物理必修 第二册2 运动的合成与分解当堂检测题
展开1.在某次抗洪救灾中,一落水者与河岸的距离,正随水漂流,水流速度,河岸平直。当落水者与岸边武警战士的距离最小时立即下水施救武警战士相对于河水的游泳速度。下列分析正确的是( )
A.武警战士的头朝向与河岸下游方向成角时,救人所用的时间最短
B.武警战士的头朝垂直于河岸方向游泳时,救人所用的时间最短
C.当以最短的时间抓住落水者时,武警战士沿河岸方向发生的位移为
D.由于,武警战士始终不能抓住落水者
2.如图所示,小球a、b用一细直棒相连,a球置于水平地面上,b球靠在竖直墙面上,释放后b球沿竖直墙面下滑,当滑至细直棒与水平地面成θ角时,a、b两小球的速度大小的比值为( )
A.sin θB.cs θ
C.tan θD.
3.如图所示,质量为的物体P置于倾角为的固定光滑斜面上,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车,P与滑轮间的细绳平行于斜面,小车以速率水平向右做匀速直线运动,重力加速度为。当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角时,下列判断正确的是( )
A.P的速率为
B.P的速率为
C.绳的拉力等于
D.绳的拉力小于
4.如图所示,一船夫以摇船载客为生往返于河的两岸。若该船夫摇船从河岸A点以v1的速度用最短的时间到对岸B点。第二次该船以v2的速度从同一地点以最短的路程过河到对岸B点,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:v2B.v2:v1C.:D.:
5.一只小船在同一河流中先后两次渡河,均从A沿直线运动到B,AB与河岸的夹角为,第一次渡河时,船头垂直于河岸,船相对于静水的速度为v1,渡河所用时间为t1;第二次船头垂直于AB,船相对于静水的速度为v2,渡河所用时间为t2,河水速度恒定,则( )
A.B.C.D.
6.为了抗击新冠疫情,保障百姓基本生活,许多快递公司推出“无接触配送”。快递小哥想到了用无人机配送快递的方法。某次无人机在配送快递的飞行过程中,水平方向速度vx及竖直方向vy与飞行时间t关系图像如图甲、乙所示。关于无人机运动的说法正确的是( )
A.0~t1时间内,无人机做曲线运动
B.t2时刻,无人机运动到最高点
C.t3~t4时间内,无人机做匀速直线运动
D.t2时刻,无人机的速度为
7.如图所示,两次渡河时船相对于静水的速度大小和方向都不变。已知第一次实际航程为A至B,位移为x1,实际航速为v1,所用时间为t1,由于水速增大,第二次实际航程为A至C,位移为x2,实际航速为v2,所用时间为t2则( )
A.t2>t1,v2=B.t2>t1,v2=
C.t2=t1,v2=D.t2=t1,v2=
8.随着我国全面进入主汛期,防汛形势十分严峻。各地区各部门坚持人民至上、生命至上,全力以赴抗洪抢险。某船积极参加抗洪,已知该船在静水中的最大速度为5m/s。现让该船渡过某条河,假设河的两岸是平行线河水流速恒定,河宽d=100m,船以最短时间渡河,航线与岸的夹角为60°,则( )
A.渡河时间为10s
B.河水流速为
C.实际渡河位移为100m
D.无论如何调整船头方向,船都无法到达正对岸
9.唐僧、悟空、八戒、沙僧师徒四人想划船渡过一条宽的河,他们在静水中划船的速度为,现在他们观测到河水的流速为,对于这次划船过河,他们有各自的看法,其中正确的是( )
A.唐僧说:我们要想到达正对岸就得使船头朝向正对岸
B.悟空说:我们要想到达正对岸船头必须朝向上游划船
C.八戒说:我们要想走最少的路就得朝着正对岸划船
D.沙僧说:今天这种情况我们是不可能到达正对岸的
10.如图所示,河流宽度,各处水流速度大小均为。若小船在静水中的速度大小为,小船从A码头出发过河。下列说法正确的是( )
A.小船渡河的最短时间为25s
B.小船渡河的最小位移为80m
C.小船可以到达对岸B点的上游
D.小船以最小位移的方式到达对岸所需时间为
11.如图所示,人在岸上拉船,已知船的质量为m,水的阻力恒为Ff,当轻绳与水平面的夹角为θ时,船的速度为v,此时人的拉力大小为FT,则此时( )
A.人拉绳行走的速度为B.人拉绳行走的速度为
C.船的加速度为D.船的加速度为
12.如今我国城镇化快速发展。建筑工地的塔吊(图甲所示)在建筑施工中起到了关键性的作用。被起吊的重物A水平向右以0.5m/s的速度匀速运动的同时,其竖直方向的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,取竖直向上为速度的正方向。在0~46s时间内,下列判断正确的是( )
A.30s时重物的速度大小为1m/s
B.46s时重物离地面的距离最大
C.重物在空中一直做直线运动
D.在0~10s内钢索最容易发生断裂
13.如图所示,一条小船过河,河宽,河水流速,船在静水中速度,关于小船的运动,以下说法正确的是( )
A.以最短时间渡河,小船通过的位移为80m
B.以最短时间渡河,小船相对岸的速度为5m/s
C.以最短航程渡河,小船通过的位移为60m
D.以最短航程渡河,小船相对岸的速度为5m/s
14.一条两岸平行的河流,河水匀速流动,一汽艇在河中船头正对对岸匀速航行,到达位置O时,汽艇突然加速建立以该位置O为原点,河岸方向为x轴方向,垂直河岸方向为y轴方向的坐标系,如图所示。在汽艇此后的渡河过程中,其运动轨迹可能是图中的( )
A.B.
