高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 运动的合成与分解同步测试题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 运动的合成与分解同步测试题，共11页。
考点一 运动的合成与分解
1．对于两个分运动及其合运动，下列说法正确的是( )
A．合运动的速度一定比两个分运动的速度都大
B．合运动的速度至少比其中一个分运动的速度大
C．合运动的速度方向就是物体实际运动的方向
D．合运动的时间一定比分运动的时间长
2.如图所示，跳伞运动员在降落伞打开一段时间以后，在空中做匀速运动。若跳伞运动员在无风时竖直匀速下落，着地速度大小是4.0 m/s。当有正东方向吹来的风，风速大小是3.0 m/s，则跳伞运动员着地时的速度( )
A．大小为5.0 m/s，方向偏西
B．大小为5.0 m/s，方向偏东
C．大小为7.0 m/s，方向偏西
D．大小为7.0 m/s，方向偏东
3.如图所示，一架飞机沿与水平方向成37°角的方向斜向上做匀速直线运动(sin 37°＝0.6，
cs 37°＝0.8)，速度的大小为v＝200 m/s，下列说法正确的是( )
A．经过t＝4 s，飞机运动的水平位移是800 m
B．飞机在竖直方向的分速度大小是100 m/s
C．经过t＝4 s，飞机在竖直方向上升了480 m
D．在飞机飞行过程中飞行员处于完全失重状态
考点二 合运动性质的判断
4．(2023·连云港市高二统考期末)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而匀速上升，则被救助者运动的实际运动轨迹可能为( )
5.(2023·徐州市高一统考期末)如图所示，在行驶的列车上，一位小朋友在水平桌上玩玩具火车，小朋友让玩具火车相对于列车以恒定的速率沿直线从A点跑到B点，再以相同的速率从B点跑到A点，AB连线和列车运动方向垂直，玩具火车从A点跑到B点期间列车匀速行驶，从B点跑到A点期间列车匀加速行驶。下列说法正确的是( )
A．玩具火车从B到A相对地面做匀变速曲线运动
B．玩具火车从A到B相对地面做匀变速直线运动
C．玩具火车从A到B的时间小于从B到A的时间
D．玩具火车从A到B的时间大于从B到A的时间
6.两端封闭的玻璃管中注满清水，迅速将管转至图示竖直位置，管内一个红蜡块立即以v1＝
4 cm/s的速度匀速上浮，此时使玻璃管沿x轴正方向移动，当玻璃管沿x轴( )
A．匀速运动时，红蜡块的轨迹是一条曲线
B．以v2＝3 cm/s速度匀速运动时，红蜡块的速度大小是7 cm/s
C．以v2＝3 cm/s速度匀速运动时，2 s内红蜡块的位移大小是10 cm
D．由静止开始做a＝4 cm/s2的匀加速运动时，红蜡块的轨迹是一条直线
7.某同学回到家跟自己读初一的妹妹玩游戏，让自己的妹妹找来一张白纸、一支铅笔、一把直尺，他跟妹妹说“你用铅笔沿直尺(直尺平行于ab)向右匀速运动，而我会将白纸沿ca方向向上加速运动”，请你判断下列哪张图是该同学妹妹在白纸上留下的痕迹( )
8.如图所示，战斗机离舰执行任务，若战斗机离开甲板时的水平分速度为40 m/s，竖直分速度为20 m/s，之后飞机在水平方向做加速度大小等于2 m/s2的匀加速直线运动，在竖直方向做加速度大小等于1 m/s2的匀加速直线运动。则离舰后( )
A．飞机的运动轨迹为曲线
B．10 s内飞机水平方向的分位移是竖直方向的分位移大小的2倍
C．10 s末飞机的速度方向与水平方向夹角为30°
D．飞机在20 s内水平方向的平均速度大小为50 m/s
9．一物体在直角坐标系xOy所在平面内由O点处开始运动，其沿坐标轴方向的两个分速度随时间的变化如图所示，则对该物体运动过程的描述正确的是( )
A．物体在0～3 s内做直线运动
B．物体在3～4 s内做直线运动
C．物体在3～4 s内做曲线运动
D．物体在0～3 s内做变加速运动
10．在救灾过程中，有时需出动军用直升机为被困灾民空投物资。直升机空投物资时，可以停留在空中不动，设投出的物资离开直升机后由于降落伞的作用在空中能匀速下落，无风时落地速度为5 m/s。若直升机停留在离地面100 m高处空投物资，由于在水平方向上受风的作用，降落伞和物资获得1 m/s的水平方向的恒定速度。求：
(1)物资在空中运动的时间；
(2)物资落地时速度的大小；
(3)物资在下落过程中沿水平方向移动的位移大小。
11．为丰富学生的课余生活，增进班级间的友谊，提高同学间的团结协作能力，某校高一学生利用课外活动时间在学校11人制足球场(长105 m，宽68 m)举行了班级友谊联赛。比赛过程中，某同学刚好经过足球场中心位置，此时开始计时，以足球场的中心为坐标原点，平行于长边为x轴，平行于短边为y轴，建立直角坐标系，如图记录了该同学沿两轴方向的运动图像，已知sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，则：
(1)通过计算说明t＝8 s时，该同学是否出界；
(2)t＝2 s时该同学速度。
12.如图所示，中学生在雨中打伞行走，从物理学可知当雨滴垂直落在伞面上时人淋雨最少，若雨滴在空中以2 m/s的速度竖直下落，而学生打着伞以1.5 m/s的速度向西走，则该学生少淋雨的打伞(伞柄指向)方向为(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)( )
