第四章曲线运动第十九课时曲线运动运动的合成与分解2025高考物理二轮专题

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如图为一男子标枪选手的“冠军一投”的运动简化图：投出去的标枪 做曲线运动，忽略空气阻力，结合上述情境，判断下列说法的正误：
（1）出手后标枪做匀变速曲线运动。（　√　）
（2）标枪的运动可以分解为水平方向的匀加速直线运动和竖直方向 的竖直上抛运动。（　×　）
（3）两个分运动的时间一定与它们的合运动的时间相等。 （　√　）
（4）合运动的速度一定比分运动的速度大。（　×　）
（5）分运动的位移、速度、加速度与合运动的位移、速度、加速度 间满足平行四边形定则。（　√　）
　　　　　考点一　曲线运动的理解　[素养自修类] 1. 【曲线运动的条件及特点】关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是（　　）
解析：　做曲线运动的物体，速度方向时刻发生变化，所以一定 是变速运动，合外力一定不为零，合外力可以是恒力，例如平抛运 动，合外力也可以是变力，例如匀速圆周运动，故A、B、C错误； 物体做曲线运动的条件是物体所受合外力的方向与物体的速度方向 不在一条直线上，故D正确。
2. 【轨迹、速度方向与力的方向的关系】（2023·全国乙卷15题）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 所受合力，下列四幅图可能正确的是（　　）
解析：　做曲线运动的小车所受合外力指向轨迹的凹侧，A、B错误；小车沿轨道从左向右运动，动能一直增加，故合力与运动方向夹角为锐角，C错误，D正确。
1. 曲线运动的轨迹与合外力方向、速度方向间的关系（1）运动轨迹夹在合外力与速度的方向之间。（2）合外力一定指向运动轨迹的凹侧。
2. 曲线运动中速率变化的判断
　　　　　考点二　运动的合成与分解　[互动共研类] 1. 合运动和分运动的关系
3. 两个直线运动的合运动
【典例1】　（多选）如图甲所示，一无人机正在配送快递。无人 机在0～5 s内的飞行过程中，其水平、竖直方向速度vx、vy与时间t 的关系图像分别如图乙、丙所示，规定竖直向上为正方向。下列说 法正确的是（　　）
1. 【合运动与分运动的关系】跳伞运动深受年轻人的喜爱。在水平风向的环境中，一位极限运动 员从飞机上由静止跳下后，下列说法中正确的是（　　）
2. 【合运动的性质的判断】
（多选）2023年春季，和平区五大道的海棠花竞相绽放，绵延上千米的美景，吸引无数游人纷至沓来，成为春日津城最红打卡地。电视台摄制组为了拍到更广、更美的景色，采用了无人机拍摄的方法。现通过传感器将某台无人机上升向前拍摄的飞行过程转化为竖直向上的速度vy及水平方向速度vx与飞行时间t的关系图像，如图甲、乙所示。图乙中t2～t3段图像平行于t轴，则下列说法正确的是（　　）
解析：　由图像可知，无人机在0～t1时间内，竖直方向做匀加速直线运动，水平方向做匀减速直线运动，无人机有竖直向上的加速度，则可知无人机t1时刻处于超重状态，故A正确；由图像可知，无人机在0～t2这段时间内，竖直方向做匀加速直线运动，水平方向做匀减速直线运动，那么合加速度方向与初速度方向不共线，所以无人机做曲线运动，故B错误；无人机在竖直方向上，先向上匀加速，后向上匀减速，直至竖直方向的速度减为零，无人机才上升至最高点，而t2时刻是无人机加速向上结束的时刻，因此t2时刻无人机并未上升至最高点，故C错误；由图像可知，无人机在t2～t3时间内，竖直方向做匀减速直线运动，水平方向做匀速直线运动，只有竖直方向有加速度且恒定，因此可知无人机在t2～t3时间内做匀变速运动，故D正确。
　　　　　考点三　小船渡河问题　[互动共研类] 1. 小船渡河运动的合成与分解
2. 小船渡河的两类问题、三种情境
1. 【水流速度小于船在静水中速度的问题】（多选）在某次救援演习中，一冲锋舟匀速横渡一条两岸平直、水 流速度不变的河流，当冲锋舟船头垂直河岸航行时，恰能到达正对 岸下游600 m处；若冲锋舟船头保持与河岸成30°角向上游航行时， 则恰能到达正对岸，已知河水的流速大小为5 m/s，下列说法正确的 是（　　）
2. 【水流速度大于船在静水中速度的问题】一小船在静水中的速度为3 m/s，它在一条河宽150 m，流速为5 m/s 的河流中渡河，则下列说法正确的是（　　）
　　　　　考点四　关联速度模型　[方法模型类] 1. 常见模型
【典例3】　如图所示，质量为m的木块a放置在倾角为α的固定斜面 上，通过一根不可伸长的细线绕过固定在斜面上的轻滑轮与质量为 m、套在杆上的小球b相连，小球以速率v向左匀速运动，不计空气 阻力和一切摩擦力，重力加速度为g。当细线与水平杆的夹角为β时 （　　）
