物理人教版 (2019)2 运动的合成与分解课后练习题

这是一份物理人教版 (2019)2 运动的合成与分解课后练习题，共16页。试卷主要包含了单选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个由蜡做成的小圆柱体R。蜡块R从坐标原点以速度匀速上浮，玻璃管沿x轴正方向运动（玻璃管始终保持竖直），蜡块R与玻璃管之间的摩擦不计。若玻璃管静止不动，蜡块R从坐标原点上浮至玻璃管顶端所用时间为，当玻璃管沿x轴正方向匀速运动时，蜡块R从坐标原点上浮至玻璃管顶端用时间为，则（ ）
A．B．
C．D．无法判断
2．关于运动的合成与分解，下列说法不正确的是（ ）
A．两个速度大小不相等的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动
B．若两个互成角度的分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动，则合运动一定是曲线运动
C．合运动的方向即为物体实际运动的方向，且其速度一定大于分速度
D．在运动的合成与分解中速度、加速度和位移都遵循平行四边形法则
3．趣味投篮比赛中，运动员站在一个旋转较快的大平台边缘上，相对平台静止，向平台圆心处的球筐内投篮球，箭头指向表示投篮方向，表示大平台转动的角速度，下面的各俯视图中篮球可能被投入球筐内的是（ ）
A．B．
C．D．
4．如图所示，一小船以1.0 m/s的速度匀速前行，站在船上的人竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为0.45 m。假定抛接小球时手的高度不变，不计空气阻力，g取10 m/s2，当小球再次落入手中时，小船前进的距离为（ ）
A．0.3 mB．0.6 mC．0.9 mD．1.2 m
5．如图所示分别为无人机在水平方向速度随时间变化关系和竖直方向速度随时间变化关系图像，则无人机（ ）
A．在的时间内，受到均匀增大的合外力
B．在的时间内，加速度保持不变
C．在时刻处于最高点
D．时刻悬停在空中
6．如图所示，某同学通过实验得到了某物体在平面坐标系上受到恒定合外力作用下的一条运动轨迹曲线。以下对该运动沿x轴方向和y轴方向的两个分运动和该物体受力情况给出的几种推理正确的是（ ）
A．该物体的运动一定为匀变速曲线运动
B．该运动可分解为沿x轴方向匀速直线运动和沿y轴方向匀速直线运动
C．该运动一定可分解为沿x轴方向匀加速直线运动和沿y轴方向匀加速直线运动
D．若该物体沿y轴方向为匀速直线运动，则物体所受合力不一定指向x轴正方向
7．如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个由蜡做成的小圆柱体R。蜡块R从坐标原点以速度v0匀速上浮，玻璃管沿x轴正方向运动（玻璃管始终保持竖直），蜡块R与玻璃管之间的摩擦不计。若玻璃管沿x轴正方向由静止开始做匀加速直线运动，则蜡块R的运动轨迹为（ ）
A．B．
C．D．
二、解答题
8．一物体在水平面上运动，以物体运动的起点作为坐标原点建立平面直角坐标系，表中记录了物体在x轴、y轴方向的速度变化情况。物体的质量为m＝4 kg，由表中提供的数据求物体所受合外力的大小为多少？物体做什么运动？
9．如图是货场装卸货物的示意图，图中吊车向左运动的速率 v恒定，使悬吊着的货物也以同一速率 v做水平方向上的匀速运动．当货物距货车 x时，吊车上的卷扬机突然启动，使货物在水平方向上仍以 v匀速运动的同时，又沿竖直方向向上做加速度为 a的匀加速运动.
(1)若货物的总质量为 M，求卷扬机启动前、后吊绳上的拉力各是多大？
(2)以卷扬机启动瞬间物体所在位置为坐标原点 O，水平向左为+x方向，竖直向上为+y方向，请在如图坐标系中画出货物运动的大致轨迹.
