5.1.1 小船过河与速度关联问题同步检测(含解析)人教版(2019)高中物理必修二

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5.1.1 小船过河与速度关联问题同步检测(含解析)人教版(2019)高中物理必修二

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小船渡河问题
1.特点:小船的实际运动是船随水流的运动(速度为v水)和船在静水中的运动(速度为v船)的合运动。船的航行方向是实际运动的方向,即合速度的方向。两个方向的运动情况相互独立、互不影响。
2.渡河时间最短问题:当船头方向垂直于河岸时,渡河时间最短,最短时间tmin=
3.渡河时间最短问题:如果v船>v水,当船头方向与上游夹角θ满足v船cos θ=v水时,合速度垂直于河岸,渡河位移最短,等于河宽d;如果v船例1:小船在200 m宽的河中横渡,水流速度为2 m/s,船在静水中的速度为4 m/s。(1)若小船的船头始终正对对岸,它将在何时、何处到达对岸?(2)要使小船到达正对岸,应如何航行?历时多长?(3)小船渡河的最短时间为多长?(4)若水流速度是5 m/s,船在静水中的速度是3 m/s,则怎样渡河才能使船漂向下游的距离最短?最短距离是多少?
(1)小船参与了两个分运动,即船随水漂流的运动和船在静水中的运动.因为分运动之间具有独立性和等时性,故小船渡河的时间等于垂直于河岸方向的分运动的时间,
即t== s=50 s
小船沿水流方向的位移s水=v水t=2×50 m=100 m即船将在正对岸下游100 m处靠岸。
(2)要使小船到达正对岸,合速度v应垂直于河岸,如图甲所示,则
cos θ===,故θ=60°
即船的航向与上游河岸成60°,渡河时间t== s= s.
(3)考虑一般情况,设船头与上游河岸成任意角θ,如图乙所示.船渡河的时间取决于垂直于河岸方向的分速度v⊥=v船sin θ,故小船渡河的时间为t=.当θ=90°,即船头与河岸垂直时,渡河时间最短,最短时间为tmin=50 s.
(4)因为v船=3 m/s则cos θ==,故船头与上游河岸的夹角θ=53°
又==,代入数据解得x′≈267 m。
变式训练:已知某船在静水中的速度为v1=5 m/s,现让船渡过某条河,假设这条河的两岸是理想的平行线,河宽为d=100m,水流速度为v2=3 m/s,方向与河岸平行,
(1)欲使船以最短时间渡河,渡河所用时间是多少?位移的大小是多少;
(2)欲使船以最小位移渡河,渡河所用时间是多少?
(3)若水流速度为v2′=6 m/s,船在静水中的速度为v1=5 m/s不变,船能否垂直河岸渡河?
答案 (1)20 s 20 m (2)25 s (3)不能
解析 (1)由题意知,当船在垂直于河岸方向上的分速度最大时,渡河所用时间最短,河水流速平行于河岸,不影响渡河时间,所以当船头垂直于河岸渡河时,所用时间最短,最短时间为t== s=20 s.
如图甲所示,当船到达对岸时,船沿平行于河岸方向也发生了位移,由几何知识可得,船的位移为l=,由题意可得x=v2t=3×20 m=60 m,代入得l=20 m.
(2)当船的实际速度方向垂直于河岸时,船的位移最小,因船在静水中的速度为v1=5 m/s,大于水流速度v2=3 m/s,故可以使船的实际速度方向垂直于河岸.如图乙所示,设船斜指向上游河对岸,且与河岸所成夹角为θ,则有v1cos θ=v2,cos θ==0.6,则sin θ==0.8,船的实际速度v=v1sin θ=5×0.8 m/s=4 m/s,所用的时间为t== s=25 s.
