内容正文:
2027高考一轮复习100考点精练
第四章 抛体运动
考点4.1 曲线运动 运动的分解与合成
【考点精练】
1. (山西大同2025学年高三5月质量检测卷)某质点在多个共点力的作用下做匀速直线运动,若仅撤去其中一个恒力,关于质点之后的运动,下列说法正确的是( )
A. 一定做曲线运动
B. 不可能做匀速圆周运动
C. 质点的动量可能不变
D. 若做曲线运动,合力的瞬时功率不可能为零
2. (2025年5月山西三模)雨滴从空中下落时,受到的空气阻力与其速率成正比。在无风的雨天,当雨滴从足够高处下落时,t₀时刻到达地面。下列关于雨滴的v-t图像和x-t图像中,能正确描述这个过程的是( )
A. B.
C. D.
3 (2025·浙江省名校新高考研究联盟联考)如图所示,乒乓球从斜面滚下后,以某一速度在水平的桌面上做直线运动。在与乒乓球路径垂直的方向上放一个直径略大于乒乓球的纸筒。当乒乓球经过纸筒正前方时,用吸管对着球横向吹气。下列说法正确的是( )
A.乒乓球仍沿着直线运动
B.乒乓球将偏离原来的运动路径,但不进入纸筒
C.乒乓球一定能进入纸筒
D.只有用力吹气,乒乓球才能进入纸筒
4 在演示“做曲线运动的条件”的实验中,有一个在水平桌面上向右做直线运动的小钢球,第一次在其运动路线的正前方放置条形磁铁,第二次在其运动路线的旁边放置条形磁铁,如图所示,虚线表示小钢球的运动轨迹。观察实验现象,以下叙述正确的是( )
A.第一次实验中,小钢球的运动是匀速直线运动
B.第二次实验中,小钢球的运动类似平抛运动,其运动轨迹是一条抛物线
C.该实验说明做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向
D.该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合力的方向与速度方向不在同一直线上
5. 跳伞运动是人们普遍喜欢的观赏性体育项目,如图所示,当运动员从直升机上由静止跳下后,在下落过程中将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
6. (2025·四川眉山模拟)关于做曲线运动的物体,下列说法正确的是( )
A.所受合力可以为零
B.所受合力一定为恒力
C.所受合力一定为变力
D.所受合力的方向与物体的速度方向一定不在一条直线上
7 (2025·河北张家口模拟)双人滑冰运动员在光滑的水平冰面上做表演,甲运动员给乙运动员一个水平恒力F,乙运动员在冰面上完成了一段优美的弧线MN。vM与vN正好成90°角,则此过程中,乙运动员受到甲运动员的恒力可能是图中的( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
8 (2025·福建三明质量检测)如图是一种创新设计的“空气伞”,它的原理是:从伞柄下方吸入空气并将空气加速,最后空气从顶部喷出,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( )
9 质点Q在xOy平面内运动,其在x轴方向和y轴方向的分运动图像如图甲和图乙所示,下列说法正确的是( )
A.质点Q做匀变速直线运动,初速度为12 m/s
B.质点Q做匀变速曲线运动,加速度为5 m/s2
C.质点Q做匀变速直线运动,2 s末的速度为20 m/s
D.质点Q做匀变速曲线运动,2 s内的位移为45 m
10 (2025·安徽合肥期中)某同学用如图所示的装置研究运动合成规律,长方体物块上固定一长为L的竖直杆,物块及杆的总质量为M,质量为m的小环套在杆上,当小环从杆顶端由静止滑下时(小环与杆的摩擦可忽略),物块在水平恒力F的作用下,从静止开始沿光滑水平面向右运动。小环落到杆底端时,物块移动的距离为2L,重力加速度大小为g,则小环从顶端下落到底端的过程中( )
A.小环通过的路程为2L
B.小环落到底端的时间为
C.杆对小环的作用力为mg
D.杆对小环的作用力为2mg
11 (2025·广西南宁期中)如图所示,虚线是跳水运动员在某次训练中,运动员离开跳台后其在空中的轨迹示意图。A为曲线轨迹起始点,B为轨迹最高点,C点的切线沿竖直方向,D点是即将入水点。关于运动员在空中的运动,下述正确的是( )
A.在A处速度和加速度都沿竖直方向
B.在B处加速度竖直向下,速度沿水平方向
C.在C处速度和加速度都沿水平方向
D.在D处速度向下,加速度向上
12.(2025·陕西宝鸡二模)体育课上两位同学在室内羽毛球场进行羽毛球比赛,羽毛球在空中上升的运动轨迹如图中虚线所示,羽毛球加速度方向示意图可能正确的是( )
13 (2025·江西模拟预测)如图,光滑水平面上的物体受五个沿水平面的恒力F1、F2、F3、F4、F5作用,以速率v0沿水平面做匀速直线运动,速度方向与恒力F5的方向相反,与F1的方向垂直。若撤去其中某个力(其他力不变),则在以后的运动中,下列说法正确的是( )
A.若撤去的是F1,则物体可能做匀速圆周运动
B.若撤去的是F2,则经过一段时间后物体的速率可能再次变为v0
C.若撤去的是F4,则经过一段时间后物体的速率可能再次变为v0
D.无论撤去这五个力中的哪一个,物体都做匀变速运动
14 (2023全国乙)小车在水平地面上沿轨道从左向右运动,动能一直增加.如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受的合力,下列四幅图可能正确的是( )
A B
C D
15. [2024郑州八校开学联考]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.继续做匀变速直线运动
B.在相等时间内速度的变化量一定相等
C.可能做匀速直线运动
D.可能做变加速曲线运动
16 (2024·安徽卷·9)一倾角为30°足够大的光滑斜面固定于水平地面上,在斜面上建立Oxy直角坐标系,如图甲所示。从t=0开始,将一可视为质点的物块从O点由静止释放,同时对物块施加沿x轴正方向的力F1和F2,其大小与时间t的关系如图乙所示。已知物块的质量为1.2 kg,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。则( )
