(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時作業(yè)第4章第1講《曲線運(yùn)動運(yùn)動的合成與分解》(含解析)

第1講曲線運(yùn)動運(yùn)動的合成與分解時間：40分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。其中1～6題為單選，7～10題為多選)1．(2020·安徽省皖南八校高三上摸底聯(lián)考)對于做曲線運(yùn)動的物體，下列說法正確的是()A．受力可能為零B．加速度可能保持不變C．一定受到變力的作用D．加速度可能和運(yùn)動方向相同答案B解析做曲線運(yùn)動的物體，一定做變速運(yùn)動，有加速度，根據(jù)牛頓第二定律可知，所受合力不為零，故A錯誤；物體做曲線運(yùn)動的條件是合力與速度不在同一條直線上，即加速度與物體運(yùn)動方向不在同一直線上，該合力可以是變力，也可以保持不變，即加速度可以保持不變，如平拋運(yùn)動，故B正確，C、D錯誤。2.(2020·福建省泉州市高三上質(zhì)量檢查)如圖，一質(zhì)點(diǎn)在某段時間內(nèi)沿曲線從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)，在a、b兩處該質(zhì)點(diǎn)的速率均不為零，則在這段時間內(nèi)()A．該質(zhì)點(diǎn)的加速度方向一定不斷改變B．該質(zhì)點(diǎn)所受的合力大小一定不斷改變C．合力對該質(zhì)點(diǎn)做的功一定不為零D．合力對該質(zhì)點(diǎn)的沖量一定不為零答案D解析質(zhì)點(diǎn)由a到b做曲線運(yùn)動，可能為勻變速曲線運(yùn)動，加速度不變，合力不變，故A、B錯誤；質(zhì)點(diǎn)由a到b可能速度大小不變，但速度方向一定變化，動量一定變化，但動能可能不變，則合力做的功可能為零，合力的沖量一定不為零，故C錯誤，D正確。3．(2021·八省聯(lián)考河北卷)如圖，一小船以1.0m/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(jì)空氣阻力，g取10m/s2)()A．0.3m B.0.6mC．0.9m D.1.2m答案B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v＝1.0m/s的速度勻速前行，由運(yùn)動學(xué)規(guī)律有，小球豎直上拋至最大高度時h＝eq\f(1,2)gt2，可得小球上升至最大高度所用的時間t＝0.3s，小球從拋出到再次落入手中的時間為2t，則當(dāng)小球再次落入手中時，小船前進(jìn)的距離為x＝v·2t＝1.0×2×0.3m＝0.6m，故B正確，A、C、D錯誤。4.(2020·安徽省皖南八校高三上摸底聯(lián)考)如圖所示，一條河岸筆直的河流水速恒定，甲、乙兩小船同時從河岸的A點(diǎn)沿與河岸的夾角均為θ的兩個不同方向渡河。已知兩小船在靜水中航行的速度大小相等，則下列說法正確的是()A．甲先到達(dá)對岸B．乙先到達(dá)對岸C．渡河過程中，甲的位移小于乙的位移D.渡河過程中，甲的位移大于乙的位移答案C解析兩小船在靜水中航行的速度大小相等，且渡河方向與河岸夾角均為θ，所以船速在垂直于河岸方向上的分速度相等；根據(jù)運(yùn)動的獨(dú)立性，船在平行于河岸方向上的分速度不影響過河時間，所以甲、乙兩船同時到達(dá)對岸，故A、B錯誤。甲船在平行河岸方向上的分速度大小為：v甲∥＝|v水－v甲cosθ|，乙船在平行河岸方向上的分速度大小為：v乙∥＝v水＋v乙cosθ，兩船在平行河岸方向上的分位移分別為x甲∥＝v甲∥t，x乙∥＝v乙∥t，則x乙∥>x甲∥，又兩船在垂直河岸方向上的分位移相同，則渡河過程中，甲的位移小于乙的位移，故C正確，D錯誤。5.如圖所示，長為L的直棒一端可繞固定軸O轉(zhuǎn)動，另一端擱在升降平臺上，平臺以速度v勻速上升，當(dāng)棒與豎直方向的夾角為α?xí)r，棒的角速度為()A.eq\f(vsinα,L) B.eq\f(v,Lsinα)C.eq\f(vcosα,L) D.eq\f(v,Lcosα)答案B解析棒與平臺接觸點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動即合運(yùn)動方向是垂直于棒斜向左上，如圖所示，合速度v實(shí)＝ωL，沿豎直方向的速度分量等于v，即ωLsinα＝v，所以ω＝eq\f(v,Lsinα)，故B正確。6.質(zhì)點(diǎn)僅在恒力F的作用下，在xOy平面內(nèi)由坐標(biāo)原點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)的軌跡如圖所示，經(jīng)過A點(diǎn)時速度的方向與x軸平行，則恒力F的方向可能沿()A．x軸正方向 B.x軸負(fù)方向C．y軸正方向 D.y軸負(fù)方向答案D解析曲線運(yùn)動的軌跡夾在v0與力中間，故B、C錯誤。