人教版新教材必修二 5.2 运动的合成与分解小船过河专题(含答案)

文档属性

名称 人教版新教材必修二 5.2 运动的合成与分解小船过河专题(含答案)
格式 zip
文件大小 454.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-11-26 12:47:38

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文档简介

人教版新教材必修二小船过河专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
如图所示,甲、乙两船在静水中的速度相等,船头与河岸上、下游夹角均为,水流速度恒定,下列说法正确的是( )
A. 甲船渡河时间短,乙船渡河时间长 B. 甲船渡河的实际速度小于乙船的实际速度
C. 乙船渡河的位移大小可能等于河宽 D. 在渡河过程中,甲、乙两船有可能相遇
一只船在静水中的速度为,它要渡过一条宽度为的河,河水的流速为。则下列说法正确的是( )
A. 船不可能渡过河 B. 船有可能垂直到达对岸
C. 船不能垂直到达对岸 D. 船到达对岸所需时间都是
小船船头指向对岸,以相对于静水的恒定速率向对岸划去,当水流匀速时,它渡河的时间、发生的位移与水速的关系是( )
A. 水速小时,位移小,时间也短 B. 水速大时,位移大,时间也长
C. 水速大时,位移大,但时间不变 D. 位移、时间大小与水速大小无关
一船在静水中的速率为,要渡过宽为,水流的流速为的河流,则渡河的最短时间为( )
A. B. C. D.
如图所示,小船以大小为、方向与上游河岸成的速度在静水中的速度从处过河,经过时间正好到达正对岸的处。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
如图所示,一条小船位于宽的河中央点处,离点距离为的下游处有一危险的急流区,当时水流速度为,为使小船避开危险区沿直线到达对岸,小船在静止水中的速度至少为( )
A. B. C. D.
如图所示,河水的流速保持不变,为使小船由点沿虚线匀速航行,船头的指向应为图中的
A. 方向 B. 方向 C. 方向 D. 方向
如图所示,在一条笔直的河道中,小船从点出发渡河要使小船在最短时间内渡河,船头朝向应沿( )
A. 方向 B. 方向 C. 方向 D. 方向
如图所示,小船从河岸的点匀速运动到河对岸的点,船在静水中的速度、河水的流速与运动轨迹的夹角分别为、,两岸的宽度为,且大小不变,下列说法错误的是
A.
B. 小船渡河后的速度与、关系为
C. 渡河时间由、、、、几个量共同决定的
D. 当,即与河岸垂直,渡河的时间最短
某次抗洪抢险中,必须用小船将物资送至河流对岸。如图所示,处的下游靠河岸处是个旋涡,点和旋涡的连线与河岸的最大夹角为,若河流中水流的速度大小恒为,为使小船从点以恒定的速度安全到达对岸,则小船在静水中航行时速度的最小值为
A. B. C. D.
二、计算题(本大题共3小题,共40.0分)
如图所示,汽艇在静水中的航行速度是。若它在流速为的河水中航行,当船头与河岸垂直时,求合速度的大小和方向。
河宽,水流速度,小船在静水中的速度,问:
要使它渡河的时间最短,则小船应如何渡河?最短时间是多少?
要使它渡河的航程最短,则小船应如何渡河?最短的航程是多少?
一条宽度为的河,水流速度恒定
若船在静水中的速度为,那么,保持发动机输出功率不变,怎样渡河时间最短?最短时间?
若船在静水中速度,怎样渡河位移最小?最小位移?
如图,某同学偶然发现在水流速度恒定的河流中,某渡河游艇的航迹好像是一条抛物线,又发现游艇船头指向对岸,该同学猜测该游艇可能在垂直河岸方向做匀加速运动,请你分析论证该同学的猜想。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据运动的合成和分解可知,两船垂直于河岸方向的分速度相等,故甲船渡河时间等于乙船渡河时间;当船的合速度垂直于河岸时,渡河位移的大小等于河宽;根据速度的矢量合成比较实际速度的大小;分析两个方向上的分位移求解两船是否相遇。
本题是运动的合成和分解的题目,中等难度。
【解答】
A.根据已知条件得出,两船垂直于河岸方向的分速度相等,故甲船渡河时间等于乙船渡河时间,故A错误;
B.两船的合速度大小都等于船速与水流速度的合成,由两船船速与水速之间的夹角可知,甲船渡河的实际速度小于乙船的实际速度,故B正确;
C.当船的合速度方向垂直于河岸时,船渡河的实际位移大小等于河宽,此时乙船的合速度方向一定不可能垂直于河岸,乙船渡河的实际位移大小不可能等于河宽,故C错误;
D.在渡河过程中,甲船的沿河岸的分速度小于乙船,垂直于河岸方向的分速度相等,甲、乙两船不可能相遇,故D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】
【分析】
根据条件分析可知,当船头指向始终垂直于河岸时,渡河时间最短,由河宽和船相对于水的速度可求出最短渡河时间.当船头指向其他方向时,渡河时间延长.根据水速与船相对于水速度的关系,分析船能否到达正对岸。
本题考查了运动的合成和分解。本题研究的方法是运动的合成与分解,小船能否垂直河岸到达正对岸,取决于船相对于水的速度与水流速度的大小,可运用平行四边形定则加深理解。
【解答】
当船头指向始终垂直于河岸时,渡河时间最短,最短时间为,当船头指向与河岸不垂直时,船垂直于河岸方向的分速度变小,渡河时间变长,故AD错误;
由于船相对于水的速度大于水流速度,根据平行四边形定则可知,它们的合速度,即船实际的速度可以与河岸垂直,船可以垂直于河岸行驶,最终到达对岸,故B正确,C错误。
故选B。

