中小学教育资源及组卷应用平台
5.2 力的合成与分解 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第二册
一、单选题
1.质量为1kg的质点在xOy平面内运动,在x方向的位置一时间图像和y方向的速度—时间图像分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是( )
A.质点做匀变速直线运动 B.质点所受的合力大小为20N
C.1s时质点的速度大小为 D.2s内质点的位移大小为40m
2.某实验小组的同学为了探究运动的合成与分解,将一蜡块放在竖直的玻璃管内,蜡块沿玻璃管向上做匀速直线运动,同时在水平外力的作用下使玻璃管沿水平方向做匀变速直线运动,描绘出的蜡块的轨迹图线如图所示,从运动开始经2s的时间蜡块由原点运动到图中的A点,A点的坐标如图。则下列说法正确的是( )
A.蜡块沿玻璃管向上的速度为0.6m/s
B.蜡块的加速度大小为
C.2s末蜡块的速度大小为2.2m/s
D.经过足够长的时间,轨迹可以平行于x轴
3.在直角坐标平面上运动的质点,t=0时位于x轴上。该质点在x轴方向的位移-时间图像如图(a)所示,其在y轴方向运动的速度-时间图像如图(b)所示,则( )
A.该质点做直线运动
B.t=2.0s时,质点的速度为4m/s
C.t=2.0s时,质点在平面的位置坐标为(8m,4m)
D.质点的加速度大小为2m/s2
4.如图所示,一轻绳通过无摩擦的小定滑轮与小汽车A相连,另一端与质量为的小物块B连接,汽车以速度沿平直路面水平向右匀速运动,重力加速度为,则物块在竖直向运动的过程中( )
A.物块做匀速直线运动
B.物块做减速直线运动
C.连接的轻绳与水平面的夹角为时,绳子对物块拉力做功的功率大于
D.连接的轻绳与水平面的夹角为时,绳子对物块拉力做功的功率小于
5.一轻杆两端分别固定质量为mA和mB的两个小球A和B(可视为质点).将其放在一个光滑球形容器中从位置1开始下滑,如图所示,当轻杆到达位置2时球A与球形容器球心等高,其速度大小为v1,已知此时轻杆与水平方向成θ=30°角,B球的速度大小为v2,则( )
A.v2= v1 B.v2=2v1 C.v2=v1 D.v2= v1
6.在自动化生产线上,常用传送带运送工件。如图所示,某生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带和,传送带、做匀速直线运动的速度大小分别为、,方向均已在图中标出。一小煤块离开传送带前已经与传送带的速度相同,并平稳地传送到传送带上。传送带的宽度足够大。下列说法正确的是( )
A.小煤块传送到传送带前的瞬间,相对传送带的速度大小为
B.小煤块传送到传送带前的瞬间,相对于传送带的速度为
C.小煤块滑上传送带后,相对于传送带做匀变速直线运动
D.小煤块滑上传送带后,相对于传送带做匀变速曲线运动
7.如图所示,将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为m的小环,小环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑定滑轮与直杆的距离为d。现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放,当小环沿直杆下滑距离也为d时(图中B处),下列说法正确的是(重力加速度为g)( )
A.小环释放后的极短时间内轻绳中的张力一定等于
B.小环到达B处时,重物上升的高度为d
C.小环在B处的速度与重物上升的速度大小的比值等于
D.小环在B处的速度与重物上升的速度大小的比值等于
8.某质点在平面上运动。它在方向运动的速度一时间图像如图甲所示,它在方向运动的速度一时间图像如图乙所示。则( )
A.时质点速度的大小为 B.内质点的加速度为
C.内质点做匀变速直线运动 D.内质点的位移大小为
9.下列说法正确的是( )
A.人在松软的土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力
B.“强弩之末,势不能穿鲁缟”,是因为弩箭的惯性减小了
C.跳高运动员在越杆时处于平衡状态
D.船相对于静水的速度大于河水流速时,船过河的最短路程等于河的宽度
10.如图所示,AB 两点连线垂直于河岸,小南同学由 A 点划船渡河,船头指向始终与河岸垂直,河宽为 120m,水流速度为4m /s,船在静水中的速度为3m /s,则小船到达对岸的位置距B点( )
A.180 m B.160 m C.120m D.100m
二、多选题
11.有两个不在一条直线上的分运动a、b,它们的合运动为c,则下列说法正确的是( )
A.若a、b的轨迹为直线,则c的轨迹必为直线
B.若c的轨迹为直线,则a、b必为匀速运动
C.若a为匀速直线运动,b为匀速直线运动,则c必为匀速直线运动
D.若a、b均为初速度为零的匀变速直线运动,则c必为匀变速直线运动