A.物块始终做匀变速曲线运动
B.t=1 s时,物块的y坐标值为2.5 m
C.t=1 s时,物块的加速度大小为5 m/s2
D.t=2 s时,物块的速度大小为10 m/s
17 (2025·浙江宁波市检测)2024年9月25日8时44分,中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域,成功发射1枚携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹,准确落入预定海域。全程飞行试验行程9 070公里,落点靶区为2公里正方形区域,实际偏差仅为250米。如图是导弹的飞行轨迹,导弹的速度v与所受合外力F的关系可能正确的是( )
A.图中A点 B.图中B点
C.图中C点 D.图中D点
18 .(2025·浙江金华市检测)如图所示,从一根内壁光滑的空心竖直钢管A的上端边缘,紧贴钢管管壁向管内水平抛入一钢球,钢球一直沿管壁做曲线运动直至落地。若换一根等高但内径更大的内壁光滑的空心竖直管B,用同样的方法抛入此钢球,下列说法正确的是( )
A.在A管中的钢球运动时间长
B.在B管中的钢球运动时间长
C.钢球在两管中的运动时间一样长
D.钢球在两管中的运动时间无法确定
19 .如图是一个小球从水平向右的横风区正上方自由下落的闪光照片,除横风区外,其他位置的空气作用力可不计,则( )
A.小球在横风区中水平速度不变
B.小球刚进入横风区时加速度水平向右
C.小球刚从横风区飞出时速度最大
D.小球从横风区飞出后,做匀变速曲线运动
20 . 在马戏表演中,演员顶着直杆沿水平地面做初速度为0、加速度为a的匀加速直线运动,同时猴子沿竖直杆向上以速度v0匀速移动,经过一段时间,猴子沿杆向上移动的高度为h,如图所示,下列说法正确的是( )
A.猴子相对地面做匀变速直线运动
B.猴子相对地面的运动轨迹为直线
C.此时刻猴子对地速度的大小为v0+
D.这段时间内演员对地的位移大小为
21 .(2025·湖南卷·2)如图,物块以某一初速度滑上足够长的固定光滑斜面,物块的水平位移、竖直位移、水平速度、竖直速度分别用x、y、vx、vy表示。物块向上运动过程中,下列图像可能正确的是( )
22.(2025·浙江台州市检测)某一质点在xOy平面内运动。t=0时,质点位于y轴上,它在x轴正方向运动的速度—时间图像如图甲所示,它在y轴的纵坐标随时间变化图像如图乙所示。关于质点的运动下列说法正确的是( )
A.质点在y方向做匀减速直线运动
B.t=0.5 s时,质点的加速度方向沿y轴负方向
C.t=1 s时,质点速度大小是11 m/s
D.质点在xOy平面内的运动轨迹是抛物线
23 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0~1s内,物体做匀速直线运动
B.在0~1s内,物体做匀变速直线运动
C.在1~2s内,物体做匀变速直线运动
D.在1~2s内,物体做匀变速曲线运动
24若分别以水平向右、竖直向上为x轴、y轴的正方向,某物体在x、y方向的v-t图像分别如图甲、乙所示,则在0~t2时间内,该物体的运动轨迹可能为( )
25. [2023辽宁]某同学在练习投篮,篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示,篮球所受合力F的示意图可能正确的是( )
A B
C D
26.[2020浙江7月]如图所示,底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上,箱子四周有一定空间.当公交车( )
A.缓慢起动时,两只行李箱一定相对车子向后运动
B.急刹车时,行李箱a一定相对车子向前运动
C.缓慢转弯时,两只行李箱一定相对车子向外侧运动
D.急转弯时,行李箱b一定相对车子向内侧运动
27 初速度不为零的小球只受到一个大小不变的力的作用,下列说法正确的是( )
A.小球可能做曲线运动
B.小球的位置可能保持不变
C.小球的速度大小可能保持不变
D.小球的加速度一定保持不变
28 [2024河北邢台四校联考]抗洪抢险应急救援时,直升机沿直线水平向右匀速飞行的同时,被救助者随着竖直钢丝绳的收缩先匀加速上升后匀减速上升,则被救助者的实际运动轨迹可能为( )
29 .[2024山东滨州联考]无人机的底部安装了一个盒子,盒子中装有4个金属小球,某次操作中无人机在一定高度沿水平方向做匀减速直线运动,每间隔相等时间,无人机通过用电脑控制的电磁铁自由释放一小球.当最后一个小球释放时,无人机恰好悬停在空中,且第一个小球未落地,不计空气阻力.空中小球的排列图形可能正确的是( )
30 .[2023山东师大附中期末]有一个质量为2kg的质点在xOy平面内运动,在x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像分别如图甲、乙所示,则下列说法正确的是( )
A.质点所受的合外力为3N
B.质点的初速度为3m/s
C.质点做匀速直线运动
D.质点初速度的方向与合力的方向垂直
31.[2023山东烟台统考]图(a)是我国传统农具——风鼓车,图(b)是其工作原理示意图.转动摇柄,联动风箱内的风叶,向车斗内送风,入料仓漏口H漏出的谷物经过车斗,质量大于2.0×10-5kg的谷粒为饱粒,落入第一出料口A1B;质量为1.2×10-5kg~2.0×10-5kg的谷粒为瘪粒,落入第二出料口A2B;质量小于1.2×10-5kg的草屑被吹出出风口.已知A1、B、A2三点在同一水平线上,A1B的宽度为0.6m;A1在H正下方,A1H的高度为0.8m;质量为2.0×10-5kg的谷粒从H漏出,恰好经B点落入A2B,设谷物从H漏出时速度为零;谷粒在车斗内所受水平风力恒定且相等,只考虑其所受重力和水平风力作用,取重力加速度g为10m/s2.