曲線運(yùn)動的速度方向無限趨近力的方向，但永遠(yuǎn)不能達(dá)到力的方向，故A錯誤，D正確。7.民族運(yùn)動會上有一騎射項(xiàng)目如圖所示，運(yùn)動員騎在奔跑的馬上，彎弓放箭射擊側(cè)向的固定目標(biāo)。假設(shè)運(yùn)動員騎馬奔馳的速度為v1，運(yùn)動員靜止時射出的箭速度為v2，跑道離固定目標(biāo)的最近距離為d。要想命中目標(biāo)且射出的箭在空中飛行時間最短，則()A．運(yùn)動員放箭處離目標(biāo)的距離為eq\f(dv2,v1)B．運(yùn)動員放箭處離目標(biāo)的距離為eq\f(d\r(v\o\al(2,1)＋v\o\al(2,2)),v2)C．箭射到固定目標(biāo)的最短時間為eq\f(d,v2)D．箭射到固定目標(biāo)的最短時間為eq\f(d,\r(v\o\al(2,2)－v\o\al(2,1)))答案BC解析要想以箭在空中飛行的時間最短的情況下?lián)糁心繕?biāo)，v2必須垂直于v1，并且v1、v2的合速度方向指向目標(biāo)，如圖所示，故箭射到目標(biāo)的最短時間為eq\f(d,v2)，C正確，D錯誤；運(yùn)動員放箭處離目標(biāo)的距離為eq\r(d2＋x2)，又x＝v1t＝v1·eq\f(d,v2)，故eq\r(d2＋x2)＝eq\r(d2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v1d,v2)))2)＝eq\f(d\r(v\o\al(2,1)＋v\o\al(2,2)),v2)，A錯誤，B正確。8.(2020·福建省漳州市高三一模)如圖，豎直放置間距為d的兩個平行板間存在水平方向的風(fēng)力場，會對場中的物體產(chǎn)生水平向右的恒定風(fēng)力作用，與兩板上邊緣等高處有一個質(zhì)量為m的小球P(可視為質(zhì)點(diǎn))。現(xiàn)將小球P從兩板正中央由靜止釋放，最終小球運(yùn)動到右板上的位置O。已知小球下降的高度為h，小球在豎直方向只受重力作用，重力加速度大小為g，則從開始位置運(yùn)動到位置O的過程中()A．水平風(fēng)力F＝eq\f(mgd,2h)B．小球P的運(yùn)動時間t＝eq\r(\f(2h,g))C．小球P運(yùn)動的加速度a＝gD．小球P運(yùn)動的軌跡為曲線答案AB解析由于水平方向風(fēng)力恒定，豎直方向重力恒定，因此兩個力的合力恒定，又由于小球P的初速度為零，因此小球P做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，運(yùn)動軌跡為直線，D錯誤；小球P所受合力的方向與運(yùn)動方向相同，運(yùn)動可分解為水平方向初速度為0的勻加速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動，設(shè)水平方向的加速度為a水平，運(yùn)動時間為t，則有eq\f(F,mg)＝eq\f(a水平,g)＝eq\f(\f(1,2)a水平t2,\f(1,2)gt2)＝eq\f(\f(d,2),h)，可得水平風(fēng)力F＝eq\f(mgd,2h)，A正確；在豎直方向上，小球P做自由落體運(yùn)動，h＝eq\f(1,2)gt2，解得運(yùn)動的時間t＝eq\r(\f(2h,g))，B正確；小球P豎直方向的加速度為a豎直＝g，水平方向的加速度為a水平＝eq\f(F,m)＝eq\f(gd,2h)，則小球P的加速度a>g，C錯誤。9．(2020·四川省成都市蓉城名校聯(lián)盟高三上第一次聯(lián)考)在光滑水平面內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy，在t＝0時刻，質(zhì)量為m＝2kg的物塊從直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)O以一初速度v0沿y軸正方向開始運(yùn)動，同時受一沿x軸正方向的恒力F作用，其沿x方向的位移x與沿x方向的速度的平方veq\o\al(2,x)關(guān)系如圖甲所示，沿y方向的位移y隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是()A．物塊做勻變速曲線運(yùn)動B．物塊受到的恒力F＝1NC．t＝4s時物塊的位移s＝10m，方向與x軸正方向成37°D．t＝4s時物塊的速度為v＝5.5m/s，方向與x軸正方向成37°答案AC解析分析物塊在x方向上的運(yùn)動情況，根據(jù)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的速度與位移的關(guān)系x＝eq\f(v2,2a)結(jié)合圖甲可知，物塊在x方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，x-veq\o\al(2,x)圖像的斜率表示加速度二倍的倒數(shù)，由圖甲可知，a＝1m/s2；分析物塊在y方向上的運(yùn)動情況，根據(jù)y-t圖像的斜率表示速度，由圖乙可知，物塊在y方向上做勻速直線運(yùn)動，vy＝1.5m/s，則物塊做勻變速曲線運(yùn)動，故A正確。