C.D.
15.图甲为发动机活塞连杆组,图乙为连杆组的结构简图,连杆组在竖直平面内,且OA正好在竖直方向上,连杆一端连接活塞A,另一端与曲柄上B点相连,活塞A沿OA直线往复运动并带动连杆使B点绕圆心O顺时针方向做圆周运动,某时刻OB刚好水平,,活塞A的速率为,曲柄上B点的速率为;则此时( )
A.B.C.D.
16.骑马射箭是蒙古族传统的体育项目,如图所示,在某次比赛中,选手骑马沿直线匀速前进,分别经过、、和四点(连线与连线垂直),并在每处射出一枝箭,则可能射中靶心点的是( )
A.在E点沿垂直方向射出B.在F点沿连线方向射出
C.在G点沿垂直方向射出D.在H点沿连线方向射出
二、解答题
17.小船匀速横渡一条河流,当船头垂直对岸方向航行时,在出发后10 min到达对岸下游120 m处;若船头保持与河岸成α角向上游航行,出发后12.5 min到达正对岸。求:
(1)水流的速度;
(2)小船在静水中的速度、河的宽度以及船头与河岸间的夹角α。
18.跳伞是人们普遍喜欢的观赏性体育项目。质量为m=50kg的运动员从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下,在下落高度h=125m的过程中,受到一水平方向吹来的大小为F=250N的恒定风力的作用。重力加速度g=10m/s2,在此过程中除重力和风力以外不计其它力。求:
(1)运动员在下落过程中所用的时间;
(2)运动员在下落过程中的加速度大小;
(3)下落高度为125m时的速度大小。
19.质量为5kg的物体在光滑平面上运动,其分速度vx和vy随时间变化的图像如图所示。求∶
(1)t=8s时物体的速度;
(2)前6s内物体的位移大小;
(3)物体受到的合力大小。
参考答案
1.BC
【详解】
AB.当落水者与岸边武警战士的距离最小时,武警战士的头朝垂直于河岸方向游泳时,救人所用的时间最短,A错误B正确;
C.武警战士的头朝垂直于河岸方向游泳时,武警战士相对于河水的游泳速度,所以用求得的运动时间
在用这时间求武警战士沿河岸方向发生的位移
C正确;
D.因为武警战士进入水中后,会有一个与水流相同的一个速度,只要速度方向适当,则武警战士能抓住落水者,D错误。
故选BC。
2.C
【详解】
分别将a球、b球速度沿棒的方向与垂直于棒的方向分解,对a球,有
v=vacs θ
对B球,有
v=vbsin θ
则
va∶vb=tan θ
故选C。
3.B
【详解】
AB.将小车的速度v分解为沿绳子方向的速度和垂直绳子方向的速度,则沿绳方向的速度等于P的速度,即
随θ2角的减小,则vP增大,则P做加速运动,A错误B正确;
CD.对物体P,根据牛顿第二定律可知
可知绳的拉力大于,CD错误。
故选B。
4.D
【详解】
船夫两次驾船的轨迹重合,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之反比,则
===cs θ
又有
cs θ=
可得
=
故选D。
5.C
【详解】
AB.设河水速度为v,当船头垂直河岸时,有
合速度
当船头垂直AB时,有
v2=vsin
合速度
v合2=vcsα
则
故A、B错误;
CD.由于两次路程相同,因此时间之比
故C正确,D错误。
故选C。
6.D
【详解】
A.0~t1时间内,无人机在水平方向做初速度为零的匀加速运动,在竖直方向也做初速度为零的匀加速运动,则合运动为匀加速直线运动,故A错误;
B.0~t4时间内,无人机速度一直为正,即一直向上运动,则t2时刻,无人机还没有运动到最高点,故B错误;
C.t3~t4时间内,无人机水平方向做速度为v0的匀速运动,竖直方向做匀减速运动,则合运动为匀变速曲线运动,故C错误;
D.t2时刻,无人机的水平速度为v0,竖直速度为v2,则合速度为,故D正确。
故选D。
7.C
【详解】
设河宽为d,船自身的速度为v,与河岸上游的夹角为θ,对垂直河岸的分运动,过河时间