(1)求谷粒从H落到出料口所经历的时间;
(2)求谷粒所受水平风力的大小;
(3)若瘪粒恰好能全部落入A2B,求A2B的宽度.
32.如图所示,在风洞实验室中,从A点以水平速度v0向左抛出一个质量为m的小球(可视为质点),小球抛出后所受空气作用力沿水平方向,其大小为F,经过一段时间小球运动到A点正下方的B点处,重力加速度为g,在此过程中,求:
(1)小球离A、B所在直线的最远距离;
(2)A、B两点间的距离;
(3)小球到达B点时的速率vB。
33 在研究某些复杂的曲线运动时,常常采用运动的合成与分解的方法。我们对于平抛运动的研究就是采用了这种方法。请应用这种思想方法,解决下面的类似问题:
如图所示,内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上,圆柱体的内径为R。沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度,小滑块将沿着柱体的内壁旋转一周经过O1点后继续运动,最终落在柱体的底面上、已知小滑块的质量为m,重力加速度为g。
(1)a.小滑块在运动中受哪些力的作用?分析这些力是否做功?
b.小滑块在运动过程中机械能是否守恒?
(2)根据研究平抛运动的思想方法,可以将该运动(螺旋线运动)分解为两个分运动:①平行于水平面的分运动:匀速圆周运动(如上俯视平面图所示);②竖直方向的分运动为另一种基本运动。
a.说明分运动①的线速度v线和的关系;
b.描述竖直方向上的分运动②是什么运动?
(3) a.求小滑块在柱体壁上旋转一周所用的时间T;
b.求小滑块到达O1点时的速度大小。
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2027高考一轮复习100考点精练
第四章 抛体运动
考点4.1 曲线运动 运动的分解与合成
【考点精练】
1. (山西大同2025学年高三5月质量检测卷)某质点在多个共点力的作用下做匀速直线运动,若仅撤去其中一个恒力,关于质点之后的运动,下列说法正确的是( )
A. 一定做曲线运动
B. 不可能做匀速圆周运动
C. 质点的动量可能不变
D. 若做曲线运动,合力的瞬时功率不可能为零
【答案】B
【解析】.撤去其中一个力后,若剩余力的合力与初速度共线,则做直线运动,A错误;
因剩余力的合力恒定,故质点不可能做匀速圆周运动,B正确;
因合力恒定,冲量不为零,故动量一定会变,C错误;
若做曲线运动,当合力与速度方向垂直时,合力的瞬时功率为零,D错误。
2. (2025年5月山西三模)雨滴从空中下落时,受到的空气阻力与其速率成正比。在无风的雨天,当雨滴从足够高处下落时,t₀时刻到达地面。下列关于雨滴的v-t图像和x-t图像中,能正确描述这个过程的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】.雨滴从足够高处下落,mg-kv= ma,开始阶段速度由0逐渐增大,加速度逐渐减小,v-t图像倾斜程度应该逐渐变小,直至与时间轴平行,故A、B错误;
CD.因雨点做加速度逐渐减小的加速运动,然后匀速运动,故图像倾斜程度先变大,当加速度减为0后,以速度 匀速运动,直到t₀时刻到达地面。故C错误,D正确。
3 (2025·浙江省名校新高考研究联盟联考)如图所示,乒乓球从斜面滚下后,以某一速度在水平的桌面上做直线运动。在与乒乓球路径垂直的方向上放一个直径略大于乒乓球的纸筒。当乒乓球经过纸筒正前方时,用吸管对着球横向吹气。下列说法正确的是( )
A.乒乓球仍沿着直线运动
B.乒乓球将偏离原来的运动路径,但不进入纸筒
C.乒乓球一定能进入纸筒
D.只有用力吹气,乒乓球才能进入纸筒
答案 B
解析 当乒乓球经过纸筒口时,对着乒乓球横向吹气,乒乓球所受合力的方向与速度方向不在同一条直线上,乒乓球做曲线运动,故乒乓球会偏离原有的运动路径;而乒乓球会获得一个横向的速度,因此乒乓球将偏离原来的运动路径,但不进入纸筒;故A、C、D错误,B正确。
4 在演示“做曲线运动的条件”的实验中,有一个在水平桌面上向右做直线运动的小钢球,第一次在其运动路线的正前方放置条形磁铁,第二次在其运动路线的旁边放置条形磁铁,如图所示,虚线表示小钢球的运动轨迹。观察实验现象,以下叙述正确的是( )
A.第一次实验中,小钢球的运动是匀速直线运动
B.第二次实验中,小钢球的运动类似平抛运动,其运动轨迹是一条抛物线