2 运动的合成与分解
1．C [合运动的速度(合速度)与分运动的速度(分速度)之间的关系遵循平行四边形定则，其中合速度为平行四边形的对角线，而两个分速度为平行四边形的两个邻边，由几何知识可知，选项A、B错误；合运动指的就是物体的实际运动，选项C正确；合运动和分运动具有等时性，选项D错误。]
2．A
3．C [由于飞机做匀速直线运动，经过4 s，飞机运动的水平位移x＝vcs 37°·t＝640 m，A错误；飞机在竖直方向的分速度大小vy＝vsin 37°＝200×0.6 m/s＝120 m/s，B错误；经过t＝4 s，飞机在竖直方向上升的高度h＝vy·t＝120×4 m＝480 m，C正确；由于飞机做匀速直线运动，加速度为零，则竖直方向的加速度也为零，飞行员不处于完全失重状态，D错误。]
4．A [被救助者水平方向做匀速直线运动，竖直方向也做匀速直线运动，则合运动也是匀速直线运动，运动轨迹为直线。故选A。]
5．A [以地面为参考系时，玩具火车从B到A运动时，在BA方向上做匀速运动，同时具有沿列车运动方向的匀加速运动，两方向垂直，可得两个分运动的合运动为匀变速曲线运动，A正确；以地面为参考系时，玩具火车从A到B运动时，在AB方向上做匀速运动，此时列车匀速运动，可知两个匀速运动的合运动为匀速直线运动，B错误；玩具火车相对于列车以恒定的速率沿直线从A点运动到B点，再以相同的速率从B点运动到A点，可得二者运动的时间相同，C、D错误。]
6．C [当玻璃管沿x轴匀速运动时，红蜡块的合运动为匀速直线运动，其轨迹是一条直线，故A错误；当玻璃管沿x轴以v2＝3 cm/s的速度匀速运动时，红蜡块的速度大小v＝eq \r(v12＋v22)＝5 cm/s,2 s内红蜡块的位移大小是x＝vt＝10 cm，故B错误，C正确；当玻璃管沿x轴由静止开始做a＝4 cm/s2的匀加速运动时，红蜡块的合运动为曲线运动，其轨迹是一条曲线，故D错误。]
7．B [由题意可知，笔尖在水平方向向右匀速运动，在竖直方向相对纸向下加速运动，加速度向下，痕迹弯向加速度一侧，故选B。]
8．B [由题意知，飞机离舰后的合速度与合加速度方向一致，所以飞机的运动轨迹为直线，A错误；飞机在10 s内水平方向的位移x＝v0xt＋eq \f(1,2)axt2＝500 m，竖直方向的位移y＝v0yt＋eq \f(1,2)ayt2＝250 m，B正确；飞机速度方向与水平方向夹角的正切值tan θ＝0.5，则θ不等于30°，C错误；飞机在20 s内水平方向的位移x′＝40×20 m＋eq \f(1,2)×2×202 m＝1 200 m，则平均速度大小为vx＝eq \f(x′,t′)＝60 m/s，D错误。]
9．B [物体在0～3 s内，x方向做匀速直线运动，y方向做初速度为0的匀加速直线运动，其合速度的方向不断改变，做曲线运动，且加速度恒定，故A、D错误；物体在3～4 s内两个方向的分运动都是匀减速运动，在3 s末的合速度与合加速度方向相反，则做匀减速直线运动，故B正确，C错误。]
10．(1)20 s (2)eq \r(26) m/s (3)20 m
解析 如图所示，物资的实际运动可以看作是竖直方向的匀速直线运动和水平方向的匀速直线运动的合运动。
(1)分运动与合运动具有等时性，故物资实际运动的时间与竖直方向分运动的时间相等。
所以t＝eq \f(h,vy)＝eq \f(100,5) s＝20 s。
(2)物资落地时vy＝5 m/s，vx＝1 m/s，
由平行四边形定则得v＝eq \r(vx2＋vy2)＝eq \r(12＋52) m/s＝eq \r(26) m/s。
(3)物资在下落过程中沿水平方向移动的位移大小为x＝vxt＝1×20 m＝20 m。
11．(1)出界 (2)5 m/s，方向与x轴正方向的夹角为37°
解析 (1)0～8 s内，由v－t图像与时间轴所围面积表示位移，可得该同学沿y轴位移为
y＝eq \f(6,2)×4 m＋6×4 m＝36 m>eq \f(68,2) m＝34 m
所以，该同学已出界。
(2)由图像可知，0～4 s内，该同学沿x轴正方向做匀速直线运动，
由x－t图像的斜率表示速度可得
vx＝eq \f(Δx,Δt)＝eq \f(16,4) m/s＝4 m/s
该同学沿y轴正方向做初速度为0的匀加速直线运动，由v－t图像的斜率表示加速度可得
ay＝eq \f(Δvy,Δt)＝eq \f(6,4) m/s2＝1.5 m/s2
则有vy＝ayt＝1.5×2 m/s＝3 m/s
t＝2 s时该同学的速度大小为
v＝eq \r(vx2＋vy2)＝eq \r(42＋32) m/s＝5 m/s
设速度方向与x轴正方向的夹角为θ，则有tan θ＝eq \f(vy,vx)＝eq \f(3,4)＝0.75
解得θ＝37°
即t＝2 s时该同学速度大小为5 m/s，
方向与x轴正方向的夹角为37°。
12．A [在水平方向上，雨滴相对于人的速度为1.5 m/s，方向向东，在竖直方向上，雨滴的速度为2 m/s，方向竖直向下，设雨滴相对于人的速度方向与竖直方向的夹角为α，则根据矢量合成法则可知，tan α＝eq \f(v水平,v竖直)＝eq \f(3,4)，解得α＝37°，可见伞柄应向前倾斜，与竖直方向成37°角，故选A。]