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    6.4.2向量在物理中的应用举例-【新教材】2020-2021学年人教A版(2019)高中数学必修第二册练习
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    高中数学人教A版 (2019)必修 第二册6.4 平面向量的应用习题

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    这是一份高中数学人教A版 (2019)必修 第二册6.4 平面向量的应用习题,共11页。试卷主要包含了单选题,单空题,解答题等内容,欢迎下载使用。

    
    向量在物理中的应用举例练习
    一、单选题
    1. 一条河的宽度为d,一只船从A处出发到河正对岸的B处,船速为v1,水速为v2,则船实际行驶速度的大小为  (    )
    A. (v1−v2)2 B. |v1|2−|v2|2 C. (v1−v2)2 D. |v1|2−|v2|2
    2. 当两人提起重量为G的旅行包时,夹角为θ,两人用力大小都为|F|,若|F|=|G|,则θ的值为(    )
    A. 30° B. 60° C. 90° D. 120°
    3. 在直角三角形ABC中,斜边BC长为2,O是平面ABC内一点,点P满足OP=OA+12(AB+AC),则|AP|等于(     )
    A. 2 B. 1 C. 12 D. 4
    4. 质点P在平面上作匀速直线运动,速度向量v=(4,−3)(即点P的运动方向与v相同,且每秒移动的距离为|v|个单位).设开始时点P的坐标为(−10,10),则5秒后点P的坐标为(    )
    A. (−2,4) B. (−30,25) C. (10,−5) D. (5,−10)
    5. 已知向量a,b不共线,在四边形ABCD中,AB=a+2b,BC=−4a−b,CD=−5a−3b,则四边形ABCD的形状是  (    )
    A. 长方形 B. 平行四边形 C. 菱形 D. 梯形
    6. 一只鹰正沿与水平方向成30°角的方向向下飞行,直扑猎物,太阳光从头上直照下来,若鹰在地面上的影子的速度大小是40 m/s,则鹰的飞行速度大小为(    )
    A. 803 m/s B. 4033m/s C. 8033 m/s D. 403m/s
    7. 一质点在平面上的三个力F1,F2,F3的作用下处于平衡状态,已知F1,F2成90°角,且F1,F2的大小分别为2 N和4 N,则F3的大小为  (    )
    A. 6 N B. 2 N C. 25 N D. 27 N
    8. 已知直角梯形ABCD中,AB⊥AD,AB=2,DC=1,AB // DC,则当AC⊥BC时,AD=(    )
    A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
    9. 已知作用在点A的三个力f1=(3,4),f2=(2,−5),f3=(3,1),且A(1,1),则合力f=f1+f2+f3的终点坐标为(    )
    A. (9,1) B. (1,9) C. (9,0) D. (0,9)
    10. 一船从某河的一岸驶向另一岸,船速为v1,水速为v2,已知船可垂直到达对岸,则(      )
    A. v1v2 C. v1≤v2 D. v1≥v2
    11. 在直角梯形ABCD中,∠ADC=90°,AB=1,AD=DC=2,则AC⋅BD=(    )
    A. 2 B. −2 C. 3 D. 6
    12. 一条渔船距对岸4km,以2km/h的速度向垂直于对岸的方向划去,到达对岸时,船的实际航程为8km,则河水的流速为(    )
    A. 23km/h B. 2km/h C. 3km/h D. 3km/h
    13. 在水流速度10km/h的自西向东的河中,如果要使船以103km/h的速度从河的南岸垂直到达北岸,则船出发时行驶速度的方向和大小为(  )
    A. 北偏西30°,20km/h B. 北偏西60°,20km/h
    C. 北偏东30°,20km/h D. 北偏东60°,20km/h
    二、单空题
    14. 飞机以300 km/h的速度斜向上飞行,方向与水平面成30°角,若将速度沿水平和垂直方向分解,则飞机在水平方向的分速度大小是_________km/h.
    15. 某物体做斜抛运动,初速度v0的大小|v0|=10m/s,与水平方向成60°,不计空气阻力,则该物体在水平方向上的速度大小是_______m/s.
    16. 河水流速的大小为2 m/s,一艘快艇以10 m/s的速度向垂直于河岸的方向行驶,则快艇在静水中的速度的大小为____m/s.
    17. 作用于原点的两个力F1=(1,1),F2=(2,3),为使它们平衡,需加力F3=________.
    三、解答题
    18. 一条宽为3km的河,水流速度为2 km/h,在河两岸有两个码头A,B,已知AB=3km,船在水中最大航速为4 km/h;问怎样安排航行速度,可使该船从A码头最快到达彼岸B码头?用时多少?