(3)当水流速度v2′=6 m/s时,则水流速度大于船在静水中的速度v1=5 m/s,不论v1方向如何,其合速度方向总是偏向下游,故不能垂直河岸渡河。
例2:(多选)河水的流速与船离河岸的距离的变化关系如图1所示,船在静水中的速度与时间的关系如图2所示,若要使船以最短时间渡河,则 BC
A.船渡河的最短时间25s
B.船在行驶过程中,船头始终与河岸垂直
C.船在河水中航行的加速度大小为a=0.4m/s2
D.船在河水中的最大位移为156m
解析:当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短,,故A错误,B正确.船在沿河岸方向上做变速运动,在垂直于河岸方向上做匀速直线运动,由图可知,当发生50米的位移时,所以时间秒,而水流速度变化为,根据,可得加速度大小为故C正确.船在航行中相对于河水的最大速度为,那么船在河水的位移为,故D错误.故选BC
变式训练:(多选)河水的流速与某河岸的距离的变化关系如图甲所示,船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示.若要使船以最短时间渡河,下列说法正确的是( AB )
A.船渡河的最短时间为100 s
B.船在行驶过程中,船头始终与河岸垂直
C.船在河中航行的轨迹是一条直线
D.船在河水中的最大速度为7 m/s
解析 由运动的独立性可知,垂直河岸方向速度越大,渡河时间越短,即船头始终与河岸垂直,航行时所用时间最短,tmin==100 s,选项A、B正确;由题图甲可知,水流速度在变化,船的合速度大小及方向均会随位置发生变化,因此轨迹不是直线,选项C错误;船在静水中的速度与水流速度方向垂直,水流速度最大值为4 m/s,则船在河水中的最大速度为5 m/s,选项D错误。
练习:
1.小船船头指向对岸,以相对于静水的恒定速率向对岸划去,当水流匀速时,它渡河的时间、发生的位移与水速的关系是( C )
A.水速小时,位移小,时间也短
B.水速大时,位移大,时间也长
C.水速大时,位移大,但时间不变
D.位移、时间大小与水速大小无关
解析 小船渡河时参与了顺水漂流和垂直河岸横渡两个分运动,由运动的独立性和等时性知,小船的渡河时间决定于垂直河岸的分运动,等于河的宽度与垂直河岸的分速度之比,由于船以一定速率垂直河岸向对岸划去,故渡河时间一定.水速大,水流方向的分位移就大,合位移也就大,反之则合位移小。
2.如图所示为一条河流,河水流速为v,一只船从A点先后两次渡河到对岸,船在静水中行驶的速度为v静,第一次船头向着AB方向行驶,渡河时间为t1,船的位移为s1;第二次船头向着AC方向行驶,渡河时间为t2,船的位移为s2,若AB、AC与河岸垂线方向的夹角相等,则( D )
A.t1>t2,s1<s2
B.t1<t2,s1>s2
C.t1=t2,s1<s2
D.t1=t2,s1>s2
解析 因为AB、AC与河岸的垂线方向的夹角相等,则在垂直于河岸方向上的分速度相等,渡河时间t=,所以两次渡河时间相等.设AB、AC与河岸夹角为θ,船头向着AB方向时,沿河岸方向的分速度v1=v静cos θ+v,船头向着AC方向行驶时,沿河岸方向的分速度
v2=|v-v静cos θ|<v1,水平方向上的位移x1>x2,根据平行四边形定则,s1>s2,故D正确,A、B、C错误.