C.该实验说明做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向
D.该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合力的方向与速度方向不在同一直线上
答案 D
解析: 第一次实验中,小钢球受到沿初速度方向的磁铁的吸引力作用,做直线运动,并且随着距离的减小,吸引力变大,加速度变大,故小钢球做非匀变速直线运动,选项A错误;第二次实验中,小钢球所受的磁铁的吸引力方向总是指向磁铁,是变力,故小钢球的运动不是类平抛运动,其运动轨迹也不是一条抛物线,选项B错误;该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合力的方向与速度方向不在同一直线上,但是不能说明做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向,选项C错误,D正确。
5. 跳伞运动是人们普遍喜欢的观赏性体育项目,如图所示,当运动员从直升机上由静止跳下后,在下落过程中将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: 运动员同时参与两个分运动:竖直向下的运动和水平方向沿风力的运动。两个分运动具有独立性、等时性,竖直分运动不受风力影响,所以运动员下落时间由竖直分运动决定,与风力无关,风力越大,落地时的水平分速度越大,合速度越大,有可能对运动员造成伤害,故B、C正确,A、D错误。
6. (2025·四川眉山模拟)关于做曲线运动的物体,下列说法正确的是( )
A.所受合力可以为零
B.所受合力一定为恒力
C.所受合力一定为变力
D.所受合力的方向与物体的速度方向一定不在一条直线上
答案 D
解析: 做曲线运动的物体,速度方向时刻在发生变化,所以一定是变速运动,合力一定不为零,合力可以是恒力,例如平抛运动,合力也可以是变力,例如匀速圆周运动,故A、B、C错误;做曲线运动的条件是所受合力的方向与物体的速度方向不在一条直线上,故D正确。
7 (2025·河北张家口模拟)双人滑冰运动员在光滑的水平冰面上做表演,甲运动员给乙运动员一个水平恒力F,乙运动员在冰面上完成了一段优美的弧线MN。vM与vN正好成90°角,则此过程中,乙运动员受到甲运动员的恒力可能是图中的( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
答案 C
解析: 根据题图可知,乙运动员由M向N做曲线运动,乙运动员向上的速度减小,同时向右的速度增大,故乙运动员所受合外力的方向指向右下,故恒力F3的方向可能是正确的,故选C。
8 (2025·福建三明质量检测)如图是一种创新设计的“空气伞”,它的原理是:从伞柄下方吸入空气并将空气加速,最后空气从顶部喷出,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( )
答案 C
解析: 雨滴从气流上方某处下落进入气流区前,做自由落体运动,其运动轨迹为一条竖直向下的直线,若“空气伞”喷出的气流水平,则雨滴刚进入气流区时,雨滴受到重力和垂直于伞柄向外的气流作用力,合力斜向下指向伞柄外侧,而速度方向竖直向下,则雨滴的运动轨迹将向伞柄外侧弯曲,穿过气流后,雨滴仅受重力作用,此时雨滴速度方向斜向下指向伞柄外侧,与重力方向不在同一条直线上,则雨滴的运动轨迹将向竖直方向弯曲,可知只有C项符合题意。
9 质点Q在xOy平面内运动,其在x轴方向和y轴方向的分运动图像如图甲和图乙所示,下列说法正确的是( )
A.质点Q做匀变速直线运动,初速度为12 m/s
B.质点Q做匀变速曲线运动,加速度为5 m/s2
C.质点Q做匀变速直线运动,2 s末的速度为20 m/s
D.质点Q做匀变速曲线运动,2 s内的位移为45 m
答案:C
解析:根据匀变速直线运动位移公式x=v0t+at2,可得=at+v0,根据题图甲可得=k1t+v0x,所以质点在x轴上的分运动是匀变速直线运动,可得初速度v0x=6 m/s,加速度ax=2k1=2× m/s2=3 m/s2。根据题图乙可知,质点在y轴上的分运动是匀变速直线运动,初速度v0y=8 m/s,加速度ay=k2= m/s2=4 m/s2,因为==,可知质点的初速度和加速度在同一条直线上,所以质点做匀变速直线运动,初速度为v0==10 m/s,加速度为a==5 m/s2,故A、B、D错误;质点做匀变速直线运动,2 s末的速度为v=v0+at=(10+5×2)m/s=20 m/s,故C正确。
