专题21曲线运动运动的合成与分解（原卷版）

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练专题21曲线运动运动的合成与分解导练目标导练内容目标1曲线运动的条件及轨迹分析目标2运动的合成与分解目标3小船过河模型目标4绳（杆）末端速度分解模型【知识导学与典例导练】曲线运动的条件及轨迹分析1．运动轨迹的判断(1)若物体所受合力方向与速度方向在同一直线上，则物体做直线运动；若物体所受合力方向与速度方向不在同一直线上，则物体做曲线运动。(2)物体做曲线运动时，合力指向轨迹的凹侧；运动轨迹在速度方向与合力方向所夹的区间。可速记为“无力不弯，力速两边”。2．速率变化的判断【例1】2023年6月5日，500架无人机点亮淄博夜空，助力高考!无人机编队在夜空中排列出“淄博一座有爱的城市”的字样。若分别以水平向右、竖直向上为轴、轴的正方向，某架参演的无人机在、方向的图像分别如图甲、乙所示，则在时间内，该无人机的运动轨迹可能为（

）A．

B．

C．

D．

运动的合成与分解1.合运动轨迹和性质的判断方法标准:看合初速度方向与合加速度(或合外力)方向是否共线(1)若合加速度的方向与合初速度的方向在同一直线上，则为直线运动，否则为曲线运动。(2)若合加速度不变，则为匀变速运动；若合加速度(大小或方向)变化，则为非匀变速运动。两个互成角度的分运动合运动的性质两个匀速直线运动匀速直线运动一个匀速直线运动、一个匀变速直线运动匀变速曲线运动两个初速度为零的匀加速直线运动匀加速直线运动两个初速度不为零的匀变速直线运动如果v合与a合共线，为匀变速直线运动如果v合与a合不共线，为匀变速曲线运动2．合运动与分运动的关系等时性合运动与分运动同时开始，同时进行，同时结束独立性各分运动相互独立，不受其他运动影响等效性各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果【例2】如图，在灭火抢险的过程中，消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业，梯子与水平面有一定夹角。消防车前进的过程中，人相对梯子匀速向上运动，在地面上看消防队员的运动，下列说法中正确的是（）A．当消防车匀速前进时，消防队员做匀速直线运动B．当消防车匀速前进时，消防队员做匀变速直线运动C．当消防车匀加速前进时，消防队员一定做匀变速直线运动D．当消防车匀加速前进时，消防队员一定做变加速直线运动【例3】平面内质量为1kg的物体沿x、y方向的运动图像分别如图1、2所示，其中沿x方向的图像为顶点在原点的抛物线。关于物体的运动，下列说法正确的是（）A．物体加速度大小为 B．物体做匀变速直线运动C．物体做变加速运动 D．t=1s时物体速度最小，大小为小船过河模型1．船的实际运动：是水流的运动和船相对静水的运动的合运动。2．三种相关速度：船在静水中的速度v船、水的流速v水、船的实际速度v。3．两种渡河方式方式图示说明渡河时间最短当船头垂直河岸时，渡河时间最短，最短时间tmin＝eq\f(d,v船)渡河位移最短当v水<v船时，如果满足v水－v船cosθ＝0，渡河位移最短，xmin＝d当v水>v船时，如果船头方向(即v船方向)与合速度方向垂直，渡河位移最短，最短渡河位移为xmin＝eq\f(dv水,v船)【例4】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（）A．船渡河的最短时间60sB．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．船以最短时间渡河，船在河水中的最大速度是5m/s【例5】一艘小船正在渡河，如图所示，在到达离河对岸处的P点时，其下游处有一危险水域，已知船在静水中的最大速度为，水流的速度大小为，P点离另一河岸的距离大于，下列说法正确的是（）A．小船以最短时间渡河时，可以安全到达河岸B．小船以最短时间渡河时，不能安全到达河岸C．小船渡河的位移可能为D．小船渡河的位移不可能为【例6】如图所示，一艘小船要从O点渡过一条两岸平行、宽度为的河流，已知河水流速为，小船在静水中的速度为，B点距正对岸的A点。下面关于该船渡河的判断，其中正确的是（）A．小船过河的最短时间为B．小船过河的最短航程为C．小船以最短时间过河将在A、B两点间靠岸D．小船可以在对岸A、B两点间任意一点靠岸绳（杆）末端速度分解模型1．模型特点：沿绳(杆)方向的速度分量大小相等。2．分解思路：3．解题原则：把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量，根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解。常见的模型如图所示。【例7】第一次工业革命的关键是蒸汽机的发明，蒸汽机通过连杆把往复直线运动转化为圆周运动。如图所示的机械装置可以将滑块的往复直线运动转化为圆周运动，连杆可绕图中三处的转轴转动。已知OB杆长为L，当连杆AB与水平方向夹角为杆与OB杆的夹角为β时，滑块A向左以速度v做直线运动，OB绕O点沿逆时针方向做匀速转动的角速度为（）A． B． C． D．【例8】如图所示，质量为m的木块a放置在倾角为α的固定斜面上，通过一根不可伸长的细线绕过固定在斜面上的轻滑轮与质量为m、套在杆上的小球b相连，小球以速率v向左匀速运动，不计空气阻力和一切摩擦力，重力加速度为g。当细线与水平杆的夹角为β时（  ）A．木块a的速度大小为v B．木块a的速度大小为C．细线的拉力大于mgsinα D．细线的拉力小于mgsinα【综合提升专练】1．“嫦娥四号”探测器实现人类探测器首次在月球背面软着陆，“嫦娥四号”从距月面的近月轨道下降着陆必须实行动力下降，通过发动机喷气获得动力，其减速着陆的轨迹如图所示，其中段为主减速段，且段轨迹为倾斜直线，则在段发动机喷气的方向可能是（）A．方向 B．方向 C．方向 D．方向2．各种大型的货运站中少不了旋臂式起重机，如图所示，该起重机的旋臂保持不动，可沿旋臂“行走”的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，二是吊着货物沿旋臂水平运动。现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶，同时又启动天车上的起吊电动机，使货物竖直向上做匀加速运动，此时，我们站在地面上观察到货物运动的轨迹可能是下图中的（）A． B．C． D．3．“细雨斜风作晓寒，淡烟疏柳媚晴滩”是宋代文学家苏轼描写早春游山时的沿途景观。有一雨滴从静止开始自由下落一段时间后，进入如图所示的斜风区域并下落一段时间，然后又进入无风区继续运动直至落地，若雨滴受到的阻力可忽略不计，则下图中最接近雨滴真实运动轨迹的是（）A． B．C． D．4．疫情期间，某防控小组用无人机进行物资的无接触运送，无人机沿水平方向做匀速运动，沿竖直方向的位移随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是（）A．0~t1时间内，无人机的位移最大B．0~t1时间内，无人机的速度先增大后减小C．t2时刻，无人机的速度沿水平方向D．t2时刻，无人机回到出发点5．民族运动会上有一骑射项目。如图所示，运动员骑在奔跑的马上，弯弓放箭射击侧向的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1，运动员静止时射出的弓箭速度为v2，跑道离固定目标的最近距离为d。要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短，则（）A．运动员放箭处离目标的距离为B．运动员放箭处离目标的距离为C．箭射到固定目标的最短时间为D．箭射到固定目标的最短时间为6．如图所示，生产车间有两个完全相同的水平传送带甲和乙，它们相互垂直且等高，正常工作时都匀速运动，速度大小分别为、，将工件（视为质点）轻放到传带甲上，工件离开传送带甲前已经与传送带甲的速度相同，并平稳地传送到传送带乙上，且不会从传送带乙的右侧掉落。两传送带正常工作时，对其中一个工件A在传送带乙上留下的痕迹，下图中可能正确的是（）A．

