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文档简介

第2节运动的合成与分解

题型分组基础练

一、一个平面运动的实例分析

1.(2022•辽宁•沈阳二中高三阶段练习)在观察蜡块运动的实验中,假设从某时刻C=0)开始,红蜡

块在玻璃管内每1s上升的距离都是10cm,与此同时,玻璃管向右沿水平方向加速平移,每1s内的位移依

次是4cm、12cm>20cm、28cm。下列说法正确的是()

A.蜡块的运动轨迹是直线

B.蜡块任意1秒钟速度的变化方向一定不同

C.蜡块任意1秒钟速度的变化方向一定相同

D.蜡块任意1秒钟速率的变化量相等

【答案】C

【详解】A.由于红蜡块在玻璃管内每1s上升的距离都是10cm,与此同时,玻璃管向右沿水平方向加速平

移,每1s内的位移依次是4cm、12cm>20cm、28cm。可知,蜡块竖直向上做匀速直线运动,水平向右

做匀加速直线运动,加速度方向水平向右,则蜡块做匀变速曲线运动,即蜡块的运动轨迹是曲线,A错误;

BC.根据

Av

解得

Av=aAt

由于蜡块做匀变速运动,加速度一定,则蜡块任意1秒钟速度的变化量的大小与方向均一定,B错误,C正

确;

D.由于速率只瞬时速度的大小,是一个标量,则蜡块在匀变速曲线运动时,任意1秒钟速率的变化量不相

等,D错误。

故选Co

2.(多选)雨滴由静止开始下落,遇到水平方向吹来的风,下列说法中正确的是()

A.风速越大,雨滴下落的时间越长

B.风速越大,雨滴着地时的速度越大

C.雨滴下落的时间与风速无关

D.雨滴着地时的速度与风速无关

【答案】BC

【详解】AC.将水滴的运动沿水平方向和竖直方向正交分解,水平方向随风一起飘动,竖直方向同时向下

落;由于水平方向的分运动对竖直分运动无影响,故落地时间与水平分速度无关,故C正确,A错误;

BD.两分运动的速度合成可得到合速度

「=加+'

故风速越大,落地时合速度越大,故B正确,D错误。

故选BC。

3.如图所示,乒乓球从斜面上滚下,以一定的速度沿直线运动。在与乒乓球路径相垂直的方向上放一个纸

筒(纸筒的直径略大于乒乓球的直径),当乒乓球经过筒口正前方时,对着球横向吹气,则关于乒乓球的运

动,下列说法中正确的是()

A.乒乓球将保持原有的速度继续前进

B.乒乓球将偏离原有的运动路径,但不进入纸筒

C.乒乓球一定能沿吹气方向进入纸筒

D.只有用力吹气,乒乓球才能沿吹气方向进入纸筒

【答案】B

【详解】当乒乓球经过筒口时,对着球横向吹气,乒乓球沿着原方向做匀速直线运动的同时也会沿着吹气

方向做加速运动,实际运动是两个运动的合运动;故一定不会进入纸筒,要提前吹才会进入纸筒。

故选Bo

4.(2022•江苏省扬州市教育局高一期末)足球被踢出后在空中依次经过。、b、。三点,运动轨迹如图所

示,b为最高点,a、c两点等高。足球从。运动到b的时间为4,从6运动到c的时间为马,它们的大小关

A.八>七B.tx<t2C.%=/2D.无法判断

【答案】B

【详解】由图可知,足球在空中受到空气阻力的作用,从。到》过程,在竖直方向,足球受到的重力竖直向

下,受到空气阻力的竖直分力向下;从6至Ue过程,在竖直方向,足球受到的重力竖直向下,受到空气阻力

的竖直分力向上;可知在竖直方向,从。至防过程的平均加速度大小I大于从6至ijc过程的平均加速度大小

生,由题意可知匕为最高点,a、c两点等高,则有

,1—2,1—2

AZ=—q/j,/l=~

可得

4<t2

B正确,ACD错误。

故选Bo

5.(2022•辽宁•大连八中高一阶段练习)在研究运动的合成与分解时,某同学用红蜡块的运动来进行实

验,如图所示,红蜡块在长约为1m的玻璃管中从底部沿竖直方向向上做匀速直线运动,同时该同学拿着玻

璃管由静止沿水平方向向右做匀加速直线运动,则该过程中关于红蜡块运动情况的描述正确的是()

