内容正文:
1.关于做曲线运动的物体,下列说法正确的是( )
A.所受合外力可以为零
B.所受合外力一定为恒力
C.所受合外力一定为变力
D.所受合外力的方向与物体的速度方向一定不在同一条直线上
D 解析:做曲线运动的物体,速度方向时刻在发生变化,所以曲线运动一定是变速运动,合外力一定不为零,合外力可以是恒力,例如平抛运动,合外力也可以是变力,例如匀速圆周运动,A、B、C错误;做曲线运动的条件是所受合外力的方向与物体的速度方向不在同一条直线上,D正确.
2.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶,速度逐渐增大.图中分别画出了汽车转弯时受到的合力F的四种方向,可能正确的是( )
B 解析:由题意可得,合力F指向曲线的凹侧,由M向N行驶,速度逐渐增大,合力F需与速度成锐角,综合来看,B正确.
3.如图所示是一种创新设计的“空气伞”,它的原理是从伞柄下方吸入空气将空气加速,并从顶部喷出,形成辐射状气流,从而改变周围雨水的运动轨迹,形成一个无雨区,起到遮挡雨水的作用.在无风的雨天,若“空气伞”喷出的气流水平,则雨滴从气流上方某处下落并穿过气流区的运动轨迹,可能是下列哪一幅图( )
C 解析:气流对雨滴有作用力,当雨滴接近空气伞时,受到水平方向的作用力,将产生水平方向的加速度,此时雨滴所受的合力与运动的方向不在一条直线上且水平方向速度为0,所以其运动轨迹将逐渐发生弯曲,速度的方向不能发生突变,A、B错误;雨滴原来的运动方向沿竖直方向向下,当受到水平方向的作用力后,水平方向做加速直线运动,竖直方向做加速直线运动,从受力点开始,合外力和速度方向成锐角,雨滴所做的运动的轨迹一定是向合外力方向发生弯曲,穿过气流区后,由于雨滴的速度方向斜向下,与重力不在同一直线上,雨滴仍做曲线运动,C正确,D错误.
4.一艘船以vA的速度用最短的时间渡河,另一艘船以vB的速度从同一地点以最短的路程过河,两船轨迹恰好重合(设河水速度保持不变),则两船过河所用的时间之比是( )
A.vA∶vB B.vB∶vA
C.vA2∶vB2 D.vB2∶vA2
D 解析:两船抵达的地点相同,知合速度方向相同,A船静水速度垂直于河岸,B船的静水速度与合速度垂直,如图所示,两船的合位移相等,则渡河所用时间之比等于两船合速度之反比,则===,D正确.
5.(2025·辽宁大连高三质检)如图所示,质量相同的小球A、B通过质量不计的细杆相连接,紧靠竖直墙壁放置.由于轻微扰动,小球A、B分别沿水平地面和竖直墙面滑动,滑动过程中小球和杆始终在同一竖直平面内,当细杆与水平方向成37°角时,小球B的速度大小为v,重力加速度为g,忽略一切摩擦和阻力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则下列说法正确的是( )
A.小球A速度为v B.小球A速度为v
C.小球A速度为v D.小球A速度为v
C 解析:小球B的速度大小为v,设小球A的速度大小为v′,则由连接体的速度关联关系有v sin 37°=v′cos 37°,解得v′=v,C正确.
6.如图所示,汽车从静止开始通过缆绳将质量为m的货物从A处沿光滑斜面拉到B处,此过程中货物上升高度为h,到B处时定滑轮右侧缆绳与水平方向间的夹角为θ,左侧缆绳与斜面间的夹角为2θ,汽车的速度大小为v,此时货物的速度大小为( )
A.v B.(-sin θ)v
C.2v cos θ D.2v sin θ
A 解析:把绳子左端点的实际速度分解为沿绳和垂直绳两个方向,有v货=,把绳子右端点的实际速度分解为沿绳和垂直绳两个方向,有v=,联立可得v货=v=v,A正确.
7.(2025·广东东莞高三检测)如图所示是物体在相互垂直的x方向和y方向运动的v-t图像.以下判断正确的是( )
A.在0~1 s内,物体做匀速直线运动
B.在0~1 s内,物体做匀变速直线运动
C.在1~2 s内,物体做匀变速直线运动
D.在1~2 s内,物体做匀变速曲线运动
C 解析:在0~1 s内,物体水平方向为匀速直线运动,竖直方向为匀加速直线运动,则合运动为匀变速曲线运动,A、B错误;在1~2 s内,物体水平方向初速度为v0x=4 m/s,加速度为ax=4 m/s2,竖直方向初速度为v0y=3 m/s,加速度为ay=3 m/s2,根据平行四边形定则合成可以得到合初速度与合加速度二者方向在同一直线上,可知合运动为匀变速直线运动,C正确,D错误.
