专题突破 专题1 第4课时　运动的合成与分解.docx

1、第4课时运动的合成与分解命题规律1.命题角度：(1)曲线运动、运动的合成与分解；(2)抛体运动.2.常考题型：选择题、计算题高考题型1曲线运动、运动的合成与分解考向一运动的合成与分解例1(2021山西吕梁市高三一模)在光滑的水平面上建立xOy平面直角坐标系，一质点在水平面上从坐标原点开始运动，沿x方向和y方向的xt图象和vyt图象分别如图1所示，则04 s内()图1A质点的运动轨迹为直线B质点的加速度恒为1 m/s2C4 s末质点的速度为6 m/sD4 s末质点离坐标原点的距离为16 m答案B解析质点在x方向做匀速直线运动，其速度为vx2 m/s，在y方向做匀加速直线运动，其初速度、加速度分别

2、为vy00，a1 m/s2，所以质点的合初速度在x方向，合加速度在y方向，故质点做匀加速曲线运动，A错误，B正确；4 s末质点在y方向的分速度为vy44 m/s，故其合速度为v2 m/s，C错误；4 s末质点在y方向的位移为yvy4t8 m，所以4 s末质点离坐标原点的距离为s8 m，D错误例2如图2所示，一个质量为m1 kg的物体在光滑水平面上沿直线AB做速度大小为v05 m/s的匀速直线运动在某时刻(到O点处)，受到两个互相垂直的水平恒力作用，一个力大小为F14 N，另一个力F2与v0方向所成的夹角53.当物体速度大小为4 m/s时，恰好经过F2方向上的P点已知sin 530.8，cos

3、530.6，求：图2(1)物体从O点到P点的运动时间tOP；(2)O点到P点的位移大小xOP；(3)F2的大小答案(1)2 s(2)11 m(3)2.5 N解析(1)将v0分解到x、y两个方向，如图有vxv0cos 50.6 m/s3 m/svyv0sin 50.8 m/s4 m/s在x方向做匀加速运动，根据牛顿第二定律得ax在y方向先做匀减速运动后反向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得ay4 m/s2经历tOP到达P点，则有tOP s2 s(2)此时vP4 m/s而vyP4 m/s根据vP可得vxP8 m/s故ax m/s22.5 m/s2所以xOP m11 m(3)根据牛顿第二定律可得F

4、2max12.5 N2.5 N.考向二关联速度问题把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量，根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解常见的模型如图3所示图3例3如图4所示，套在竖直细杆上的轻环A由跨过光滑轻质定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连，施加外力让A沿杆以速度v匀速上升，从图中M位置上升至与定滑轮的连线处于水平的N位置，已知AO与竖直杆成角，MN之间的距离为L，则下列说法正确的是()图4A刚开始时B的速度大小为BA运动到位置N时，B的速度为零CA由M上升到N的过程中，B下降的距离为LD重物B下降过程，绳对B的拉力小于B的重力答案B解析对于A，它的速度如图中标出的v，这个

5、速度看成是A的合速度，其分速度大小分别是va、vb，其中vb等于B的速率(同一根绳子，两端速度大小相同)，故刚开始上升时B的速度大小为vBvbvcos ，故A错误；B下降过程做减速运动，处于超重状态，绳对B的拉力大于B的重力，故D错误；当A运动到位置N时90，此时vB0，B正确；A由M上升到N的过程中，B下降的距离为Ltan ，故C错误考向三小船渡河问题例4如图5所示，某河流水流速度大小恒为v1，A处的下游C处有个漩涡，漩涡与河岸相切于B点，漩涡的半径为r，ABr.为使小船从A点出发以恒定的速度安全到达对岸，小船航行时在静水中速度的最小值为()图5A.v1 B.v1 C.v1 D.v1答案C解

6、析如图所示，当小船从A点沿与漩涡相切的虚线渡河，且在静水中的速度v2与其在河流中的实际速度v垂直时，小船在静水中的速度最小，设为v2，故有v2v1sin ，而tan ，解得v2v1，故选C.高考题型2抛体运动1抛体运动为ag的匀变速运动，基本思想是运动的分解平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；斜抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上(下)抛运动2平抛运动、速度方向和位移方向的应用已知条件情景示例解题策略已知速度方向从斜面外平抛，垂直落在斜面上，如图所示，已知速度的方向垂直于斜面分解速度tan 从圆弧形轨道外平抛，恰好无碰撞地进入圆弧形轨道，如图所示，

