2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第9課 曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解練習(xí).doc

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第9課　曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 1．曲線運(yùn)動(dòng)的條件 a．根據(jù)F合與v是否共線判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況 (1)(2017紅橋區(qū)模擬，6分)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到兩個(gè)互成銳角的力F1和F2的作用，由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)中保持兩個(gè)力的方向不變，但F1突然增大ΔF，則質(zhì)點(diǎn)此后(　　) A．一定做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)　　　 B．可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) C．可能做變加速曲線運(yùn)動(dòng)　　 D．一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 答案：A 解析：質(zhì)點(diǎn)原來(lái)是靜止的，在F1、F2的合力的作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)沿F1、F2的合力F合1方向做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間之后，物體具有速度，而此時(shí)將F1突然增大為F1＋ΔF，F(xiàn)1＋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(lái)質(zhì)點(diǎn)沿F合1方向做直線運(yùn)動(dòng)，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(zhì)點(diǎn)將做曲線運(yùn)動(dòng)，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(zhì)點(diǎn)的加速度為定值，所以在相等的時(shí)間里速度的增量一定相等，故質(zhì)點(diǎn)是在做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故B項(xiàng)、C項(xiàng)、D項(xiàng)均錯(cuò)誤，A項(xiàng)正確。 b．根據(jù)F合指向物體運(yùn)動(dòng)軌跡凹側(cè)判斷合力的方向 (2)(2018改編，6分)一質(zhì)點(diǎn)在恒定合力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動(dòng)到c，已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的。關(guān)于在b點(diǎn)時(shí)質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的切線)(　　) 答案：C 解析：質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，合力與速度方向不在同一直線上，應(yīng)指向軌跡彎曲的凹側(cè)，不可能沿軌跡的切線方向，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。B項(xiàng)圖中合力方向指向軌跡的凹側(cè)，但是與速度方向成銳角，質(zhì)點(diǎn)的速率增大，與題意不符，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。C項(xiàng)圖中合力方向指向軌跡的凹側(cè)，而且與速度方向成鈍角，質(zhì)點(diǎn)的速率減小，符合題意，故C項(xiàng)正確。D項(xiàng)圖中合力方向指向軌跡的外側(cè)，質(zhì)點(diǎn)的軌跡應(yīng)向上彎曲，不可能沿如圖的軌跡運(yùn)動(dòng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．運(yùn)動(dòng)的合成與分解的應(yīng)用 a．利用平行四邊形定則分解速度時(shí)的操作方法 (3)(2015全國(guó)Ⅱ，6分)由于衛(wèi)星的發(fā)射場(chǎng)不在赤道上，同步衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過(guò)調(diào)整再進(jìn)入地球同步軌道。當(dāng)衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，給衛(wèi)星一附加速度，使衛(wèi)星沿同步軌道運(yùn)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(jīng)赤道上空時(shí)的速度為1.55103 m/s，此時(shí)衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同，轉(zhuǎn)移軌道和同步軌道的夾角為30，如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)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(shè)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(gè)分速度為衛(wèi)星在轉(zhuǎn)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(jù)平行四邊形定則，另一個(gè)分速度v2如圖所示。 該分速度的方向?yàn)闁|偏南方向，根據(jù)余弦定理，大小為v2＝＝1.9103 m/s，故A項(xiàng)、C項(xiàng)、D項(xiàng)均錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。 b．分運(yùn)動(dòng)具有獨(dú)立性 (4)(經(jīng)典題，6分)降落傘在勻速下降過(guò)程中遇到水平方向吹來(lái)的風(fēng)，風(fēng)速越大，則降落傘(　　) A．下落的時(shí)間越短　　　　　　　　 B．下落的時(shí)間越長(zhǎng) C．落地時(shí)速度越小　　　　　　　　 D．落地時(shí)速度越大 答案：D 解析：降落傘參加了豎直方向的分運(yùn)動(dòng)和水平方向的分運(yùn)動(dòng)，水平分運(yùn)動(dòng)對(duì)豎直分運(yùn)動(dòng)無(wú)影響，故風(fēng)速變大時(shí)，下落的時(shí)間不變，故A項(xiàng)、B項(xiàng)均錯(cuò)誤。兩分速度方向垂直，由速度合成知v＝，水平風(fēng)速vx越大，則降落傘落地時(shí)速度v越大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。 c．利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的思想研究曲線運(yùn)動(dòng) (5)(2018改編，6分)風(fēng)洞是研究空氣動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。如圖所示，將剛性桿水平固定在風(fēng)洞內(nèi)距地面高度H＝3.2 m處，桿上套一質(zhì)量m＝3 kg，可沿桿滑動(dòng)的小球。將小球所受的風(fēng)力調(diào)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(kāi)桿端，假設(shè)小球所受風(fēng)力不變，取g＝10 m/s2。求小球落地時(shí)的位移。 答案： m(6分) 解析：小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，豎直方向的位移H＝3.2 m 運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝＝0.8 s(2分) 小球在水平方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)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(dòng)、流速恒為v的大河。小明駕著小船渡河，去程時(shí)船頭指向始終與河岸垂直，回程時(shí)行駛路線與河岸垂直。去程與回程所用時(shí)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(shè)小船在靜水中的速度大小為v1。去程時(shí)船頭指向始終與河岸垂直，如圖(a)所示，則有t去＝。當(dāng)回程時(shí)行駛路線與河岸垂直，如圖(b)所示，則有t回＝，根據(jù)幾何關(guān)系可知v合＝，t回＝。由于去程與回程所用時(shí)間的比值為k，則＝k，解得v1＝，故A項(xiàng)、C項(xiàng)、D項(xiàng)均錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。 b．“關(guān)聯(lián)”速度問(wèn)題 (7)(經(jīng)典題，6分)如圖所示，開(kāi)始時(shí)A、B間的細(xì)繩呈水平狀態(tài)，現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制物體A的運(yùn)動(dòng)，使其恰好以速度v0沿豎直桿勻速下滑，經(jīng)細(xì)繩通過(guò)定滑輪拉動(dòng)物體B在水平面上運(yùn)動(dòng)(B始終未與滑輪相碰)，則下列vt圖像中，最接近物體B的運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)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(shí)刻θ＝0，vB＝0，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。之后隨θ增大，sin θ增大，B的速度增大，但開(kāi)始時(shí)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(zhǎng)，則物體B的速度趨近于A的速度，故A項(xiàng)正確。