3.如图所示,一条小船位于200 m宽的河中央A点处,离A点距离为100 m的下游处有一危险的急流区,当时水流速度为4 m/s,为使小船避开危险区沿直线到达对岸,小船在静止水中的速度至少为( C )
A. m/s B. m/s
C.2 m/s D.4 m/s
解析 小船刚好避开危险区域时,小船合运动方向与水流方向的夹角设为θ,则tan θ==,则θ=30°,当船头垂直合运动方向渡河时,小船在静水中的速度最小,在静水中的最小速度vmin=v水sin 30°=2 m/s,C正确。
4.小船渡河时,船头指向始终垂直于河岸,到达河中央恰逢上游水电站泄洪,使水流速度变大,若小船保持划船速度不变继续渡河,下列说法正确的是( B )
A.小船要用更长的时间才能到达对岸
B.小船到达对岸时间不变,但位移将变大
C.因小船船头始终垂直河岸航行,故所用时间及位移都不会变化
D.因船速与水速关系未知,故无法确定渡河时间及位移的变化
解析:因为分运动具有等时性,所以分析过河时间时,只分析垂直河岸方向的速度即可,渡河时小船船头垂直指向河岸,即静水中的速度方向指向河岸,而其大小不变,因此,小船渡河时间不变;当到达河中央恰逢上游水电站泄洪,使水流速度变大,那么渡河的位移变大,速度变大,综上所述,故B正确,ACD错误 。
5.某人划小船横渡一条两岸平行的河流,船在静水中的速度大小不变,船头方向始终垂直于河岸,水流速度与河岸平行,已知小船的运动轨迹如图1所示,则( B )
A.各处水流速度大小都一样
B.离两岸越近水流速度越小
C.离两岸越近水流速度越大
D.无论水流速度是否变化,这种渡河方式耗时最长
解析 从轨迹曲线的弯曲形状上可以知道,小船先具有指向下游的加速度,后具有指向上游的加速度,故加速度是变化的,水流是先加速后减速,即越接近河岸水流速度越小,故A、C错误,B正确;根据运动的独立性,船身方向垂直于河岸,这种渡河方式耗时最短,故D错误。
6.小船在静水中速度为5m/s,河水速度为3m/s,河宽200m, 求:
(1)若要小船以最短时间过河,开船方向怎样?最短时间为多少?小船在河水中实际行驶距离是多大?(2)若要小船以最短距离过河,开船方向怎样(即船头与河岸上游或下游夹角)?过河时间为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
解析:(1)欲使船在最短的时间内渡河,船头应垂直河岸方向.当船头垂直河岸时,合速度为倾斜方向,垂直分速度为 , ;

(2)欲使船渡河航程最短,应垂直河岸渡河。船头应朝上游与河岸成某一角度θ。如图所示,由得.所以船头向上游偏53°时航程最短。

7.一只船在静水中的速度为3 m/s,它要横渡一条30 m宽的河,水流速度为5 m/s。
求:(1)过河的最短时间;(2)过河的最短位移
(1)V船垂直河岸时所用时间最短:
(2)最短位移如图所示
关联速度问题
1.特点:一般是指物拉绳(或杆)和绳(或杆)拉物问题。高中阶段研究的绳都是不可伸长的,杆都是不可伸长且不可压缩的,即绳或杆的长度不会改变。绳、杆等连接的两个物体在运动过程中,其速度通常是不一样的,但两个物体沿绳或杆方向的速度大小相等,我们称之为关联速度。
2.解决关联速度问题的一般步骤:
第一步:先确定合运动,即物体的实际运动。
第二步:确定合运动的两个实际作用效果,一是沿绳(或杆)方向的平动效果(改变速度的大小);二是沿垂直于绳(或杆)方向的转动效果(改变速度的方向).即将实际速度分解为垂直于绳(或杆)和平行于绳(或杆)方向的两个分量。
第三步:按平行四边形定则进行分解,作出运动矢量图。
第四步:根据沿绳(或杆)方向的速度相等列方程求解。
3.解题原则:根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解。常见实例如下:
情景图示 (注:A沿斜 面下滑)
分解图示
定量结论 vB=vAcos θ vAcos θ=v0 vAcos α= vBcos β vBsin α= vAcos α
基本思路 确定合速度(物体实际运动)→分析运动规律→确定分速度方向→平行四边形定则求解
例1:如图所示,一根长直轻杆AB在墙角沿竖直墙与水平地面滑动。当AB杆和墙的夹角为θ时,杆的A端沿墙下滑的速度大小为v1,B端沿地面滑动的速度大小为v2,则v1、v2的关系是( C )
A.v1=v2    
B.v1=v2cosθ
C.v1=v2tanθ
D.v1=v2sinθ
将A、B两点的速度分解为沿AB方向与垂直于AB方向的分速度,沿AB方向的速度分别为v1∥和v2∥,由于AB不可伸长,两点沿AB方向的速度分量应相同,则有v1∥=v1cos θ,v2∥=v2sin θ,由v1∥=v2∥,得v1=v2tan θ,选项C正确。
例2:(多选)如图所示,做匀速直线运动的小车A通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B,设重物和小车速度的大小分别为vB、vA,则( AD )
A. vA>vB
B. vA<vB
C.绳的拉力等于B的重力
D.绳的拉力大于B的重力
 变式训练:小车A向左运动的过程中,小车的速度是合速度,可分解为沿绳方向与垂直于绳方向的速度,如图所示,由图可知vB=vAcos θ,则vB<vA,小车向左运动的过程中θ角减小,vB增大,B向上做加速运动,故绳的拉力大于B的重力.故选项A、D正确.
