2024-2025学年新教材高中物理第五章抛体运动专题曲线运动的典型问题练习含解析新人教版必修第二册

PAGE7-曲线运动的典型问题(25分钟60分)一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)1.一艘小船在静水中的速度为3m/s,渡过一条宽150m,水流速度为4m/s的河流,则该小船()A.能到达正对岸B.以最短时间渡河时,沿水流方向的位移大小为200mC.渡河的时间可能少于50sD.以最短位移渡河时,位移大小为150m【解析】选B。当船在静水中的速度垂直河岸时渡河时间最短:tmin==50s,故C错误;船以最短时间50s渡河时沿河岸的位移:x=v水tmin=4×50m=200m,即到对岸时被冲下200m,故B正确;因为船在静水中的速度小于河水的流速,由平行四边形定则求合速度不行能垂直河岸,小船不行能垂直河岸到达正对岸,所以最短位移大于河的宽度即大于150m,故A、D错误,故选B。2.如图所示,一条小船位于200m宽的河正中A点处,从这里向下游100m处有一危急区,当时水流速度为4m/s。为了使小船避开危急区沿直线到达对岸,小船在静水中的速度至少是()A.m/s B.m/sC.2m/s D.4m/s【解析】选C。为恰好使小船避开危急区,小船应沿直线AB到达对岸,如图所示,则有tanθ===,所以θ=30°。当船头与AB垂直时,小船在静水中的速度最小,最小速度为v1=v2sinθ=2m/s,故C正确。3.如图所示,一条两岸平行的河流,水以肯定的速度沿河岸的方向匀速流淌,一条小船在静水中的速度为v。若船从A点动身,船头分别沿航线1、2方向行驶到对岸,已知航行方向与河岸的垂线方向夹角相等,两次航行时间分别为t1、t2,则下列说法正确的是 ()A.t1>t2B.t1=t2C.t1<t2D.无法确定【解析】选B。小船在静水中速度相同,两次航行过程中,船头与河岸方向夹角相同,则船沿垂直河岸方向的分速度相同,河宽度肯定,则船在河流中行驶时间相同,故B正确。4.有一条两岸平直、河水匀称流淌、流速恒为v的大河。小明驾着小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路途与河岸垂直。去程与回程所用时间的比值为k,船在静水中的速度大小相同,则小船在静水中的速度大小为()A. B.C. D.【解析】选B。设大河宽度为d,小船在静水中的速度为v0,则去程渡河所用时间t1=,回程渡河所用时间t2=。由题知=k,联立以上各式得v0=。选项B正确,选项A、C、D错误。5.如图所示,套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不行伸长的轻绳与重物B相连。由于B的质量较大,故在释放B后,A将沿杆上升,当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时,其上升速度v1≠0,若这时B的速度为v2,则 ()A.v2=v1B.v2>v1C.v2≠0D.v2=0【解析】选D。把A上升的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的速度,而沿绳子方向的速度与B的速度相等。如图所示,A的速度为v,可看成是合速度,其分速度分别是va、vb,其中va就是B的速度(同一根绳子,大小相同),当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时,va=0,所以B的速度v2=0,故选D。6.如图所示,水平面上固定一个与水平面夹角为θ的斜杆A,另一竖直杆B以速度v水平向左做匀速直线运动,则从两杆起先相交到最终分别的过程中,两杆交点P的速度方向和大小分别为()A.水平向左,大小为vB.竖直向上,大小为vtanθC.沿A杆斜向上,大小为D.沿A杆斜向上,大小为vcosθ【解析】选C。两杆的交点P参加了两个分运动:与B杆一起以速度v水平向左的匀速直线运动和沿B杆竖直向上的匀速运动,交点P的实际运动方向沿A杆斜向上,如图所示,则交点P的速度大小为vP=,故C正确。二、非选择题(本题共2小题,共30分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.(14分)如图所示,一人站在岸上,利用绳和定滑轮拉船靠岸,在某一时刻绳的速度为v,绳AO段与水平面的夹角为θ,OB段与水平面的夹角为α,不计摩擦和轮的质量,则此时小船的速度多大?【解析】小船的运动引起了绳子的收缩以及绳子绕定滑轮转动的效果,所以将小船的运动分解到绳子收缩的方向和垂直于绳子的方向,分解如图所示,则由图可知vA=。答案:8.(16分)如图所示,杆AB沿墙滑下,当杆与水平面的夹角为α,B端的滑动速度为vB时,求A端的滑动速度vA的大小。【解析】将杆A、B两端点的速度进行分解,使其一个重量沿杆的方向,另一个重量垂直于杆的方向,利用沿杆方向的分速度相等即可求解。如图所示,由于v′A=vAsinα,v′B=vBcosα。利用v′A=v′B得vAsinα=vBcosα,所以vA=vBcotα。答案:vBcotα(15分钟40分)9.(6分)(多选)小河宽为d,河水中各点水流速度与各点到较近河岸的距离成正比,v水=kx,k=,x是各点到近岸的距离,小船船头垂直河岸渡河,小船划水速度为v0,则下列说法中正确的是()A.小船渡河时的轨迹为直线B.小船渡河时的轨迹为曲线C.小船到达距河对岸处,船的渡河速度为v0D.小船到达距河对岸处,船的渡河速度为v0【解析】选B、C。小船在沿河岸方向上做变速直线运动,在垂直于河岸方向上做匀速直线运动,合加速度的方向与合速度方向不在同一条直线上,做曲线运动,故B正确,A错误;小船到达距河对岸处,水流速为v水=kd=v0,则v==v0,故C正确;小船到达距河对岸处,水流速度为v水=(d-)=v0,则船的速度v==v0,故D错误。10.(6分)如图所示,一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质缆绳提升一箱货物,已知货箱的质量为M,货物的质量为m,货车以速度v向左做匀速直线运动,在将货物提升到图示的位置时,下列说法正确的是()A.货箱向上运动的速度大于vB.缆绳中的拉力FT等于(M+m)gC.货箱向上运动的速度等于vcosθD.货物对货箱底部的压力等于mg【解析】选C。将货车的速度进行正交分解,如图所示。由于绳子不行伸长,货箱和货物整体向上运动的速度和货车速度沿着绳子方向的重量相等,有v1=vcosθ,故C正确;由于θ不断减小,v1不断增大,故货箱和货物整体向上做加速运动,加速度向上,速度大小小于v,拉力大于(M+m)g,故A、B错误;货箱和货物整体向上做加速运动,加速度向上,属于超重,故箱中的货物对箱底的压力大于mg,D错误。11.(6分)如图所示,有一竖直放置的“T”形架,表面光滑,滑块A、B分别套在水平杆与竖直杆上,A、B用一不行伸长的轻绳相连,A、B质量相等,且可看成质点。起先时轻绳水平伸直,A、B静止,由静止释放B后,当轻绳与竖直方向的夹角为60°时,B沿着竖直杆下滑的速度为v,则A的速度为()A.vB.vC.vD.v【解析】选D。A、B的速度分解如图所示,B沿轻绳方向上的分速度为:v1=vcos60°,A沿轻绳方向上的分速度为:vA1=vAsin60°,因为v1=vA1,则有:vA=v=v,故D正确,A、B、C错误。12.(22分)小船匀速横渡一条河流,当船头垂直对岸方向航行时,在动身后10min到达对岸下游120m处;若船头保持与河岸成α角向上游航行,动身后12.5min到达正对岸。求:小船在静水中的速度、河的宽度以及船头与河