则
t1=t2
对两次的合运动,过河时间相等
解得
故选C。
8.B
【详解】
A.当船头垂直与河岸渡时,时间最短,则最短渡河时间
故A错误;
C.由几何关系知实际渡河的位移为
故C错误;
B.船沿着河岸方向的位移
则河水的速度
故B正确;
D.因为
调整船头斜向上游方向,船可以到达正对岸,故D错误。
故选B。
9.D
【详解】
ABD.由于水速大于船速,无论怎么开,都无法到达正对岸,AB错误,D正确;
C.要想走最少的路,应该让水速和船速的合速度与河岸之间的夹角最大,如图此时就朝着上游某个方向开,C错误。
故选D。
10.D
【详解】
A.当船头指向河对岸时渡河的时间最短,则小船渡河的最短时间为
选项A错误;
BD.当船速与合速度垂直时,小船渡河的位移最小,最小位移为
此时渡河的时间为
选项B错误,D正确;
C.因船的静水速度小于河水流速,可知小船不可以到达对岸B点,只能到达B点的下游,选项C错误;
故选D。
11.C
【详解】
AB.将船的速度分解可知人拉绳行走的速度为
v人=vcsθ
选项AB错误;
CD.船的加速度为
选项C正确,D错误。
故选C。
12.D
【详解】
A.由图可知,30s时重物竖直方向的速度为1m/s,则物体的速度大小为
故A错误;
B.由图乙可知,0~36s重物向上运动,36~46s重物向下运动,所以在36s时重物力地面的距离最大,故B错误;
C.由图可知,重物的在0~10s在竖直方向上有加速度,初速度沿着水平方向,初速度与加速度不在同一条直线上,物体做曲线运动,故C错误;
D.在0~10s内重物向上加速,处于超重状态,钢索对重物的拉力大于重力,在10~30s内物体处于平衡状态,钢索的拉力等于重力,30~46s内重物加速度向下,为失重状态,钢索的拉力小于重力,综上可得在0~10s内钢索最容易发生断裂,故D正确。
故选D。
13.B
【详解】
A.以最短时间渡河时,船头指向正对岸,则渡河的时间
小船通过的位移为
选项A错误;
B.以最短时间渡河,船速和水流速度垂直,则小船相对岸的速度为
选项B正确;
CD.以最短航程渡河时,船速与合速度垂直,此时小船通过的位移为
此时小船相对岸的速度为
选项CD错误。
故选B。
14.B
【详解】
由于沿着x轴方向匀速运动,而沿着y轴方向加速运动。从图像上,在x轴方向上,截取相同间隔的几段距离,每段所用时间相同,在y轴方向上,对应的间隔会越来越大,因此该轨迹是一条开口向上的抛物线。
故选B。
15.C
【详解】
由速度合成和分解图可得
则当OB刚好水平曲柄上B点的速率为刚好方向竖直,则有
可得
故ABD错误,C错误。
故选C。
16.A
【详解】
只有箭的实际速度指向P点,才能射中靶心P点,即射箭的速度与人运动速度的合速度指向靶心P点,所以只有在E点沿垂直方向射出的箭可能射中靶心点,其他三种射箭方式都不能射中,故A正确,BCD错误。
故选A。
17.(1)0.2 m/s;(2)0.33m/s,200m,53°
【详解】
(1)船头垂直对岸方向航行时,如图甲所示
由x=v2t1得
(2)船头保持与河岸成α角航行时,如图乙所示
由图甲可得
d=v1t1
由图乙可得
v2=v1csα
d=v1t2sinα
联立解得
α=53°,v1≈0.33m/s,d=200m
18.(1)5s;(2);(3)
【详解】
(1)由自由落体运动公式
解得
运动员下落过程中所用的时间为5s;
(2)水平方向的加速度
竖直方向的加速度
运动员下落过程的加速度
(3)下落125m时水平方向的分速度
竖直方向的分速度
运动员此时的速度大小为
19.(1)5m/s,;(2);(3)2.5N
【详解】
(1)当时
所以
设速度与x轴的夹角为θ,则
(2)内
物体的位移大小
(3)物体在x轴方向有,y轴方向有,由牛顿第二定律得
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