10 (2025·安徽合肥期中)某同学用如图所示的装置研究运动合成规律,长方体物块上固定一长为L的竖直杆,物块及杆的总质量为M,质量为m的小环套在杆上,当小环从杆顶端由静止滑下时(小环与杆的摩擦可忽略),物块在水平恒力F的作用下,从静止开始沿光滑水平面向右运动。小环落到杆底端时,物块移动的距离为2L,重力加速度大小为g,则小环从顶端下落到底端的过程中( )
A.小环通过的路程为2L
B.小环落到底端的时间为
C.杆对小环的作用力为mg
D.杆对小环的作用力为2mg
答案:D
解析:小环从顶端下落到底端的过程中,其水平位移为2L,竖直位移为L,其实际位移为x合==L,所以小环通过的路程大于2L,故A错误;小环在竖直方向做自由落体运动,则有L=gt2,解得t=,故B错误;设小环在水平
方向的加速度大小为ax,则有2L=axt2,又t=,联立解得ax=2g,根据牛顿第二定律可得,杆对小环的作用力大小为F=max=2mg,故C错误,D正确。
11 (2025·广西南宁期中)如图所示,虚线是跳水运动员在某次训练中,运动员离开跳台后其在空中的轨迹示意图。A为曲线轨迹起始点,B为轨迹最高点,C点的切线沿竖直方向,D点是即将入水点。关于运动员在空中的运动,下述正确的是( )
A.在A处速度和加速度都沿竖直方向
B.在B处加速度竖直向下,速度沿水平方向
C.在C处速度和加速度都沿水平方向
D.在D处速度向下,加速度向上
答案 B
解析: 做曲线运动的跳水运动员,某位置的速度方向在该点所在轨迹的切线方向上,合力方向指向轨迹的凹侧,则各点的加速度方向都是竖直向下的方向;在A处速度方向斜向上;在B处速度沿水平方向;在C处和D处速度都是竖直向下;故A、C、D错误,B正确。
12.(2025·陕西宝鸡二模)体育课上两位同学在室内羽毛球场进行羽毛球比赛,羽毛球在空中上升的运动轨迹如图中虚线所示,羽毛球加速度方向示意图可能正确的是( )
答案 C
解析: 羽毛球在空中做曲线运动,可知羽毛球所受合力产生的加速度应指向轨迹的凹侧,故A、D错误;羽毛球处于上升过程,速度在减小,可知所受合力产生的加速度与速度之间的夹角应为钝角,故B错误,C正确。
13 (2025·江西模拟预测)如图,光滑水平面上的物体受五个沿水平面的恒力F1、F2、F3、F4、F5作用,以速率v0沿水平面做匀速直线运动,速度方向与恒力F5的方向相反,与F1的方向垂直。若撤去其中某个力(其他力不变),则在以后的运动中,下列说法正确的是( )
A.若撤去的是F1,则物体可能做匀速圆周运动
B.若撤去的是F2,则经过一段时间后物体的速率可能再次变为v0
C.若撤去的是F4,则经过一段时间后物体的速率可能再次变为v0
D.无论撤去这五个力中的哪一个,物体都做匀变速运动
答案 BD
解析: 撤去F1后,剩余的四个力的合力与F1等大反向,因为合力为恒力,所以物体做类平抛运动,故A错误;撤去F2后,剩余的四个力的合力与F2等大反向,合力对物体先做负功后做正功,当合力做功为零时,物体的速率再次为v0,故B正确;撤去F4后,剩余的四个力的合力与F4等大反向,合力一直做正功,故物体的速率不可能再次变为v0,故C错误;无论撤去这五个力中的哪一个,物体的合力均为恒力,故物体都做匀变速运动,故D正确。
14 (2023全国乙)小车在水平地面上沿轨道从左向右运动,动能一直增加.如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受的合力,下列四幅图可能正确的是( D )
A B
C D
答案 D
解析 小车做曲线运动,所受合力指向轨迹的凹侧,A、B错
→F与v的夹角为钝角,减速,动能减小→C错
→F与v的夹角为锐角,加速,动能增大→D对
15. [2024郑州八校开学联考]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( B )
A.继续做匀变速直线运动
B.在相等时间内速度的变化量一定相等
C.可能做匀速直线运动
D.可能做变加速曲线运动
答案 B
解析 当F1突然增大到F1+ΔF瞬间,合力的大小和方向发生了变化,此时合力与速度的方向不在同一条直线上,质点将做曲线运动,接下来合力的大小和方向再次保持不变,加速度再次保持不变,因此质点一定做匀变速曲线运动,在相等时间内速度的变化量一定相等,故B正确.
