2023新高考物理一輪復(fù)習(xí)-練案10-第四章-第1講-曲線運(yùn)動-運(yùn)動的合成與分解

練案[10]第四章曲線運(yùn)動萬有引力與航天第1講曲線運(yùn)動運(yùn)動的合成與分解一、選擇題(本題共10小題，1～7題為單選，8～10題為多選)1．(2022·江蘇南京調(diào)研)2022年冬奧會將在北京市和河北省張家口市聯(lián)合舉行，冰球是冬奧會的一個比賽項目。如圖所示，冰球以速度v1在水平冰面上向右運(yùn)動，運(yùn)動員沿冰面在垂直v1的方向上快速擊打冰球，冰球立即獲得沿?fù)舸蚍较虻姆炙俣葀2。不計冰面摩擦和空氣阻力，下列圖中的虛線能正確反映冰球被擊打后運(yùn)動軌跡的是(B)[解析]本題考查物體運(yùn)動軌跡與受力的關(guān)系。物體所受的合力方向與速度方向不在同一直線上做曲線運(yùn)動，合力方向與速度方向在同一直線上做直線運(yùn)動，題中冰球受擊打后在整個水平方向上均不受力，故做直線運(yùn)動，C、D錯誤；實際運(yùn)動的速度為合速度，根據(jù)平行四邊形定則可知，合速度不可能沿?fù)舸虻姆较?，A錯誤，B正確。2．羽毛球運(yùn)動是我國的傳統(tǒng)優(yōu)勢體育項目，在2021年的東京奧運(yùn)會上，中國羽毛球隊獲得了2金4銀。如圖所示，在某次室內(nèi)比賽中羽毛球正在往右上方飛行，虛線為其飛行軌跡，則此時羽毛球受到的合力可能是圖中的(B)A．F1 B．F2C．F3 D．F4[解析]曲線運(yùn)動中合力應(yīng)指向軌跡的“凹”側(cè)，又羽毛球向右上方飛行，速度在減小，所以羽毛球所受合力與速度的夾角大于90°，故F2的方向最合理，故選B。3．(2022·北京市海淀區(qū)高三月考)如圖所示，在觀察小球在桌面上運(yùn)動軌跡的實驗中，在原本的直線路徑旁放一磁鐵，鋼球的運(yùn)動軌跡不再是一條直線，此過程中磁鐵位置不變。下列說法正確的是(A)A．鋼球的合外力一定不為零B．鋼球受到的摩擦力恒定C．鋼球受磁鐵的吸引力恒定D．鋼球的動能一定增加[解析]曲線運(yùn)動的合外力一定不為0，所以A正確；曲線運(yùn)動的方向時刻改變，摩擦力方向與運(yùn)動方向相切，所以摩擦力方向也是改變的，則B錯誤；鋼球受磁鐵的吸引力為變力，因為小球與磁鐵間的距離在變化，吸引力也在變化，所以C錯誤；鋼球的動能先增加后減小，所以D錯誤。4．(2022·寧夏中衛(wèi)市高三模擬)如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的細(xì)繩繞過光滑定滑輪C與質(zhì)量為m的物體A連接，A放在傾角為θ的光滑斜面上，繩的另一端和套在固定豎直桿上的物體B連接。現(xiàn)BC連線恰沿水平方向，從當(dāng)前位置開始B以速度v0勻速下滑。設(shè)繩子的張力為FT，在此后的運(yùn)動過程中，下列說法正確的是(D)A．物體A做減速運(yùn)動 B．物體A做勻速運(yùn)動C．FT可能小于mgsinθ D．FT一定大于mgsinθ[解析]由題意可知，將B的實際運(yùn)動，分解成兩個分運(yùn)動，如圖所示根據(jù)平行四邊形定則，可有vBsinα＝v繩，因B以速度v0勻速下滑，又α在增大，所以繩子速度在增大，則A做加速運(yùn)動，根據(jù)受力分析，結(jié)合牛頓第二定律，則有FT>mgsinθ，故D正確，A、B、C錯誤。5．(2022·廣東肇慶市高三模擬)隨著科技的進(jìn)步，2020年，農(nóng)村和偏遠(yuǎn)山區(qū)也已經(jīng)開始用無人機(jī)配送快遞，如圖甲所示。無人機(jī)在0～5s內(nèi)的飛行過程中，其水平、豎直方向速度vx、vy，與時間t的關(guān)系圖像分別如圖乙、丙所示，規(guī)定豎直方向向上為正方向。下列說法正確的是(C)A．0～2s內(nèi)，無人機(jī)做勻加速直線運(yùn)動B．2s～4s內(nèi)，無人機(jī)做勻減速直線運(yùn)動C．t＝4s時，無人機(jī)運(yùn)動到最高點(diǎn)D．