2025版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业15曲线运动运动的合成与分解

课时分层作业(十五)曲线运动运动的合成与分解基础强化练1.在光滑水平桌面上，滑块以速度v0向右做匀速直线运动，从某时刻起先，在水平面内受到一个与速度v0方向垂直的恒力F作用，如图所示．此后滑块的运动轨迹可能是()A．直线OPB．曲线OQC．直线OMD．曲线ON2.如图所示，一架执行救援任务的直升机用缆绳将被救人员竖直向上匀速拉起，同时直升机沿水平方向匀速飞行．若仅增大直升机水平匀速飞行的速度，以地面为参考系，则被救人员()A．上升时间变短B．上升时间变长C．运动速度不变D．运动速度变大3．[2024·山东潍坊检测]质点从P点到Q点做匀变速曲线运动，轨迹如图所示，运动到N点时速度方向与加速度方向相互垂直．下列说法正确的是()A．M点的速率比N点小B．M点的加速度比N点小C．P点的加速度方向与速度方向平行D．从P到Q的过程中加速度方向与速度方向的夹角始终减小4.(多选)如图所示为中国无人机“翼龙”起飞时的照片，假设无人机即将起飞时水平分速度为40m/s，竖直分速度为0，无人机起飞后在竖直方向上做匀加速直线运动，在水平方向上做匀速直线运动，起飞后，当无人机运动的水平位移为160m时，其竖直位移也为160m，下列说法正确的是()A．无人机的运动轨迹为倾斜的直线B．此过程无人机运动的时间为4sC．无人机的加速度大小为20m/s2D．此时无人机的竖直分速度大小为120m/s5．端午赛龙舟是中华民族的传统．若某龙舟在竞赛前划向竞赛点的途中要渡过宽72m且两岸平直的河，龙舟在静水中划行的速率为4m/s，河水的流速为3m/s，下列说法正确的是()A．该龙舟以最短时间渡河通过的位移为96mB．该龙舟在河中的最大速率约为8m/sC．该龙舟渡河的最短时间为18sD．该龙舟不行能沿垂直河岸的航线抵达对岸6.[2024·重庆调研]在光滑的水平面上，一质量为m＝2kg的滑块在水平方向恒力F＝4N的作用下运动．如图所示给出了滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过P、Q两点时速度大小均为v＝5m/s，滑块在P点的速度方向与PQ连线夹角α＝37°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则下列说法正确的是()A．水平恒力F的方向与PQ连线成53°夹角B．滑块从P点运动到Q点的时间为3sC．滑块从P点运动到Q点的过程中速度最小值为3m/sD．P、Q两点连线的距离为10m7.(多选)在消防抢险的行动中，消防队员经常借助云梯进行救人或灭火作业．如图所示，在训练中，为了节约时间，在消防车以0.2m/s2的加速度水平向左做初速度为零的匀加速直线运动的同时，一质量为60kg的消防队员相对竖直固定在车上长为20m的梯子以1m/s的速度匀速上爬．若以地面为参考系，取g＝10m/s2，则消防队员()A．做匀速运动B．运动轨迹为抛物线C．从起先到爬到梯顶的过程中平均速度大小为eq\r(5)m/sD．从起先到爬到梯顶的过程中受到的合外力冲量大小为1.2×104N·s实力提升练8．(多选)如图为玻璃自动切割生产线示意图．玻璃以恒定的速度向右运动，两侧的滑轨与玻璃的运动方向平行，滑杆与滑轨垂直，且可沿滑轨左右移动．割刀通过沿滑杆滑动和随滑杆左右移动实现对移动玻璃的切割．要使切割后的玻璃是矩形，以下做法正确的是()A．保持滑杆不动，仅使割刀沿滑杆运动B．滑杆向左移动的同时，割刀沿滑杆滑动C．滑杆向右移动的同时，割刀沿滑杆滑动D．滑杆向右移动的速度必需与玻璃运动的速度相同9.如图所示，水平光滑长杆上套有一物块Q.跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q，另一端悬挂一物块P.设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为θ，初始时θ很小．现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动下列说法正确的是()A.当θ＝60°时，P、Q的速度之比是eq\r(3)∶2B．当θ＝90°时，Q的速度最大C．当θ＝90°时，Q的速度为零D．当θ向90°增大的过程中Q的合力始终增大10(多选)如图所示，某河宽d＝150m，水流的速度大小为v1＝1.5m/s，一小船以静水中的速度v2渡河，且船头方向与河岸成θ角，小船恰好从河岸的A点沿直线匀速到达河对岸的B点；若船头方向保持不变，小船以eq\f(3,2)v2的速度航行，则小船从河岸的A点沿与河岸成60°角的直线匀速到达河对岸的C点．下列推断正确的是()A．v2＝1.5m/sB．θ＝30°C．小船从A点运动到B点的时间为100sD．小船从A点运动到C点的时间为eq\f(200\r(3),3)s11.(多选)为了探讨空气动力学问题，如图所示，某人将质量为m的小球从距地面高h处以肯定初速度水平抛出，在距抛出点水平距离L处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管，上管口距地面的高度为eq\f(h,2).小球在水平方向上受恒定风力作用，且小球恰能无碰撞地通过管口，则下列说法正确的是()A．小球的初速度大小为Leq\r(\f(g,h))B．风力的大小为eq\f(2mgL,h)C．小球落地时的速度大小为2eq\r(gh)D．小球落地时的速度大小为eq\r(2gh)课时分层作业（十五）1．解析：滑块受到一个与速度v0方向垂直的恒力F作用，则滑块将做曲线运动，轨迹向F方向弯曲，即滑块可能沿着曲线ON运动，故选D.答案：D2．解析：若仅增大直升机水平匀速飞行的速度，竖直方向上的运动不变，上升时间不变，故A、B错误；被救人员速度v＝eq\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(水))＋veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(竖)))，水平速度增大，则运动速度增大，故C错误，D正确．答案：D3．解析：由题意知质点做匀变速曲线运动，N点的速度方向与加速度方向垂直，则M点的速度方向与加速度方向的夹角大于90°，故从M到N的过程中，外力对质点做负功，质点的动能减小，速率减小，A错误；整个过程中质点的加速度不变，B错误；P点的加速度方向与速度方向不在一条直线上，C错误；由曲线运动的轨迹可知，质点从P到Q的过程中，加速度方向与速度方向的夹角始终减小，D正确．答案：D4．解析：无人机起飞后在竖直方向上做初速度为0的匀加速直线运动，在水平方向上做匀速直线运动，加速度方向与速度方向不共线，所以无人机做曲线运动，选项A错误；无人机运动的时间t＝eq\f(x,vx)＝eq\f(160,40)s＝4s，选项B正确；竖直方向上，依据h＝eq\f(1,2)at2得无人机的加速度大小a＝eq\f(2h,t2)＝2×eq\f(160,42)m/s2＝20m/s2，选项C正确；无人机的竖直分速度大小vy＝at＝20×4m/s＝80m/s，选项D错误．答案：BC5．解析：当该龙舟垂直河岸航行时渡河时间最短，可得tmin＝eq\f(d,v船)＝eq\f(72,4)s＝18s，沿河岸方向的位移x＝v水tmin＝54m，则该龙舟以最短时间渡河通过的位移s＝eq\r(d2＋x2)＝eq\r(722＋542)m＝90m，A错误，C正确；当该龙舟在静水中的速度与水流速度方向相同时合速度最大，则最大速度为4m/s＋3m/s＝7m/s<8m/s，B错误；由于该龙舟在静水中的速度大于河水的流速，因此该龙舟的合速度方向可以垂直河岸，该龙舟能够沿垂直河岸的航线抵达对岸，D错误．