12.质量为2kg的物体在水平面内做曲线运动,已知在互相垂直方向上的速度图象分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
A.物体初速度的方向与合力方向垂直
B.物体所受的合力为10N
C.物体的初速度为4m/s
D.2s末,物体速度大小为7m/s
三、填空题
13.有一个质量为的物体在平面内运动,在方向的速度图像和方向的位移图像分别如图甲、乙所示。由图可知,物体的初速度大小为 ,所受的合外力为 N。
四、综合题
14.图a是我国传统农具——风鼓车,图b是其工作原理示意图.转动摇柄,联动风箱内的风叶,向车斗内送风,入料仓漏口H漏出的谷物经过车斗,质量大于的谷粒为饱粒,落入第一出料口;质量为的谷粒为瘪粒,落入第二出料口;质量小于的草屑被吹出出风口。已知、B、三点在同一水平线上,的宽度为;在H正下方,的高度为;质量为的谷粒从H漏出,恰好经B点落入,设谷物从H漏出时速度为零;谷粒在车斗内所受水平风力恒定且相等,只考虑其所受重力和水平风力作用,取重力加速度g为。
(1)求谷粒从H落到出料口所经历的时间;
(2)求谷粒所受水平风力的大小;
(3)若瘪粒恰好能全部落入,求的宽度。
15.小船匀速横渡一条河流,水流速度的大小,船在静水中的速度大小,第一次船头垂直对岸方向航行时,在出发后到达对岸下游处;第二次船头保持与河岸成角向上游航行时,小船恰好经过时间能垂直河岸到达正对岸,已知,,求:
(1)求船在静水中的速度大小;
(2)求第二次过河的时间;
(3)若上游大暴雨,导致水流速度增大到时,求小船到达河对岸的最短位移及所用时间。
16.小船在100m宽的河中横渡,当小船船头正对河岸行驶渡河时,经过20秒时间,小船到达正对岸下游60m的位置。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)河水流动的速度是多少?
(2)小船在静水中的速度是多少?
(3)要使小船到达正对岸,船头与上游河岸成多大角度?渡河时间是多少?
五、实验探究题
17. 如图甲所示,在运动描述的演示实验中,老师在一端封闭、长约1.5m的玻璃管内注满清水,水中放一个蜡烛做的蜡块,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧,然后将这个玻璃管倒置,在蜡块沿玻璃管上升的同时,将玻璃管水平向右移动。从某时刻开始计时,蜡块在玻璃管内每0.5s上升的距离都是10cm,玻璃管向右匀加速平移,每0.5s通过的水平位移依次是2.5cm、7.5cm、12.5cm、17.5cm。图乙中,y表示蜡块竖直方向的位移,x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移,t=0时蜡块位于坐标原点。
(1)请在图乙中画出蜡块2s内的轨迹;
(2)玻璃管向右平移的加速度a= m/s2;(保留2位有效数字)
(3)t=1s时蜡块的速度v2= m/s。(保留2位有效数字)
答案解析部分
1.C
AB.从题图甲知质点在x方向上做匀速直线运动,速度
从题图乙知质点在y方向上做匀加速直线运动,初速度为零,加速度大小
则可知质点初速度大小
方向x负方向,合力大小
方向y正方向。由力与运动的关系知质点做匀变速曲线运动,AB均错误;
C.1s时y方向速度
则此时速度大小
C符合题意;
D.2s内x方向位移大小,y方向位移大小,则2s内质点的位移大小为
D不符合题意。
故答案为:C。
2.A
A.由题意可知,蜡块在竖直方向做匀速直线运动,由
得
A符合题意;
B.水平方向上蜡块做初速为零的匀加速直线运动,则由
得
B不符合题意;
C.2s末蜡块的水平速度大小为
所以2s末蜡块的速度大小为
C不符合题意;
D.由于沿y轴的正方向蜡块做匀速直线运动,即使经过足够长的时间沿y轴方向的速度保持不变,则合速度不可能平行于x轴,D不符合题意。
故答案为:A。
3.D
A.由图(a)可知,质点在x轴方向上做匀速直线运动,速度为;在y轴方向上做匀减速运动,初速度为;即质点所受的合外力沿着y轴负方向,但初速度方向不在y轴上,在第一象限内,即初速度方向与合外力方向不共线,所以该质点做曲线运动,A不符合题意;
B.t=2.0s时,质点的速度为
B不符合题意;
C.t=2.0s时,质点的分位移为
所以质点在平面的位置坐标为(8m,12m),C不符合题意;
D.质点的加速度大小为
D符合题意。
4.C
AB.依题意,将汽车的速度分解为沿绳方向的速度与垂直绳方向的速度,则有
车向右匀速运动,减小,则增大,也即物块B的速度增大,所以B做加速直线运动,AB不符合题意;
CD.连接的轻绳与水平面的夹角为时,根据瞬时功率公式可得绳子对物块拉力做功的功率为
由于物块B加速,则有
所以绳子对物块拉力做功的功率大于,C符合题意,D不符合题意。
5.C
球A与球形容器球心等高,速度v1方向竖直向下,速度分解如图所示,有v11=v1sin 30°= v1,球B此时速度方向与杆成α=60°角,因此v21=v2cos 60°= v2,沿杆方向两球速度相等,即v21=v11,解得v2=v1,C项正确.ABD不符合题意.
