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课时跟踪练16 曲线运动 运动的合成与分解
基础应用练
1.(2022·安徽池州测试)趣味投篮比赛中,运动员站在一个旋转较快的大平台边缘上,相对平台静止,向平台圆心处的球筐内投篮球。则下图各俯视图中篮球可能被投入球筐(图中箭头指向表示投篮方向)的是( )
C 解析:当篮球沿圆周切线方向的速度和出手速度的合速度方向指向球筐时,篮球就会被投入球筐,C正确。
2.(多选)(2022·江苏徐州测试)小明同学遥控小船做过河实验,并绘制了四幅小船过河的航线图,如图所示。图中实线为河岸,河水的流动速度不变,方向水平向右,虚线为小船从河岸M驶向对岸N的实际航线,小船相对于静水的速度不变,并且大于河水的流动速度。则( )
A.航线图甲是正确的,船头保持图中的方向,小船过河时间最短
B.航线图乙是正确的,船头保持图中的方向,小船过河位移最短
C.航线图丙是正确的,船头保持图中的方向,小船过河位移最短
D.航线图丁不正确,如果船头保持图中的方向,船的轨迹应该是曲线
AB 解析:题图甲静水速度垂直于河岸,合速度的方向偏向下游,且过河时间最短,A正确;根据平行四边形定则可知,题图乙合速度的方向正好垂直河岸,过河的位移最小,B正确;由于流水速度,因此不可能出现题图丙中的现象,C错误;船头的指向为静水速度的方向,静水速度的方向与流水速度的合速度的方向不可能是题图丁所示方向,但轨迹应为直线,D错误。
3.(2022·江苏常熟模拟)如图所示,一小球在光滑的水平面上以v0向右运动,运动中要穿过一段水平向北的风带ab,经过风带时风会给小球一个向北的水平恒力,其余区域无风力,则小球过风带及过后的轨迹正确的是( )
D 解析:小球在光滑的水平面上以v0向右运动,给小球一个向北的水平恒力,由于合外力指向物体运动轨迹凹的一侧,且速度的方向沿着物体运动轨迹的切线方向,D正确。
4.(2022·北京朝阳模拟)物体A穿在竖直杆上,人以速度v0竖直向下匀速拉绳,当物体A到达如图所示位置时,绳与竖直杆夹角为θ,此时物体A运动速度的大小是( )
A.v0sin θ B.v0cos θ
C. D.
D 解析:将A的速度分解为沿绳子方向的速度和与绳子垂直方向的速度,则v cos θ=v0,则v=,D正确。
5.(多选)(2022·北京怀柔模拟)民族运动会上有一骑射项目如图所示,运动员骑在奔跑的马上,弯弓放箭射击侧向的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的箭速度为v2,跑道离固定目标的最近距离为d。要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短,则( )
A.运动员放箭处离目标的距离为
B.运动员放箭处离目标的距离为d
C.箭射到固定目标的最短时间为
D.箭射到固定目标的最短时间为
BC 解析:要想箭在空中飞行的时间最短的情况下击中目标,v2必须垂直于v1,并且v1、v2的合速度方向指向目标,如图所示,故箭射到目标的最短时间为,C正确,D错误;运动员放箭处离目标的距离为,又因为x=v1t=v1,所以s===,A错误,B正确。
素养提升练
6.(2022·河北张家口测试)如图所示,桂林景区中一船夫摇船载客往返于河的两岸。某次载客时,该船夫摇船从河岸渡口A以v1的速度用最短的时间到对岸渡口B。另一次载客时,该船以v2的速度从同一地点以最短的路程过河到对岸渡口B,船轨迹恰好与第一次船轨迹重合。假设河水速度保持不变,则该船两次过河所用的时间之比是( )
A.v1∶v2 B.v2∶v1
C.v12∶v22 D.v22∶v12
D 解析: 由题意可知,船夫两次驾船的轨迹重合,可知合速度方向相同,第一次船的静水速度垂直于河岸,第二次船的静水速度与合速度垂直,如图所示。船两次过河的合位移相等,则渡河时间之比等于船两次过河的合速度的反比。则===cos θ,而cos θ=,可得=,D正确。
7.(多选)(2022·湖北宜昌测试)在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a的匀加速运动,同时人顶着直杆以速度v0水平匀速前进,经过时间t,猴子沿杆向上移动的高度为h,人顶杆沿水平地面移动的距离为x,如图所示。关于猴子的运动情况,下列说法中正确的是( )
A.相对地面的运动轨迹为直线
B.相对地面做匀加速曲线运动
C.t时刻猴子相对地面的速度大小为v0+at
D.t时间内猴子相对地面的位移大小为
BD 解析:猴子在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,合速度与合加速度不在同一条直线上,所以猴子运动的轨迹为曲线,A错误;猴子在水平方向上的加速度为零,在竖直方向上有恒定的加速度,根据运动的合成,可知猴子做曲线运动的加速度不变,猴子做匀加速曲线运动,B正确;t时刻猴子在水平方向上的分速度为v0,在竖直方向上的分速度为