2017高考物理最新模拟题精选训练运动合成与分解专题02牵连体速度关联问题含解析

1 专题 02 牵连体速度关联问题 1 2017 江苏七校期中联考 如图所示 倾角为 的斜面体 A 被固定在水平面上 细线的一 端固定于墙面 另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块 B 相连 B 静止在斜面上 滑轮左端的 细线水平 右侧的细线与斜面平行 撤去固定 A 的装置后 用力推 A 使其向右运动 B 没有 到达滑轮位置 以下说法正确的是 A A 固定不动时 A 对 B 支持力的大小等于 mgcos B A 运动的位移为 x 时 B 的位移大小也一定等于 x C A 运动的位移为 x 时 B 的位移大小 xtan D 若 A 以速度 v 匀速运动 则 B 的速度大小为 v 参考答案 A 2 2017 洛阳期中 如图所示 细绳一端固定在天花板上的 O 点 另一端穿过一张 CD 光盘 的中央小孔后拴着一个橡胶球 橡胶球静止时 竖直悬线刚好挨着水平桌面的边沿 现将 CD 光盘按在桌面上 并沿桌面边缘以速度 v 匀速移动 移动过程中 CD 光盘中央小孔始终紧挨 桌面边线 当悬线与竖直方向的夹角为 时 小球上升的速度大小为 A vsin B vcos C vtan D vcot 参考答案 A 名师解析 把 CD 光盘中央小孔沿桌面边缘运动速度 v 沿细线方向和垂直细线方向分解 沿细线方向的分速度等于小球上升的速度 v 球 vsin 选项 A 正确 3 如图所示 长为 L 的轻直棒一端可绕固定轴 O 转动 另一端固定一质量为 m 的小球 小球 2 搁在水平升降台上 升降平台以速度 v 匀速上升 下列说法正确的是 A 小球做匀速圆周运动 B 当棒与竖直方向的夹角为 时 小球的速度为 vLcos C 棒的角速度逐渐增大 D 当棒与竖直方向的夹角为 时 棒的角速度为 vLsin 参考答案 D 4 如图所示 AB 杆以恒定的角速度 绕 A 点在竖直平面内顺时针方向转动 并带动套在固 定水平杆 OC 上的小环 M 运动 AO 间距离为 h 运动开始时 AB 杆在竖直位置 则经过时间 t 小环仍套在 AB 和 OC 杆上 小环 M 的速度大小为 A 2cosht B cosht 3 C h D h tan t 参考答案 A 5 2016 上海物理竞赛 在同一平面上的 AC BD 两杆 分别以相同的转动周期绕 A B 两轴 顺时针匀速转动 当两杆转动到如图所示的位置时 CAB DBA 60 此时两杆交点 M 的 速度为 v1 若 BD 杆变为逆时针匀速转动 不改变两杆的转动周期 当两杆恰好也转动到如 图所示的位置时 两杆交点 M 的速度为 v2 则关于 v1和 v2关系的判断正确的是 A 大小相等 方向不同 B 大小不等 方向相同 C 大小 方向都相同 D 大小 方向都不同 参考答案 D 名师解析 当 AC BD 两杆分别以相同的转动周期绕 A B 两轴顺时针匀速转动时 把 AC 杆上 M 点转动的速度分解为沿 BD 杆和沿 AC 杆方向两个分速度 由于 AC 杆上沿 AC 杆方向分 速度不引起交点的变化 所以只考虑沿 BD 杆的分速度大小为 vBD cos30L 2 L 把 BD 杆上 M 点转动的速度分解为沿 BD 杆和沿 AC 杆方向两个分速度 由于 BD 杆上沿 BD 杆方向 分速度不引起交点的变化 所以只考虑沿 AC 杆的分速度大小为 vAC cos30 2 L 两 分速度的夹角为 120 M 点速度的大小为 v1 2 23 L cos60 L 方向水平向 右 若 BD 杆变为逆时针匀速转动 把 BD 杆上 M 点转动的速度分解为沿 BD 杆和沿 AC 杆方向 4 两个分速度 由于 BD 杆上沿 BD 杆方向分速度不引起交点的变化 所以只考虑沿 AC 杆的分 速度大小为 vAC cos30L 2 L 两分速度的夹角为 60 M 点速度的大小为 v2 2 23 L cos30 2 L 方向竖直向下 所以选项 D 正确 6 如右图所示 一根长为 l 的轻杆 OA O 端用铰链固定 另一端固定着一个小球 A 轻杆靠 在一个高为 h 的物块上 若物块与地面摩擦不计 则当物块以速度 v 向右运动至杆与水平方 向夹角为 时 物块与轻杆的接触点为 B 下列说法正确的是 A A B 的线速度相同 B A B 的角速度不相同 C 轻杆转动的角速度为 