新高考物理一輪復(fù)習(xí)專題4.1　曲線運動　運動的合成與分解精品練習(xí)（含解析）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

專題4.1　曲線運動　運動的合成與分解【練】1、（2022·貴州貴陽·高三期末）一物體在恒力作用下運動，則下列說法正確的是（　　）A．該物體一定做直線運動B．該物體一定做曲線運動C．在任意相等的時間內(nèi)，該物體速度變化一定相等D．在任意相等的時間內(nèi)，該物體速率變化一定相等【答案】 C【解析】A．物體在恒力作用下，若物體受到的恒力與速度不在同一條直線上，可以是勻變速曲線運動，如平拋運動，A錯誤；B．物體在恒力作用下，若物體受到的恒力與速度在同一條直線上，可以是勻變速直線運動， B錯誤；C．根據(jù)牛頓第二定律，若物體在恒力作用下，則物體的加速度也是恒定不變的，結(jié)合可知，在任意相等的時間內(nèi)，該物體速度變化一定相等，C正確；D．若物體做勻變速曲線運動，如平拋運動，在任意相等的時間內(nèi)，該物體速率變化一定不相等，D錯誤。故選C。2、（2022·安徽省宿松中學(xué)高一期中）如圖所示，園林工人正在把一棵枯死的小樹苗掰折，已知樹苗的長度為L，該工人的兩手與樹苗的接觸位置（樹苗被掰折的過程手與樹苗接觸位置始終不變）距地面高為h，樹苗與地面的夾角為α時，該工人手水平向右的速度恰好為v，則樹苗轉(zhuǎn)動的角速度為（　?。?/span>A． B． C． D．【答案】 C【解析】因手與樹苗接觸位置始終不變，故接觸點做圓周運動，把接觸點的線速度按水平與豎直方向分解，水平分速度等于工人手水平向右的速度v，此時手握樹干的位置到O點距離為則有聯(lián)立解得故選C。3、（2022·全國·模擬預(yù)測）如圖，塔吊吊起重物的過程中，吊鉤將重物豎直吊起的同時，小車帶動吊鉤沿水平吊臂以恒定速率v勻速向右運動。第一次重物沿直線運動，直線與豎直方向所成角度為α（圖中未標(biāo)出）；第二次重物沿曲線運動，曲線的中點B處的切線與豎直方向所成角度為θ。兩次重物都在同一豎直面內(nèi)運動，則在重物從A運動到C的過程中（　?。?/span>A．第一次的運動時間較短B．第二次的運動平均速度較大C．第一次吊鉤豎直方向運動的速度大小恒為D．第二次吊鉤豎直方向運動的速度最大值為【答案】 D【解析】A．由于小車帶動吊鉤沿水平吊臂以恒定速率v向右運動，所以這兩次重物在水平方向上做一樣的勻速運動，時間相等，A錯誤；B．兩次運動的總位移和時間都相等，則平均速度也相等，B錯誤；C．第一次重物沿直線運動，說明豎直方向上也做勻速運動，根據(jù)速度的分解可求得吊鉤豎直方向速度大小恒為，C錯誤；D．第二次重物沿曲線運動，說明豎直方向上做變速運動，在B點速度最大，根據(jù)速度的分解可求得吊鉤豎直方向速度最大值為，D正確。故選D。4、（2022·陜西·西鄉(xiāng)縣第一中學(xué)模擬預(yù)測）中學(xué)生在雨中打傘行走，從物理學(xué)可知當(dāng)雨滴垂直落在傘面上時人淋雨最少，若雨滴在空中以2m/s的速度豎直下落，而學(xué)生打著傘以1.5m/s的速度向西走，則該學(xué)生少淋雨的打傘（傘柄指向）方式為（　?。?/span>A． B．C． D．【答案】 A【解析】在水平方向上，雨滴相對于人的速度為1.5m/s，方向向東，在豎直方向上，雨滴的速度為2m/s，方向豎直向下，設(shè)雨傘與豎直方向夾角為α雨滴相對于人的速度方向為解得雨滴的速度為南偏東37°。故選A。