7、已知速度方向沿该点圆弧的切线方向分解速度tan 已知位移方向从斜面上平抛又落到斜面上，如图所示，已知位移的方向沿斜面向下分解位移tan 在斜面外平抛，落在斜面上位移最小，如图所示，已知位移方向垂直斜面 分解位移tan 3平抛运动的两个推论(1)设做平抛运动的物体在任意时刻的速度方向与水平方向的夹角为，位移方向与水平方向的夹角为，则有tan 2tan ，如图6甲所示(2)做平抛运动的物体任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图乙所示图64斜抛运动至最高点时速度水平，可采用逆向思维法，看作平抛运动考向一平抛运动例5(2020全国卷16)如图7，在摩托车越野赛途中的水平路段前方

8、有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h.若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点.等于()图7A20 B18 C9.0 D3.0答案B解析摩托车从a点做平抛运动到c点，水平方向：hv1t1，竖直方向：hgt12，可解得v1，动能E1mv12；摩托车从a点做平抛运动到b点，水平方向：3hv2t2，竖直方向：0.5hgt22，解得v23，动能E2mv22mgh，故18，B正确例6(2018全国卷17)在一斜面顶端，将甲、乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出

9、，两球都落在该斜面上甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的()A2倍 B4倍 C6倍 D8倍答案A解析如图所示，可知：xvt，xtan gt2vygt2tan v则落至斜面的速率v落v，即v落v，甲、乙两球抛出速度为v和，则可得落至斜面时速率之比为21.考向二斜抛运动例7图8甲是充气弹跳飞人的娱乐装置，玩家在气包上躺着，工作人员从站台上蹦到气包上，使玩家弹起并落入海洋球中现有一玩家刚开始静止躺在气包上，被弹起时做抛体运动，玩家躺着的面可视为斜面，用AC表示，与水平方向的夹角37，玩家从P点抛起的初速度方向恰好与AC垂直，玩家重心运动的轨迹如图乙所示，B为轨迹上的一点，O为轨迹的最高点，B点

10、到O点的竖直高度h3.2 m，水平距离l2.4 m，忽略空气阻力，已知sin 370.6，g10 m/s2.求玩家：甲乙图8(1)在最高点的速度大小；(2)被抛出时的速度大小答案(1)3 m/s(2)5 m/s解析(1)从O点到B点，竖直方向有：hgt2解得t0.8 s水平方向有：lv0t解得v03 m/s(2)从P点到O点的运动可视为从O点平抛到P点的逆过程，水平方向速度不变，由速度分解可知vP5 m/s.1(2021江苏无锡市市北高级中学高三期末)如图9所示，从匀速运动的水平传送带边缘，垂直弹入一底面涂有墨汁的棋子，棋子在传送带表面滑行一段时间后随传送带一起运动以传送带的运动方向为x轴，棋

11、子初速度方向为y轴，以出发点为坐标原点，棋子在传送带上留下的墨迹为()图9答案A解析研究墨迹，也就是研究棋子相对于传送带的相对运动分析可知，在传送带这个参考系中，合速度的方向和摩擦力的方向在一条直线上，所以运动轨迹应该是一条过坐标原点的倾斜直线，又因为棋子相对于传送带往后运动，故A正确，B、C、D错误2.(2021山东青岛市一模)如图10所示，在投掷游戏中，甲同学从A点将某个小玩具水平抛出，小玩具沿轨迹落到了地面上的D点；乙同学从位于A点正下方地面上的B点斜向上将另一个同样的小玩具抛出，玩具沿轨迹也恰好落到了D点，C点为轨迹最高点，A、C高度相同，不计空气阻力，下列说法正确的是()图10A两过