(3)为使货物到达货车时至少提升 h高度，则v最大值为多少？
10．2021年7月，河南郑州地区突降暴雨，道路被淹，需要调用直升飞机抢运被困人员。如图甲所示，直升飞机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地，前四秒内被困人员水平方向的v-t图和竖直方向的v-t图分别如图乙、图丙所示。不计空气阻力，。以t=0时刻被困人员所在位置为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，竖直向上为y轴正方向，求被困人员：
（1）在4s末的速度v大小；
（2）在4s秒末的位置坐标（x，y）的值；
（3）在前4s的轨迹方程。
11．在足够大的光滑水平面上，质量的小球（可视为质点）在水平恒力的作用下，时刻从A点以水平初速度开始运动；小球运动到B点时，刚好是整个运动过程中的最小速度；当物体运动到C点的同时撤去，此时小球速度大小，根据上述情境回答以下问题：。
（1）试求出水平恒力的大小；
（2）若在C点给小球施加水平力，小球恰好能做匀速圆周运动并返回到A点，则水平力需要满足什么条件？
（3）若以C点为坐标原点，在水平面内分别沿方向和垂直方向建立x轴、y轴，当小球到达C点的同时，施加水平恒力，小球后续的轨迹满足关系式，试求出水平恒力的大小。
12．研究“运动的合成与分解”的演示实验中会使用一根一端封闭的长玻璃管，如图所示，管内注满盐水，某同学在水中放置一个球形蜡块后将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，然后将这个玻璃管倒置，则蜡块因为浮力作用上升（不计其他阻力）。已知蜡块密度，盐水密度。
该同学在蜡块沿玻璃管加速上升的同时，玻璃管静止开始向右匀加速平移，从该时刻开始计时，每通过的水平位移依次是、、、。设时蜡块位于坐标原点，y表示蜡块竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管运动的水平位移。
(1)求出玻璃管向右平移的水平加速度；
(2)请在图中画出蜡块内的运动轨迹；
(3)求时蜡块的速度。
时刻（s）
0
1
2
3
4
vx（m/s）
8
10
12
14
16
vy（m/s）
0
3
6
9
12
5.2运动的合成与分解（一）
一、单选题
1．如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个由蜡做成的小圆柱体R。蜡块R从坐标原点以速度匀速上浮，玻璃管沿x轴正方向运动（玻璃管始终保持竖直），蜡块R与玻璃管之间的摩擦不计。若玻璃管静止不动，蜡块R从坐标原点上浮至玻璃管顶端所用时间为，当玻璃管沿x轴正方向匀速运动时，蜡块R从坐标原点上浮至玻璃管顶端用时间为，则（ ）
A．B．
C．D．无法判断
【答案】B
【详解】水平方向的运动不影响竖直方向的运动，故无论玻璃管水平方向如何运动，蜡块R从坐标原点上浮至玻璃管顶端用时间不变。
故选B。
2．关于运动的合成与分解，下列说法不正确的是（ ）
A．两个速度大小不相等的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动
B．若两个互成角度的分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动，则合运动一定是曲线运动
C．合运动的方向即为物体实际运动的方向，且其速度一定大于分速度
D．在运动的合成与分解中速度、加速度和位移都遵循平行四边形法则
【答案】C
【详解】A．两个速度大小不相等的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动，A正确；
B．若两个互成角度的分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动，则合速度与加速度不在同一条直线上，所以合运动一定为曲线运动，B正确；
C．合运动的方向即为物体实际运动方向，但合速度可能大于、小于或等于任意一个分速度，C错误；
D．速度、加速度、位移均为矢量，矢量的合成遵循平行四边形法则，D正确。
故选C。
3．趣味投篮比赛中，运动员站在一个旋转较快的大平台边缘上，相对平台静止，向平台圆心处的球筐内投篮球，箭头指向表示投篮方向，表示大平台转动的角速度，下面的各俯视图中篮球可能被投入球筐内的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】若要篮球能够被投入球筐内，投篮的初速度与做匀速圆周运动的线速度的合速度方向应指向球筐，而线速度方向沿轨迹切线方向，对应四幅图中的方向向上，根据平行四边形定则可知投篮方向应斜向左下。