5、（2022·陜西咸陽·高三期末）如圖所示，套在光滑豎直桿上的物體A，通過輕質(zhì)細(xì)繩與光滑水平面上的物體B相連接，A、B質(zhì)量相同?，F(xiàn)將A從與B等高處由靜止釋放，不計一切摩擦，重力加速度取g，當(dāng)細(xì)繩與豎直桿間的夾角為時，A下落的高度為h，此時物體B的速度為（　?。?/span>A． B． C． D．【答案】 A【解析】設(shè)物體A下落高度h時，物體A的速度為vA，物體B的速度為vB，此時有物體A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒，則有聯(lián)立方程，解得故選A。6、（2022·內(nèi)蒙古赤峰·高三期末）一個質(zhì)量為的物體，在幾個恒定的共點力作用下處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)同時撤去大小分別為和的兩個力而其余力保特不變，關(guān)于此后該物體運動的說法中正確的是（　?。?/span>A．一定做勻加速直線運動，加速度大小可能是B．可能做勻減速直線運動，加速度大小可能是C．一定做加速度不變的運動，加速度大小可能是D．可能做勻速圓周運動，向心加速度大小可能是【答案】 C【解析】物體原來受力平衡，撤去兩個力之后，剩余力的合力與撤去的兩力的合力等大反向，合力范圍在5N~35N之間，根據(jù)牛頓第二定律F=ma其余力保特不變，所以加速度不變，物體一定是勻變速運動；加速度在1m/s2~7m/s2之間；因為不知道初速度方向，所以不能確定速度與合外力是否共線，不能確定物體作直線運動還是曲線運動，但一定是勻變速運動。故選C。7、（多選）（2022·河北唐山·高三期末）在珠海舉行的第13屆中國航展吸引了全世界的軍事愛好者。如圖，曲線是一架飛機在豎直面內(nèi)進行飛行表演時的軌跡。假設(shè)從到的飛行過程中，飛機的速率保持不變。則沿曲線運動時，飛機（　?。?/span>A．所受合力方向豎直向下B．所受合力大小不等于0C．飛機豎直分速度變大D．飛機水平分速度保持不變【答案】 BC【解析】A．飛機做曲線運動，所受合力方向指向軌跡的凹向，則合力方向不一定豎直向下，選項A錯誤；B．飛機做曲線運動，加速度不為零，則所受合力大小不等于0，選項B正確；CD．飛機的速率保持不變，則向下運動時豎直分速度變大，水平分速度減小，選項C正確，D錯誤。故選BC。8、（多選）（2022·湖南省隆回縣第二中學(xué)模擬預(yù)測）如圖所示為內(nèi)燃機中輕質(zhì)活塞和曲柄連桿結(jié)構(gòu)的示意圖和簡圖。氣缸內(nèi)高壓氣體推動活塞使其往復(fù)運動，某時刻活塞的速度為，連桿AO與活塞軸線BO垂直，氣缸中高壓氣體及外部大氣對活塞作用力的合力大小為F，已知，不計一切摩擦，則此刻（　?。?/span>A．活塞對連桿AB的作用力為2FB．氣缸壁對活塞的作用力為C．連桿AB的A端沿連桿AB方向的線速度為D．連桿OA的A端繞O點轉(zhuǎn)動的線速度為【答案】 BD【解析】AB．連桿AO與活塞軸線BO垂直時，由幾何關(guān)系可知BA與BO之間的夾角由于是輕質(zhì)活塞，所以活塞所受合外力為零，活塞受連桿AB對其的推力、氣缸壁對其的彈力和高壓氣體及外部大氣對活塞的作用力作用，如圖所示根據(jù)平衡條件可得解得故A錯誤，B正確；CD．沿連桿AB方向和垂直于連桿AB方向分解，如圖所示沿連桿AB方向的速度連桿OA的A端繞O轉(zhuǎn)動的線速度故C錯誤，D正確。故選BD.9、（2022·廣東·高三專題練習(xí)）質(zhì)量的物體在光滑水平面上運動，其在相互垂直的x方向和y方向的分速度和隨時間變化的圖像如圖甲、乙所示，求：（1）物體所受的合力大小；（2）物體的初速度大小；（3）0~4s內(nèi)物體的位移大??