B．

C．

D．

7．某人划船横渡一条河，河的两岸平行，河水流速处处相同，大小为v1，船速大小恒为v2，且，设人以最短时间t1过河时，渡河位移为s1；以最短位移s2过河时，所用时间为t2，则以下关系正确的是（）A． B．C． D．8．南方持续强降雨造成严重的洪涝灾害，也给山东防汛敲响了警钟。在某次抗灾演练中，A地与安置点B的直线距离与平直河岸成60°角，如图所示。演练要求甲、乙两冲锋舟分别从A地以最小的速度和船头指向对岸分别把特殊被困人员各自送到对岸安置点，设水速不变，则甲、乙两冲锋舟的速度和之比为（）A． B． C． D．9．如图所示绳子通过固定在天花板上的定滑轮，左端与套在固定竖直杆上的物体A连接，右端与放在水平面上的物体B相连，到达如图所示位置时，绳与水平面的夹角分别为夹角为、，两物体的速率分别为、，且此时，、，则的大小为（）A． B． C． D．10．某可调式升降台构造如图所示，升降台的下面是一个弧形滑道，通过向右或向左旋转螺母即可实现升降台的上升或下降。当过螺母顶端的半径与水平方向的夹角为时，升降台下降的速度大小为，则此刻螺母向左运动的速度大小为（）A． B． C． D．11．如图所示，水平固定的光滑细长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的细线一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设细线的左边部分与水平方向的夹角为，初始时很小，现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是（  ）A．在向90°增大的过程中，P一直处于超重状态B．当时，P的速度最大C．当时，Q的速度最大D．当时，P、Q的速度大小之比是12．如图，汽车从静止开始通过缆绳将质量为m的货物从A处沿光滑斜面拉到B处，此过程中货物上升高度为h，到B处时定滑轮右侧缆绳与水平方向间的夹角为θ，左侧缆绳与斜面间的夹角为2θ，汽车的速度大小为v，此时货物的速度大小为（

）A． B． C． D．13．如图所示，甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河，河宽d，M、N分别是甲、乙两船的出发点，两船头与河岸均成角，甲船船头恰好对准N点的正对岸P点，经过一段时间乙船恰好到达P点，如果划船速度均为，且两船相遇不影响各自的航行。下列判断正确的是（）A．水流方向向右，大小为B．甲船沿岸方向水平位移为C．甲乙两船不会在上某点相遇D．两船同时到达河对岸，花费时间均为14．如图所示，长为L的轻直棒一端可绕固定轴O在竖直面内转动，另一端固定一质量为m的小球，小球搁在光滑水平升降台上，升降平台以速度v匀速上升。下列说法正确的是（）A．小球做匀速圆周运动B．棒的角速度逐