答案：C6．解析：滑块在水平恒力作用下由P点到Q点，滑块过P、Q两点时速度大小均为v＝5m/s，即水平恒力不做功，所以力应当和位移的方向垂直，A错误；把滑块在P点的速度分解到垂直于PQ方向上有v2＝vsinα＝3m/s，由题意知在这个方向上滑块先减速后反向加速，由牛顿其次运动定律得，运动的加速度a＝eq\f(F,m)＝2m/s2，由于运动具有对称性，得滑块从P到Q的时间t＝2×eq\f(v2,a)＝3s，B正确；把速度分解到PQ方向上有v1＝vcosα＝4m/s，滑块在PQ方向上做匀速运动，所以当滑块在垂直于PQ方向上的速度等于零时，速度最小，为4m/s，C错误；P、Q两点之间的距离为PQ＝v1t＝12m，D错误．答案：B7．解析：以地面为参考系，消防队员做类平抛运动，其运动轨迹为抛物线，选项B正确，A错误；由题意可知，该过程中消防队员在竖直方向上的位移大小为y＝20m，该过程中所用时间为t＝eq\f(y,v0)＝20s，消防队员在水平方向上的位移大小为x＝eq\f(1,2)at2＝40m，则消防队员的实际位移大小为s＝eq\r(x2＋y2)＝20eq\r(5)m，故消防队员从起先到爬到梯顶的过程中平均速度大小为eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(s,t)＝eq\r(5)m/s，选项C正确；消防队员从起先到爬到梯顶的过程中受到的合外力冲量大小为I＝ma·t＝240N·s，选项D错误．答案：BC8．解析：割刀实际参加两个分运动，即沿玻璃运动方向的运动和垂直玻璃运动方向的运动．为了割下的玻璃是矩形，割刀相对玻璃的运动速度应垂直玻璃，所以滑杆向右移动的速度必需与玻璃运动的速度相同，故C、D两项正确；若滑杆不动，割刀相对玻璃向左运动的同时，沿滑杆运动，玻璃割下来不是矩形，故A项错误；滑杆向左移动，割刀相对玻璃的水平分速度也向左，玻璃也不会是矩形，故B项错误．答案：CD9．解析：P、Q用同一根绳连接，则Q沿绳子方向的速度与P的速度相等，分解vQ如图所示．当θ＝60°时，Q的速度vQcos60°＝vP，解得eq\f(vP,vQ)＝eq\f(1,2)，故A错误；P的机械能最小时，即Q到达O点正下方时，此时Q的速度最大，即当θ＝90°时，Q的速度最大，故B正确，C错误；当θ向90°增大的过程中Q的合力渐渐减小，当θ＝90°时，Q的速度最大，加速度为零，合力为零，故D错误．答案：B10．解析：小船速度合成状况如图所示，则小船从A点运动到B点的过程，有v2cosθ＝v1，小船从A点运动到C点的过程，依据正弦定理，有eq\f(\f(3,2)v2,sin（180°－60°）)＝eq\f(v1,sin（60°－θ）)，解得θ＝30°，v2＝eq\r(3)m/s，A错误，B正确；小船从A点运动到B点的时间t1＝eq\f(d,v2sinθ)＝100eq\r(3)s，从A点运动到C点的时间t2＝eq\f(d,\f(3,2)v2sinθ)＝eq\f(200\r(3),3)s，C错误，D正确．答案：BD11．解析：小球在竖直方向上做自由落体运动，故从抛出点到上管口的运动过程中，有eq\f(h,2)＝eq\f(gt2,2)，小球在水平方向上做匀减速运动，因恰能无碰撞地通过管口，故小球到管口时水平速度刚好减为零，设小球的初速度为v0，有L＝eq\f(v0＋0,2)t，联立以上两式解得v0＝2Leq\r(\f(g,h))，故A错误；设风力大小为F，依据牛顿其次定律，得小球在水平方向上的加速度大小a＝eq\f(F,m)，依题设条件，有0－veq\o\al(\s\