；（4）時物體的速度大小；（5）物體運動的軌跡表達式。【答案】（1）1N；（2）3 m/s；（3）；（4）5 m/s；（5）【解析】（1）物體在x方向的加速度大小在y方向的加速度大小故合加速度為根據(jù)牛頓第二定律得（2）由題圖可知，，所以物體的初速度大小為（3）0~4s內(nèi)物體在x、y方向上位移分別為，所以0~4s內(nèi)物體的位移（4）時，物體在x、y方向上位移速度分別為，所以此時物體的速度大小為（5）由，，，，聯(lián)立可得10、（2022·北京東城·三模）某質(zhì)點在Oxy平面上運動t=0時，質(zhì)點位于y軸上。它在x方向運動速度-時間圖像如圖甲所示，它在y方向的位移-時間圖像如圖乙所示。有關(guān)該質(zhì)點的運動情況，下列說法正確的是（　?。?/span>A．質(zhì)點沿x軸正方向做勻速直線運動 B．質(zhì)點沿y軸正方向做勻速直線運動C．質(zhì)點在t=1s時速度大小為 D．質(zhì)點在t=1s時的位置坐標(biāo)【答案】 D【解析】A．質(zhì)點沿x軸正方向做勻加速直線運動，A錯誤；B．質(zhì)點沿y軸負(fù)方向做勻速直線運動，B錯誤；C．質(zhì)點在t=1s時x方向上的速度大小為6m/s，y方向上的速度大小為故質(zhì)點在t=1s時速度大小為C錯誤；D．質(zhì)點在t=1s時縱坐標(biāo)的位置為；t=0時，質(zhì)點位于y軸上橫坐標(biāo)的位置坐標(biāo)，故質(zhì)點在t=1s時橫坐標(biāo)的位置為質(zhì)點在t=1s時的位置坐標(biāo)，D正確。故選D。11、（2022·山東·高三專題練習(xí)）如圖所示，細(xì)繩AB和BC連接著一質(zhì)量為m的物體P，其中繩子的A端固定，C端通過大小不計的光滑定滑輪連接著一質(zhì)量也為 m的物體Q（P、Q均可視為質(zhì)點）。開始時，用手托住物體P，使物體P與A、C兩點等高在一條水平直線上，且繩子處于拉直的狀態(tài)，把手放開， P下落到圖示位置時，夾角如圖所示。已知AB=L，重力加速度為g。則由開始下落到圖示位置的過程中，下列說法正確的是（　?。?/span>A．物體Q與物體P的速度大小始終相等B．釋放瞬間P的加速度小于gC．圖示位置時，Q的速度大小為D．圖示位置時，Q的速度大小為【答案】 D【解析】A．P與Q的速度關(guān)系如圖所示釋放后，P繞A點做圓周運動，P的速度沿圓周的切線方向，當(dāng)繩BC與水平夾角為30°時，繩BC與繩AB垂直，P的速度方向沿CB的延長線，此時物體Q與物體P的速度大小相等，之前的過程中，速度大小不相等，故A錯誤；B．如圖中虛線所示，釋放瞬間，P所受合力為重力，故加速度等于g，故B錯誤；CD．如圖中虛線所示AC=2LP處于AC的中點，則有BC=L當(dāng)下降到圖示位置時Q上升的高度P下降的高度為由于P的速度方向在CB的延長線上，故此時P、Q速度大小相等，設(shè)為v，根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得解得故D正確，C錯誤。故選D。12、（2022·山東·模擬預(yù)測）如圖甲所示，傾角為的斜面固定在水平地面上，斜面上一木塊受到與斜面底邊平行的力F的作用，當(dāng)力F逐漸增大時，木塊所受的摩擦力f和力F的大小關(guān)系如圖乙所示。若木塊的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，圖中、、均為已知量，重力加速度為g，下列說法正確的是（　?。?