变式训练:汽车用跨过定滑轮的轻绳提升物块.汽车匀速向右运动,在物块到达滑轮之前,下列说法正确的是( B )
A.物块将竖直向上做匀速运动
B.物块将处于超重状态
C.物块将处于失重状态
D.物块将竖直向上先加速后减速
解析 设汽车向右运动的速度为v,绳子与水平方向的夹角为α,物块上升的速度为v′,则vcos α=v′,汽车匀速向右运动,α减小,v′增大,物块加速上升,A、D错误;物块的加速度向上,处于超重状态,B正确,C错误。
例3:如图所示,某人用绳通过定滑轮拉小船,设人匀速拉绳的速度为v0,小船水平向左运动,绳某时刻与水平方向夹角为α,则小船的运动性质及此时刻小船的速度vx为( A )
A.小船做变加速运动,vx=
B.小船做变加速运动,vx=v0cos α
C.小船做匀速直线运动,vx=
D.小船做匀速直线运动,vx=v0cos α
变式训练:(多选)如图所示,人在岸上用跨过定滑轮的绳子拉船,已知船的质量为m,水的阻力恒为Ff,当轻绳与水面的夹角为θ时,船的速度为v,人的拉力大小为F,则此时( AC )
A.人拉绳行走的速度大小为vcos θ
B.人拉绳行走的速度大小为
C.船的加速度大小为
D.船的加速度大小为
例4:光滑半球A放在竖直面光滑的墙角,并用手推着保持静止。现在A与墙壁之间放入光滑球 B,放手让A和B由静止开始运动,当A、B运动到图示位置时,二者球心的连线与水平面成θ角,速度大小分别为vA和vB,则以下关系正确的是( D )
vA=vB
vA=vBsinθ
vA=vBcosθ
vA=vBtanθ
变式训练:如图所示,将模形木块B放在光滑水平面上靠墙边处并用手扶着,然后在木块和墙面之间放入一个小球A,模形木块的倾角为θ,放手让小球和木块同时由静止开始运动,某时刻二者速度分别为vA和vB,则( B )
A.vA:vB=1:1
B.vA:vB=sinθ:cosθ
C.vA:vB=cosθ:sinθ
D.vA:vB=sinθ:tanθ
练习:
1.如图所示,人用轻绳通过定滑轮拉穿在光滑竖直杆上的物块A,人以速度v0向左匀速拉绳,某一时刻,绳与竖直杆的夹角为θ,与水平面的夹角为α,此时物块A的速度v1为( D )
A.v1=v0sin αcos θ
B.v1=
C.v1=v0cos αcos θ
D.v1=
2.人用绳子通过光滑轻质定滑轮拉物体A,A穿在光滑的竖直杆上,当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图所示位置时,绳与竖直杆的夹角为θ,则物体A实际运动的速度大小是( D )
A.v0sin θ
B.
C.v0cos θ
D.
