浙江新高考备战2020年高考物理 考点一遍过 考点08 曲线运动 运动的合成与分解（含解析）

曲线运动 运动的合成与分解专题知识内容考试要求必考加试曲线运动曲线运动bb运动的合成与分解bc一、曲线运动1曲线运动（1）速度的方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。（2）运动的性质：做曲线运动的物体，速度的方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动。（3）曲线运动的条件：物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上或它的加速度方向与速度方向不在同一条直线上。2物体做曲线运动的条件及轨迹分析（1）条件因为速度时刻在变，所以一定存在加速度；物体受到的合外力与初速度不共线。（2）合外力方向与轨迹的关系物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间，速度方向与轨迹相切，合外力方向指向曲线的“凹”侧。（3）速率变化情况判断当合外力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率增大；当合外力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率减小；当合外力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变。3做曲线运动的规律小结（1）合外力或加速度指向轨迹的“凹”（内）侧。（2）曲线的轨迹不会出现急折，只能平滑变化，且与速度方向相切。二、运动的合成与分解1基本概念（1）运动的合成：已知分运动求合运动。（2）运动的分解：已知合运动求分运动。2分解原则：根据运动的实际效果分解，也可采用正交分解。3遵循的规律位移、速度、加速度都是矢量，故它们的合成与分解都遵循平行四边形定则。4合运动与分运动的关系（1）等时性 合运动和分运动经历的时间相等，即同时开始、同时进行、同时停止。（2）独立性 一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他运动的影响。（3）等效性 各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果。5运动的合成及性质（1）运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵循平行四边形定则。（2）合运动的性质判断（3）两个直线运动的合运动性质的判断根据合加速度方向与合初速度方向判定合运动是直线运动还是曲线运动，具体分以下几种情况：两个互成角度的分运动合运动的性质两个匀速直线运动匀速直线运动一个匀速直线运动、一个匀变速直线运动匀变速曲线运动两个初速度为零的匀加速直线运动匀加速直线运动两个初速度不为零的匀变速直线运动如果v合与a合共线，为匀变速直线运动如果v合与a合不共线，为匀变速曲线运动6合运动与分运动的关系（1）运动的独立性一个物体同时参与两个（或多个）运动，其中的任何一个运动并不会受其他分运动的干扰，而保持其运动性质不变，这就是运动的独立性原理。虽然各分运动互不干扰，但是它们共同决定合运动的性质和轨迹。（2）运动的等时性各个分运动与合运动总是同时开始，同时结束，经历时间相等（不同时的运动不能合成）。（3）运动的等效性各分运动叠加起来与合运动有相同的效果。7运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵守平行四边形定则。8运动的合成与分解两个典型模型（1）小船渡河模型在运动的合成与分解问题中，两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动，其中一个速度大小和方向都不变，另一个速度大小不变，方向在180范围内（在速度不变的分运动所在直线的一侧）变化。我们对合运动或分运动的速度、时间、位移等问题进行研究。这样的运动系统可看作“小船渡河模型”。模型特点：船的实际运动是水流的运动和船相对静水的运动的合运动。三种速度：v船（船在静水中的速度）、v水（水的流速）、v合（船的实际速度）。两个极值A过河时间最短：v船v水，tmin=（d为河宽）。B过河位移最小：v合v水（前提v船v水），如图甲所示，此时xmin=d船头指向上游与河岸夹角为。cos =；v船v合（前提v船v1Cv20Dv2v110如图所示，重物M沿竖直杆下滑，并通过绳子带动小车m沿斜面升高。