/span>A．木塊的質(zhì)量可表示為B．木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)可表示為C．F小于時木塊所受的摩擦力與斜面底邊垂直且沿斜面向上D．F大于后木塊做直線運動【答案】 B【解析】A．將木塊所受重力分解為垂直于斜面方向和沿斜面方向，分析斜面所在平面內(nèi)的木塊受力情況，根據(jù)平衡條件得當(dāng)F=0時，由題圖乙可知所以可求出木塊的質(zhì)量故A錯誤；B．當(dāng)木塊剛要運動時，靜摩擦力達到最大，有求出木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)又聯(lián)立以上兩式得故B正確。C．F小于F1時，摩擦力小于最大靜摩擦力，則木塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，故摩擦力方向與F和重力的下滑分力的合力方向相反，故不與斜面底邊垂直，故C錯誤；D．F大于F1后木塊將運動，所受摩擦力和重力不變，但力F一直增大，所以木塊所受合力方向不斷變化，故木塊做曲線運動，故D錯誤。故選B。13、（2022·江蘇連云港·二模）單板大跳臺是一項緊張刺激項目。2022年北京冬奧會期間，一觀眾用手機連拍功能拍攝運動員從起跳到落地的全過程，合成圖如圖所示。忽略空氣阻力，且將運動員視為質(zhì)點。則運動員（　?。?/span>A．在空中飛行過程是變加速曲線運動B．在斜向上飛行到最高點的過程中，其動能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能C．運動員從起跳后到落地前，重力的瞬時功率先減小后增大D．運動員在空中飛行過程中，動量的變化率在不斷變化【答案】 C【解析】A．忽略空氣阻力，在空中飛行過程中，只受豎直向下的重力，而且因為初速度不在豎直方向上，故運動員在空中做勻變速曲線運動，故A錯誤；B．在斜向上飛行到最高點時，豎直方向的速度為零，但水平方向的速度不為零，所以在斜向上飛行到最高點的過程中，其動能沒有全部轉(zhuǎn)化為重力勢能，故B錯誤；C．在空中飛行過程中，豎直方向的速度先減小后增大，根據(jù)可知運動員從起跳后到落地前，重力的瞬時功率先減小后增大，故C正確；D．運動員在空中飛行過程中，只受豎直向下的重力，動量的變化率為所以動量的變化率在不變，故D錯誤；故選C。14、（2022·湖北·黃岡中學(xué)三模）一根長為的輕桿OA，O端用鉸鏈固定，另一端固定著一個質(zhì)量為m的小球，輕桿靠在一個高為、質(zhì)量為M的物塊上，現(xiàn)有輕微的擾動，使桿由豎直狀態(tài)開始向右傾倒，若物塊與地面摩擦不計，重力加速度為g，則桿與水平方向夾角為=30°時，小球A的線速度為（　　）A． B． C． D．【答案】 B【解析】根據(jù)運動的合成與分解可知，接觸點B的實際運動為合運動，速度大小為，方向水平向右；可將B點運動的速度沿垂直于桿和沿桿的方向分解。當(dāng)桿與水平方向夾角為=30°時，B點的線速度（垂直于桿的分速度）為設(shè)小球A的線速度為v0，由題意可知方向垂直于輕桿，對小球和物塊，由動能定理可得解得故B正確，ACD錯誤。故選B。。15、（多選）（2022·內(nèi)蒙古·海拉爾第二中學(xué)模擬預(yù)測）冰壺比賽中投壺手在投出冰壺時會帶有一定的旋轉(zhuǎn)（自旋），擦冰手在冰壺運動的前方高速摩擦冰面（刷冰），減小冰壺前側(cè)受到的摩擦力，可使冰壺做曲線運動。