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1.游泳运动员以恒定的速率垂直于河岸渡河,当水速突然变大时,对运动员渡河时间和经受的路程产生的影响是( )
A.路程变大,时间延长
B.路程变大,时间缩短
C.路程变大,时间不变
D.路程和时间均不变化
解析:选C.运动员渡河可以看成是两个运动的合运动:垂直河岸的运动和沿河岸的运动.运动员以恒定的速率垂直河岸渡河,在垂直河岸方向的分速度恒定,由分运动的独立性原理可知,渡河时间不变;但是水速变大,沿河岸方向的运动速度变大,从而影响过河路程的大小,时间不变,水速变大,则沿河流方向的分位移变大,则总路程变大,故选项C正确.
2.(2022·成都七中高一月考)
小船横渡一条河,船头方向始终与河岸垂直,若小船相对静水的速度大小不变,运动轨迹如图所示,则河水的流速( )
A.由A到B水速始终增大
B.由A到B水速始终减小
C.由A到B水速先增大后减小
D.由A到B水速先减小后增大
解析:选B.
由题图可知,合速度的方向与船的速度方向的夹角越来越小,如图所示,由图知v水=v船tan θ,又由于v船不变,故v水始终减小,B正确.
3.(2022·保定高一检测)船在静水中的航速为v1,水流的速度为v2.为使船行驶到河正对岸的码头,则v1相对v2的方向应为( )
解析:选C.依据运动的合成与分解的学问,可知要使船垂直到达对岸即要船的合速度指向对岸.依据平行四边形定则,C正确.
4.(2022·北京四中高一检测)用跨过定滑轮的绳把湖中小船向右拉到靠近岸的过程中,如图所示,假如要保证绳子的速度v不变,则小船的速度( )
A.不变 B.渐渐增大
C.渐渐减小 D.先增大后减小
解析:选 B.将小船的速度v′正交分解:沿绳的分速度v′1,垂直绳的分速度v′2,拉绳的速度大小等于v′1,即v′cos θ=v
所以v′=
在船靠近岸的过程中,θ渐渐增大,由上式可知,船速v′渐渐增大,故B正确.
5.(2022·陕西省重点中学联考)如图所示,用一小车通过轻绳提升一货物,某一时刻,两段绳恰好垂直,且拴在小车一端的绳与水平方向的夹角为θ,此时小车的速度为v0,则此时货物的速度为( )
A.v0 B.v0sin θ
C.v0cos θ D.
解析:选A.由速度的分解可知,小车沿绳方向的分速度为v0cos θ,而物体的速度为=v0,故正确答案为A.
6.(2022·高考四川卷)有一条两岸平直、河水均匀流淌、流速恒为v的大河.小明驾着小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直.去程与回程所用时间的比值为k,船在静水中的速度大小相同,则小船在静水中的速度大小为( )
A. B.
C. D.
解析:选B.设大河宽度为d,小船在静水中的速度为v0,则去程渡河所用时间t1=,回程渡河所用时间t2=.由题意知=k,联立以上各式得v0=,选项B正确,选项A、C、D错误.
7.有一小船正在横渡一条宽为30 m的河流,在正对岸下游40 m处有一危急水域.假如水流速度为5 m/s,为了使小船在危急水域之前到达对岸.那么,小船相对于静水的最小速度为多少?
解析:依据题意,船实际航行方向至少满足与河岸成37°夹角,则依据速度的矢量合成,船的速度为矢量三角形中的v船时,既能保证船沿虚线运动,而不进入危急水域,又满足速度值最小.因此,vmin=v水sin 37°=3 m/s.
答案:3 m/s
8.如图所示,均匀直杆A端靠在竖直墙上,B端放在水平地面上,当滑到图示位置时,B点速度为v,则A点速度是________.(α为已知)
解析:杆模型与绳模型类似,A、B两点的实际速度方向分解到沿杆和垂直杆方向,在沿杆方向上速度大小相等.
A点速度沿墙竖直向下,设为vA,则:
vAcos(90°-α)=vcos α
得vA=vcot α.
答案:vcot α
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