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微练12
曲线运动 运动的合成与分解
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1.如图所示的曲线MN是某一质点的运动轨迹,AA'为曲线上A点处的切线。质点从B点运动到A点所发生的位移为x,所用时间为t。下列说法不正确的是( )
梯级Ⅰ 基础练
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A.表示质点从B点运动到A点过程的平均速度
B.质点从B点运动到A点的过程,平均速度的方向由B点指向A点
C.若B点越接近A点,则越接近质点在A点时的瞬时速度
D.质点经过A点时所受合力可能沿着AA'的方向
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因x为由B到A的位移,则表示质点从B点运动到A点过程的平均速度,A项正确;质点从B点运动到A点的过程,平均速度方向与位移方向相同,则平均速度的方向由B点指向A点,B项正确;若B点越接近A点,则t越短,则越接近质点在A点时的瞬时速度,C项正确;AA'的方向是质点在A点的瞬时速度方向,质点做曲线运动,则速度方向与合力方向不共线,则质点经过A点时所受合力不可能沿着AA'的方向,D项错误。综上所述,应选择D。
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2.(2025·黄山模拟)黄河,中国古代称大河,是中国第二长河,黄河上游河道呈“S”形,河源段400公里内河道曲折。黄河某段河道俯视简化图如图所示,图中曲线上A、B两点的切线平行,下列说法正确的是( )
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A.河水在图中A、B两点速度方向相同
B.河水在图中A、B两点加速度可能相同
C.河水流经该段河道A点时对河岸的力向右
D.河水流经该段河道B点时对河岸的力向左
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速度沿轨迹的切线方向,故河水在题图中A、B两点速度方向相 同,加速度与力的方向一致,合力指向轨迹的凹侧,则题图中A、B两点加速度不相同,A项正确,B项错误;曲线运动的物体受合力指向轨迹的凹侧,根据牛顿第三定律可知,河水流经该段河道A点时对河岸的力向左,河水流经该段河道B点时对河岸的力向右,C、D两项错误。
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3.(2025·泰州模拟)如图所示,跳伞员着地瞬间速度大小是5 m/s。把这个速度沿水平和竖直方向分解,水平分速度为3 m/s,则竖直分速度为( )
A.0 B.2 m/s
C.4 m/s D.5 m/s
根据题意可得vy== m/s=4 m/s,C项正确。
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4.一迷你热气球以速度vy=5 m/s从水平地面上匀速竖直上升,假设从该时刻起,热气球在水平方向上受风力作用做匀加速运动,当热气球上升到h=8 m时,其水平速度为8 m/s,则热气球离出发点的距离约为( )
A.3.2 m B.6.4 m
C.8.0 m D.10.2 m
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根据运动的合成和分解可知,气球在竖直方向上运动的时间t== s=1.6 s,水平方向上运动时间与竖直方向上运动的时间相等,故水平方向的位移x=t=6.4 m,所以热气球距出发点的距离s=≈10.2 m,D项正确。
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5.(2025·昆明模拟)有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒定的大河。小明驾着小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直。去程与回程所用时间的比值为k,已知船在静水中的速度大小为v,下列说法正确的是( )
A.去程是所有渡河方式中路程最小的
B.回程是所有渡河方式中时间最短的
C.河水流动的速度为v
D.河水流动的速度为v
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根据题意可知去程是所有渡河方式中时间最短的,回程是所有渡河方式中路程最小的,A、B两项错误;设河宽为d,小河水流动的速度为vs,去程时过河的时间为t1=,回程的时间t2=,由题意知=k,解得vs=v,C项正确,D项错误。
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6.某同学用轻绳拉动木箱进行力量训练。如图所示,该同学与木箱通过一根跨过定滑轮的轻绳连接,若该同学以大小为v的速度水平向右移动,则当轻绳与水平方向的夹角分别为θ1和θ2时,木箱的速度大小为( )
A.v B.v
C.v D.v
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设木箱的速度大小为v1,轻绳收缩的速度大小为v绳,对木箱,根据运动的分解有v绳=v1cos θ1,同理,对人,根据运动的分解有v绳=vcos θ2,解得v1=v,C项正确。
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7.(2025·晋城模拟)如图甲所示,课堂上老师把黑板写得满满当当,值日生需在课间擦黑板,若以黑板下边沿为x轴、左边沿为y轴建立平面直角坐标系,黑板擦在黑板上留下的痕迹如图乙所示,关于黑板擦的运动和受力情况,下列说法正确的是( )
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A.若黑板擦沿x轴正方向做匀速直线运动,则可能沿y轴正方向做匀加速直线运动