在圖示的各圖中，圓表示冰壺，ω表示冰壺自旋的方向，v表示冰壺前進的方向，則在刷冰的過程中，冰壺運動的軌跡（虛線表示）可能正確的是（　?。?/span>A． B．C． D．【答案】 AD【解析】由題意可知，擦冰手在冰壺運動的前方高速摩擦冰面（刷冰），減小冰壺前側(cè)受到的摩擦力，而后側(cè)所受摩擦力幾乎不變，若冰壺按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則沿速度垂直的方向，摩擦力的合力向左，則冰壺運動軌跡將向左偏轉(zhuǎn)；同理若冰壺按順時針方向旋轉(zhuǎn)，冰壺運動軌跡向右偏轉(zhuǎn)。故選AD。16、（多選）（2022·海南?？?/span>·一模）如圖所示，質(zhì)量為m的帶孔小球穿過豎直固定的光滑桿，質(zhì)量也為m的物塊用輕繩跨過光滑的輕質(zhì)定滑輪與小球連接，小球位于O點時連接小球的輕繩水平。現(xiàn)把小球拉至A點由靜止釋放，小球最低運動到B點，在小球從A點運動到B點的過程中，下列說法正確的是（　?。?/span>A．OA<OBB．小球運動到O點時速度最大C．小球運動到O點時，物塊的速度為零D．小球在A點時，小球的機械能最大【答案】 AC【解析】A．找一點C，A、C關(guān)于O點對稱，小球從A運動到C的過程，整體重力勢能減小，根據(jù)能量守恒可知動能增大，即小球運動到C點時有速度，會繼續(xù)向下運動，所以OA<OBA正確；B．小球運動到O點時，仍有向下的加速度（重力加速度g），會繼續(xù)向下加速運動，直到加速度為零時速度最大，B錯誤；C．小球運動到O點時，速度向下，剛好與連接小球的輕繩垂直，在沿繩方向沒有分速度，故物塊的速度為零，C正確；D．小球和物塊組成的系統(tǒng)機械能守恒，小球從A運動到O的過程，拉力對小球做正功，小球的機械能增大，故小球在A點時，小球的機械能并不是最大，D錯誤。故選AC。17、（2022·全國·高三專題練習(xí)）一小船渡河，河寬d＝180 m，水流速度v1＝2.5 m/s。（1）若船在靜水中的速度為v2＝5 m/s。①欲使船在最短的時間內(nèi)渡河，船頭應(yīng)朝什么方向？用多長時間？位移是多少？②欲使船渡河的航程最短，船頭應(yīng)朝什么方向？用多長時間？位移是多少？（2）若船在靜水中的速度v2＝1.5 m/s，要使船渡河的航程最短，船頭應(yīng)朝什么方向？用多長時間？位移是多少？【答案】（1）①船頭應(yīng)朝垂直河岸方向，36s，，②船頭與上游河岸成60°，，180m；（2）船頭應(yīng)朝上游與河岸成53°方向，，【解析】(1)若v2＝5 m/s。欲使船在最短時間內(nèi)渡河，船頭應(yīng)朝垂直河岸方向；當(dāng)船頭垂直河岸時，如圖所示合速度為傾斜方向，垂直分速度為v2＝5 m/s，②欲使船渡河航程最短，合速度應(yīng)沿垂直河岸方向，如圖所示船頭應(yīng)朝v2方向。垂直河岸過河要求，有得所以當(dāng)船頭與上游河岸成60°時航程最短(2)若v2＝1.5 m/s。與(1)中②不同，因為船速小于水速，所以船一定向下游漂移，設(shè)合速度方向與河岸下游方向夾角為θ，則航程欲使航程最短，需θ最大，如圖丙所示，由出發(fā)點A作出v1矢量，以v1矢量末端為圓心，v2大小為半徑作圓，A點與圓周上某點的連線即為合速度方向，欲使v合與水平方向夾角最大，應(yīng)使v合與圓相切，即得所以船頭應(yīng)朝上游與河岸成53°方向18、（2022·山東日照·模擬預(yù)測）一上表面光滑的斜面體ABCDEF固定在水平地面上，側(cè)截面CBF為直角三角形且與ABCD面垂直，，BC邊長度為7.5m。