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第6课 曲线运动 运动的合成与分解
普查与练习6 曲线运动 运动的合成与分解
1.物体做曲线运动的条件
a.根据F合与v是否共线判断物体的运动方式
(1)(多选)(2024改编题,4分)一个质点受两个互成锐角的恒力F1和F2作用,由静止开始运动,若运动过程中保持二力方向不变,但F1突然增大到F1+ΔF,则质点以后( )
A.一定做匀变速直线运动
B.在相等时间内速度的变化一定相等
C.可能做匀速直线运动
D.可能做变加速曲线运动
E.一定做匀变速曲线运动
答案:BE
解析:质点的初速度为零,在F1、F2的合力F合1作用下沿合力方向做直线运动;F1突然增大为F1+ΔF,合力的大小、方向都发生了改变,由F合1变为F合2,如图所示。此时合力方向不再与速度的方向在同一条直线上,所以此后质点将做曲线运动,故A项、C项均错误。由于F1+ΔF、F2都是恒力,则合力F合2也是恒力,由牛顿第二定律可知,质点的加速度为定值,所以在相等的时间内速度的变化一定相等,质点做匀变速曲线运动,故B项、E项均正确,D项错误。
b.根据F合指向物体运动轨迹凹侧判断合力的方向
(2)(2024改编题,3分)一质点在恒定合力F作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的。关于在b点时质点所受合力F的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)( )
答案:C
解析:质点做曲线运动,合力F方向应指向轨迹的凹侧,故A项、D项均错误。B项图中合力方向与速度方向成锐角,质点的速率增大,与题意不符,故B项错误。C项图中合力方向与速度方向成钝角,质点的速率减小,符合题意,故C项正确。
2.运动的合成与分解的应用
a.利用分运动的独立性特点分析问题
(3)(多选)(浙江高三专题练习,3分)跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目,当运动员从直升机上由静止跳下后,在下落过程中不免会受到水平风力的影响,下列说法中正确的是( )
A.风力越大,运动员下落时间越长,运动员可完成更多的动作
B.风力越大,运动员着地速度越大,有可能对运动员造成伤害
C.运动员下落时间与风力无关
D.运动员着地速度与风力无关
答案:BC
解析:运动员同时参与了水平和竖直两个方向分运动,运动员下落时间由竖直方向的分运动决定,与风力无关,故A项错误,C项正确。风力越大,运动员获得水平方向的速度越大,着地速度也就越大,有可能在落地时对运动员造成伤害,故B项正确,D项错误。
b.利用运动的合成与分解的思想合理选择分解方向进行解题
(4)(广东模拟,4分)甲、乙两个同学打乒乓球,某次动作中,甲同学持拍的拍面与水平方向成45°角,乙同学持拍的拍面与水平方向成30°角,如图所示。设乒乓球击打拍面时速度方向与拍面垂直,且乒乓球每次击打球拍前、后的速度大小相等,不计空气阻力,则乒乓球击打甲的球拍的速度v1与乒乓球击打乙的球拍的速度v2之比为( )
A. B. C. D.
答案:C
解析:将乒乓球的运动沿竖直方向和水平方向分解,因乒乓球在空中运动时水平方向不受力,因此水平方向做匀速直线运动,速度不变。在甲处有v1x= v1sin 45°,在乙处有v2x= v2sin 30°。因v1x=v2x,则==,故C项正确,A项、B项、D项均错误。
(5)(安徽高三专题练习,6分)如图所示,倾角为θ的斜面足够长,小球以大小相等的初速度从同一点向各个方向抛出,则关于小球落到斜面上所用的时间,下列说法正确的是(不计空气阻力)( )
A.小球竖直向下抛,所用时间最短
B.小球垂直斜面向下抛出用时最短
C.小球水平向左抛出用时最长
D.小球竖直向上抛出用时最长
答案:B
解析:将小球的运动沿斜面方向和垂直斜面方向分解,如图所示,可以看出小球垂直斜面向下抛出用时最短,小球垂直斜面向上抛出用时最长,故B项正确,A项、C项、D项错误。
c.利用直线运动规律分析各个分运动,合成后得到合运动
(6)(多选)(全国Ⅱ经典真题,6分)如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其v-t图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则( )
A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小
B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大
C.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大
D.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大
答案:BD
解析:对于v-t图像,图线与t轴围成图形的面积表示位移,第二次图线与t轴围成图形的面积大,所以第二次滑翔过程中在竖直方向上