16 (2024·安徽卷·9)一倾角为30°足够大的光滑斜面固定于水平地面上,在斜面上建立Oxy直角坐标系,如图甲所示。从t=0开始,将一可视为质点的物块从O点由静止释放,同时对物块施加沿x轴正方向的力F1和F2,其大小与时间t的关系如图乙所示。已知物块的质量为1.2 kg,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。则( )
A.物块始终做匀变速曲线运动
B.t=1 s时,物块的y坐标值为2.5 m
C.t=1 s时,物块的加速度大小为5 m/s2
D.t=2 s时,物块的速度大小为10 m/s
答案 BD
解析 根据题图乙可得F1=4-t(N),F2=3t(N),故两力的合力为Fx=4+2t(N)
物块在y轴方向受到的力不变,为mgsin 30°,x轴方向受到的力Fx在改变,合力在改变,故物块做的不是匀变速曲线运动,故A错误;
沿y轴方向物块做匀加速直线运动,加速度为
ay==gsin 30°=5 m/s2
故t=1 s时,物块的y坐标值为
y=ayt2=2.5 m
故B正确;
t=1 s时,Fx=6 N,故ax==5 m/s2
则a==5 m/s2
故C错误;
沿x轴正方向,对物块根据动量定理得
Fxt=mvx-0
由于Fx与时间t成线性关系,故可得
×2=1.2vx
解得vx=10 m/s
此时y轴方向速度大小为
vy=gsin 30°·t=5×2 m/s=10 m/s
故此时物块的速度大小为
v==10 m/s
故D正确。
17 (2025·浙江宁波市检测)2024年9月25日8时44分,中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域,成功发射1枚携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹,准确落入预定海域。全程飞行试验行程9 070公里,落点靶区为2公里正方形区域,实际偏差仅为250米。如图是导弹的飞行轨迹,导弹的速度v与所受合外力F的关系可能正确的是( )
A.图中A点 B.图中B点
C.图中C点 D.图中D点
答案 D
解析 根据曲线运动的特点可知,速度v的方向沿运动轨迹的切线方向,合外力F的方向指向运动轨迹的凹侧,轨迹在两者之间,故图中D点符合要求,A点、B点、C点不符合要求。故选D。
18 .(2025·浙江金华市检测)如图所示,从一根内壁光滑的空心竖直钢管A的上端边缘,紧贴钢管管壁向管内水平抛入一钢球,钢球一直沿管壁做曲线运动直至落地。若换一根等高但内径更大的内壁光滑的空心竖直管B,用同样的方法抛入此钢球,下列说法正确的是( )
A.在A管中的钢球运动时间长
B.在B管中的钢球运动时间长
C.钢球在两管中的运动时间一样长
D.钢球在两管中的运动时间无法确定
答案 C
解析 钢球在钢管内的运动可分解为水平面内的匀速圆周运动和竖直方向的自由落体运动,则竖直方向上有h=gt2,解得t=,由于A管与B管高度相同,可知钢球在两管中的运动时间一样长,故选C。
19 .如图是一个小球从水平向右的横风区正上方自由下落的闪光照片,除横风区外,其他位置的空气作用力可不计,则( )
A.小球在横风区中水平速度不变
B.小球刚进入横风区时加速度水平向右
C.小球刚从横风区飞出时速度最大
D.小球从横风区飞出后,做匀变速曲线运动
答案 D
解析 小球刚进入横风区时,受重力和水平向右的风力,根据牛顿第二定律可知加速度斜向右下方,且水平方向的速度增大,故A、B错误;小球从横风区飞出后,只受重力作用,做匀变速曲线运动,向下运动过程中速度不断增大,所以小球刚从横风区飞出时速度不是最大,故C错误,D正确。
20 . 在马戏表演中,演员顶着直杆沿水平地面做初速度为0、加速度为a的匀加速直线运动,同时猴子沿竖直杆向上以速度v0匀速移动,经过一段时间,猴子沿杆向上移动的高度为h,如图所示,下列说法正确的是( )
A.猴子相对地面做匀变速直线运动
B.猴子相对地面的运动轨迹为直线
C.此时刻猴子对地速度的大小为v0+
D.这段时间内演员对地的位移大小为
答案 D
解析 猴子在水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向上做匀速直线运动,根据运动的合成可知,合初速度与合加速度不在同一条直线上,所以相对地面猴子做的是匀变速曲线运动,故A、B错误;这段时间为t=,此时刻猴子对地的速度大小为v=,故C错误;这段时间内演员对地的位移大小为s=at2=a()2=,故D正确。
21 .(2025·湖南卷·2)如图,物块以某一初速度滑上足够长的固定光滑斜面,物块的水平位移、竖直位移、水平速度、竖直速度分别用x、y、vx、vy表示。物块向上运动过程中,下列图像可能正确的是( )
答案 C
解析 根据题意可知,物块沿斜面向上做匀减速直线运动,设初速度为v0,加速度大小为a,斜面倾角为θ,将物块的运动分解为水平和竖直方向的两个分运动,物块在水平方向上做匀减速直线运动,初速度为v0x=v0cos θ,加速度大小为ax=acos θ,则有-=-2axx,整理可得vx=,可知,vx-x图像为类似抛物线的一部分,故A、B错误;物块在竖直方向上做匀减速直线运动,初速度为v0y=v0sin θ,加速度大小为ay=asin θ,则有-=-2ayy,整理可得vy=,可知,vy-y图像为类似抛物线的一部分,故C正确,D错误。
22.(2025·浙江台州市检测)某一质点在xOy平面内运动。t=0时,质点位于y轴上,它在x轴正方向运动的速度—时间图像如图甲所示,它在y轴的纵坐标随时间变化图像如图乙所示。关于质点的运动下列说法正确的是( )
A.质点在y方向做匀减速直线运动
B.t=0.5 s时,质点的加速度方向沿y轴负方向
C.t=1 s时,质点速度大小是11 m/s
D.质点在xOy平面内的运动轨迹是抛物线
答案 D
解析 由题图乙可知质点沿y轴负方向做匀速直线运动,vy== m/s=-5 m/s,故A错误;由题图甲可知质点在x轴方向上的加速度为ax== m/s2=2 m/s2,方向沿x轴正方向,由题图乙可知质点沿y轴负方向做匀速直线运动,加速度为零,t=0.5 s时,质点的加速度方向沿x轴正方向,故B错误;t=1 s时,由题图甲可知质点在x轴方向上速度为vx1=4 m/s+2×1 m/s=6 m/s,质点在y轴方向上速度为vy=-5 m/s,则t=1 s时,质点的速度大小为v1== m/s= m/s,故C错误;x轴方向上的匀加速直线运动和y轴方向上的匀速直线运动的合运动为匀变速曲线运动,质点在xOy平面内的运动轨迹是抛物线,故D正确。
23 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( C )
A.在0~1s内,物体做匀速直线运动
B.在0~1s内,物体做匀变速直线运动
C.在1~2s内,物体做匀变速直线运动
D.在1~2s内,物体做匀变速曲线运动
答案 C
解析 在0~1 s内,物体沿x方向做匀速直线运动,沿y方向做匀加速直线运动,则合运动为匀变速曲线运动,A、B错误;在1~2 s内,物体沿x方向的初速度v0x=4 m/s,加速度为ax=4 m/s2,沿y方向的初速度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为v0=5 m/s,合加速度为a=5 m/s2,而且二者方向在同一直线上,则物体做匀变速直线运动,C正确,D错误.