12、程的水平速度相同B两过程中玩具在空中的运动时间相等C沿轨迹落到D点时小玩具落地速度大D两个过程中重力的冲量相等答案C解析轨迹小玩具能到达C点，从C到D在竖直方向做自由落体运动，而轨迹在竖直方向直接做自由落体运动，根据竖直方向的运动情况可知轨迹小玩具运动的时间为轨迹的两倍，设轨迹运动的时间为t1，轨迹运动的时间为t2，则有t22t1，且两次在水平方向运动的位移相等，而时间之比为12，故水平速度之比为21，故A、B错误；由于两次击中D点时水平速度不相等，轨迹的水平速度大，竖直速度相等，则轨迹落地合速度大，即沿轨迹落到D点时小玩具落地速度大，故C正确；两个过程中重力相等，由于时间不相等，则两个过程中

13、重力的冲量不相等，故D错误3(2021山东烟台市高三期末)某同学参加学校的跳远比赛，其运动轨迹可以简化为如图11所示，该同学以速率v沿与水平地面成某一角度方向跳出，运动过程中离开地面的最大高度为H，若该同学可视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，则该同学本次跳远的成绩为()图11A. B. C. D.答案A解析设速率v与水平方向的夹角为，则H，运动时间t，水平位移xvcos t，联立解得x，故选A.4(2021湖北省部分重点高中高三期末联考)质量为m的粒子a以速度v在竖直面内水平向右运动，另一质量为m的粒子b以速度v沿与水平向右成45斜向下的方向运动，在某段时间内两个粒子分别受到相同的恒力的

14、作用，在停止力的作用时，粒子a沿竖直向下方向以速度v运动，则粒子b的运动速率为(不计重力)()A.v B.v Cv D0.5v答案B解析作出粒子a的初速度、末速度及速度的变化量关系图，如图甲由于初、末速度大小相等，则v与水平向左方向成45斜向下，vv，设恒力的作用时间为t，根据动量定理有Ftmv，得F可知作用力F与粒子b的初速度垂直，所以粒子b做类平抛运动，建立如图乙所示的直角坐标系，粒子b沿x轴正方向做匀速直线运动，沿y轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为a经过时间t，粒子b的运动速率为vbv.故选B.专题强化练保分基础练1在冰球游戏中，冰球以速度v0在水平冰面上向左运动，某同学在

15、水平面上沿图示方向快速打击冰球，不计一切摩擦和阻力下列图中的虚线能正确反映冰球被击打后可能的运动路径是()答案A解析因为不计一切摩擦和阻力，冰球受打击之后做匀速直线运动；冰球在受到打击时，沿打击的方向会获得一个分速度，所以合速度的方向一定在初速度方向与打击的方向之间，不能沿打击的方向，由以上的分析可知，A正确，B、C、D错误2.(2021北京市东城区高三期末)如图1所示，从同一点沿同一水平方向多次抛出小球，其中三次分别落在台阶上A、B、C三点，用tA、tB、tC分别表示三次小球运动的时间，vA、vB、vC分别表示三次小球被抛出时的速度，则()图1AtAtBtC BvAvBvCCtAtBtC D

16、vAvBvC答案B解析平抛运动竖直方向做自由落体运动，运动时间为t，由题图可知hAhBhC，所以tAtBxBxC，tAtBvBvC，B正确，D错误3(2021宁夏银川市高三二模)某同学疫情期间在家锻炼时，对着墙壁练习打乒乓球，球拍每次击球后，球都从同一位置斜向上飞出，其中有两次球在不同高度分别垂直撞在竖直墙壁上，不计空气阻力，则乒乓球在这两次从飞出到撞击墙壁前()A在空中飞行的时间可能相等B飞出时的初速度竖直分量可能相等C撞击墙壁的速度大小可能相等D飞出时的初速度大小可能相等答案D解析乒乓球运动的逆过程为平抛运动，两次的竖直高度不同，则两次运动的时间不同，A项错误；逆过程在竖直方向上是自由落体

17、运动，因两次运动的时间不同，故飞出时初速度在竖直方向的分量不同，B项错误；两次水平射程相等，但两次运动的时间不同，则两次撞击墙壁的速度不同，C项错误；竖直速度大的，其水平速度就小，根据速度的合成可知飞出时的初速度大小可能相等，D项正确4(2021安徽蚌埠市一模)一物块从某一高度以大小为v0的速度水平抛出，落地时物块的速度大小为2v0，不计空气阻力，则物块落地时的水平位移大小为()A. B.C. D.答案B解析物块落地时速度大小为2v0，由速度矢量三角形关系可得竖直方向的速度为vyv0，竖直方向物块做自由落体运动，运动时间为t，水平方向物块做匀速直线运动，运动位移为xv0t，故选B.5如图2所示