AjVcm

/心

O

x/cm

【详解】蜡烛参与水平向右的匀加速直线运动和竖直向上的匀速直线运动,合加速度的方向水平向右,合

初速度方向与合加速度方向不在同一条直线上,必然做曲线运动,根据轨迹每点的切线方向表示速度的方

向,轨迹的弯曲的方向大致与所受合力的方向

二、运动的合成与分解

6.关于两个分运动的合运动,下列说法正确的是()

A.两个匀速运动的合运动一定是匀速运动

B.两个直线运动的合运动一定是直线运动

C.合运动的速度一定大于分运动的速度

D.合运动的位移大小不可能小于分运动的位移大小

【答案】A

【详解】A.两个匀速直线运动的合运动一定是直线运动,因为合加速度为零,具有合速度,做匀速直线运

动,故A正确;

B.两个直线运动的合运动不一定是直线运动,如平抛运动,故B错误;

C.根据平行四边形定则知,合速度可能比分速度大,可能比分速度小,可能与分速度相等,故C错误;

D.根据平行四边形定则知,合位移可能比分位移大,可能比分位移小,可能与分位移相等,故D错误。

故选Ao

7.(2022•广东•佛山市高明区第一中学高三阶段练习)如图所示,房屋瓦面与水平面夹角为37°,一小

球从3m长瓦面上滚下,运动过程阻力不计,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,则小球离开瓦面时水平方

向和竖直方向分速度大小分别为()

C.4m/s,6m/sD.5m/s,4m/s

【答案】A

【详解】小球的加速度

mgsin37°.=,.

a=-------------=gsin37=om/s2

m

根据公式

v2=2ax

离开瓦面时速度大小为

v=6m/s

则此时小球水平方向分速度大小为

vx=vcos37°=4.8m/s

竖直方向分速度大小为

vy-vsin37°=3.6m/s

故选A。

8.一质点在xQy平面上运动,02s内质点沿X轴方向的位移一时间图像和沿y轴方向的速度一时间图像

分别如图甲、乙所示,贝U()

A.质点可能做直线运动

B.r=0时质点的速度为0

C.0~1s内质点的位移大小为2m

D.质点在第Is内与第2s内通过的位移相同

【答案】D

【详解】A.根据题图可知,质点在y方向先做初速度为零的匀加速直线运动,再做匀减速直线运动,在x

方向做匀速直线运动,根据运动的合成可知质点做曲线运动,故A错误;

B.根据甲图的位移一时间图像可知x方向的速度大小为

根据乙图可知

%=0

所以t=0时质点的速度为

%=3+嗑=lm/s

故B错误;

C.根据甲图可知,O~ls内质点在x方向的位移大小为

x=uj=1xIm=1m

根据乙图可知,O~ls内质点在y方向的位移大小为

1…।

y=—xlx2m=1m

2

。〜Is内质点的位移大小为

s=小炉+.2-正+]2m_0m

故C错误;

D.根据甲图可知,第2s内质点在x方向的位移大小为

rr

x=vxt=lxIm=Im

根据乙图可知,第2s内质点在y方向的位移大小为

V=—xlx2m=lm

2

第2s内质点的位移大小为

s=y/x,2+y,2=A/12+12m=V2ni

故D正确。

故选Do

9.如图所示,一块橡皮用细线悬挂于。点,用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动,运动中始终保持悬线

竖直,以橡皮初始位置为坐标原点,则橡皮运动的轨迹可能为()

O

【答案】A

【详解】橡皮参与了水平向右和竖直向上的分运动,如图所示

o

两个方向的分运动都是匀速直线运动,匕和吵恒定,则亘定,则橡皮运动的速度大小和方向都不变,即

做匀速直线运动,故A正确,BCD错误。

故选Ao

10.(2022•辽宁•大连佰圣高级中学有限公司高三期中)2022年11月8日举办的珠海航展再次展现了我

国强大的航天制造实力,其中可自由变向的无人机装备表演尤其引人瞩目。若一无人机只受到重力和恒定

推力,正以v=2m/s的速度竖直向上匀速升空,突然收到指令,推力保持原来大小将方向调整为与竖直方向

夹角为60。且不变,则在此后的运动中,无人机的最小速度为()