则当滑轮右侧的绳子与竖直方向成角且重物下滑的速度为v时，小车的速度为AvcosBvsinCDvtan11（2019甘肃省兰州市期末）手持滑轮把悬挂重物的细线拉至如图所示的实线位置，然后滑轮水平向右匀速移动，运动中始终保持悬挂重物的细线竖直，则重物运动的速度A大小和方向均不变B大小不变，方向改变C大小改变，方向不变D大小和方向均改变12（2019贵州省六盘水七中高三第二次月考）如图，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当小车以速度匀速向右运动当小车运动到与水平面夹角为时，下列关于物体A说法正确的是A物体A此时的速度大小为，物体A做减速运动，绳子拉力小于物体重力B物体A此时的速度大小为，物体A做加速运动，绳子拉力大于物体重力C物体A此时的速度大小为，物体A做减速运动，绳子拉力小于物体重力D物体A此时的速度大小为，物体A做加速运动，绳子拉力大于物体重力13如图所示，A、B两物体系在跨过光滑定滑轮的一根轻绳的两端，若A物体以速度v沿水平地面向左运动，某时刻系A、B的绳分别与水平方向成、角，求此时B物体的速度。14（2019浙江选考）一质量为2.0103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4104 N，当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是A汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4104 NC汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑D汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s215（2018北京卷）根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置。但实际上，赤道上方200 m处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约6 cm处，这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大小成正比，现将小球从赤道地面竖直上抛，考虑对称性，上升过程该“力”水平向西，则小球A到最高点时，水平方向的加速度和速度均为零B到最高点时，水平方向的加速度和速度均不为零C落地点在抛出点东侧D落地点在抛出点西侧16（2015全国新课标卷）由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1103 m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55103 m/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为A西偏北方向，1.9103 m/sB东偏南方向，1.9103 m/sC西偏北方向，2.7103 m/sD东偏南方向，2.7103 m/s17（2015广东卷）如图所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向运动，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板为参照物A帆船朝正东方向航行，速度大小为vB帆船朝正西方向航行，速度大小为vC帆船朝南偏东45方向航行，速度大小为vD帆船朝北偏东45方向航行，速度大小为v1D【解析】重物在竖直方向和水平方向都做匀速运动，说明它所受合外力为零，一定做匀速直线运动，D正确。综上所述本题答案是：D。2C【解析】因为质点在恒力作用下运动，所以质点做匀变速曲线运动，速度随时间变化，故AB错误；根据动量定理可得，两段过程所用时间相同，所以动量变化量大小和方向都相同，C正确D错误。3D【解析】A、飞机的合速度方向，飞机的合加速度方向，可以知道飞机的速度的方向与加速度的方向是相同的，飞机做匀变速直线运动，故A错；B、经歼-20战机水平方向的分速度，竖直方向上的分速度为，故B错；C、在前内，歼-20战机在水平方向的分位移，在竖直方向的分位移，故C错；D、歼-20战机在前内，水平方向的平均速度为，故D正确；故选D。【点睛】物体做曲线运动的条件是受到的合外力的方向与速度的方向不在同一条直线上；结合速度公式计算速度，结合位移公式计算位移。4D【解析】根据平衡条件得知，第三个力与撤去的两个力的合力大小相等、方向相反，则撤去大小分别为6 N和10 N的两个力后，物体的合力大小范围为4 NF合16 N，根据牛顿第二定律可知，物体的加速度范围为：2 m/s2a8 m/s2。若物体原来做匀速直线运动，撤去的两个力的合力方向与速度方向在同一直线上，物体可能做匀加速或匀减速直线运动，但加速度的大小不可能是1.5 m/s2，故A错误。若物体原来做匀速直线运动，撤去的两个力的合力方向与速度方向垂直时，物体做类平抛运动，但是加速度大小一定要小于8 m/s2，故B错误。由于撤去两个力后其余力保持不变，则物体所受的合力不变，一定做匀变速运动，但不可能是匀速圆周运动。