3.如图所示,物体A套在竖直杆上,经细绳通过定滑轮拉动物体B在水平面上运动,开始时A、B间的细绳呈水平状态,现由计算机控制物体A的运动,使其恰好以速度v沿杆匀速下滑(B始终未与滑轮相碰),则( B )
A.绳与杆的夹角为α时,B的速率为vsin α
B.绳与杆的夹角为α时,B的速率为vcos α
C.物体B也做匀速直线运动
D.物体B做匀加速直线运动
将A物体的速度按图示两个方向分解,绳子速率v绳=v∥=vcos α;而绳子速率等于物体B的速率,则物体B的速率vB=v绳=vcos α,故A错误,B正确;因物体A向下运动的过程中α减小,则cos α增大,vB增大,B物体加速运动,但不是匀加速运动,故C、D错误.
4.如图所示,有人在河面上方20 m的岸上用跨过定滑轮的长绳拴住一条小船,开始时绳与水面的夹角为30°.人以恒定的速率v=3 m/s拉绳,使小船靠岸,那么( C )
A.5 s时绳与水面的夹角为60°
B.5 s时小船前进了15 m
C.5 s时小船的速率为5 m/s
D.5 s时小船到岸边距离为10 m
5 s内人前进的距离s=vt=3×5 m=15 m,滑轮至船的距离l′=-15 m=25 m,设5 s时拉船的绳与水平方向夹角为θ,则sin θ==,由此可知,θ=53°,cos θ=,故v船=5 m/s,小船到岸边的距离s′=20tan 37° m=15 m,则5 s时小船前进的距离为s1=-s′=(20-15) m,故A、B、D错误,C正确.
5.如图甲、乙所示,一根长L的轻杆OA,O端用铰链固定于地面,另一端固定着一小球A,图甲中的小球A和图乙中的杆分别贴靠着边长为a和b的立方块,当立方块沿地面向右滑动到图示位置(杆与地面夹角为α)时,速度为v,则甲图中小球的速度大小vA和乙图中小球的速度大小v′A应为( D )
A.vA=,v′A=vsin α
B.vA=,v′A=vsin α
C.vA=vsin α,v′A=
D.vA=,v′A=sin2 α
【解析】图甲中,杆绕O转动,球A的速度vA垂直于杆,将速度vA沿水平和竖直两方向正交分解,则垂直于接触面的水平分速度与立方块的速度相等,如图(a)所示,得vAsin α=v,故vA=,故B、C错误;
图乙中,杆绕O转动,杆顶端小球的速度v′A 和杆与立方块接触点的速度v1的方向都垂直于杆,杆上各点的角速度ω相同,则有 =.将立方块的速度v沿杆的方向和垂直杆的方向正交分解,如图(b)所示,则杆与立方块接触点的速度v1应与立方块垂直杆的方向的分速度相等,即v1=vsin α,联立以上两式得v′A=sin2α,故A错误,D正确.
9小船渡河问题
1.特点:小船的实际运动是船随水流的运动(速度为v水)和船在静水中的运动(速度为v船)的合运动。船的航行方向是实际运动的方向,即合速度的方向。两个方向的运动情况相互独立、互不影响。
2.渡河时间最短问题:当船头方向垂直于河岸时,渡河时间最短,最短时间tmin=
3.渡河时间最短问题:如果v船>v水,当船头方向与上游夹角θ满足v船cos θ=v水时,合速度垂直于河岸,渡河位移最短,等于河宽d;如果v船例1:小船在200 m宽的河中横渡,水流速度为2 m/s,船在静水中的速度为4 m/s。(1)若小船的船头始终正对对岸,它将在何时、何处到达对岸?(2)要使小船到达正对岸,应如何航行?历时多长?(3)小船渡河的最短时间为多长?(4)若水流速度是5 m/s,船在静水中的速度是3 m/s,则怎样渡河才能使船漂向下游的距离最短?最短距离是多少?