B.若黑板擦沿y轴正方向做匀速直线运动,则可能沿x轴正方向做匀速直线运动
C.若黑板擦沿y轴正方向做匀速直线运动,则可能沿x轴正方向做匀加速直线运动
D.若黑板擦沿x轴正方向做匀速直线运动,则受到黑板的摩擦力指向轨迹凹侧
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若黑板擦沿x轴正方向做匀速直线运动,沿y轴正方向做匀加速直线运动,则受到的合外力沿y轴正方向,运动轨迹向上弯曲,A项错误;若黑板擦沿y轴正方向做匀速直线运动,沿x轴正方向做匀速直线运动,则受到的合外力为零,运动轨迹为直线,B项错 误;若黑板擦沿y轴正方向做匀速直线运动,沿x轴正方向做匀加速直线运动,则受到的合外力沿x轴正方向,运动轨迹向右弯曲,C项正确;黑板擦受到黑板的摩擦力与运动方向相反,D项错误。
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8.(2025·福州模拟)如图所示,一轻杆两端分别固定质量为mA和mB的两个小球A和B(均可视为质点)。将其放在一个光滑球形容器中从位置1开始下滑,当轻杆到达位置2时球A与球形容器球心等高,其速度大小为v1,已知此时轻杆与水平方向成θ=30°角,球B的速度大小为v2,则v1与v2的关系为( )
A.v2=v1 B.v1=v2
C.v2=2v1 D.v1=v2
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梯级Ⅱ 能力练
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如图所示,将球A速度分解成沿着杆与垂直于杆两方向,同时球B速度也是分解成沿着杆与垂直于杆两方向,由于A、B两球在同一杆上,沿杆的分速度相等,则有v1sin θ=v2sin θ,所以v1=v2,D项正确。
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9.雨滴垂直落在伞面上时人淋雨最少。一个无风的下雨天,某同学打着雨伞匀速行走,若雨速和他行走的速度大小相等,则淋到的雨最少时(图中虚线为竖直方向),伞柄的方向是( )
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由已知雨滴落在伞上时,相对于伞的速度垂直时人淋雨最少,如图所示,当雨速和人走的速度相等时,相对速度和竖直方向的夹角是45°。伞柄和伞垂直,即与雨此时的相对速度方向相同,故伞柄和竖直方向夹角是45°时淋雨最少,D项正确。
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10.(多选)(2025·岳阳模拟)如图所示,某段河面宽120 m,小船从A点开始渡河,A点下游160 m的B处是一片左侧边界与河岸垂直的险 滩,已知水流速度大小恒为5 m/s。小船不进入险滩处可视为安全渡河,下列说法正确的是( )
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A.若小船相对静水的速度大小恒为10 m/s,则小船最短渡河时间为 10 s
B.若小船相对静水的速度大小恒为8 m/s,则小船最短渡河位移大小为120 m
C.若小船相对静水的速度大小恒为4 m/s,则小船最短渡河位移大小为120 m
D.若要使小船能安全渡河,则小船相对静水的最小速度为3 m/s
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若小船相对静水的速度大小恒为10 m/s,小船船头垂直河岸渡河时,时间最短,则有tmin== s=12 s,A项错误;若小船相对静水的速度大小恒为8 m/s,由于小船相对静水的速度大于水流速度,则小船可以到达正对岸,所以小船最短渡河位移大小为 120 m,B项正确;若小船相对静水的速度大小恒为4 m/s,由于小船相对静水的速度小于水流速度,则小船不可以到达正对岸,
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所以小船最短渡河位移一定大于120 m,C项错误;若要使小船能安全渡河,小船渡河的临界轨迹如图所示,根据几何关系可得 sin θ====,解得小船相对静水的最小速度为v船=3 m/s,D项正确。
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11.如图所示,风洞实验室中可以产生竖直向上、大小恒定的风力,一个质量为m的小球在O点以水平初速度v0抛出,恰好能沿水平方向运动到P点,O、P间的距离为L,将风力调大,小球仍由O点以水平初速度v0抛出,结果恰好经过P点正上方的Q点,P,Q间的距离为 L,重力加速度为g,求:
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(1)调节后的风力大小;
开始时小球从O点运动到P点所用时间t=,增大后的风力设为F,则F-mg=ma,L=at2,
解得F=mg+。
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(2)小球运动到Q点时的速度大小和方向。
设小球到Q点时速度大小为v,沿竖直方向的分速度vy=at=v0,
因此v==v0,
方向斜向右上方,与水平方向的夹角为45°。
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12.(2025·天津模拟)一个物体在光滑水平面上运动,速度v的方向如图所示,从A点开始,它受到向前偏右(观察者沿着物体前进的方向看)的合力F作用。一段时间后,物体可能经过( )
A.Q点 B.B点 C.P点 D.D点
梯级Ⅲ 创新练
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物体做曲线运动时,轨迹夹在速度方向和合力方向之间,合力大致指向轨迹凹的一向,轨迹不可能与力的方向相交,或与合外力的方向平行,则一段时间后,物体可能经过D点,D项正确。
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