24若分别以水平向右、竖直向上为x轴、y轴的正方向,某物体在x、y方向的v-t图像分别如图甲、乙所示,则在0~t2时间内,该物体的运动轨迹可能为( B )
答案 B
解析 在0~t1时间内物体水平向右做匀速直线运动,竖直向上做匀减速直线运动,可知在0~t1时间内物体所受的合力竖直向下;在t1~t2时间内物体水平向右做匀减速直线运动,竖直向上做匀速直线运动,可知在t1~t2时间内物体所受的合力水平向左,根据合力指向轨迹凹侧,可知B正确,A、C、D错误.
25. [2023辽宁]某同学在练习投篮,篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示,篮球所受合力F的示意图可能正确的是( A )
A B
C D
答案 A
解析 篮球做曲线运动,则篮球的速度与合力不在同一条直线上,且篮球的轨迹应向受力的一方发生偏转,故B、C、D错误;当篮球的速度斜向右上方时,A选项符合条件,故A正确.
26.[2020浙江7月]如图所示,底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上,箱子四周有一定空间.当公交车( B )
A.缓慢起动时,两只行李箱一定相对车子向后运动
B.急刹车时,行李箱a一定相对车子向前运动
C.缓慢转弯时,两只行李箱一定相对车子向外侧运动
D.急转弯时,行李箱b一定相对车子向内侧运动
答案 B
解析 公交车缓慢起动时具有向前的加速度,但加速度较小,若箱子所受的静摩擦力足以提供该加速度,则箱子可以相对公交车静止,A错误;急刹车时,公交车的加速度较大,箱子受到的滚动摩擦力较小,行李箱a一定相对车子向前运动,B正确;缓慢转弯时,车子具有指向轨迹内侧的较小的加速度,当行李箱所受的静摩擦力足以提供该加速度时,行李箱相对车子静止,C错误;急转弯时,车子的加速度较大,若行李箱b所受的静摩擦力不足以提供所需的向心力,则其做离心运动,即相对车子向外侧运动,若行李箱b所受的静摩擦力足以提供所需的向心力,则其相对车子静止,D错误.
27 初速度不为零的小球只受到一个大小不变的力的作用,下列说法正确的是( AC )
A.小球可能做曲线运动
B.小球的位置可能保持不变
C.小球的速度大小可能保持不变
D.小球的加速度一定保持不变
答案 AC
解析 当小球的速度方向与力F不共线时,小球做曲线运动,A正确;小球所受合外力不为零,一定会运动,所以小球的位置不可能保持不变,B错误;若力F与速度垂直,力F的大小不变,方向不断变化,则小球做匀速圆周运动,速度的大小保持不变,C正确;小球所受的合外力大小不变,方向不确定,所以加速度不一定保持不变,D错误.
28 [2024河北邢台四校联考]抗洪抢险应急救援时,直升机沿直线水平向右匀速飞行的同时,被救助者随着竖直钢丝绳的收缩先匀加速上升后匀减速上升,则被救助者的实际运动轨迹可能为( A )
答案 A
解析 直升机沿直线水平向右匀速飞行,被救助者随着竖直钢丝绳的收缩匀加速上升时,所受合力竖直向上,则运动轨迹向上弯曲;被救助者随着竖直钢丝绳的收缩匀减速上升时,所受合力竖直向下,则运动轨迹向下弯曲,故选项A正确,选项B、C、D错误.
29 .[2024山东滨州联考]无人机的底部安装了一个盒子,盒子中装有4个金属小球,某次操作中无人机在一定高度沿水平方向做匀减速直线运动,每间隔相等时间,无人机通过用电脑控制的电磁铁自由释放一小球.当最后一个小球释放时,无人机恰好悬停在空中,且第一个小球未落地,不计空气阻力.空中小球的排列图形可能正确的是( C )
答案 C
解析 无人机在空中沿水平直线向右做匀减速运动,在时间T内水平方向位移变化量为Δx=aT2,竖直方向做自由落体运动,在时间T内竖直方向位移变化量为Δy=gT2,说明水平方向位移变化量与竖直方向位移变化量比值一定,则小球连线的倾角就是一定的,且上方小球的水平速度小于下方小球的水平速度,即上方小球在下方小球的左边,选项C正确,选项A、B、D错误.