A.0B.Im/sC.百m/sD.2m/s

【答案】C

【详解】无人机推力调整后速度与受力的关系如图所示

根据平行四边形定则合成推力和重力如图,将速度按照平行和垂直合力的方向进行分解,可知,沿y方向

无人机做匀减速直线运动,沿X方向无人机做匀速运动,当。减小到零时,无人机的速度最小,即此时无人

机的速度等于匕,推力与竖直方向夹角为60。且

序=3

尊与侬的夹角为120。

由几何关系可知,v与与的夹角为60。,故

vx=vsin60°=>/3m/s

故选C。

三、小船渡河问题

11.(2021•黑龙江绥化•高二开学考试)如图所示,船从2处开出后沿直线A6到达对岸,若4?与河岸成

37角,水流速度为4m/s,则船从4点开出的最小速度为(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)(

A.2m/sB.2.4m/sC.3m/sD.3.5m/s

【答案】B

【详解】当船速的方向与合速度方向垂直时,船的速度最小,则最小速度为

VmirFV水

故选B。

12.洪涝灾害常常给我们国家带来巨大的经济损失,如图所示某救援队利用摩托艇将人员进行转移。已知

水的流速恒为匕,水流的方向平行于河岸,摩托艇的速度恒为丫2,河宽为d。该救援队由河岸的尸点出发,

将被困人员转移到河对岸,PQ连线与河岸垂直。则下列说法正确的是()

Q

P

A.如果9>%,摩托艇可能到达0

B.摩托艇运动到河对岸时的速度一定大于匕

d

C.摩托艇渡河的最短时间为一

%

d

D.若摩托艇能到达0,则渡河时间为一

%

【答案】C

【详解】A.如果匕>匕,摩托艇的合速度方向不可能垂直于河岸,所以摩托艇不可能到达0,故A错误;

B.若满足%>匕,则摩托艇的合速度方向可以垂直于河岸,当摩托艇以垂直河岸的合速度方向到达对岸时,

摩托艇的合速度大小为

%=MT<v2

故B错误;

C.当摩托艇分速度V2垂直于河岸时,渡河时间最短,则有

d

%=一

%

故C正确;

D.若摩托艇能到达0,则摩托艇的合速度方向垂直于河岸,此时合速度大小为

渡河时间为

d_

V合7V2~V1V2

故D错误。

故选Co

13.如图所示,河水流速以及渡船在静水中的划行速度大小均恒定,渡船从平直河岸边的/处开始渡河,

当船头方向垂直河岸时,渡船到达正对岸岸边6处下游的C处,4C连线与水流方向的夹角为60°。若要

使渡船从4处开始渡河,能够沿直线到达8处,则船头方向与水流反方向的夹角。的正切值应为()

BC

趣互向

A.OB.J3

【答案】A

【详解】设船在静水中的速度为匕,水速为小则

tan60°=—

%

当船垂直渡河时

tan6=也

故选A。

14.一小船渡河,河宽60m,河水的流速匕与船离河岸的距离d变化的关系如图所示,船在静水中的速度

%=3m/s,若要使船以最短的时间渡河,则()

0

3060dim

A.船运动的轨迹是直线B.船渡河的最短时间是12s

C.船在河水中的加速度大小为OAin/s?D.船在河水中的最大速度是7m/s

【答案】C

【详解】A.由于水流速度变化,船头始终与河岸垂直,所以合速度方向变化,运动的轨迹不可能是直线,

故A错误;

B.船在行驶过程中,船头始终与河岸垂直时渡河时间最短,即

d602

京=~=-rs=20s

v23

故B错误;

C.在d=0到d=30m之间时,由图可知,船沿河岸方向的速度

4,

M二­u

130

船垂直河岸方向的速度h=3m/s,则

d=3t

可得

4

V,=——t

110

由匕、V?的表达式知,船的合加速度

422

a=——m/s=0.4m/s

110

同理可知,在d=50m到d=100m之间g=-0.4m/s2,则船在河水中的加速度大小为OAm/s?,故C正确;