0～5s內(nèi)，無人機(jī)的位移大小為9[解析]0～t1時間內(nèi)，無人機(jī)在水平方向做勻加速運(yùn)動，在豎直方向也做勻加速運(yùn)動，但初速度沿水平方向，合力與速度方向有夾角，因此無人機(jī)做勻變速曲線運(yùn)動，故選項A錯誤；2s～4s時間內(nèi)，無人機(jī)在水平方向做勻速直線運(yùn)動，豎直方向做勻減速直線運(yùn)動，則合運(yùn)動為勻變速曲線運(yùn)動，故選項B錯誤；0～4s時間內(nèi)，豎直方向速度一直為正，即一直向上運(yùn)動，則t＝4s時刻，豎直方向速度為0m·s－1，所以無人機(jī)運(yùn)動到最高點(diǎn)，故選項C正確；0～5s內(nèi)，無人機(jī)的水平位移為9m，豎直位移為1.75m，則合位移為eq\r(x2＋y2)6．(2022·安徽省高三月考)如圖，一小船以2.0m/s的速度勻速前行，站在船上的人豎直向上拋出一小球，小球上升的最大高度為0.45m。當(dāng)小球再次落入手中時，小船前進(jìn)的距離為(假定拋接小球時人手的高度不變，不計空氣阻力，g取10A．0.6mC．1.8m[解析]根據(jù)運(yùn)動的獨(dú)立性，小球在豎直上拋運(yùn)動的過程中，小船以1.0m/s的速度勻速前行，由運(yùn)動學(xué)知識h＝eq\f(1,2)gt2，小球上升的時間t＝0.3s，小球上拋到再次落入手中的時間為2t，則小船前進(jìn)的距離為x＝v·2t＝2.0×2×0.3m＝1.27．(2021·安徽高三專題練習(xí))一河流兩岸平行，水流速率恒定為v1，某人劃船過河船相對靜水的速率為v2，v2>v1，設(shè)人以最短的時間t1過河時，渡河的位移為d1；以最短的位移d2過河時，所用的時間為t2。則下列說法正確的是(C)A．eq\f(t1,t2)＝eq\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,2))，eq\f(d1,d2)＝eq\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,2))B．eq\f(t1,t2)＝eq\f(v\o\al(2,2),v\o\al(2,1))，eq\f(d2,d1)＝eq\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,2))C．eq\f(t1,t2)＝eq\r(1－\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,2)))，eq\f(d1,d2)＝eq\r(1＋\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,2)))D．eq\f(t1,t2)＝eq\r(1－\f(v\o\al(2,2),v\o\al(2,1)))，eq\f(d2,d1)＝eq\r(1＋\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,2)))[解析]船頭垂直河岸出發(fā)時，過河時間最短，即t1＝eq\f(d2,v2)，過河位移d1＝eq\r(d\o\al(2,2)＋v1t12)，船以最短的位移過河時d2＝eq\r(v\o\al(2,2)－v\o\al(2,1))t2，聯(lián)立解得eq\f(t1,t2)＝eq\r(1－\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,2)))，eq\f(d1,d2)＝eq\r(1＋\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,2)))，故A、B、D錯誤，C正確。8．(2021·全國高三一模)籃球無轉(zhuǎn)動加速下落時軌跡如圖甲所示，若在籃球釋放瞬間給它一個轉(zhuǎn)動速度，軌跡如圖乙所示，引起軌跡乙的原因稱為馬格努斯效應(yīng)，馬格努斯效應(yīng)在球類運(yùn)動項目中非常普遍。已知P為甲軌跡上一點(diǎn)，Q為乙軌跡上一點(diǎn)。根據(jù)軌跡下列判斷正確的是(AD)A．籃球在P點(diǎn)受到空氣給它的力不可能水平向左B．籃球在P點(diǎn)受到空氣給它的力可能大于籃球重力C．籃球在Q點(diǎn)受到空氣給它的力可能水平向左D．