2025年高考物理復(fù)習(xí)十二：曲線運動 運動的合成與分解（含解析）

PAGE十二曲線運動運動的合成與分解(40分鐘66分)【基礎(chǔ)鞏固練】1.(6分)(2024·佛山模擬)如圖為航展飛行表演中的精彩鏡頭,噴出的煙霧將飛機的運動軌跡顯現(xiàn)出來。關(guān)于這些飛機的運動,以下說法正確的是()A.飛機可能做勻變速曲線運動B.飛機所受合外力沿飛機運動方向C.飛機所受合外力一定是變力D.飛機的運動速度不變2.(6分)(科技前沿)(2023·大同模擬)“嫦娥四號”探測器自主著陸在月球背面南極——艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑內(nèi),實現(xiàn)人類探測器首次在月球背面軟著陸?！版隙鹚奶枴睆木嘣旅?5km的近月軌道下降著陸必須實行動力下降,通過發(fā)動機噴氣獲得動力。其減速著陸的軌跡如圖所示,其中ab段為主減速段,假設(shè)ab段軌跡為傾斜直線,則在ab段發(fā)動機噴氣的方向可能是()A.v1方向B.v2方向 C.v3方向 D.v4方向【加固訓(xùn)練】(2023·湖州模擬)2021年8月21日,中國人民火箭軍成功發(fā)射兩枚新型導(dǎo)彈。導(dǎo)彈軌跡通常都十分復(fù)雜,圖中是分析導(dǎo)彈工作時的軌跡示意圖,其中彈頭的速度v與所受合外力F關(guān)系正確的是()A.圖中A點 B.圖中B點C.圖中C點 D.圖中D點3.(6分)(科技前沿)(2024·濰坊模擬)某次無人機在配送快遞的飛行過程中,水平方向速度vx及豎直方向速度vy與飛行時間t的關(guān)系圖像如圖甲、乙所示。關(guān)于無人機運動的說法正確的是()A.0~t1時間內(nèi),無人機做曲線運動B.t2時刻,無人機運動到最高點C.t3~t4時間內(nèi),無人機做勻變速直線運動D.t3~t4時間內(nèi),無人機的運動軌跡是拋物線4.(6分)(體育運動)三級跳遠是速度、力量和平衡能力的結(jié)合。設(shè)運動員在空中運動過程中只受重力和沿跳遠方向恒定的水平風(fēng)力作用,地面水平、無雜物、無障礙,運動員每次起跳姿勢不變且與地面的作用時間不計。假設(shè)人著地反彈前后水平分速度不變,豎直分速度大小不變,方向相反,則運動員從A點開始起跳到D點的整個過程中均在豎直平面內(nèi)運動,下列說法正確的是()A.每次運動到最高點時速度為0B.每次起跳速度方向與水平方向的夾角相等C.運動員在空中時的加速度恒定D.從起跳到著地,三段運動水平方向速度變化量越來越大5.(6分)(傳統(tǒng)文化)(2023·長沙模擬)陰歷正月十五放花燈,這天被稱為燈節(jié)或“元宵節(jié)”。這一天,人們有觀燈和吃元宵的習(xí)俗。人們將制作好的花燈點上蠟燭,放入河中漂流,供大家欣賞。若河水各點流速與該點到較近河岸邊的距離成正比,現(xiàn)將花燈以一定速度垂直河岸推出去,假設(shè)花燈垂直河岸的速度不變,則花燈到達對岸的運動路徑正確的是()6.(6分)(多選)(2024·晉中模擬)如圖,物塊A放在光滑的水平面上,物塊B套在光滑的豎直桿上,A、B通過滑輪用不可伸長的輕繩連接,物塊B的質(zhì)量為m,重力加速度為g?，F(xiàn)在用力F拉物塊A使物塊B以速度v勻速向上運動,當(dāng)輕繩與豎直桿夾角為θ時,則下列說法正確的是()A.繩子的拉力T=mgB.物塊A的速度vA=vsinθC.物塊A的速度為vA=vD.A做減速運動【綜合應(yīng)用練】7.(6分)(2023·安陽模擬)兩個相同的正方形鐵絲框按如圖所示放置,它們沿對角線方向分別以速度v和2v向兩邊運動,則兩線框的交點M的運動速度大小為()A.322vB.102vC.62v8.(6分)(體育運動)(2024·撫州模擬)騎馬射箭是蒙古族的傳統(tǒng)體育項目,如圖甲所示。選手騎馬沿圖乙所示直線O1O2勻速前進,速度大小為v1,選手靜止時射出的箭速度大小為v2,靶中心P到O1O2的垂直距離為d,垂足為D,忽略箭在豎直方向的運動,下列說法正確的是()A.為保證箭能命中靶心,選手應(yīng)瞄準靶心放箭B.為保證箭能命中靶心,選手必須在到達D點之前某處把箭射出C.若箭能命中靶心,且運動位移最短,則箭射中靶心的時間為dD.