D.船在河水中的最大速度

22

vm=V3+4m/s=5m/s

故D错误。

故选C。

四、关联速度问题

15.(2022•湖北•武汉市第六中学高一阶段练习)如图,跨过光滑定滑轮的轻绳一端系着皮球(系绳延长

线过球心)、一端连在水平台上的玩具小车上,车牵引着绳使球沿光滑竖直墙面从较低处上升。则在球匀速

上升且未离开墙面的过程中()

A.玩具小车做匀速运动B.玩具小车做减速运动

C.绳对球的拉力大小不变D.球对墙的压力逐渐减小

【答案】B

【详解】AB.设绳子与竖直方向的夹角为球的速度为V,将球的速度进行分解,一个沿着绳子的方向,

一个垂直于绳子的方向,则有

耍=vcos^

球匀速上升时的过程中。将增大,所以曦将减小,即小车做减速运动,故A错误、B正确;

CD.球受三个力的作用处于平衡状态,设球重为G,绳对球的拉力为T,球对墙的压力为N,则有

T=-^—

cos。

N=Gtan6

当6增大时,T、N均增大,故CD错误。

故选Bo

16.如图,均质细杆的一端/斜靠在光滑竖直墙面上,另一端6置于光滑水平面上,杆在外力作用下保持

静止,此时细杆与墙面夹角很小。现撤去外力,细杆开始滑落,某时刻细杆与水平面间夹角为夕,此时4

端沿墙面下滑的速度大小为心关于细杆的运动,下列说法正确的是()

A.细杆滑落过程中,8端的速度一直增大

B.细杆滑落过程中,/端沿墙面下滑速度总大于8端沿水平面运动的速度

C.细杆与水平面间夹角为。时,8端沿水平面运动的速度大小腺tan。

D.滑落过程中,细杆上各个点的速度方向都不沿杆的方向

【答案】C

【详解】A.细杆滑落过程中,开始时6端速度为零,当力端滑到地面时6端的速度也为零,可知整个过程

中6端的速度先增大后减小,选项A错误;

BC.细杆与水平面间夹角为即寸,由速度分解知识可知

vAsin0=vBcos0

即方端沿水平面运动的速度大小

vB=vAtan0

则当6角从0~45。时力<0;当6角从45。~90。时%>%;即细杆滑落过程中,/端沿墙面下滑速度先小

于6端沿水平面运动的速度,后大于6端沿水平面运动的速度,选项B错误,C正确;

D.滑落过程中,/点的速度竖直向下,8点的速度水平向右,则杆上其他各点的速度方向介于两者之间,

则必有一点的速度方向沿杆的方向,选项D错误。

故选Co

17.(多选)质量为勿的物体P置于倾角为明的固定光滑斜面上,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小

车,P与滑轮间的细绳平行于斜面,小车以速率r水平向右做匀速直线运动。当小车与滑轮间的细绳和水平

方向成夹角暝时(如图所示),下列判断正确的是()

V

A.P的速率为vcos%B-P的速率为砸■

C.绳的拉力大于机gsin4D.绳的拉力小于mgsinq

【答案】AC

【详解】AB.将小车的速度/分解为沿绳子方向的速度和垂直绳子方向的速度,如图

VP

则沿绳方向的速度等于P的速度,即

Vp=vcos^2

故A正确,B错误;

CD.随劣角的减小,则4增大,则P做加速运动,根据

T-mgsind=ma

可知绳的拉力大于机gsin4,故C正确,D错误。

故选AC。

18.如图所示,轻质不可伸长的细绳绕过光滑定滑轮C与质量为m的物体A连接,A放在倾角为8的

光滑斜面上,绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体B连接。现BC连线恰沿水平方向,从当前位置开始

B以速度西匀速下滑。设绳子的张力为FT,重力加速度为g,在A到达斜面顶端前的运动过程中,下列

说法正确的是()

A.物体A做减速运动B.物体A做匀速运动

C.FT可能小于侬sin0D.FT一定大于ffl^sin9

【答案】D

【详解】AB.设某时刻BC之间的细绳与竖直方向的夹角为则将B的速度分解可知收绳的速度

尸PoCOS0

随着B的下滑,则。减小,-变大,即物体/做加速运动,选项AB错误;