2sinvh D 小球 A 的线速度大小为 il 参考答案 C 7 如图所示 用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物 M 长杆的一端放在地面上通 过铰链连接形成转轴 其端点恰好处于左侧滑轮正下方 0 点处 在杆的中点 C 处拴一细绳 通过两个滑轮后挂上重物 M C 点与 o 点距离为 L 现在杆的另一端用力 使其逆时针匀速转 动 由竖直位置以角速度 缓缓转至水平 转过了 90 角 下列有关此过程的说法中正 确的是 5 A 重物 M 做匀速直线运动 B 重物 M 做变速直线运动 C 重物 M 的最大速度是 2 L D 重物 M 的速度先减小后增大 参考答案 B 8 2016 上海松江期末 如图所示 A B 两球分别套在两光滑无限长的水平直杆上 两球 通过一轻绳绕过一定滑轮 轴心固定不动 相连 某时刻连接两球的轻绳与水平方向的夹角 分别为 A 球向左的速度为 v 下列说法正确的是 A 此时 B 球的速度为 v cos cos B 此时 B 球的速度为 v cos cos C 当 增大到等于 90 时 B 球的速度达到最大 D 在 增大到 90 的过程中 绳对 B 球的拉力一直做正功 参考答案 ACD 6 名师解析 将 A 球的速度 v 沿轻绳方向和垂直轻绳方向分解 沿轻绳方向分速度 v1 vcos 将 B 球的速度 vB沿轻绳方向和垂直轻绳方向分解 沿轻绳方向分速度 v2 vBcos 两小球沿轻绳方向的分速度相等 即 vcos vBcos 解得此时 B 球的速 度为 vB v 选项 A 正确 B 错误 由 vB v 当 增大到等于 90 时 B 球的速 cos cos cos cos 度达到最大 选项 C 正确 由于拉力与 B 球位移方向夹角小于 90 所以在 增大到 90 的过程中 绳对 B 球的拉力一直做正功 选项 D 正确 9 如图所示 当小车 A 以恒定的速度 v 向左运动时 对于 B 物体 下列说法正确的 是 A 匀加速上升 B B 物体受到的拉力大于 B 物体受到的重力 C 匀速上升 D B 物体受到的拉力等于 B 物体受到的重力 参考答案 B 名师解析 7 10 一探照灯照射在云层底面上 云层底面是与地面平行的平面 如图所示 云层底面距地 面高 h 探照灯以恒定角速度 在竖直平面内转动 当光束转到与竖直方向夹角为 时 云层底面上光点的移动速度是 A h B cosh C 2cosh D h tan 参考答案 C 名师解析 设云层底面上光点转动的线速度为 v0 当光束转到与竖直方向夹角为 时 云层底面上光点转动的线速度为 v0 cosh 设云层底面上光点的移动速度 为 v 则有 vcos v 0 cosh 解得云层底面上光点的移动速度 v 2cosh 选项 C 正确 11 自行车转弯时 可近似看成自行车绕某个定点 O 图中未画出 做圆周运动 如图所示 为自行车转弯时的俯视图 自行车前 后两轮轴 A B 相距 L 虚线表示两轮转弯的轨迹 OB 距离为 L 前轮所在平面与车身夹角 30 此时轮轴 B 的速度大小 v2 3 m s 则轮轴3 A 的速度 v1大小为 8 A m s B 2 m s 332 3 C m s D 3 m s3 3 参考答案 B 解法 2 圆周运动法 过轮轴 A B 分别作车轮的垂线 两线的交点即为 O 点 如图 b 所示 由几何关系可知 前轮与车身夹角 30 轮轴 A B 分别做圆周运动的半径 R1 2L R 2 OB L 轮轴 A B 有相同的角速度 因此有 解得 v1 v2 Lsin 3 v1R1 v2R2 R1R2 3 m s 2 m s B 项正确 2L3L 3 9 12 2016 河南郑州高三月考 如图所示 人在岸上拉船 已知船的质量为 m 水的阻力恒 为 Ff 当轻绳与水平面的夹角为 时 船的速度为 v 此时人的拉力大小为 F 则此时 A 人拉绳行走的速度为 vcos B 人拉绳行走的速度为 vcos C 船的加速度为 Fcos Ffm D 船的加速度为 F Ffm 参考答案 AC 名师解析 以船为研究对象 船的速度为合速度 沿绳的方向和垂直于绳的方向分解 有 v1 vcos v2 vsin 则人拉绳行走的速度为 vcos A 正确 B 错误 对船受力分析如图所 示 由牛顿第二定律得 Fcos Ff ma 船的加速度为 a C 正确 D 错误 Fcos Ffm