,故错误;
、随着汽车向右运动,逐渐减小,逐渐增大,物体沿斜面向上运动的速度逐渐增大,做加速运动,竖直方向存在向上的分加速度,处于超重状态,故正确;
、对物体和斜面体整体在竖直方向受力分析,受到重力、绳拉力竖直向下的分力、支持力,由于物体有向上的分加速度,所以支持力大于重力与绳拉力的竖直分力之和,根据牛顿第三定律:压力大小等于支持力大小,大于总重力,故错误;
、物体斜向上做加速运动,但不是匀加速度运动,根据牛顿第二定律,绳子的拉力发生变化,故错误。
故选:。
将汽车的速度沿绳子方向和垂直绳子方向分解,根据平行四边形定则求出物体的速度大小的表达式,再根据夹角的变化确定速度的变化,明确其加速度方向,根据牛顿第二定律明确是超重还是失重,同时分析拉力大小是否变化;再对整体分析,明确斜面体对地面的压力大小是否变化。
解决本题的关键是知道物体的速度等于沿绳子方向的速度,掌握运动的合成和分解的应用,同时注意受力分析时整体法和隔离法的应用。
9.【答案】A;
【解析】解:、当船在静水中的速度与河岸垂直时,渡河时间最短,则渡河时间为:,故正确;
、船以最短时间渡河,航线与岸的夹角为,如图所示:

则河水流速:,故错误;
、根据几何关系可知,实际渡河位移:,故错误;
、船在静水中的速度大于河水流速,调整船头斜向上游,可以到达正对岸,如图所示,故错误。

故选:。
船航行时速度为静水中的速度与河水流速二者合速度,当以静水中的速度垂直河岸过河的时候渡河时间最短,依据航线与岸的夹角为,结合三角知识,即可求解河水流速;
由矢量的合成法则,及位移公式,求解船渡河的实际位移;
船在静水中速度大于水流速度,则可垂直河岸过河,否则不可能垂直渡河。
该题考查了运动的合成与分解知识,小船过河问题属于运动的合成问题,要明确分运动的等时性、独立性,运用分解的思想,看过河时间只分析垂直河岸的速度,分析过河位移时,要分析合速度。
10.【答案】B;
【解析】解:、当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短,故A错误.故B正确.
C、船在沿河岸方向上做变速运动,在垂直于河岸方向上做匀速直线运动,两运动的合运动是曲线.故C错误.
D、船在静水中的速度与河水的流速是垂直的关系,其合成时不能直接相加减,而是满足矢量三角形合成的法则,故船在航行中最大速度是:,故D错误.
故选:.
将船的运动分解为垂直于河岸方向和沿河岸方向,当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短.当水流速最大时,船在河水中的速度最大.
解决本题的关键将船的运动分解为垂直于河岸方向和沿河岸方向,抓住分运动与合运动具有等时性进行求解.
11.【答案】C;
【解析】解:、两匀速直线运动的合成也是匀速直线运动,故错误;
、当壁虎头的方向始终与河岸垂直时,渡河的时间最短,最短时间为:,故错误;
、若壁虎以最短时间渡河,到达对岸时沿河岸方向的位移:,故正确;
、由题意可知,壁虎在静水中的速度小于河水流速,根据运动的合成与分解,结合平行四边形定则,则壁虎不可能垂直到达对岸,故错误。
故选:。
壁虎在河水中参与了两个运动,一是随水流向下的运动,二是船在静水中的运动,则由运动的合成与分解可确定答案.
此为“小船过河模型”,当船头正对河岸运行时渡河时间最短;而当船速大于水速时,船可以垂直河岸过河.
12.【答案】C;
【解析】解:、根据矢量合成的特点可知,运动的速度范围为,故错误;
、当船头垂直于河岸时,此时的渡河时间最短,为,故正确;
、因为船速小于水速,所以船不能够到达正对岸,当船速垂直于合速度时过河位移最小,为,故错误。
故选:。
根据矢量合成的特点分析出速度的范围;
根据运动的独立性结合运动学公式得出渡河的最短时间;
根据船速和水速的大小关系分析出渡河的最小位移。
此题主要考查了运动的合成与分解,理解矢量的合成特点,结合运动的独立性和运动学公式完成分析,注意船速小于水速,所以船不能够到达正对岸。
13.【答案】BD;
【解析】解:、将船速和水速用平行四边形定则进行合成,会发现只有甲、乙、戊三幅图描绘的航线是符合实际的,故错误;
、甲图描绘的航线是符合实际的,而且因为船头垂直于河岸,使得在垂直河岸的方向上速度最大,所以过河时间最短,故正确;
、丙图描绘的航线是不符合实际的,故错误;
、乙图和戊图航线都是符合实际的,当船速大于水速时,乙图的航线位移是最短的,就等于河岸的宽度;当船速小于水速时,若船速和水速的合速度垂直于船速,则船过河的位移也可能最短,故正确。
故选:。
在船过河的过程中,船有速度,方向沿着船头的方向,水流有速度,题目中的水流方向水平向右,因为速度是矢量,所以合成的时候遵循平行四边形定则。
综合考查了小船过河问题中的最值问题,包括最短时间和最短位移,其中最短位移还要根据船速和水速的大小关系进行分类讨论。
14.【答案】解:根据速度的合成法则,则有:v=m/s=5m/s,
设v与竖直方向夹角为φ,
则tanφ===.
所以雨滴的速度大小为5m/s,方向与竖直方向的夹角为φ,tanφ=,即速度方向向下偏东,角度为φ=arctan.
答:此时雨滴的速度5m/s,方向向下偏东,角度为φ=arctan.;
【解析】
根据运动的合成与分解,结合矢量合成法则,与三角知识,即可求解.
考查矢量的合成法则,掌握分运动与合运动的等时性,并理解三角知识的内容.
15.【答案】解:(1)根据图象可知,t=0时
=6m/s,=0
所以在t=0时刻,物体的速度大小为
=6m/s
(2)在t=8 s时刻,物体在y方向的速度
=8m/s
在x方向的速度大小
=6m/s
所以t=8 s时物体的速度大小
=
联立以上方程求得=10m/s
答:(1)t=0时物体的速度大小为6m/s;
(2)t=8s时物体的速度大小为10m/s。;
【解析】
题目给出水平和竖直两个方向的图,结合题目所求分别读出对应时刻的水平速度以及竖直速度,由于速度是矢量,合成需遵循矢量相加原则。
此题主要考查速度的合成与分解,要求学生能从图读取信息,并用矢量相加对速度进行合成,考查学生基础知识的掌握和运用情况。