CD.对A分析可知

9-ma

可得

FDm郎in0

选项C错误,D正确。

故选Do

巩固综合提高练

19.每年一度的华南师大附中校运会开幕式举行时,都有各班进行入场式表演,团委宣传部都会利用无人

机进行空中跟踪拍摄。某次拍摄时无人机从地面开始起飞,在空中进行跟踪拍摄。若无人机在水平和竖直

方向运动的速度随时间变化关系图像如图所示,则无人机()

A.在0~4的时间内,运动轨迹为曲线

B.在%~力2的时间内,运动轨迹为直线

C.在0~弓的时间内,位移不断增大

D.在右~4时间内的加速度不断变化

【答案】C

【详解】A.在0~4的时间内,无人机沿x方向和y方向均做初速度为零的匀加速度直线运动,其合运动仍

是直线运动,故A错误;

B.在彳~力2的时间内,无人机的加速度沿y轴负向,但初速度为:时刻的末速度,方向不是沿y轴方向,初

速度和加速度不共线,因此运动轨迹应是曲线,故B错误;

C.在。的时间内,尤方向和>方向的位移都不断增大,根据矢量的合成可知合位移不断增大,故C正确;

D.在时间内无方向做匀减速直线运动,加速度不变,y方向做匀加速直线运动,加速度不变,根据矢

量的合成可知合加速度不变,故D错误。

故选Co

20.(多选)一质量为〃?=0.5kg的物体(视为质点)在坐标系xOy中,从坐标原点。处计时开始沿x轴方向

的匕-f图像如图甲所示,沿>轴方向做初速度为0的%-图像如图乙所示,下列说法正确的是(

A.物体受到的合力为2N

B.2s时物体沿了方向的分速度为4m/s

C.2s时物体的速度为12m/s

D.前2s内物体的位移为4岔m

【答案】BD

【详解】A.由甲图可得

a=――-m/s2=2m/s2

x1

则物体的加速度为

a=Qaj+《=2&m/s2

由牛顿第二定律可得

F=ma=V2N

A错误;

BC.f=2s时,物体分速度分别为

vx=%+axt=6m/s,vy=ayt=4m/s

物体的速度为

B正确,C错误;

D.前t=2s内,物体的分位移分别为

1212

x=vQt+—axt~=8m,j=—ayt'=4m

物体的位移为

yjx2+y2=4y/5m

D正确。

故选BD。

21.(2022•广东实验中学高二阶段练习)跑马射箭是民族马术中的一个比赛项目,如图甲所示,运动员需

骑马在直线跑道上奔跑,弯弓射箭,射击侧方的固定靶标,该过程可简化为如图乙(俯视图)所示的物理

模型:假设运动员骑马以大小为匕的速度沿直线跑道匀速奔驰,其轨迹所在直线与靶心的水平距离为d。运

动员应在合适的位置将箭水平射出,若运动员静止时射出的弓箭速度大小为V?(大于匕),不计空气阻力。

下列说法正确的是()

A.运动员应瞄准靶心放箭

B.要击中侧向的固定目标,箭在空中运动的合速度大小一定是v=

C.为保证箭能命中靶心且在空中运动的时间最短,箭射中靶心的最短时间为《

d

D.为保证箭能命中靶心且在空中运动的距离最短,箭射中靶心的时间为/,,

【答案】D

【详解】A.当箭射出的同时,箭也要参与沿跑道方向的匀速运动,若运动员瞄准靶心放箭,则箭的合速度

方向不会指向靶心,不会击中靶,选项A错误;

B.只有当箭射出时速度方向与直线跑道垂直时,箭在空中运动的合速度大小才是

要击中侧向的固定目标,只需箭的合速度方向指向靶心,箭射出时速度方向不一定要与直线跑道垂直,选

项B错误;

C.为保证箭能命中靶心且在空中运动的时间最短,则需箭射出时速度方向与直线跑道垂直,此时箭射中靶

心的最短时间为

d

%min=—

V2

选项C错误;

D.为保证箭能命中靶心且在空中运动的距离最短,则箭的合速度方向垂直直线跑道,此时箭射中靶心的时

间为

d

选项D正确。

故选Do

22.(2022•河北•石家庄二中实验学校高一阶段练习)如图所示,水平固定的光滑细长杆上套有一物块0,

跨过悬挂于。点的轻小光滑圆环的细线一端连接0,另一端悬挂一物块儿设细线的左边部分与水平方向的

夹角为6,初始时6很小,现将只0由静止同时释放,关于只0以后的运动,下列说法正确的是()