18、，小船以大小为v(船在静水中的速度)、方向与上游河岸成角的速度从O处过河，经过一段时间，正好到达正对岸的O处现要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸O处，在水流速度不变的情况下，可采取的方法是()图2A角不变且v增大 B角减小且v增大C角增大且v减小 D角增大且v增大答案D解析由题意可知，航线恰好垂直于河岸，要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸O处，则合速度增大，方向始终垂直河岸如图所示，小船在静水中的速度增大，与上游河岸的夹角增大，故D正确，A、B、C错误6.(2021山东济南市一模)如图3所示，某同学正在进行投篮训练已知篮球出手点到地面的距离为h1.8 m，篮筐到地面的距

19、离为H3 m，出手点到篮筐的水平距离为L4.2 m若出手时篮球的速度方向与水平方向的夹角为53，且能直接进入篮筐，则出手时篮球的速度大小约为(3.3，sin 530.8，cos 530.6)()图3A5.6 m/s B7.4 m/s C8.4 m/s D9.0 m/s答案B解析篮球抛出时，水平方向v0cos 53tL，竖直方向Hhv0sin 53tgt2，联立解得v07.4 m/s，故选B.7.(2021河北邯郸市高三期末)一网球运动员在训练过程中某一次击球时，将网球沿水平方向击出，结果网球恰好擦网通过，落在对方场地的A点，如图4所示，并且落地点到球网的水平距离与击球点到球网的水平距离相等，已

20、知球网的高度为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则网球击出后在空中飞行的时间为()图4At BtCt Dt答案B解析落地点到球网的水平距离与击球点到球网的水平距离相等，故网球从O点到球网的运动时间和从球网到A点的运动时间相等，设为t0，设击球点的高度为H，则Hhgt02，Hg2，又t2t0，联立解得t，故B正确争分提能练8(2021山东泰安市高三一模)如图5所示，a、b两小球分别从半圆轨道MNO顶端和斜面顶端O点以大小相等的初速度v0同时水平抛出，不计空气阻力，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球a能落到半圆轨道上，小球b能落到斜面上，则()图5Ab球一定

21、先落在斜面上Ba球一定先落在半圆轨道上Ca、b两球可能同时落在半圆轨道和斜面上Db球落到斜面底端时，a球恰好落在半圆轨道上最低点答案C解析如图甲，将半圆轨道和斜面重叠在一起可知，若小球初速度合适，两小球可同时落在距离出发点高度相同的半圆轨道和斜面交点A处，改变初速度，可以使a球先落在半圆轨道上，也可以使b球先落在斜面上，故A、B错误，C正确；若b球落到斜面底端时，由图乙所画轨迹可判断a球已经打在半圆轨道的P点了，故a球不可能落在半圆轨道上最低点，故D错误9.(2021湖南株洲市高三期末)如图6，某城市音乐喷泉广场的水池中在半径为R的圆周上按同样方式等间隔地安装了n个规格相同的喷管，喷管与水面的

22、夹角为，管口横截面积为S且与水面相平全部开启后，经目测，空中水柱几乎都在圆心处交汇，已知水的密度为，则可估算出空中水柱的总质量为()图6A. B.C. D.答案A解析每个喷管在空中形成的水柱的质量为mV，VSx，xvt，又空中水柱的总质量Mnm，联立解得MnSvt，每个喷管喷水的水平速度为vxvcos ，水平方向做匀速直线运动，则有vtcos R，联立解得M，故A正确，B、C、D错误10.(多选)(2021东北三省四市教研联合体3月模拟)如图7所示，两小球a、b分别从斜面顶端和斜面中点沿水平方向抛出，均落在斜面底端不计空气阻力，关于两小球在平抛过程中的说法正确的是()图7A小球a、b到达斜面底