解析：小球b的速度分解为沿绳方向的分速度v1和垂直于绳方向的分速度v2，木块a的速度大小等于v1＝vcs β，故A、B错误；小球b向左运动过程中，β逐渐减小，则木块a的速度逐渐增大，即木块a做加速运动，细线的拉力大于mgsin α，故C正确，D错误。
1. 【绳端速度分解】（多选）如图所示，人在岸上拉船，已知船的质量为m，水的阻力 恒为f，当轻绳与水平面的夹角为θ时，人的速度为v，人的拉力为F （不计滑轮与绳之间的摩擦），则以下说法正确的是（　　）
2. 【杆端速度分解】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（　　）
巧学 妙解 应用
考点一　曲线运动的理解1. 如图所示，轮滑演员在舞台上滑出漂亮的曲线轨迹。在此过程中轮 滑演员（　　）
解析：　轮滑演员做曲线运动，速度方向不断变化，运动状态不 断变化，故A、B错误；做曲线运动的轮滑演员的速度方向沿曲线 上各点的切线方向，故C正确；轮滑演员所受合力方向与速度方向 不在同一条直线上，故D错误。
2. 如图所示，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，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（　　）
解析：　撤去F1后，其他力的合力方向与速度方向垂直，因为受 到的是恒力，故物体做匀变速曲线运动，不做圆周运动，故A错 误；撤去F2后，其他力的合力方向与F2的方向相反，则物体在水平 方向先减速到零，再反向加速，而竖直方向一直在加速，所以经过 一段时间后有可能在某时刻速率再次变为v0，故B正确；撤去F3 后，其他力的合力方向与速度方向成锐角，速度增大，则经过一段 时间后，速率比v0大，故C错误；因为这五个力不完全相同，撤去 其中一个力后，其他四个力的合力也不完全相同，根据牛顿第二定 律可知加速度也不完全相同，所以物体在相同时间内的速度改变量 不一定都相同，故D错误。
考点二　运动的合成与分解3. 如图甲所示，在一次施工中，塔吊将重物从O点吊起，从起吊开始 计时，以O为原点，设水平为x方向、竖直为y方向，重物x、y方向 的运动规律分别如图乙、丙所示，则重物（　　）
4. 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）小球的最大速率vmax。
考点三　小船渡河问题5. （多选）如图所示，小船（视为质点）从岸边A点开始渡河，河两 岸平行，河的宽度为150 m，水流速度大小为3 m/s，船在静水中的 速度大小为4 m/s，则（　　）
6. （多选）船在静水中速度与时间的关系如图甲所示，河水流速与某河岸边的距离的变化关系如图乙所示，则（　　）
8. 如图所示，一根长为L的直杆一端抵在墙角，一端依靠在箱子的光 滑竖直侧壁上，将箱子以大小为v的速度向右推，直杆绕O点在竖直 面内转动，当直杆与竖直方向的夹角为θ时，直杆转动的角速度大 小为（　　）
9. 快递给人们的生活带来很多便利，一快递小哥用无人机给一些不方 便下楼取件的客户配送快递。某次配送快递无人机在飞行过程中， 水平方向的速度vx及竖直方向的速度vy与飞行时间t的关系图像如图 甲、乙所示。关于无人机的运动，下列说法正确的是（　　）
10. （多选）如图甲所示，竖直圆筒内壁光滑， 半径为R，在侧壁同一竖直线上有A、B两 小孔相距h，将一小球从上部A孔沿筒内壁 水平射入筒中，小球紧贴筒内壁运动，并 恰好能到达下部小孔B，所用时间为t1，到达下部小孔B时的速度大小为vB。如图乙所示，用光滑细钢丝绕成的螺距相同的柱形螺线管，横截面半径也为R，竖直固定，钢丝上下两端C、D恰好在同一竖直线上，相距h，一小铜环穿在钢丝上从上端C无初速度下滑到达底端D，所用时间为t2，到达D端时的速度大小为vD，二者相比较，下列结论正确的是（　）
11. 如图所示，以岸边O点为原点建立空间直角坐 标系，x轴沿河岸方向、y轴垂直河岸方向、z 轴竖直向上。水流速度恒为vx＝5 m/s，方向沿 x轴正方向。t＝0时刻开始，某船保持船头始终 朝向y轴正方向运动至江心，船在y方向上的初速度为零，加速度为a1＝4 m/s2。船在x轴方向上的速度始终与水流速度相同。在t＝5 s时，船员相对船体以vz＝10 m/s的速度将一个小石块垂直向上抛出，忽略空气阻力，重力加速度取g＝10 m/s2。求：
答案：（25 m，50 m，0）　
解析：沿x方向做匀速运动，则x1＝vxt
（1）t＝5 s时船的位置坐标（x1，y1，z1）；
解得y1＝50 mt＝5 s时船的位置坐标为（25 m，50 m，0）。
（2）石块到达最高点时的位置坐标（x2，y2，z2）。
答案：（30 m，70 m，5 m）