2019版高考物理總復習 第9課 曲線運動 運動的合成與分解練習.doc
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第9課 曲線運動 運動的合成與分解 1.曲線運動的條件 a.根據F合與v是否共線判斷物體的運動情況 (1)(2017紅橋區(qū)模擬,6分)一個質點受到兩個互成銳角的力F1和F2的作用,由靜止開始運動,若運動中保持兩個力的方向不變,但F1突然增大ΔF,則質點此后( ) A.一定做勻變速曲線運動 B.可能做勻速直線運動 C.可能做變加速曲線運動 D.一定做勻變速直線運動 答案:A 解析:質點原來是靜止的,在F1、F2的合力的作用下開始運動,此時質點沿F1、F2的合力F合1方向做直線運動,運動一段時間之后,物體具有速度,而此時將F1突然增大為F1+ΔF,F1+ΔF、F2它們的合力發(fā)生變化,變?yōu)镕合2,即F1改變之后,合力的大小、方向都發(fā)生了改變,如圖所示。原來質點沿F合1方向做直線運動,合力變?yōu)镕合2后,不再和速度的方向在同一條直線上,所以此后質點將做曲線運動,由于F1+ΔF、F2都是恒力,改變之后它們的合力還是恒力F合2,質點的加速度為定值,所以在相等的時間里速度的增量一定相等,故質點是在做勻變速曲線運動,故B項、C項、D項均錯誤,A項正確。 b.根據F合指向物體運動軌跡凹側判斷合力的方向 (2)(2018改編,6分)一質點在恒定合力作用下沿曲線abc從a運動到c,已知質點的速率是遞減的。關于在b點時質點所受合力的方向,下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在b點的切線)( ) 答案:C 解析:質點做曲線運動,合力與速度方向不在同一直線上,應指向軌跡彎曲的凹側,不可能沿軌跡的切線方向,故A項錯誤。B項圖中合力方向指向軌跡的凹側,但是與速度方向成銳角,質點的速率增大,與題意不符,故B項錯誤。C項圖中合力方向指向軌跡的凹側,而且與速度方向成鈍角,質點的速率減小,符合題意,故C項正確。D項圖中合力方向指向軌跡的外側,質點的軌跡應向上彎曲,不可能沿如圖的軌跡運動,故D項錯誤。 2.運動的合成與分解的應用 a.利用平行四邊形定則分解速度時的操作方法 (3)(2015全國Ⅱ,6分)由于衛(wèi)星的發(fā)射場不在赤道上,同步衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉移軌道經過調整再進入地球同步軌道。當衛(wèi)星在轉移軌道上飛經赤道上空時,發(fā)動機點火,給衛(wèi)星一附加速度,使衛(wèi)星沿同步軌道運行。已知同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度約為3.1103 m/s,某次發(fā)射衛(wèi)星飛經赤道上空時的速度為1.55103 m/s,此時衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同,轉移軌道和同步軌道的夾角為30,如圖所示,發(fā)動機給衛(wèi)星的附加速度的方向和大小約為( ) A.西偏北方向,1.9103 m/s B.東偏南方向,1.9103 m/s C.西偏北方向,2.7103 m/s D.東偏南方向,2.7103 m/s 答案:B 解析:由題設條件可知合速度為同步衛(wèi)星的線速度,為v=3.1103 m/s;一個分速度為衛(wèi)星在轉移軌道上的速度,為v1=1.55103 m/s。合速度與該分速度的夾角為30,根據平行四邊形定則,另一個分速度v2如圖所示。 該分速度的方向為東偏南方向,根據余弦定理,大小為v2==1.9103 m/s,故A項、C項、D項均錯誤,B項正確。 b.分運動具有獨立性 (4)(經典題,6分)降落傘在勻速下降過程中遇到水平方向吹來的風,風速越大,則降落傘( ) A.下落的時間越短 B.下落的時間越長 C.落地時速度越小 D.落地時速度越大 答案:D 解析:降落傘參加了豎直方向的分運動和水平方向的分運動,水平分運動對豎直分運動無影響,故風速變大時,下落的時間不變,故A項、B項均錯誤。兩分速度方向垂直,由速度合成知v=,水平風速vx越大,則降落傘落地時速度v越大,故C項錯誤,D項正確。 c.利用運動的合成與分解的思想研究曲線運動 (5)(2018改編,6分)風洞是研究空氣動力學的實驗設備。如圖所示,將剛性桿水平固定在風洞內距地面高度H=3.2 m處,桿上套一質量m=3 kg,可沿桿滑動的小球。將小球所受的風力調節(jié)為F=15 N,方向水平向左。小球以速度v0=8 m/s向右離開桿端,假設小球所受風力不變,取g=10 m/s2。求小球落地時的位移。 答案: m(6分) 解析:小球在豎直方向做自由落體運動,豎直方向的位移H=3.2 m 運動時間為t==0.8 s(2分) 小球在水平方向做勻減速運動,加速度a==5 m/s2(2分) 水平位移x=v0t-at2=4.8 m(1分) 合位移s== m(1分) 3.運動的合成與分解的特例 a.渡河模型 (6)(2014四川理綜,6分)有一條兩岸平直、河水均勻流動、流速恒為v的大河。小明駕著小船渡河,去程時船頭指向始終與河岸垂直,回程時行駛路線與河岸垂直。去程與回程所用時間的比值為k,船在靜水中的速度大小相同,則小船在靜水中的速度大小為( ) A. B. C. D. 答案:B 解析:設小船在靜水中的速度大小為v1。去程時船頭指向始終與河岸垂直,如圖(a)所示,則有t去=。當回程時行駛路線與河岸垂直,如圖(b)所示,則有t回=,根據幾何關系可知v合=,t回=。由于去程與回程所用時間的比值為k,則=k,解得v1=,故A項、C項、D項均錯誤,B項正確。 b.“關聯”速度問題 (7)(經典題,6分)如圖所示,開始時A、B間的細繩呈水平狀態(tài),現由計算機控制物體A的運動,使其恰好以速度v0沿豎直桿勻速下滑,經細繩通過定滑輪拉動物體B在水平面上運動(B始終未與滑輪相碰),則下列vt圖像中,最接近物體B的運動情況的是( ) 答案:A 解析:將與物體A相連的繩端速度v0分解為沿繩伸長方向的速度v1和垂直于繩方向的速度v2,則物體B的速度vB=v1=v0sin θ,在t=0時刻θ=0,vB=0,故C項錯誤。之后隨θ增大,sin θ增大,B的速度增大,但開始時sin__θ變化快,速度增加得快,圖線的斜率大,隨θ增大,速度增加得慢,若繩和桿足夠長,則物體B的速度趨近于A的速度,故A項正確。- 配套講稿:
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