第五章第二节 运动的合成与分解
【教材课后*题】
1.炮筒与水平方向成30°角(如图),炮弹从炮口射出时的速度大小是800 m/s,这个速度在水平方向和竖直方向的分速度各是多大?
2.在许多情况下,跳伞员跳伞后最初一段时间降落伞并不张开,跳伞员做加速运动。随后,降落伞张开,跳伞员做减速运动(如图)。速度减小到一定值后便不再减小,跳伞员以这一速度做匀速运动,直至落地。无风时某跳伞员竖直下落,着地时速度是5 m/s。现在有风,运动员在竖直方向的运动情况与无风时相同,并且风使他以4 m/s的速度沿水平方向运动。跳伞员将以多大速度着地?画出速度合成的图示。
3.一艘炮舰沿河由西向东行驶,在炮舰上发炮射击北岸的目标。要击中目标,射击方向应直接对准目标,还是应该偏东或偏西一些?作俯视图,并说明理由。
4.在图的实验中,假设从某时刻()开始,红蜡块在玻璃管内每1 s上升的距离都是10 cm,与此同时,玻璃管向右沿水平方向匀加速平移,每1 s内的位移依次是4 cm、12 cm、20 cm、28 cm。在图所示的坐标系中,y表示蜡块在竖直方向的位移,x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移,时蜡块位于坐标原点。请在图中标出t等于1 s、2 s、3 s、4 s时蜡块的位置,并用平滑曲线描绘蜡块的轨迹。
5.汽艇以18 km/h的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶,河宽500 m。设想河水不流动,汽艇驶到对岸需要多长时间?如果河水流速是3.6 km/h,汽艇驶到对岸需要多长时间?汽艇在对岸何处靠岸?
【定点变式训练】
6.做平抛运动的物体,落地时速度大小为10m/s,速度方向与水平地面夹角60°,则水平分速度大小是( )
A.5m/s B. C.10m/s D.
7.如图所示,小明同学将模型飞机以速度斜向上掷出,速度方向与水平方向的夹角为53°,大小为5.0m/s,此时模型飞机沿水平方向的分速度大小为(,)( )
A.2.5m/s B.3.0m/s C.4.0m/s D.5.0m/s
8.宁波市某高中进行了防溺水安全教育后,小明和几位同学就如何以最短时间救人进行了讨论,一致认为救援者应以一定的速度面部始终垂直河岸游去时间最短。若河中各处水流速度相等,如图所示对救援者游过的路程、过河所用的时间与水速的关系,哪位同学的说法是正确的( )
A.同学甲:水速大时,路程长,时间长
B.同学乙:水速大时,路程长,时间短
C.同学丙:水速大时,路程长,时间不变
D.同学丁:路程、时间与水速无关
9.某同学将标枪以速度斜向上投出,与水平方向的夹角为θ。则沿水平方向的分速度为( )
A. B. C. D.无法确定
10.如图所示,有一条宽为100m的河道,一小船从岸边的某点渡河,渡河过程中保持船头指向与河岸始终垂直。已知小船在静水中的速度大小为4m/s,水流速度大小为3m/s。下列说法正确的是( )
A.小船渡河过程中的位移大小为100m B.小船渡河的时间是25s
C.小船在河水中航行的轨迹是曲线 D.小船在河水中的速度是7m/s
11.如图所示,某同学夜晚回家时用手电筒照射房屋的墙壁,已知手电筒的光线方向水平且始终与墙壁垂直,而该同学前进路线的方向与墙壁的夹角的正弦值。若该同学的前进速度大小为2m/s,手电筒相对人的位置不变,则光斑在墙壁上的移动速度大小为( )
A.0.6m/s B.1.2m/s C.1.6m/s D.2.4m/s
答案以及解析
1.答案:;
解析:解:对射出速度沿水平方向和竖直方向分解,如图所示,
则水平方向速度,
竖直方向速度。
2.答案:见解析
解析:解:根据题意,无风时跳伞员着地时速度为;有风时,风使他以速度沿水平方向运动,着地时速度v为的合速度,如图所示。
。
3.答案:见解析
解析:偏西一些。
如图所示,炮弹要有与炮舰相同的速度,射击速度,合速度v方向才能对准目标。
4.答案:见解析
解析:解:根据题中数据,蜡块对应的位置坐标分别为(4 cm,10 cm)、(16 cm,20 cm)、(36 cm,30 cm)、(64 cm,40 cm),描点连线,轨迹如图所示。
5.答案:见解析
解析:解:
河水不流动时,驶到对岸所用时间。
河水流速,根据运动的独立性,驶到对岸所用时间仍为100 s,
沿河方向的位移,即汽艇在对岸下游100 m处靠岸。
6.答案:A
解析:根据速度的分解可知水平分速度大小为
故选A。
7.答案:B
解析:此时模型飞机沿水平方向的分速度大小为
故选B。
8.答案:C
解析:此人的运动可分解为垂直河岸方向的分运动和沿河岸方向的分运动,根据分运动的独立性,水速增大时,垂直河岸方向的分运动不受影响,所以渡河时间不变,但合速度的方向变化,即实际运动轨迹发生变化,路程变长,故C正确。
故选C。
9.答案:A
解析:速度是矢量遵循平行四边形定则,将速度沿水平方向和竖直方向分解可知
故BCD错误,A正确。
故选A。
10.答案:B
解析:根据分运动和合运动的等时性,小船渡河的时间为
小船在河水中的速度为
小船渡河过程中的位移大小为
故A、D错误,B正确。
两个不在同一条直线上的匀速直线运动的合运动为匀速直线运动,故C错误。
11.答案:C
解析:将该同学的速度分解为沿房屋墙壁方向和垂直方向,则光斑在墙壁上移动的速度即为该同学的速度沿墙壁方向的分速度,故ABD错误,C正确.
故选:C。
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