若箭能命中靶心,且運動位移最短,則箭射中靶心的時間為d【加固訓(xùn)練】(多選)(2023·泉州模擬)如圖,小船以大小為v1=5m/s、船頭與上游河岸成θ=60°角的速度(在靜水中的速度)從A處過河,經(jīng)過一段時間正好到達正對岸B處。已知河寬d=180m,則下列說法中正確的是()A.河中水流速度為2.53m/sB.小船以最短位移渡河的時間為243sC.小船渡河的最短時間為24sD.小船以最短時間渡河時到達對岸的位移是905m9.(6分)潛艇從海水的高密度區(qū)駛?cè)氲兔芏葏^(qū),浮力急劇減小的過程稱為“掉深”。如圖a所示,某潛艇在高密度區(qū)水平向右勻速航行,t=0時,該潛艇開始“掉深”,潛艇“掉深”后其豎直方向的速度為vy,隨時間變化的圖像如圖b,水平速度vx保持不變,若以水平向右為x軸,豎直向下為y軸,則潛艇“掉深”后的0~30s內(nèi),能大致表示其運動軌跡的圖形是()10.(6分)(2023·秦皇島模擬)如圖所示,機械裝置可以將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線上的往復(fù)運動。連桿AB,OB可繞圖中A、B、O三處的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,連桿OB長為R,連桿AB長為L(L>R),當(dāng)OB桿以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動時,滑塊在水平橫桿上左右滑動,連桿AB與水平方向夾角為α,AB桿與OB桿的夾角為β。在滑塊向左滑動過程中()A.滑塊先勻加速運動,后勻減速運動B.當(dāng)OB桿與OA垂直時,滑塊的速度最大C.當(dāng)OB桿與OA垂直時,滑塊的速度大小為RD.當(dāng)β=90°時,滑塊的速度大小為Rω【情境創(chuàng)新練】11.(6分)某高中舉行了2023屆成人禮暨高考百日沖刺誓師大會。如圖1為大會上某隊列的走方陣示意圖,AB與CD垂直操場跑道,某時刻該隊伍前排剛到直線AB處,正在D點的工作人員準備沿直線DC方向從靜止開始穿到對面,已知工作人員的速度v1的平方v12與人離D點的距離x變化的關(guān)系如圖2所示,AB與CD相距6m,隊列前進的速度vA.該工作人員會在到達C點之前影響到隊伍前進B.該工作人員穿過操場用時4sC.該工作人員的加速度大小為53m/sD.該工作人員相對隊伍最大的速度為17m/s解析版1.(6分)(2024·佛山模擬)如圖為航展飛行表演中的精彩鏡頭,噴出的煙霧將飛機的運動軌跡顯現(xiàn)出來。關(guān)于這些飛機的運動,以下說法正確的是()A.飛機可能做勻變速曲線運動B.飛機所受合外力沿飛機運動方向C.飛機所受合外力一定是變力D.飛機的運動速度不變【解析】選C。飛機做曲線運動,則所受合外力方向與速度方向不共線,選項B錯誤;飛機軌跡為螺旋線,所受合外力不斷變化,加速度也不斷變化,選項A錯誤,C正確;飛機的運動速度方向不斷變化,則速度不斷變化,選項D錯誤。2.(6分)(科技前沿)(2023·大同模擬)“嫦娥四號”探測器自主著陸在月球背面南極——艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑內(nèi),實現(xiàn)人類探測器首次在月球背面軟著陸?！版隙鹚奶枴睆木嘣旅?5km的近月軌道下降著陸必須實行動力下降,通過發(fā)動機噴氣獲得動力。其減速著陸的軌跡如圖所示,其中ab段為主減速段,假設(shè)ab段軌跡為傾斜直線,則在ab段發(fā)動機噴氣的方向可能是()A.v1方向B.v2方向 C.v3方向 D.v4方向【解析】選C?！版隙鹚奶枴敝懬暗闹鳒p速段幾乎是沿著一條傾斜的直線做減速運動,故受到的合力方向與運動方向相反,因受到的重力豎直向下,通過受力分析可知:噴氣發(fā)動機的噴氣方向為v3方向,如圖所示,故C正確,A、B、D錯誤?！炯庸逃?xùn)練】(2023·湖州模擬)2021年8月21日,中國人民火箭軍成功發(fā)射兩枚新型導(dǎo)彈。導(dǎo)彈軌跡通常都十分復(fù)雜,圖中是分析導(dǎo)彈工作時的軌跡示意圖,其中彈頭的速度v與所受合外力F關(guān)系正確的是()A.圖中A點 B.圖中B點C.圖中C點 D.