一質(zhì)量為0.1kg的小木塊位于斜面體底端A處，某時刻起在力F作用下，以5m/s2的加速度沿AG方向由靜止起做勻加速直線運動，一段時間后，撤去力F，木塊恰好從C點沿DC方向飛出斜面體。已知AG與AD夾角為60°，重力加速度取10m/s2。求：（1）F的大小和方向；（2）AB的長度。【答案】（1）N，方向在斜面平面上與AG方向的夾角為30°；（2）m【解析】（1）物塊在斜面上的下滑分力方向平行于DA向下，大小為F1=mgsinθ=0.5N合力沿AG向上，大小為F合=ma=0.5N如圖所示，由平行四邊形定則和幾何關(guān)系可得F=2macos30°=N方向在斜面平面上與AG方向的夾角為30°。（2）設(shè)歷時t1撤去力F，撤去F瞬時木塊沿BC方向速度大小為v1，木塊沿AB方向速度大小為v2，撤去F后歷時t2到達C處。撤去F前，木塊沿BC方向加速度a1=asin30°=2.5m/s2撤去F后，木塊沿CB方向加速度a2=gsin30°=5m/s2沿BC方向，有解得v1=5m/s根據(jù)速度的合成與分解v1=v2tan30°向上加速的時間t1==2s向上減速的時間t2==1sAB的長度解得m19、（2021·遼寧·高考真題）1935年5月，紅軍為突破“圍剿”決定強渡大渡河。首支共產(chǎn)黨員突擊隊冒著槍林彈雨依托僅有的一條小木船堅決強突。若河面寬300m，水流速度3m/s，木船相對靜水速度1m/s，則突擊隊渡河所需的最短時間為（　?。?/span>A．75s B．95sC．100s D．300s【答案】 D【解析】河寬一定，當(dāng)木船船頭垂直河岸時，在河寬方向上的速度最大，渡河用時最短，即木船相對靜水的速度，渡河時間最短為故選D。20、（2020·山東·高考真題）單板滑雪U型池比賽是冬奧會比賽項目，其場地可以簡化為如圖甲所示的模型： U形滑道由兩個半徑相同的四分之一圓柱面軌道和一個中央的平面直軌道連接而成，軌道傾角為17.2°。某次練習(xí)過程中，運動員以vM=10 m/s的速度從軌道邊緣上的M點沿軌道的豎直切面ABCD滑出軌道，速度方向與軌道邊緣線AD的夾角α=72.8°，騰空后沿軌道邊緣的N點進入軌道。圖乙為騰空過程左視圖。該運動員可視為質(zhì)點，不計空氣阻力，取重力加速度的大小g=10 m/s2， sin72.8°=0.96，cos72.8°=0.30。求：(1)運動員騰空過程中離開AD的距離的最大值d；(2)M、N之間的距離L。【答案】 (1)4.8 m；(2)12 m【解析】(1)在M點，設(shè)運動員在ABCD面內(nèi)垂直AD方向的分速度為v1，由運動的合成與分解規(guī)律得 ①設(shè)運動員在ABCD面內(nèi)垂直AD方向的分加速度為a1，由牛頓第二定律得mgcos17.2°=ma1 ②由運動學(xué)公式得 ③聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)得d=4.8 m ④(2)在M點，設(shè)運動員在ABCD面內(nèi)平行AD方向的分速度為v2，由運動的合成與分解規(guī)得v2=vMcos72.8° ⑤設(shè)運動員在ABCD面內(nèi)平行AD方向的分加速度為a2，由牛頓第二定律得mgsin17.2°=ma2 ⑥設(shè)騰空時間為t，由運動學(xué)公式得 ⑦ ⑧聯(lián)立①②⑤⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得L=12 m ⑨

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