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第1讲 曲线运动 运动的合成与分解
1.如图所示是物体做匀变速曲线运动的轨迹示意图,箭头表示物体在该点的速度方向。已知物体在B点的加速度方向与速度方向垂直,则下列说法正确的是( C )
A.C点的速率小于B点的速率
B.A点的加速度比C点的加速度大
C.C点的速率大于B点的速率
D.从A点到C点加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小,速率是先减小后增大
解析:物体做匀变速曲线运动,B点到C点的加速度方向与速度方向夹角小于90°,C点的速率大于B点的速率,故选项A错误,C正确;物体做匀变速曲线运动,则加速度不变,所以物体经过C点时的加速度与A点相同,故选项B错误;物体运动到B点时加速度方向与速度方向恰好垂直,则有A点加速度方向与速度方向夹角大于90°,C点的加速度方向与速度方向夹角小于90°,夹角一直减小,物体的速率先减小后增大,故选项D错误。
2.(2021·山西运城一模)(多选)一质点在xOy平面内运动轨迹如图所示,下列判断正确的是( BD )
A.质点沿x轴方向可能做匀速运动
B.质点沿y轴方向可能做变速运动
C.若质点沿y轴方向始终匀速运动,则沿x轴方向可能先加速后减速
D.若质点沿y轴方向始终匀速运动,则沿x轴方向可能先减速后反向加速
解析:质点做曲线运动过程中合力指向轨迹凹的一侧,则加速度大致指向轨迹凹的一侧,由图可知,加速度方向指向弧内,x轴方向有分加速度,所以x轴方向不可能匀速,y轴方向可能有分加速度,故质点沿y轴方向可能做变速运动,A错误,B正确;质点在x轴方向先沿正方向运动,后沿负方向运动,最终在x轴方向上的位移为零,所以沿x轴方向可能先减速后反向加速,故C错误,D正确。
3.(多选)一艘船过河时,船头始终与船实际运动的方向垂直,水速恒为v1,船相对水的速度大小恒为v2,船过河的时间为t,则( CD )
A.v1有可能等于v2
B.船的实际速度大小为
C.船头方向与河岸上游的夹角θ大小满足cos θ=
D.河宽为t
解析:由于船头始终与船实际运动的方向垂直,即船相对水的速度始终与船实际速度v垂直,由几何关系可知,v1大于v2,A项错误;船的实际速度大小为v=,B项错误;船头方向与河岸上游的夹角θ满足cos θ=,C项正确;河宽为d=v2tsin θ=t,D项正确。
4.如图所示,A、B两物体系在跨过光滑定滑轮的一根轻绳的两端,当A物体以速度v向左运动时,系A、B的绳分别与水平方向成α、β角。此时B物体的速度大小为( D )
A. B.
C. D.
解析:将A物体的速度沿着绳方向与垂直绳方向进行分解,如图所示,则A在沿绳方向的速度大小为vcos α;将B物体的速度沿着绳方向与垂直绳方向进行分解,则B在沿着绳方向的速度大小为vBcos β,由于沿着绳子方向速度大小相等,所以有vcos α=vBcos β,因此vB=,且方向向右,选项D正确。
5.有甲、乙两只船,它们在静水中的航行速度分别为v1和v2,现在两船从同一渡口向河对岸开去,已知甲船想用最短时间渡河,乙船想以最短航程渡河,结果两船抵达对岸的地点恰好相同。则甲、乙两船渡河所用时间之比为( C )
A. B. C. D.
解析:当v1与河岸垂直时,甲船渡河时间最短;乙船船头斜向上游开去,才有可能航程最短,由于甲、乙两只船到达对岸的地点相同(此地点并不在河正对岸),可见乙船在静水中的速度v2比水的流速v0要小,要满足题意,则如图所示。设河宽为d,甲用时t1=,乙用时t2=,则=,又cos θ=,tan θ=,解得=,C正确。
6.如图所示为某骑射运动项目的示意图,运动员骑在奔驰的马背上沿跑道AB运动,拉弓放箭射向他左侧的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的箭的速度为v2,跑道离固定目标的最近距离OA=d。若不计空气阻力的影响,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短,运动员放箭处离目标的距离为 ,箭射到靶的最短时间为 。
解析:由运动的等时性可知,箭射到靶的最短时间为t=;箭的合速度v=,所以运动员放箭处离目标的距离为s=vt=d。
答案:d
7.(多选)如图所示,用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M,长杆的一端放在地上通过铰链连接形成转轴,其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处,在杆的中点C处拴一细绳,通过两个滑轮后挂上重物M,C点与O点距离为L。现在杆的另一端用力使其逆时针匀速转动,由竖直位置以角速度ω缓慢转至水平(转过了90°角)。此过程中,下列说法正确的是( CD )
A.重物M做匀速直线运动
B.重物M做匀变速直线运动
C.重物M的最大速度是ωL
D.重物M的速度先增大后减小
解析:与杆垂直的速度v是C点的实际速度,vT是细绳的速度,即重物M的速度。设vT与v的夹角是θ,则vT=vcos θ,开始时θ