圖中D點【解析】選D。彈頭的軌跡是曲線,因此合外力與速度關(guān)系應(yīng)滿足曲線運動條件,合外力指向軌跡的凹側(cè),速度方向在軌跡的切線方向。3.(6分)(科技前沿)(2024·濰坊模擬)某次無人機在配送快遞的飛行過程中,水平方向速度vx及豎直方向速度vy與飛行時間t的關(guān)系圖像如圖甲、乙所示。關(guān)于無人機運動的說法正確的是()A.0~t1時間內(nèi),無人機做曲線運動B.t2時刻,無人機運動到最高點C.t3~t4時間內(nèi),無人機做勻變速直線運動D.t3~t4時間內(nèi),無人機的運動軌跡是拋物線【解析】選D。在0~t1時間內(nèi),無人機在水平方向與豎直方向上均做初速度為0的勻加速直線運動,則合運動為勻加速直線運動,故A錯誤;在豎直方向,0~t1內(nèi),無人機向上做勻加速直線運動,t1~t2時間內(nèi)向上做勻速直線運動,t2~t4繼續(xù)向上做勻減速運動,可知t2時刻無人機沒有運動到最高點,故B錯誤;t3~t4時間內(nèi),無人機在水平方向做勻速直線運動,在豎直方向做勻減速直線運動,可知合運動為勻變速曲線運動,運動軌跡是拋物線,故C錯誤,D正確。4.(6分)(體育運動)三級跳遠是速度、力量和平衡能力的結(jié)合。設(shè)運動員在空中運動過程中只受重力和沿跳遠方向恒定的水平風(fēng)力作用,地面水平、無雜物、無障礙,運動員每次起跳姿勢不變且與地面的作用時間不計。假設(shè)人著地反彈前后水平分速度不變,豎直分速度大小不變,方向相反,則運動員從A點開始起跳到D點的整個過程中均在豎直平面內(nèi)運動,下列說法正確的是()A.每次運動到最高點時速度為0B.每次起跳速度方向與水平方向的夾角相等C.運動員在空中時的加速度恒定D.從起跳到著地,三段運動水平方向速度變化量越來越大【解題指南】明確運動性質(zhì),利用運動的合成和分解規(guī)律進行分析;由于每次的豎直分速度大小相同,故可知每次高度相同,故每次運動時間相同;再對水平方向做勻加速直線運動進行分析,由推論可判定?！窘馕觥窟xC。每次運動到最高點時豎直方向速度為零,水平方向速度不為零,故A錯誤;由于運動員著地反彈前后水平分速度不變,豎直分速度大小不變方向相反,由v2=2gh,可知每次起跳高度相同,由h=12gt2,可知每次起跳在空中的時間相同,而在水平方向上受恒定的水平風(fēng)力作用,因此每次起跳,水平方向上都做勻加速直線運動,起跳時豎直分速度不變,而水平分速度越來越大,故每次起跳速度方向與水平方向的夾角不相等,且水平方向上Δvx=at5.(6分)(傳統(tǒng)文化)(2023·長沙模擬)陰歷正月十五放花燈,這天被稱為燈節(jié)或“元宵節(jié)”。這一天,人們有觀燈和吃元宵的習(xí)俗。人們將制作好的花燈點上蠟燭,放入河中漂流,供大家欣賞。若河水各點流速與該點到較近河岸邊的距離成正比,現(xiàn)將花燈以一定速度垂直河岸推出去,假設(shè)花燈垂直河岸的速度不變,則花燈到達對岸的運動路徑正確的是()【解析】選B。設(shè)垂直河岸的速度為v0,河寬為2d,花燈與河岸的距離為x(x≤d),則花燈沿水流方向的速度為v水=kx,垂直于水流方向有x=v0t則有a=Δv水Δt=k6.(6分)(多選)(2024·晉中模擬)如圖,物塊A放在光滑的水平面上,物塊B套在光滑的豎直桿上,A、B通過滑輪用不可伸長的輕繩連接,物塊B的質(zhì)量為m,重力加速度為g。現(xiàn)在用力F拉物塊A使物塊B以速度v勻速向上運動,當(dāng)輕繩與豎直桿夾角為θ時,則下列說法正確的是()A.繩子的拉力T=mgB.物塊A的速度vA=vsinθC.物塊A的速度為vA=vD.A做減速運動【解析】選A、D。物塊B以速度v勻速向上運動,對物塊B受力分析,根據(jù)共點力平衡可得繩子的拉力為T=mgcosθ,故A正確;物塊B以速度v勻速向上運動,將B的速度分解為沿繩方向與垂直于繩方向,物塊A的速度等于物塊B沿繩方向的分速度,為vA=vcosθ,故B、C錯誤;物塊B以速度v勻速向上運動,輕繩與豎直桿夾角θ逐漸增大,物塊A的速度逐漸減小,【綜合應(yīng)用練】7.(6分)(2023·安陽模擬)兩個相同的正方形鐵絲框按如圖所示放置,它們沿對角線方向分別以速度v和2v向兩邊運動,則兩線框的交點M的運動速度大小為()A.322vB.102vC.62v【解析】選B。