内容正文:
第四章 曲线运动 万有引力与航天
第1讲 曲线运动 运动的合成与分解
[基础对点练]
1.(曲线运动的性质)在第23届冬奥会闭幕式上“北京八分钟”的表演中,轮滑演员在舞台上滑出漂亮的曲线轨迹(如图所示).在此过程中轮滑演员( )
A.速度始终保持不变
B.运动状态始终保持不变
C.速度方向沿曲线上各点的切线方向
D.所受合力方向始终与速度方向一致
解析:C [轮滑演员做曲线运动,速度方向不断变化,运动状态不断变化,故A、B错误;做曲线运动的轮滑演员的速度方向沿曲线上各点的切线方向,C正确;轮滑演员所受合力方向与速度方向不在同一条直线上,D错误.]
2.(力与运动的关系) 如图甲所示,在足球场上罚任意球时,运动员踢出的足球,在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门,守门员“望球莫及”,球的轨迹如图乙所示.关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向,下列说法正确的是( )
甲 乙
A.合外力的方向与速度方向在一条直线上
B.合外力的方向沿轨迹切线方向,速度方向指向轨迹内侧
C.合外力方向指向轨迹内侧,速度方向沿轨迹切线方向
D.合外力方向指向轨迹外侧,速度方向沿轨迹切线方向
解析:C [足球做曲线运动,则其速度方向为轨迹的切线方向,根据物体做曲线运动的条件可知,合外力的方向一定指向轨迹的内侧,故C正确,A、B、D错误.]
3.(力与曲线运动轨迹的关系)一辆自行车在水平路面上运动的轨迹如图所示,则( )
A.①可能是合力的方向
B.②可能是速度的方向
C.③可能是加速度的方向
D.④可能是从A运动到D位移的方向
解析:C [做曲线运动的物体,其轨迹向合力所指方向弯曲,由题图可知A处合力的方向不可能是①,A错误;曲线运动的速度方向是曲线上该点的切线方向,所以B处速度应沿曲线切线方向,B错误;加速度方向与合力方向一致,合力方向指向曲线的凹侧,可知③可能是加速度的方向,C正确;位移的方向是从初位置指向末位置,因此④不可能是从A运动到D位移的方向,D错误.]
4.(力与曲线运动轨迹的关系)如图所示,一质点在恒力作用下做曲线运动,从M点运动到N点的过程中,质点的速度方向恰好改变了90°,则( )
A.质点在M点受到的合力方向水平向右
B.质点在N点受到的合力方向竖直向下
C.质点从M点到N点的速率不断增大
D.质点从M点到N点做匀变速曲线运动
解析:D [由题图所示运动轨迹可知,质点速度方向恰好改变了90°,可以判断恒力方向应指向右下方,与初速度方向的夹角大于90°且小于180°,故A、B错误;合力方向指向右下方,与速度方向的夹角先大于90°后小于90°,因此质点从M点到N点的速率先减小后增大,C错误;质点在恒力的作用下运动,由牛顿第二定律可知,加速度的大小和方向都不变,质点做匀变速曲线运动,D正确.]
5.(力与运动的关系)如图所示,光滑水平面内的xOy直角坐标系中,一质量为1 kg的小球沿x轴正方向匀速运动,速度大小为1 m/s,经过坐标原点O时,小球受到的一沿y轴负方向、大小为1 N的恒力F突然撤去,其他力不变,则关于小球的运动,下列说法正确的是( )
A.做变加速曲线运动
B.任意两段时间内速度变化大小都相等
C.经过x、y坐标相等的位置时所用时间为1 s
D.1 s末速度大小为 m/s
答案:D
6.(速度的分解)如图所示,人沿平直的河岸以速度v行走,且通过不可伸长的绳拖船,船沿绳的方向行进,此过程中绳始终与水面平行.当绳与河岸的夹角为α时,船的速率为( )
A.vsin α B.
C.vcos α D.
解析:C [将人的运动分解为沿绳方向的分运动(分速度为v1)和与绳垂直方向的分运动(分速度为v2),如图所示,船的速率等于沿绳方向的分速度v1=vcos α,选项C正确.]
7.(速度的合成)帆船船头指向正东以速度v(静水中速度)航行,海面正刮着南风,风速为v,以海岸为参考系,不计阻力.关于帆船的实际航行方向和速度大小,下列说法中正确的是( )
A.帆船沿北偏东30°方向航行,速度大小为2v
B.帆船沿东偏北60°方向航行,速度大小为v
C.帆船沿东偏北30°方向航行,速度大小为2v
D.帆船沿东偏南60°方向航行,速度大小为v
解析:A [由于帆船的船头指向正东,并以相对静水中速度v航行,南风以v的风速向北吹来,当以海岸为参考系时,实际速度v实==2v,设帆船实际航行方向与正北方向夹角为α,则sin α==,α=30°,即帆船沿北偏东30°方向航行,选项A正确.]
8.(速度的分解)不可伸长的轻绳通过定滑轮,两端分别与甲、乙两物体连接,两物体分别套在水平、竖直杆上.控制乙物体以v=2 m/s的速度由C点匀速向下运动到D点,同时甲由A点向右运动到B点,四个位置绳子与杆的夹角分