30 .[2023山东师大附中期末]有一个质量为2kg的质点在xOy平面内运动,在x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像分别如图甲、乙所示,则下列说法正确的是( A )
A.质点所受的合外力为3N
B.质点的初速度为3m/s
C.质点做匀速直线运动
D.质点初速度的方向与合力的方向垂直
答案 A
解析 由题图乙可知,质点在y方向上做匀速运动,速度大小vy=4 m/s,在x方向上做匀加速直线运动,a==1.5 m/s2,故质点所受合力F=ma=3 N,A正确;质点的初速度v==5 m/s,B错误;质点做匀变速曲线运动,C错误;质点初速度的方向与合力的方向(x方向)不垂直,D错误.
31.[2023山东烟台统考]图(a)是我国传统农具——风鼓车,图(b)是其工作原理示意图.转动摇柄,联动风箱内的风叶,向车斗内送风,入料仓漏口H漏出的谷物经过车斗,质量大于2.0×10-5kg的谷粒为饱粒,落入第一出料口A1B;质量为1.2×10-5kg~2.0×10-5kg的谷粒为瘪粒,落入第二出料口A2B;质量小于1.2×10-5kg的草屑被吹出出风口.已知A1、B、A2三点在同一水平线上,A1B的宽度为0.6m;A1在H正下方,A1H的高度为0.8m;质量为2.0×10-5kg的谷粒从H漏出,恰好经B点落入A2B,设谷物从H漏出时速度为零;谷粒在车斗内所受水平风力恒定且相等,只考虑其所受重力和水平风力作用,取重力加速度g为10m/s2.
(1)求谷粒从H落到出料口所经历的时间;
(2)求谷粒所受水平风力的大小;
(3)若瘪粒恰好能全部落入A2B,求A2B的宽度.
答案 (1)0.4s (2)1.5×10-4N (3)0.4m
解析 (1)竖直方向上有h=gt2
将A1H的高度h=0.8m代入可得t=0.4s
(2)对质量为2.0×10-5kg的谷粒,从H漏出恰好过B点,水平方向有A1B的宽度x1=at2
设风力大小为F,由牛顿第二定律有F=ma
联立代入数据解得F=1.5×10-4N
(3)对质量等于1.2×10-5kg的瘪粒,恰好落到A2点,设A2B宽度为x2,则有
x1+x2=a0t2
F=m0a0
联立代入数据可解得x2=0.4m.
32.如图所示,在风洞实验室中,从A点以水平速度v0向左抛出一个质量为m的小球(可视为质点),小球抛出后所受空气作用力沿水平方向,其大小为F,经过一段时间小球运动到A点正下方的B点处,重力加速度为g,在此过程中,求:
(1)小球离A、B所在直线的最远距离;
(2)A、B两点间的距离;
(3)小球到达B点时的速率vB。
答案:(1)
(2)
(3)
解析:(1)将小球的运动沿水平方向和竖直方向分解,水平方向有F=max,
=2axxmax
解得xmax=。
(2)水平方向,小球的速度减小为零所需时间t1=
由对称性知小球从A运动到B的总时间t=2t1
则竖直方向上有y=gt2=。
(3)小球运动到B点时,有vx=v0
vy=gt,则vB==。
33 在研究某些复杂的曲线运动时,常常采用运动的合成与分解的方法。我们对于平抛运动的研究就是采用了这种方法。请应用这种思想方法,解决下面的类似问题:
如图所示,内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上,圆柱体的内径为R。沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度,小滑块将沿着柱体的内壁旋转一周经过O1点后继续运动,最终落在柱体的底面上、已知小滑块的质量为m,重力加速度为g。
(1)a.小滑块在运动中受哪些力的作用?分析这些力是否做功?
b.小滑块在运动过程中机械能是否守恒?
(2)根据研究平抛运动的思想方法,可以将该运动(螺旋线运动)分解为两个分运动:①平行于水平面的分运动:匀速圆周运动(如上俯视平面图所示);②竖直方向的分运动为另一种基本运动。
a.说明分运动①的线速度v线和的关系;
b.描述竖直方向上的分运动②是什么运动?
(3) a.求小滑块在柱体壁上旋转一周所用的时间T;
b.求小滑块到达O1点时的速度大小。
【解析】(1)a.小滑块在运动中受支持力N和重力mg作用。
重力G做功;支持力N的方向始终和速度的方向垂直,所以不做功。
b.小滑块在运动过程中只有重力做功,所以滑块的机械能守恒。
(2)a.说明分运动①是匀速圆周运动,匀速圆周运动的线速度v线和初速度大小相等。;
b.竖直方向上的分运动②是自由落体运动。
(3) a.求小滑块在柱体壁上旋转一周所用的时间T即为匀速圆周运动的周期,T=
b.小滑块从O点旋转到达O1点的过程中,=g,
根据动能定理,mg= -
解得小滑块到达O1点时的速度大小=
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