若右框不動,左框以速度v向左運動,則交點M沿框邊滑行的速度為v1=vcos45°=22v;若左框不動,右框以速度2v向右運動,則交點M沿框邊滑行的速度為v2=2vcos45°=2v因此其速度為vM=v12+v228.(6分)(體育運動)(2024·撫州模擬)騎馬射箭是蒙古族的傳統(tǒng)體育項目,如圖甲所示。選手騎馬沿圖乙所示直線O1O2勻速前進,速度大小為v1,選手靜止時射出的箭速度大小為v2,靶中心P到O1O2的垂直距離為d,垂足為D,忽略箭在豎直方向的運動,下列說法正確的是()A.為保證箭能命中靶心,選手應(yīng)瞄準靶心放箭B.為保證箭能命中靶心,選手必須在到達D點之前某處把箭射出C.若箭能命中靶心,且運動位移最短,則箭射中靶心的時間為dD.若箭能命中靶心,且運動位移最短,則箭射中靶心的時間為d【解析】選D。箭射出的同時,箭也要參與沿直線O1O2方向的運動,若選手瞄準靶心放箭,則箭的合速度不會指向靶心,故A錯誤;箭有沿直線O1O2勻速前進的速度v1和沿射出方向勻速運動的速度v2,根據(jù)運動的合成可知只要箭的合速度方向指向P點,均能射中靶心,不一定必須在到達D點之前某處把箭射出,故B錯誤;當(dāng)箭的實際位移垂直直線O1O2時,位移最短,此時的時間t=dv【加固訓(xùn)練】(多選)(2023·泉州模擬)如圖,小船以大小為v1=5m/s、船頭與上游河岸成θ=60°角的速度(在靜水中的速度)從A處過河,經(jīng)過一段時間正好到達正對岸B處。已知河寬d=180m,則下列說法中正確的是()A.河中水流速度為2.53m/sB.小船以最短位移渡河的時間為243sC.小船渡河的最短時間為24sD.小船以最短時間渡河時到達對岸的位移是905m【解析】選B、D。河中水流速度為v=v1cos60°=2.5m/s,選項A錯誤;小船以最短位移渡河的時間為t=dv1sin60°=1805×32s=243s,選項B正確;當(dāng)船頭方向指向正對岸時過河時間最短,則小船渡河的最短時間為tmin=dv1=1805s=36s,選項C錯誤;小船以最短時間渡河到達對岸,沿水流方向的位移是x=vt9.(6分)潛艇從海水的高密度區(qū)駛?cè)氲兔芏葏^(qū),浮力急劇減小的過程稱為“掉深”。如圖a所示,某潛艇在高密度區(qū)水平向右勻速航行,t=0時,該潛艇開始“掉深”,潛艇“掉深”后其豎直方向的速度為vy,隨時間變化的圖像如圖b,水平速度vx保持不變,若以水平向右為x軸,豎直向下為y軸,則潛艇“掉深”后的0~30s內(nèi),能大致表示其運動軌跡的圖形是()【解題指南】根據(jù)題意和圖b可知物體在x軸、y軸的分運動特點,然后由運動的合成可知實際合力方向,由軌跡圖像中軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)為物體所受合力的方向判斷x-y圖像的正確性。【解析】選B。根據(jù)題意可知,潛艇在x軸方向上做勻速直線運動,y軸方向上先做勻加速直線運動,再做勻減速直線運動,則運動軌跡的圖形,在x軸上取相鄰距離相等的幾段距離,則時間相等,y軸上下降的距離先增大后減小。故選B。10.(6分)(2023·秦皇島模擬)如圖所示,機械裝置可以將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線上的往復(fù)運動。連桿AB,OB可繞圖中A、B、O三處的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,連桿OB長為R,連桿AB長為L(L>R),當(dāng)OB桿以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動時,滑塊在水平橫桿上左右滑動,連桿AB與水平方向夾角為α,AB桿與OB桿的夾角為β。在滑塊向左滑動過程中()A.滑塊先勻加速運動,后勻減速運動B.當(dāng)OB桿與OA垂直時,滑塊的速度最大C.當(dāng)OB桿與OA垂直時,滑塊的速度大小為RD.當(dāng)β=90°時,滑塊的速度大小為Rω【解析】選D。設(shè)滑塊的水平速度大小為v,A點的速度的方向沿水平方向,如圖將A點的速度分解,根據(jù)運動的合成與分解可知,沿桿方向的分速