3.【答案】
【解析】
【分析】
将小船的运动分解为垂直于河岸方向和沿河岸方向,抓分运动和合运动具有等时性判断渡河的时间,根据沿河岸方向上的速度和时间判断渡河的水平位移,从而确定合位移的变化。
解决本题的关键知道分运动和合运动具有等时性,各分运动具有独立性,互不干扰。
【解答】
某人以一定的速率使船头垂直河岸向对岸划去,即垂直于河岸方向上的速度不变,
根据知,水流速变化时,渡河的时间不变,水流速增大,
则,在沿河岸方向上的位移增大,则合位移增大。故C正确,ABD错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题是以小船渡河考查运动的合成与分解,将小船的运动分解为沿河岸方向和垂直于河岸方向,船头垂直河岸时,运动时间最短,即可求解。
【解答】
欲使小船以最短时间渡河,则船头垂直河岸运行,则最短渡河时间为:,故A正确,BCD错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
由题意可知,小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸处,则船在水流方向的分速度不变,船在垂直河岸方向的分速度要增大,根据平行四边形定则,即可求解。
考查运动的合成与分解,掌握平行四边形定则的应用,注意要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸处,必须满足船在水流方向的分速度不变,且垂直河岸的分速度要增大。
【解答】
A.若只增大大小,不必改变角,则船在水流方向的分速度增大,因此船不可能垂直达到对岸,故A错误;
B.若只增大角,不必改变大小,同理可知,水流方向的分速度在减小,而垂直河岸的分速度在增大,船不可能垂直到达对岸,故B错误;
C.若在增大的同时,也必须适当增大角,这样才能保证水流方向的分速度不变,而垂直河岸的分速度在增大,则船还能垂直达到对岸,且时间更短,故C正确;
D.若增大的同时,也必须适当减小角,则水流方向的分速度增大,不能垂直到达对岸,故D错误。
故选C。