故C错误；由于撤去两个力后其余力保持不变，则物体所受的合力不变，一定做匀变速运动。加速度大小可能等于6 m/s2该运动可能是直线运动，也可能是曲线运动。故D正确。5B【解析】只要船有相对岸的速度，则船一定可以渡过河，故A错误；由于船速小于水速，故船不可能有垂直于河岸的合速度，故不可能垂直于河岸过河，故B正确；船的实际速度取决于船头的方向，故合运动有多种可能，船相对于岸的速度不一定是5 m/s，故C错误；当船头正对河岸时时间最短，最短时间为河宽与船速的比值，即，故D错误；故选B。【点睛】船渡河模型要注意分清合运动与分运动的联系，正确并能灵活利用运动的合成与分解方法；船头指向正对岸时渡河时间最短；合速度指向正对岸时渡河的位移最短。6C【解析】做曲线运动的物体，其合力不一定是变力，例如平抛运动，选项A错误；做曲线运动的物体的速度方向一定改变，但是大小不一定变化，例如匀速圆周运动，选项B错误；曲线运动可以是匀变速运动，例如平抛运动，选项C正确；变速运动不一定是曲线运动，选项D错误。7A【解析】物体从A到B运动，因为运动轨迹是在速度与力的夹角之中，所以物体所受恒力方向应是向右下的。到达B点后，力的大小不变方向相反，变成向左上。因BE在力与速度的夹角内，物体有可能沿BE运动，故A正确。因为物体在B点的速度方向为切线方向，即直线BD，而力的方向与速度方向不同，所以物体不可能做直线运动，故B错误。由于力的方向发生了改变，曲线BC不在力与速度的夹角内，故C错误。到达B点后，力的大小不变方向相反，变成向左上，很明显，物体不可能做匀速直线运动，故D错误。8C【解析】撤掉一个力后，如果剩余的力的合力与速度方向相同，则物体做匀加速直线运动，选项A正确；如果剩余的力的合力与速度方向相反，则物体先做匀减速直线运动减速到零反向匀加速直线运动，选项B正确；当撤掉的力与运动方向垂直时，由于剩余的力的合力为恒力，则物体不可能做匀速圆周运动，选项C错误；如果剩余的力的合力与速度方向所成的角是钝角，则物体先做匀减速曲线运动，减速到某一不为零的速度后，做匀加速曲线运动，选项D正确；此题选择不可能的情况，故选C。9A【解析】把速度分解如图所示：对于A，它的速度如图中标出的，这个速度看成是A的合速度，其分速度分别是、，其中就是B的速度（同一根绳子，大小相同），当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时，所以B的速度，故A正确，BCD错误。10A【解析】将M物体的速度按图示两个方向分解，如图所示，得绳子速率为，而绳子速率等于小车m的速率，则有小车m的速率为，故A正确，故选A。【点睛】物体M以速度v沿竖直杆匀速下滑，绳子的速率等于小车m的速率，将M物体的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度等于绳速，由几何知识求解m的速率，从而即可求解。11A【解析】滑轮向右运动，使水平部分的细线延长，重物上升，所以重物同时参与了两个分运动：随滑轮向右匀速运动和向上由于细线缩短的匀速运动。因此两个方向上的匀速运动合成为重物的运动，也是匀速的，故A正确，BCD错误。12B【解析】小车沿绳子方向的速度等于A的速度，设绳子与水平方向的夹角为，根据平行四边形定则，物体A的速度vA=vcos；小车匀速向右运动时，减小，则A的速度增大，所以A加速上升，加速度方向向上，根据牛顿第二定律有：TGA=mAa。知拉力大于重力。故B正确，ACD错误。13，水平向右【解析】A、B两物体速度分解图如图所示，由于两物体沿绳的速度分量相等，所以有v1vB1，即vcos vBcos ，解得vBv，方向水平向右。【点睛】考查学会对物体进行运动的分解，涉及到平行四边形定则与三角函数知识，同时本题的突破口是沿着绳子的方向速度大小相等。14D【解析】汽车转弯时受到重力，地面的支持力，以及地面给的摩擦力，其中摩擦力充当向心力，A错误；当最大静摩擦力充当向心力时，速度为临界速度，大于这个速度则发生侧滑，根据牛顿第二定律可得，解得，所以汽车转弯的速度为20 m/s时，所需的向心力小于1.4104 N，汽车不会发生侧滑，BC错误；汽车能安全转弯的向心加速度，即汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2，D正确。15D【解析】上升过程水平方向向西加速，在最高点竖直方向上速度为零，水平方向上有向西的水平速度，且有竖直向下的加速度，故AB错；下降过程向西减速，按照对称性落至地面时水平速度为0，整个过程都在向西运动，所以落点在抛出点的西侧，故C错，D正确。16B【解析】如下图所示，由余弦定理，可知，方向：东偏南方向，故B正确，ACD错误。17D【解析】若以帆板为参照物，求帆船的运动，即求帆船相对帆板运动情况，根据伽利略变换可知，此时帆船相对帆板的速度=，画出其对应矢量示意图如下图所示，根据图中几何关系解得：=，方向为北偏东45，故选项D正确。19