6.C
AB、小煤块传送到传送带N前的瞬间,相对传送带N的速度大小
方向平行于传送带N,斜向右下,故AB错误;
CD、小煤块在传送带N上滑动的过程中,其所受滑动摩擦力大小
方向如图所示
相对于传送带N,小煤块做匀减速直线运动,故C正确,D错误。
7.C
A、小环释放后的极短时间内,其下落速度v增大,绳与竖直杆间的夹角θ减小,故小环沿绳方向的速度
绳子与竖直方向夹角变小,环的速度增大,故重物的速度增大,由此可知小环释放后的极短时间内重物具有向上的加速度,即重物在竖直方向上的合力向上,故绳中张力一定大于2mg,故A错误;
B、小环到达B处时,绳与竖直杆间的夹角为45°,重物上升的高度
故B错误;
CD、如图所示
将小环速度v进行正交分解
所以小环在B处的速度与重物上升的速度大小的比值为
故C正确,D错误。
8.D
A、t=0时质点速度的大小为
故A错误;
BC、由图像可知,质点沿x方向做匀加速直线运动,沿y方向做匀速直线运动,2s内质点做匀变速曲线运动,2s内质点的加速度为
故BC错误;
D、2s内质点沿x方向的位移大小为
沿y方向的位移大小为
则2s内质点的位移大小为
故D正确。
9.D
A、人对地面的压力与地面对人的支持力是作用力与反作用力,大小始终相等,故A错误;
B、质量不变,则惯性不变,故B错误;
C、跳高运动员在越杆时受重力作用,不是平衡状态,故C错误;
D、船相对于静水的速度大于河水流速时,合速度可以垂直于河岸,船过河的最短路程等于河的宽度,故D正确。
10.B
当船头与河岸垂直时,渡河时间为
沿河流方向小河随水向下运动的距离为
11.C,D
AB.若a、b的轨迹为直线,则c的轨迹可能为直线也可能为曲线,例如两个初速度不为零的匀变速直线合成,当合加速度的方向与合速度在同一直线上,则合运动c为直线运动,若合加速度方向与合速度方向不在一条直线上,则合运动c为曲线运动,AB不符合题意;
C.若a为匀速直线运动,b为匀速直线运动,总的合力为零,则c必为匀速直线运动,C符合题意;
D.若a、b均为初速度为零的匀变速直线运动,即合初速度为零,则c必为匀变速直线运动,D符合题意。
12.A,C
由速度图象可知,物体在x轴上做初速度为0的匀加速运动,在y轴上做匀速运动。
AC.由图可知质点初速度的方向沿y轴正方向,初速度为4m/s,合外力方向沿x轴正方向,质点初速度的方向与合外力方向垂直,AC符合题意;
B.甲图可知物体运动的加速度a=1.5m/s2
由牛顿第二定律,质点所受的合外力为F=ma=3N
B不符合题意;
D.2s末质点沿x轴方向分速度为3m/s,y轴方向分速度为4m/s,合速度大小为
D不符合题意。
故答案为:AC。
13.5;3
由甲图可知,物体在x轴方向的初速度为
物体在y 轴方向的速度为
故物体的初速度为
物体在y轴方向上做匀速直线运动,即合力沿x轴方向。速度时间图像斜率表示加速度,所以x轴方向上的加速度,也就是物体的合加速度
根据牛顿第二定律可得
14.(1)解:谷粒从H落到出料口的过程,竖直方向和水平方向都是初速为零的匀加速直线运动,竖直方向上有
将h=0.45m代入可得t=0.3s
(2)解:对质量为的谷粒,从H漏出恰好经B点,水平方向有
设风力大小为F,由牛顿第二定律
将x1=0.27m、t=0.3s、m=代入,联立可解得F=
(3)解:对质量等于的瘪粒,恰好落到A2点,设宽度为x2,则有
将=、x1=0.27m、t=0.3s、F=代入可得x2=0.18m
15.(1)解:第一次船头垂直对岸方向航行时,在出发后 到达对岸下游处,根据分运动的等时性与独立性有
第二次过河时,合速度方向垂直于河岸,则有
解得
(2)解: 第一次船头垂直对岸方向航行时,根据分运动的等时性与独立性,可知河宽为
第二次过河的合速度
则第二次过河的时间
(3)解:若上游大暴雨,导致水流速度增大到 时,由于
可知,当船头指向与合速度方向垂直时,航程最短,令此时船头指向与上游河岸成 ,则有
根据位移合成可知
解得
此过程的合速度
其中
此过程的过河时间
解得
16.(1)解:小船船头正对河岸行驶渡河时水速为
(2)解:小船在静水中的速度是
(3)解:设静水速的方向偏向上游与河岸成,根据平行四边形定则有
根据几何关系,则有,
解得
渡河时间是
17.(1)
(2)0.20
(3)0.28
(1)结合所给数据,通过描点法,可以得到图像如图所示:
(2)由题意可知,玻璃管向右匀加速平移,每T=0.5s通过的水平位移依次是2.5cm、7.5cm、12.5cm、17.5cm,根据位移差公式可得,解得玻璃管向右平移的加速度。
(3)蜡块在竖直方向做匀速直线运动,故竖直分速度为,当t=1s时,水平分速度为,故合速度为。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)