8.(多选)光滑水平面上一运动质点以速度v0通过点O,如图所示,与此同时给质点加上沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy,则( )
A.因为有Fx,质点一定做曲线运动
B.如果Fy<Fx,质点向y轴一侧做曲线运动
C.如果Fy=Fx tan α,质点做直线运动
D.如果Fx>,质点向x轴一侧做曲线运动
CD 解析:如果Fx、Fy二力的合力沿v0方向,即Fy=Fx tan α,则质点做直线运动,A错误,C正确;若Fx>,则合力方向在v0与x轴正方向之间,则质点向x轴一侧弯曲而做曲线运动,若Fx<,则合力方向在v0与y轴之间,所以质点必向y轴一侧弯曲而做曲线运动,因不知α的大小,所以只凭Fx、Fy的大小不能确定合力方向是偏向x轴还是y轴,即不能确定质点向哪一侧做曲线运动,B错误,D正确.
9.如图所示,河水由西向东流,河宽为800 m,河中各点的水流速度大小为v水,各点到较近河岸的距离为x,v水与x的关系为v水=x(m/s)(x的单位为m),让小船船头垂直于河岸由南向北渡河,小船划水速度大小恒为v船=4 m/s,则下列说法正确的是( )
A.小船渡河的轨迹为直线
B.小船在河水中的最大速度是5 m/s
C.小船在距南岸200 m处的速度小于在距北岸200 m处的速度
D.小船渡河的时间是160 s
B 解析:小船在南北方向上做匀速直线运动,由v水=x可知在东西方向上先加速,到达河中间后再减速,速度与加速度不共线,小船的合运动是曲线运动,A错误;当小船运动到河中间时,东西方向上的分速度最大,v水=×400 m/s=3 m/s,此时小船的合速度最大,最大值vm==5 m/s,B正确;小船在距南岸200 m处的速度等于在距北岸200 m处的速度,C错误;小船的渡河时间t== s=200 s,D错误.
10.(多选)民族运动会上有一项骑射项目如图所示,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
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:要想以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x=v1t=v1,故==,A错误,B正确.
11.如图所示,甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河,M、N分别是甲、乙两船的出发点,两船头与河岸均成α角,甲船船头恰好对准N点的正对岸P点,经过一段时间乙船恰好到达P点,如果划船速度大小相等,且两船相遇不影响各自的航行,下列判断正确的是( )
A.甲船也能到达M点的正对岸
B.甲船渡河时间一定短
C.两船相遇在NP直线上的某点(非P点)
D.渡河过程中两船不会相遇
C 解析:甲船航行的方向与河岸成α角,水流速度水平向右,合速度一定不会垂直河岸,则甲船不能垂直到达对岸,A错误;在垂直河岸方向上,v甲=v sin α,v乙=v sin α,渡河时间为t甲==,t乙==,两船渡河时间相等,因为在垂直河岸方向上的分速度相等,又是同时出发的,所以两船相遇在NP直线上的某点(非P点),B、D错误,C正确.
12.在光滑的水平面上建立xOy平面坐标系,一质点在水平面上从坐标原点开始运动,沿x方向的x-t图像和沿y方向的vy-t图像分别如图甲、乙所示,求:
(1)运动后4 s内质点的最大速率;
(2)4 s末质点与坐标原点的距离.
答案:(1)2 m/s (2)8 m
解析:(1)由题图可知,质点沿x轴正方向做匀速直线运动,速度大小为vx==2 m/s,在运动后4 s内,沿y轴方向运动的最大速度大小为4 m/s,则运动后4 s内质点的最大速率为vm==2 m/s.
(2)0~2 s内质点沿y轴正方向做匀加速直线运动,2~4 s内质点先沿y轴正方向做匀减速直线运动,再沿y轴负方向做初速度为零的匀加速直线运动,此过程加速度大小为
a== m/s2=3 m/s2
则质点沿y轴正方向做匀减速运动的时间
t2== s
则运动后的4 s内沿y轴方向的位移
y=×2×(2+)m-×4× m=0
故4 s末质点与坐标原点的距离等于沿x轴方向的位移,由题图甲可知,4 s末质点与坐标原点的距离
s=x=8 m.
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