故选C。
4．如图所示，一小船以1.0 m/s的速度匀速前行，站在船上的人竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为0.45 m。假定抛接小球时手的高度不变，不计空气阻力，g取10 m/s2，当小球再次落入手中时，小船前进的距离为（ ）
A．0.3 mB．0.6 mC．0.9 mD．1.2 m
【答案】B
【详解】根据运动的独立性，小球在做竖直上抛运动的过程中，小船以1.0 m/s的速度匀速前行，由运动学知识有
h=gt2
解得小球上升的时间
t=0.3s
从小球开始上抛到小球再次落入手中的时间为2t，则小船前进的距离
x=v×2t=1.0×2×0.3 m=0.6 m
故选B。
5．如图所示分别为无人机在水平方向速度随时间变化关系和竖直方向速度随时间变化关系图像，则无人机（ ）
A．在的时间内，受到均匀增大的合外力
B．在的时间内，加速度保持不变
C．在时刻处于最高点
D．时刻悬停在空中
【答案】B
【详解】A．在的时间内，无人机沿x方向和y方向均做初速度为零的匀加速度直线运动，其合运动仍是匀加速度直线运动，受到的合外力不变，选项A错误；
B．在的时间内，无人机沿x方向做匀速直线运动，y方向做匀减速度直线运动，加速度方向沿y轴负方向，大小不变，选项B正确；
C．在这段时间内无人机一直向上运动，时刻不是处于最高点，选项C错误；
D．在时刻，无人机在x轴方向速度为零而y轴方向的速度不为零，合速度不等于零，选项D错误。
故选B。
6．如图所示，某同学通过实验得到了某物体在平面坐标系上受到恒定合外力作用下的一条运动轨迹曲线。以下对该运动沿x轴方向和y轴方向的两个分运动和该物体受力情况给出的几种推理正确的是（ ）
A．该物体的运动一定为匀变速曲线运动
B．该运动可分解为沿x轴方向匀速直线运动和沿y轴方向匀速直线运动
C．该运动一定可分解为沿x轴方向匀加速直线运动和沿y轴方向匀加速直线运动
D．若该物体沿y轴方向为匀速直线运动，则物体所受合力不一定指向x轴正方向
【答案】A
【详解】A．物体受到恒定合处力作用，且运动轨迹为曲线，所以该物体的运动一定为匀变速曲线运动，故A正确；
B． 运动轨迹为曲线，是变速运动，不可能分解为沿x轴方向匀速直线运动和沿y轴方向匀速直线运动，故B错误；
C．由于外力的方向不确定，若外力沿x方向，则了分解为沿沿x轴方向匀加速直线运动和沿y轴方向匀速直线运动，故C错误；
D．若该物体沿y轴方向为匀速直线运动，则物体在y轴方向不受力，而运动轨迹向x轴方向弯曲，所受合力一定指向x轴正方向，故D错误。
故选A。
7．如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个由蜡做成的小圆柱体R。蜡块R从坐标原点以速度v0匀速上浮，玻璃管沿x轴正方向运动（玻璃管始终保持竖直），蜡块R与玻璃管之间的摩擦不计。若玻璃管沿x轴正方向由静止开始做匀加速直线运动，则蜡块R的运动轨迹为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【详解】蜡块在竖直方向匀速上升，在水平方向随玻璃管由静止开始做匀加速直线运动，故蜡块的初速度竖直向上，加速度（所受合力）水平向右，故运动轨迹与y轴相切且弯向右侧，对比可知，A图符合题意。
故选A。
二、解答题
8．一物体在水平面上运动，以物体运动的起点作为坐标原点建立平面直角坐标系，表中记录了物体在x轴、y轴方向的速度变化情况。物体的质量为m＝4 kg，由表中提供的数据求物体所受合外力的大小为多少？物体做什么运动？
【答案】4N；匀加速曲线运动
【详解】由题表中数据可知，物体在x轴方向做初速度为vx0＝8 m/s、加速度为ax＝2 m/s2的匀加速直线运动，物体在y轴方向做初速度为零、加速度为ay＝3 m/s2的匀加速直线运动，合加速度的大小为
a＝＝m/s2
合加速度方向与合初速度方向不共线，所以物体做匀加速曲线运动，物体所受的合外力
F＝ma＝4N
9．如图是货场装卸货物的示意图，图中吊车向左运动的速率 v恒定，使悬吊着的货物也以同一速率 v做水平方向上的匀速运动．当货物距货车 x时，吊车上的卷扬机突然启动，使货物在水平方向上仍以 v匀速运动的同时，又沿竖直方向向上做加速度为 a的匀加速运动.