变式训练:已知某船在静水中的速度为v1=5 m/s,现让船渡过某条河,假设这条河的两岸是理想的平行线,河宽为d=100m,水流速度为v2=3 m/s,方向与河岸平行,
(1)欲使船以最短时间渡河,渡河所用时间是多少?位移的大小是多少;
(2)欲使船以最小位移渡河,渡河所用时间是多少?
(3)若水流速度为v2′=6 m/s,船在静水中的速度为v1=5 m/s不变,船能否垂直河岸渡河?
例2:(多选)河水的流速与船离河岸的距离的变化关系如图1所示,船在静水中的速度与时间的关系如图2所示,若要使船以最短时间渡河,则
A.船渡河的最短时间25s
B.船在行驶过程中,船头始终与河岸垂直
C.船在河水中航行的加速度大小为a=0.4m/s2
D.船在河水中的最大位移为156m
变式训练:(多选)河水的流速与某河岸的距离的变化关系如图甲所示,船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示.若要使船以最短时间渡河,下列说法正确的是(  )
A.船渡河的最短时间为100 s
B.船在行驶过程中,船头始终与河岸垂直
C.船在河中航行的轨迹是一条直线
D.船在河水中的最大速度为7 m/s
练习:
1.小船船头指向对岸,以相对于静水的恒定速率向对岸划去,当水流匀速时,它渡河的时间、发生的位移与水速的关系是(  )
A.水速小时,位移小,时间也短
B.水速大时,位移大,时间也长
C.水速大时,位移大,但时间不变
D.位移、时间大小与水速大小无关
2.如图所示为一条河流,河水流速为v,一只船从A点先后两次渡河到对岸,船在静水中行驶的速度为v静,第一次船头向着AB方向行驶,渡河时间为t1,船的位移为s1;第二次船头向着AC方向行驶,渡河时间为t2,船的位移为s2,若AB、AC与河岸垂线方向的夹角相等,则(  )
A.t1>t2,s1<s2
B.t1<t2,s1>s2
C.t1=t2,s1<s2
D.t1=t2,s1>s2
3.如图所示,一条小船位于200 m宽的河中央A点处,离A点距离为100 m的下游处有一危险的急流区,当时水流速度为4 m/s,为使小船避开危险区沿直线到达对岸,小船在静止水中的速度至少为(  )
A. m/s
B. m/s
C.2 m/s
D.4 m/s
4.小船渡河时,船头指向始终垂直于河岸,到达河中央恰逢上游水电站泄洪,使水流速度变大,若小船保持划船速度不变继续渡河,下列说法正确的是(  )
A.小船要用更长的时间才能到达对岸
B.小船到达对岸时间不变,但位移将变大
C.因小船船头始终垂直河岸航行,故所用时间及位移都不会变化
D.因船速与水速关系未知,故无法确定渡河时间及位移的变化
5.某人划小船横渡一条两岸平行的河流,船在静水中的速度大小不变,船头方向始终垂直于河岸,水流速度与河岸平行,已知小船的运动轨迹如图所示,则(   )
A.各处水流速度大小都一样
B.离两岸越近水流速度越小
C.离两岸越近水流速度越大
D.无论水流速度是否变化,这种渡河方式耗时最长
6.小船在静水中速度为5m/s,河水速度为3m/s,河宽200m, 求:
(1)若要小船以最短时间过河,开船方向怎样?最短时间为多少?小船在河水中实际行驶距离是多大?(2)若要小船以最短距离过河,开船方向怎样(即船头与河岸上游或下游夹角)?过河时间为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
7.一只船在静水中的速度为3 m/s,它要横渡一条30 m宽的河,水流速度为5 m/s。
求:(1)过河的最短时间;(2)过河的最短位移
关联速度问题
1.特点:一般是指物拉绳(或杆)和绳(或杆)拉物问题。高中阶段研究的绳都是不可伸长的,杆都是不可伸长且不可压缩的,即绳或杆的长度不会改变。绳、杆等连接的两个物体在运动过程中,其速度通常是不一样的,但两个物体沿绳或杆方向的速度大小相等,我们称之为关联速度。