A.在。向90°增大的过程中,户一直处于超重状态

B.当6=90。时,户的速度最大

C.当6=90。时,。的速度最大

D.当6=60°时,P、0的速度大小之比是退:2

【答案】C

【详解】A.户从开始运动到到达最低点的过程中,先向下做加速运动,加速度向下,处于失重状态,然后

又减速向下运动,加速度向上,处于超重状态,故D错误

BC.当。=90°时,9的速度为0,位置最低,即为。到达。点正下方时,此时0的速度最大,即当。=90°

时,0的速度最大,户的速度最小,为零;故B错误,C正确;

D.由题可知,P、0用同一根绳连接,则。沿绳子方向的速度与尸的速度相等,则当6=60。时,

vQCOS60°=vp

解得:

Vp:VQ=1:2

故D错误。

故选c。

23.(2021•江苏•金陵中学高一阶段练习)如图所示,一条小船位于d=200m宽的河正中/点处,从这

里向下游lOOgm处有一危险区,当时水流速度为Vi=5m/so

(1)若小船在静水中速度为vz=4m/s,小船到岸的最短时间是多少?

(2)若小船在静水中速度为%=4m/s,小船以最短的位移到岸,小船船头与河岸夹角及所用时间?

(3)为了使小船避开危险区沿直线到达对岸,小船在静水中的速度至少是?

“100V3m*

•险

【详解】(1)当船头方向垂直河岸时,则渡河时间最短,则最短时间为

2V2

(2)水速大于船速,小船不能垂直过河,设船航行的速度方向与下游河岸夹角为£,则航程

d

X—

2sin/3

则£角越大,航程越短,当£角最大时,航程最短,船头指向如图所示

根据几何关系可知

sin/?=-=—

匕5

£=53°

则船头的方向与上游河岸成37°角,此时,航行的位移为

x=———=125m

2sin/3

船航行的速度

%=Jvj-近=3m/s

所用时间为

X-

——=41.7s

v合

(3)小船避开危险区沿直线到达对岸,合速度与水流速度的夹角为明即有

100

tana=

IOOA/3

a=30°

小船在河水中运动时,当小船在静水中的速度与合速度垂直时,小船在静水中的速度最小为

Vmin-K/SinQ—

24.(2015•广东•高考真题)如图所示,帆板在海面上以速度/朝正西方向运动,帆船以速度『朝正北方

向航行,以帆板为参照物

西书东

A.帆船朝正东方向航行,速度大小为/

B.帆船朝正西方向航行,速度大小为r

C.帆船朝南偏东45。方向航行,速度大小为0V

D.帆船朝北偏东45°方向航行,速度大小为收”

【答案】D

【分析】将帆板视为静止,则可得出船相对于板的速度,再由运动的合成与分解可求得合速度的大小和方

向.

【详解】以帆板为参考系,即把帆板看作静止,则帆船相对于帆板有向东的速度『及向北的速度匕

由矢量合成可知,二者的合速度%=3丫,方向北偏东45°.

25.(2021•辽宁•高考真题)1935年5月,红军为突破“围剿”决定强渡大渡河。首支共产党员突击队冒

着枪林弹雨依托仅有的一条小木船坚决强突。若河面宽300m,水流速度3m/s,木船相对静水速度lm/s,则

突击队渡河所需的最短时间为()

A.75sB.95s

C.100sD.300s

【答案】D

【详解】河宽d=300m一定,当木船船头垂直河岸时,在河宽方向上的速度最大,渡河用时最短,即木船

相对静水的速度v=lm/s,渡河时间最短为

,d300...

U=-=—s=3OOs

V1

故选Do

26.(2011•江苏•高考真题)如图所示,甲、乙两同学从河中。点出发,分别沿直线游到/点和夕点后,

立即沿原路线返回到。点,0A,仍分别与水流方向平行和垂直,且如=仍。若水流速度不变,两人在静水

中游速相等,则他们所用时间方用、乙的大小关系为()

水流方向0F.............A

―►

B

A.f甲</乙B.f甲=坛C.f甲>/乙D.无法确定

【答案】C

【详解】设游速为v,水速为v。,0A=0B=

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