根據(jù)牛頓第二定律可知，F(xiàn)＝ma＝2N，故B錯誤。t＝4s時，x方向上的位移x＝eq\f(1,2)at2＝8m，y方向上的位移y＝6m，根據(jù)運(yùn)動的合成與分解可知，物塊的位移s＝eq\r(x2＋y2)＝10m，方向與x軸正方向的夾角θ滿足tanθ＝eq\f(y,x)，可得θ＝37°，故C正確。t＝4s時，物塊的速度v＝eq\r(at2＋v\o\al(2,y))＝eq\f(\r(73),2)m/s，與x軸正方向的夾角φ滿足tanφ＝eq\f(vy,at)＝eq\f(3,8)，即φ≠37°，故D錯誤。10．(2020·安徽省安慶市高三第一學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測)一個質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以速度v0做勻速運(yùn)動，某一時刻開始受到恒力F的作用，質(zhì)點(diǎn)的速度先減小后增大，其最小值為eq\f(v0,2)。質(zhì)點(diǎn)從開始受到恒力作用到速度減至最小的過程中()A．該質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動B．經(jīng)歷的時間為eq\f(mv0,2F)C．該質(zhì)點(diǎn)不可能做圓周運(yùn)動D．發(fā)生的位移大小為eq\f(\r(21)mv\o\al(2,0),8F)答案CD解析質(zhì)點(diǎn)減速運(yùn)動的最小速度不為0，說明質(zhì)點(diǎn)不是做直線運(yùn)動，力F是恒力，所以質(zhì)點(diǎn)不可能做圓周運(yùn)動，而是做勻變速曲線運(yùn)動，A錯誤，C正確。設(shè)力F與初速度夾角為θ，因速度的最小值為eq\f(v0,2)，可知初速度v0在垂直力F方向的分量為eq\f(v0,2)，則初速度方向與恒力方向的夾角為150°；質(zhì)點(diǎn)從開始受到恒力作用到速度減至最小的過程中，在恒力方向上有v0cos30°－eq\f(F,m)t＝0，在垂直恒力方向上，質(zhì)點(diǎn)的位移大小為x＝eq\f(v0,2)t，在恒力方向上，質(zhì)點(diǎn)的位移大小為y＝eq\f(tv0cos30°,2)，則質(zhì)點(diǎn)的位移大小s＝eq\r(x2＋y2)，聯(lián)立解得經(jīng)歷的時間為t＝eq\f(\r(3)mv0,2F)，發(fā)生的位移大小為s＝eq\f(\r(21)mv\o\al(2,0),8F)，故B錯誤，D正確。二、非選擇題(本題共2小題，共30分)11．(2020·遼寧省鞍山市高三第一次質(zhì)量監(jiān)測)(15分)如圖所示，質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)以大小為v0的速度向右偏上45°的方向斜上拋，在運(yùn)動的過程中除受重力外還始終受水平向右的大小F＝mg的恒力作用。經(jīng)過一段時間后，小球經(jīng)過與拋出點(diǎn)等高的B點(diǎn)。試求從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)經(jīng)歷的時間t和A、B兩點(diǎn)間的距離s。答案eq\f(\r(2)v0,g)eq\f(2v\o\al(2,0),g)解析由題意，小球所受合力大小為：F合＝eq\r(F2＋m2g2)＝eq\r(2)mg，方向與初速度方向垂直，所以小球的加速度大小為：a＝eq\f(F合,m)＝eq\r(2)g，方向與初速度方向垂直；由運(yùn)動的分解可知，小球從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)時，沿初速度方向的位移大小：x＝v0t，沿加速度方向的位移大?。簓＝eq\f(\r(2),2)gt2，由題意知小球從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)時沿初速度方向和沿加速度方向發(fā)生的位移大小相等，所以有：v0t＝eq\f(\r(2),2)gt2，解得：t＝eq\f(\r(2)v0,g)，s＝eq\r(x2＋y2)＝eq\f(2v\o\al(2,0),g)。12.(2020·河北衡水中學(xué)三月教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測)(15分)如圖所示，一艘輪船正在以4m/s的速度沿垂直于河岸方向勻速渡河，河中各處水流速度都相同，其大小為v1＝3m/s，行駛中，輪船發(fā)動機(jī)的牽引力與船頭朝向的方向相同。某時刻發(fā)動機(jī)突然熄火，輪船牽引力隨之消失，輪船相對于水的速度逐漸減小，但船頭方向始終未發(fā)生變化。求：(1)發(fā)動機(jī)未熄火時，輪船相對于靜水行駛的速度大??；(2)發(fā)動機(jī)熄火后，輪船相對于河岸速度的最小值。答案(1)5m/s(2)2.4m/s解析(1)發(fā)動機(jī)未熄火時，輪船