曲线运动、运动的合成和分解(5)

2019-03-04 14:53

=,C对,D错.

36.(2015·湖北八校二联)如图所示的曲线是某个质点在恒力作用下的一段运动轨迹.质点从M点出发经P点到达N点,已知弧长MP大于弧长PN,质点由M点运动到P点从P点运动

到N点的时间相等.下列说法中正确的是 ( )

A.质点从M到N过程中速度大小保持不变

B.质点在这两段时间内的速度变化量大小相等,方向相同 C.质点在这两段时间内的速度变化量大小不相等,但方向相同 D.质点在M、N间的运动不是匀变速运动 【答案】B

【解析】由题中可知顿第二定律得a=

,tMP=tPN,则A错误;物体运动中始终受恒力作用,由牛

及tMP

,则加速度恒定,物体做匀变速曲线运动,D错误.由a=

=tPN可得,B正确,C错误.

37.(多选)如图所示,甲、乙两船在同一条河流中同时开始渡河,MN分别是甲、乙两船的出发点.两船头与河岸均成α角,甲船船头恰好对准N点的正对岸P点.经过一段时间乙船恰好到达P点.如果划船速度大小相同,且两船相遇不影响各自的航行.下列判断正确的

是 ( )

A.甲船也能到达正对岸 B.两船渡河时间一定相等

C.两船相遇在NP连线上 【答案】BC

D.渡河过程中两船不会相遇

【解析】由题意知水流方向自左向右,甲船的合速度方向偏向下游,甲船一定不能到达正对岸,选项A错误.由于两船垂直河岸的分速度相等,所以两船渡河时间一定相等,选项B正确.沿着甲船合速度方向画出甲船的运动轨迹,该运动轨迹与PN相交,其交点为两船相遇点,所以两船相遇在NP连线上,选项C正确,D错误.

38.一小船渡河,河宽d=180 m,水流速度v1=2.5 m/s.若船在静水中的速度为v2=5 m/s,则:

(1)欲使船在最短时间内渡河,船头应朝什么方向?用多长时间?位移是多少? (2)欲使船渡河的航程最短,船头应朝什么方向?用多长时间?位移是多少? 【答案】见解析

【解析】(1)欲使船在最短时间内渡河,船头应朝垂直河岸方向. 当船头垂直河岸时,如图甲所示.

合速度为倾斜方向,垂直分速度为v2=5 m/s.

t==s=36 s

v==m/s

x=vt=90 m

(2)欲使船渡河的航程最短,应垂直河岸渡河,船头应朝上游与垂直河岸方向成某一夹角α,如图乙所示.

有v2sin α=v1, 得α=30°

所以当船头向上游偏30°时航程最短. x′=d=180 m.

t′==s=24 s

39.两根光滑的杆互相垂直地固定在一起,上面分别穿有一个小球,小球a、b间用一细直棒相连,如图所示.当细直棒与竖直杆夹角为θ时,求两小球实际速度大小之比.

【答案】tanθ

【解析】根据速度的分解特点,可作出两小球的速度关系如图所示.由图中几何关系可得,a、b沿杆的分速度分别为vacosθ和vbsinθ,根据“关联速度”的特点可知,两小球沿杆的分速度大小相等,即有vacosθ=vbsinθ,解得:

=tanθ.

40.如图所示,一艘轮船正在以4 m/s的速度沿垂直于河岸方向匀速渡河,河中各处水流速度都相同,其大小为v1=3 m/s,行驶中,轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同.某

时刻发动机突然熄火,轮船牵引力随之消失,轮船相对于水的速度逐渐减小,但船头方向始终未发生变化.求:

(1)发动机未熄火时,轮船相对于静水行驶的速度大小; (2)发动机熄火后,轮船相对于河岸速度的最小值. 【答案】(1)5 m/s (2)2.4 m/s

【解析】(1)发动机未熄火时,轮船运动速度v与水流速度v1方向垂直,如图所示: 故此时船相对于静水的速度v2的大小为 v2=

m/s=5 m/s

设v与v2的夹角为θ,

则cos θ==0.8.

(2)熄火前,船的牵引力沿v2的方向,水的阻力与v2的方向相反,熄火后,牵引力消失,在阻力作用下,v2逐渐减小,但其方向不变,当v2与v1的矢量和与v2垂直时,轮船的合速度最小,则vmin=v1cos θ=3×0.8 m/s=2.4 m/s.

41.在一次抗洪救灾中,利用直升机运送砂袋.该直升机A用长度足够长的悬索(重力可忽略不计)系住一质量m=50 kg的砂袋B,直升机A和砂袋B以v0=10 m/s的速度一起沿水平方

2

向匀速运动,某时刻开始将砂袋放下,在5 s时间内,B在竖直方向上移动的距离以y=t(单

2

位:m)的规律变化,取g=10 m/s.求在5 s末砂袋B的速度大小及位移大小. 【答案】10

m/s 25

m

【解析】砂袋在水平方向上做匀速直线运动,v0=10 m/s

在竖直方向上砂袋的位移:y=t,即砂袋在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,

2

加速度a=2 m/s

砂袋5 s末在竖直方向上的速度为vy=at=10 m/s

2

合速度v==10 m/s

竖直方向上的位移y=

at2=25 m

水平方向上的位移x=v0t=50 m 合位移s=

=25

m.

42.一物体在光滑水平面上运动,它在x方向和y方向上的两个分运动的速度-时间图象如图所示.

(1)判断物体的运动性质; (2)计算物体的初速度大小;

(3)计算物体在前3 s内和前6 s内的位移大小.

【答案】(1)匀变速曲线运动 (2)50 m/s (3)30 m 180 m

【解析】(1)由题图可知,物体在x轴方向做匀速直线运动,在y轴方向做匀变速运动,先减速后反向加速,所以物体做匀变速曲线运动. (2)vx0=30 m/s,vy0=-40 m/s v0=

=50 m/s

(3)x3=vxt=90 m

|y3|=||t=60 m

则s1=x6=vxt′=180 m y6=

t′=

=30 m

×6 m=0

则s2=x6=180 m.

五、针对训练

六、提升训练


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