籃球在Q點(diǎn)受到空氣給它的力可能斜向右上[解析]P做直線運(yùn)動，垂直于直線方向合力為零，因此籃球水平方向不受空氣作用力，籃球加速下落，豎直方向空氣作用力小于重力，故A正確，B錯誤；當(dāng)籃球做曲線運(yùn)動時，需要向心力，空氣給籃球的作用力和重力的合力指向曲線的凹向，重力豎直向下，所以空氣給籃球的作用力可能斜向右上，故C錯誤，D正確。9．如圖所示，在光滑水平面上有兩條互相平行的直線l1、l2，AB是兩條直線的垂線，其中A點(diǎn)在直線l1上，B、C兩點(diǎn)在直線l2上，一個物體沿直線l1以確定的速度勻速向右運(yùn)動，如果物體要從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，圖中1、2、3為其可能的路徑，則可以使物體通過A點(diǎn)時(BC)A．獲得由A指向B的任意大小的瞬時速度；物體的路徑是2B．獲得由A指向B的確定大小的瞬時速度；物體的路徑是2C．持續(xù)受到平行于AB的任意大小的恒力；物體的路徑可能是1D．持續(xù)受到平行于AB的確定大小的恒力；物體的路徑可能是3[解析]物體獲得由A指向B的任意瞬時速度時，由運(yùn)動的合成可知，物體的運(yùn)動路徑是直線，但不一定是路徑2，只有該瞬時速度為某確定值時，物體的路徑才是2，故A錯誤，B正確；物體持續(xù)受到平行AB的任意大小的恒力時，物體做曲線運(yùn)動，且運(yùn)動路徑彎向恒力方向，物體運(yùn)動的路徑可能是1，但路徑一定不會是路徑3，故C正確，D錯誤。10．(2021·全國高三專題練習(xí))如圖所示，在一端封閉的光滑細(xì)玻璃管中注滿清水，水中放一紅蠟塊R(R視為質(zhì)點(diǎn))。將玻璃管的開口端用膠塞塞緊后豎直倒置且與y軸重合，在R從坐標(biāo)原點(diǎn)以速度v0＝3cm/s勻速上浮的同時，玻璃管沿x軸正向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，合速度的方向與y軸夾角為α。則紅蠟塊R的(A．分位移y的平方與x成正比B．分位移y的平方與x成反比C．tanα與時間t成正比D．合速度v的大小與時間t成正比[解析]由題意可知，y軸方向y＝v0t，而x軸方向x＝eq\f(1,2)at2，聯(lián)立可得y2＝eq\f(2v\o\al(2,0),a)x，故A正確，B錯誤；設(shè)合速度的方向與y軸夾角為α，則有tanα＝eq\f(at,v0)＝eq\f(a,v0)t，故C正確；x軸方向vx＝at，那么合速度的大小v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋a2t2)，則v的大小與時間t不成正比，故D錯誤。二、非選擇題11．如圖所示，質(zhì)量為m＝10kg的物體放在水平傳送帶C上，與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ1＝0.4。由于受到相對于地面靜止的光滑導(dǎo)槽A、B的控制，物體只能沿水平導(dǎo)槽運(yùn)動(圖為俯視圖，導(dǎo)槽與傳送帶間有空隙)。現(xiàn)傳送帶以v1＝8m/s的速度向右勻速運(yùn)動，同時用力F拉動物體(方向沿導(dǎo)槽方向)，使物體以v2＝6m/s的速度沿導(dǎo)槽勻速運(yùn)動，g取10[答案]24N[解析]物體有相對于傳送帶水平向左的速度v1和沿導(dǎo)槽的速度v2，故物體相對于傳送帶的速度如圖所示tanθ＝eq\f(v1,v2)＝eq\f(8,6)＝eq\f(4,3)，即θ＝53°，滑動摩擦力方向與相對運(yùn)動方向相反，所以有F＝Ffcosθ＝μmgcosθ＝0.4×10×10×0.6N＝24N。12．河寬d＝60m，水流速度v1＝3m/s，小船在靜水中的速度v2＝6(1)要使它渡河的時間最短，則小船應(yīng)如何渡河？最短時間是多少？(2)要使它渡河的航程最短，則小船應(yīng)如何渡河？最短的航程是多少？(3)若水流速度變?yōu)関3＝10m/s，要使它渡河的航程最短，則小船應(yīng)如何渡河？[答案](1)見解析；(2)見解析；(3)見解析[解析](1)當(dāng)船速垂直河岸過河的時候渡河時間最短，最短時間為tmin＝eq\f(d,v2)＝eq\f(60,6)s＝10s。(2)小船以最短距離過河時，船速需斜向上游，使合速度垂直河岸，設(shè)船速與河岸的夾角為θ，如圖所示由幾何關(guān)系可得cosθ＝eq\f(v1,v2