6.【答案】
【解析】
【分析】
本题属于:一个速度要分解,已知一个分速度的大小与方向,还已知另一个分速度的大小为最小,求这个分速度的方向与大小值,这种题型运用平行四边形定则,由几何关系来确定最小值。
【解答】
小船刚好避开危险区域时,小船合运动方向与水流方向的夹角设为,如图所示:
则 ,则,当船头垂直合运动方向渡河时,小船在静水中的速度最小,在静水中的最小速度,故C正确,ABD错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】解:因为水流速度小于静水速度,则合速度与河岸垂直时,渡河航程最短,最短航程等于河的宽度,
因水流速度,要使航程最短,则船在静水中速度与与河岸有一定的夹角,且偏向上游,由图可知,B正确,ACD错误;
故选:。
当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短;当合速度与河岸垂直时,渡河航程最短,再结合矢量合成法则,从而即可求解.
解决本题的关键知道合运动与分运动具有等时性,当静水速与河岸垂直,渡河时间最短;当合速度与河岸垂直,渡河航程最短.
8.【答案】
【解析】
【分析】
小船在水中参与两个分运动,相对于水的划动,随着水一起相对地面的运动,如果以水为参考系分析,可以简化问题。
【解答】
解:要使小船在最短时间内渡河,船头应垂直指向对岸,即沿着的方向航行。故C正确,ABD错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查船渡河问题,即速度的合成与分解问题,沿实际运动方向分解速度,垂直运动方向的合速度为零沿运动方向的合速度即实际速度;渡河间与水流速度无关由船在静水中速度垂直指向河岸的分速度和河宽决定。
解答】
,把分别沿和垂直所在的方向正交分解,的合速度沿所在的方向,所以 、,A正确、B正确;
,渡河的时间,由、、、几个量共同决定的,与无关,当,渡河时间最短,C错误,D正确。
本题选错误的,故选C。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查运动的合成与分解,目的是考查学生应用数学处理物理问题的能力。解题的关键是要能根据题意建立小船过河的模型,找到安全到达对岸的极端临界速度,根据运动的合成与分解进行求解。
【解析】
如图所示,当小船在静水中的速度与其在河流中的速度垂直时,小船在静水中的速度最小,且最小值,选项B正确;
故选B
11.【答案】解:汽艇参与了两方面的运动,一是静水中的航行速度,二是随水漂流的速度。
当静水速度与河岸垂直时,合速度的大小为:
设合速度的方向与水流方向的夹角为;
则有:
那么合速度的方向与水流夹角
答:合速度的大小,方向与水流夹角。
【解析】汽艇参与了两方面的运动,一是静水中的航行速度,二是随水漂流的速度。
根据平行四边形定则求出当静水速与河岸垂直时,合速度的大小,并根据几何关系求出合速度的大小。
此题考查了运动的合成与分解知识,解决本题的关键知道合速度与分速度遵循平行四边形定则,注意合速度的方向用三角函数表达。
12.【答案】解:当以静水中的速度垂直河岸过河的时候渡河时间最短,则知:
小船以最短距离过河时,则静水中的速度斜着向上游,合速度垂直河岸,设与河岸的夹角为,
则由矢量合成的平行四边形法则解三角形得:,解得
这时船头与河水速度夹角为;
最短的航程是.
答:船垂直河岸过河时间最短,且过河的最短时间为,;
要小船以最短距离过河,开船方向与河水速度夹角为,最短航程是.
【解析】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.由矢量合成的平行四边形定则得知小船的合速度,小船实际以合速度做匀速直线运动,进而求得位移的大小;小船以最短距离过河时,则静水中的速度斜着向上游,合速度垂直河岸.
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.
13.【答案】解:当船头垂直河岸横渡时,船的渡河时间最小
最短时间为:
当合速度与河岸垂直时,位移最小船头与河岸夹角的余弦为:
最小位移为
游艇所受合力指向轨迹的的凹测,由游艇的运动轨迹可知,游艇可能在垂直河岸方向做匀加速运动。
【解析】本题考查小船渡河问题, 当船头垂直河岸横渡时,船的渡河时间最短当合速度与河岸垂直时,位移最小基础题,较易。
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