    19. 已知力F与水平方向的夹角为30°(斜向上),大小为50 N,一个质量为8 kg的木块受力F的作用在动摩擦因数μ=0.02的水平平面上运动了20 m.问力F和摩擦力f所做的功分别为多少?(g=10 m/s2)







    20. 在四边形ABCD中,AB=(6,1),BC=(x,y),CD=(−2,−3),BC//DA.(1)试求x与y满足的关系式;
    (2)若AC⊥BD,求xy的值和四边形ABCD的面积.




    21. 在重300 N的物体上系两根绳子,这两根绳子在铅垂线的两侧,与铅垂线的夹角分别为30°,60°(如图),当重物平衡时,分别求两根绳子拉力的大小.









    答案和解析
    1.【答案】D
    【解答】
    解:如图,船速为v1,水速为v2,船的实际速度为v,
    由题可知,船的实际前进方向与河岸垂直,
    根据平行四边形法则和解直角三角形的知识,
    可得船行驶的速度大小为|v1|2−|v2|2.
    2.【答案】D
    【解答】
    解:如图,|F|=|G|2cos θ2.

    又∵|F|=|G|,∴2cosθ2=1,∴θ=120∘,
    3.【答案】B
    【解答】
    解:由OP=OA+12(AB+AC)
    可得OP−OA=12(AB+AC),
    即AP=12(AB+AC),
    可得点P是直角三角形斜边BC的中点,因为BC=2,
    所以|AP|=1,
    故选B.
    4.【答案】C
    【解答】
    解:设(−10,10)为P,5秒后P点的坐标为P1(x,y),
    则PP1=(x+10,y−10),
    由题意有PP1=5v,即(x+10,y−10)=(20,−15),
    ∴x+10=20,y−10=−15, 
    ∴x=10,y=−5.
    ∴5秒后点P的坐标为(10,−5).
    5.【答案】D
    【解答】
    解:∵AB=a+2b,BC=−4a−b,CD=−5a−3b,
    ∴AD=AB+BC+CD=a+2b−4a−b−5a−3b=−8a−2b=2BC
    ∴四边形的一组对边AD和CD满足:AD//BC,且AD≠BC,
    ∴四边形ABCD为梯形,
    6.【答案】C
    【解答】

    如图,AC表示鹰在地面上的影子的速度,AB表示鹰的飞行速度,由题意知|AC|=40m/s,且∠CAB=30°,则|AB|=8033m/s.
    7.【答案】C
    【解答】
    解:由题意知F3=−(F1+F2),
    所以|F3|2=(F1+F2)2=F12+F22+2F1⋅F2=4+16=20,
    所以|F3|=25(N).
    故选C.
    8.【答案】A
    【解答】
    解:建立如图的平面直角坐标系,则A(0,0),B(2,0).

    设AD=a,则C(1,a),AC=(1,a),BC=(−1,a).
    ∵AC⊥BC,∴AC⊥BC,
    ∴AC⋅BC=−1+a2=0,∴a=1(负值舍去),
    ∴AD=1.
    9.【答案】A
    【解答】解:f=f1+f2+f3=(3,4)+(2,−5)+(3,1)=(8,0),
    设合力f的终点为P(x,y),
    则OP=OA+f=(1,1)+(8,0)=(9,1),
    故选A.
    10.【答案】B
    【解答】
    解:设v=v1+v2,则v⊥v2,
    易知三向量v1,v2,v的模构成以|v1|为斜边,|v2|、|v|为直角边的直角三角形.
    11.【答案】A
    【解析】解:AC⋅BD=(AD+DC)(BA+AD)=AD⋅BA+AD⋅AD+DC⋅BA+DC⋅AD,
    因为四边形ABCD是直角梯形,
    所以AD⋅BA=0,DC⋅AD=0,
    则AC⋅BD=AD⋅AD+DC⋅BA=|AD|2+|DC|⋅|BA|cos180°=4+2×1×(−1)=2,
    12.【答案】A
    【解析】解:如图,船在A处,AB=4,
    实际航程为AC=8,
    则∠BCA=30°,|vAB|=2,|vAC|=4,
    所以|vBC|=23,
    13.【答案】A
    【解答】
    解:如图,船从O点出发,沿OC方向行驶,才能垂直到达河的对岸,OA=10,|OB|=103,
    则OC=OA2+OB2=20,
    cos∠BOC=10320=32,
    所以∠BOC=30°,