(1)若货物的总质量为 M，求卷扬机启动前、后吊绳上的拉力各是多大？
(2)以卷扬机启动瞬间物体所在位置为坐标原点 O，水平向左为+x方向，竖直向上为+y方向，请在如图坐标系中画出货物运动的大致轨迹.
(3)为使货物到达货车时至少提升 h高度，则v最大值为多少？
【答案】（1）， ；（2）见解析；
【详解】（1）卷扬机启动前货物无竖直方向加速度，由平衡条件得
卷扬机启动后货物有竖直向上的加速度，由牛顿第二定律得
解得
（2）货物在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动，故货物的实际运动是匀变速曲线运动，其运动轨迹为抛物线与平抛运动轨迹类似，如图所示
（3）货物在水平方向匀速运动，有
货物在竖直方向匀加速运动，有
由以上两式解得
即货物的水平速度v不要超过这一所求值
10．2021年7月，河南郑州地区突降暴雨，道路被淹，需要调用直升飞机抢运被困人员。如图甲所示，直升飞机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地，前四秒内被困人员水平方向的v-t图和竖直方向的v-t图分别如图乙、图丙所示。不计空气阻力，。以t=0时刻被困人员所在位置为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，竖直向上为y轴正方向，求被困人员：
（1）在4s末的速度v大小；
（2）在4s秒末的位置坐标（x，y）的值；
（3）在前4s的轨迹方程。
【答案】（1）；（2）（12m，8m）；（3）
【详解】（1）在4s末的速度v大小为
（2）根据图像，4s末水平方向的位移和竖直方向的位移分别为

在4s秒末的位置坐标为（12m，8m）
（3）在前4s的轨迹方程为



解得
11．在足够大的光滑水平面上，质量的小球（可视为质点）在水平恒力的作用下，时刻从A点以水平初速度开始运动；小球运动到B点时，刚好是整个运动过程中的最小速度；当物体运动到C点的同时撤去，此时小球速度大小，根据上述情境回答以下问题：。
（1）试求出水平恒力的大小；
（2）若在C点给小球施加水平力，小球恰好能做匀速圆周运动并返回到A点，则水平力需要满足什么条件？
（3）若以C点为坐标原点，在水平面内分别沿方向和垂直方向建立x轴、y轴，当小球到达C点的同时，施加水平恒力，小球后续的轨迹满足关系式，试求出水平恒力的大小。
【答案】（1）；（2），方向始终与速度垂直指向圆心即可；（3）
【详解】（1）小球在作用下做减速运动，所以与成钝角，可将运动分解到沿的方向和垂直的方向，根据对称性，在沿方向的速度变化量大小
而，所以
根据牛顿第二定律，得
（2）的长度
由几何关系可得
根据牛顿第二定律得
所以，大小等于，方向始终与速度垂直指向圆心。
（3）由抛物线方程可知，小球在轴分别做匀速直线运动和初速度为0的匀加速直线运动，则C点之后的运动t时间之后
，
解得
比较系数，得
根据牛顿第二定律
12．研究“运动的合成与分解”的演示实验中会使用一根一端封闭的长玻璃管，如图所示，管内注满盐水，某同学在水中放置一个球形蜡块后将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，然后将这个玻璃管倒置，则蜡块因为浮力作用上升（不计其他阻力）。已知蜡块密度，盐水密度。
该同学在蜡块沿玻璃管加速上升的同时，玻璃管静止开始向右匀加速平移，从该时刻开始计时，每通过的水平位移依次是、、、。设时蜡块位于坐标原点，y表示蜡块竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管运动的水平位移。
(1)求出玻璃管向右平移的水平加速度；
(2)请在图中画出蜡块内的运动轨迹；
(3)求时蜡块的速度。
【答案】(1)(2)见解析(3)0.47m/s
【详解】(1)水平方向做匀加速直线运动，根据相邻等时两段位移
代入数据，可得
(2)竖直方向受重力和浮力，向上加速，设蜡块体积为V
解得
根据
求得每1s内竖直位移分别为：5cm，15cm，25cm。
(3)水平方向速度为
竖直方向速度为
则时蜡块的速度为
时刻（s）
0
1
2
3
4
vx（m/s）
8
10
12
14
16
vy（m/s）
0
3
6
9
12