23、端时的速度方向相同B小球a、b在空中飞行时间之比为21C小球a、b抛出时的初速度之比为11D小球a、b离斜面的最大距离之比为21答案AD解析设斜面倾角为，小球落在斜面底端时，有tan ，可得2tan ，根据平抛运动规律有vxv0，vygt，可知两球落到斜面底端时速度方向与水平方向夹角的正切值相等，故小球a、b到达斜面底端时的速度方向相同，故A正确；由题图可知2，2，由hgt2可得，由xv0t可得，故B、C错误；当小球的速度方向与斜面平行时，小球离斜面距离最大，将初速度和加速度分解为垂直斜面方向和沿斜面方向，有agcos ，vv0sin ，小球在垂直斜面方向运动的最大距离设为l，则有2alv2，

24、则lv02，可得小球a、b离斜面的最大距离之比为21，故D正确11.(2021山东济宁市二模)某战士进行投弹训练，他选择了如图8所示的地形，ABC 为一倾角为30的斜面，底边BC长为 L，CDE是半径为R的四分之一圆弧，在C点与水平面相切，该战士在A点将手榴弹以初速度 v0水平抛出，手榴弹刚好落在C点，当他在 A 点将手榴弹以初速度 2v0水平抛出时，手榴弹落在圆弧上的D点不计空气阻力，则下列说法中正确的是()图8A手榴弹落在C点时速度方向与水平方向的夹角为60B圆弧半径R一定大于LC手榴弹落在D点时速度方向与水平方向的夹角一定大于手榴弹落在C点时的夹角D如果手榴弹水平抛出时的速度大小合适，手

25、榴弹可能正好落到E点答案B解析设手榴弹在C点的速度方向与水平方向的夹角为则tan 2，可得60，故A错误；当手榴弹以初速度2v0水平抛出时，设运动轨迹与C点所在的水平面交于F点，则手榴弹在F点的水平位移为以初速度v0水平抛出时水平位移的2倍，则CFBC，所以R一定大于L，故B正确；当手榴弹落到AC延长线上时速度方向与水平方向的夹角与手榴弹落到C点时速度方向与水平方向的夹角相等，当手榴弹落到D点时速度方向与水平方向的夹角小于落到AC延长线上时的夹角，也就小于落到C点时的夹角，故C错误；由以上分析可知，由于圆弧的遮挡，手榴弹不可能正好落到E点，故D错误12.(2021山东德州市一模)如图9所示，倾

26、角37的斜面足够大，顶端MN水平一质量m0.9 kg的小球自MN上一点以v02 m/s的初速度垂直MN水平抛出，已知重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，不计空气阻力图9(1)求小球自抛出至落到斜面上的时间；(2)若小球运动过程中始终受到平行MN的恒定水平风力，小球落到斜面上时的位移大小为1.25 m，求小球受到的水平风力大小答案(1)0.3 s(2)20 N解析(1)小球水平位移xv0t1竖直位移ygt12，又tan 联立并代入数据得t10.3 s(2)小球落在斜面上的时间不变t2t10.3 s小球沿MN方向的位移zat22小球的位移为s2x2y2z2解得水平加

27、速度a m/s2水平风力为Fma解得F20 N.尖子生选练13.(2021山东临沂市高三一模)滑雪是冬奥会的七大项目之一，某高山滑雪运动员在比赛中经过一斜坡，如图10所示，运动员(可视为质点)沿着右侧斜面运动，到达顶点A后以v010 m/s的速度沿着斜面斜向上飞出，飞出时速度方向与左侧斜面的夹角为53，经过一段时间后，运动员落到左侧斜面上的B点，左侧斜面与水平面的夹角37.不计空气阻力，取重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：图10(1)运动员到左侧斜面的最大距离；(2)起跳点A与落点B之间的距离；(3)运动员落到B点时的速度大小答案(1)4 m(2)24 m(3)2 m/s解析(1)设运动员的质量为m，沿斜面和垂直斜面建立坐标系，并沿这两个方向分解初速度v0、运动员受到的重力G，则有v0xv0cos 530.6v06 m/sv0yv0sin 530.8v08 m/sGxmgsin 370.6mgmaxGymgcos 370.8mgmay垂直斜面方向上，从A点到离斜面最远的时间t11 s从A点到落到B点共用时间t2t12 s当vy0时，运动员距离斜面最远，此时y4 m(2)在沿斜面方向上从起跳点A到落地点B之间的距离xv0xtaxt224 m(3)由A到B，根据动能定理得mgsin 37xmvB2mv02解得vB m/s2 m/s.