    即船以20km/h的速度,向北偏西30°方向行驶,才能垂直到达对岸.
    14.【答案】1503
    【解答】
    解:如图所示,

    | v1 |=| v |cos 30°=300×32=1503(km/h).
    15.【答案】5
    【解答】
    解:设该物体在竖直方向上的速度为v1,水平方向上的速度为v2,如图所示.

    由向量的平行四边形法则以及直角三角形的知识可知,|v2|=|v0|cos60∘=10×12=5m/s,
    所以该物体在水平方向上的速度是5m/s.
    16.【答案】226
    【解答】
    解:为了使航向垂直河岸,船头必须斜向上游方向,即静水速度v1斜向上游方向,
    河水速度v2=2m/s平行于河岸;
    静水速度与河水速度的合速度v=10m/s指向对岸.
    ∴静水速度v1=v2+v22=102+22=104=226m/s.
    故答案为226.
    17.【答案】−3,−4
    【解答】
    解:∵F1=(1,1),F2=(2,3),
    ∴F1+F2=1+2,1+3=3,4,
    为使它们平衡,需加力F3=−F1+F2=−3,4=−3,−4,
    故答案为−3,−4.
    18.【答案】解:如图所示,设AC为水流速度,AD为航行速度,以AC和AD为邻边作▱ACED,且当AE与AB重合时能最快到达彼岸.
    根据题意,AC⊥AE.在Rt△ADE和▱ACED中,

    |DE|=|AC|=2,|AD|=4,∠AED=90∘,
    ∴|AE|=|AD|2−|DE|2=23,3÷23=0.5(h),sin∠EAD=12,
    ∴∠EAD=30∘,∴∠DAC=120∘.
    ∴船在水中航速为4 km/h,与水流成120∘角时能最快到达彼岸B码头,用时0.5小时.
    19.【答案】解:设木块的位移为s,则WF=F·s=|F| |s|cos30∘=50×20×32=5003(J).   
    将力F分解,它在铅垂方向上的分力F1的大小为|F1|=|F|sin30∘=50×12=35(N),  
      所以摩擦力f的大小为|f|=(80−25)×0.02    =1.1(N),   
    因此Wf=f·s=|f||s|cos 180°  =1.1×20×(−1) =−22 (J). 
    即F和f所做的功分别为5003J和−22 J.


    20.【答案】解:BC=(x,y)DA=−AD=−(AB+BC+CD)=−(x+4,y−2)=(−x−4,−y+2)
    (1)∵BC//DA
    ∴x⋅(−y+2)−y⋅(−x−4)=0,
    化简得:x+2y=0;
    (2)AC=AB+BC=(x+6,y+1),
    BD=BC+CD=(x−2,y−3)
    ∵AC⊥BD
    ∴(x+6)⋅(x−2)+(y+1)⋅(y−3)=0
    化简有:x2+y2+4x−2y−15=0,
    联立{x+2y=0x2+y2+4x−2y−15=0
    解得x=−6y=3或x=2y=−1
    ∵BC//DAAC⊥BD
    则四边形ABCD为对角线互相垂直的梯形
    当x=−6y=3AC=(0,4)   BD=(−8,0)
    此时SABCD=12⋅|AC|⋅|BD|=16
    当x=2y=−1AC=(8,0)   BD=(0,−4),
    此时SABCD=12⋅|AC|⋅|BD|=16.

    21.【答案】解:如图,作平行四边形OACB,使∠AOC=30°,∠BOC=60°,

    在△OAC中,
    ∠ACO=∠BOC=60°,∠OAC=90°,
    设向量OA→ ,OB 分别表示两根绳子的拉力,
    则CO 表示物体的重力,且|OC→|=300 (N).
    ∴|OA|=|OC|cos30∘=1503 (N),
    |OB|=|OC|cos60∘=150 (N).
    故与铅垂线成30°角的绳子的拉力是1503 N,与铅垂线成60°角的绳子的拉力是150N.
    答:与铅垂线的夹角为30°的绳子拉力是1503 N,与铅垂线的夹角为60°的绳子拉力是150 N.


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