2.解决关联速度问题的一般步骤:
第一步:先确定合运动,即物体的实际运动。
第二步:确定合运动的两个实际作用效果,一是沿绳(或杆)方向的平动效果(改变速度的大小);二是沿垂直于绳(或杆)方向的转动效果(改变速度的方向).即将实际速度分解为垂直于绳(或杆)和平行于绳(或杆)方向的两个分量。
第三步:按平行四边形定则进行分解,作出运动矢量图。
第四步:根据沿绳(或杆)方向的速度相等列方程求解。
3.解题原则:根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解。常见实例如下:
情景图示 (注:A沿斜 面下滑)
分解图示
定量结论 vB=vAcos θ vAcos θ=v0 vAcos α= vBcos β vBsin α= vAcos α
基本思路 确定合速度(物体实际运动)→分析运动规律→确定分速度方向→平行四边形定则求解
例1:如图所示,一根长直轻杆AB在墙角沿竖直墙与水平地面滑动。当AB杆和墙的夹角为θ时,杆的A端沿墙下滑的速度大小为v1,B端沿地面滑动的速度大小为v2,则v1、v2的关系是( )
A.v1=v2    
B.v1=v2cosθ
C.v1=v2tanθ
D.v1=v2sinθ
例2:(多选)如图所示,做匀速直线运动的小车A通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B,设重物和小车速度的大小分别为vB、vA,则(  )
A. vA>vB
B. vA<vB
C.绳的拉力等于B的重力
D.绳的拉力大于B的重力
变式训练:汽车用跨过定滑轮的轻绳提升物块.汽车匀速向右运动,在物块到达滑轮之前,下列说法正确的是(  )
A.物块将竖直向上做匀速运动
B.物块将处于超重状态
C.物块将处于失重状态
D.物块将竖直向上先加速后减速
例3:如图所示,某人用绳通过定滑轮拉小船,设人匀速拉绳的速度为v0,小船水平向左运动,绳某时刻与水平方向夹角为α,则小船的运动性质及此时刻小船的速度vx为(  )
A.小船做变加速运动,vx=
B.小船做变加速运动,vx=v0cos α
C.小船做匀速直线运动,vx=
D.小船做匀速直线运动,vx=v0cos α
变式训练:(多选)如图所示,人在岸上用跨过定滑轮的绳子拉船,已知船的质量为m,水的阻力恒为Ff,当轻绳与水面的夹角为θ时,船的速度为v,人的拉力大小为F,则此时(  )
A.人拉绳行走的速度大小为vcos θ
B.人拉绳行走的速度大小为
C.船的加速度大小为
D.船的加速度大小为
例4:光滑半球A放在竖直面光滑的墙角,并用手推着保持静止。现在A与墙壁之间放入光滑球 B,放手让A和B由静止开始运动,当A、B运动到图示位置时,二者球心的连线与水平面成θ角,速度大小分别为vA和vB,则以下关系正确的是( )
vA=vB
vA=vBsinθ
vA=vBcosθ
vA=vBtanθ
变式训练:如图所示,将模形木块B放在光滑水平面上靠墙边处并用手扶着,然后在木块和墙面之间放入一个小球A,模形木块的倾角为θ,放手让小球和木块同时由静止开始运动,某时刻二者速度分别为vA和vB,则( )
A.vA:vB=1:1
B.vA:vB=sinθ:cosθ
C.vA:vB=cosθ:sinθ
D.vA:vB=sinθ:tanθ
练习:
1.如图所示,人用轻绳通过定滑轮拉穿在光滑竖直杆上的物块A,人以速度v0向左匀速拉绳,某一时刻,绳与竖直杆的夹角为θ,与水平面的夹角为α,此时物块A的速度v1为( )
A.v1=v0sin αcos θ
B.v1=
C.v1=v0cos αcos θ
D.v1=
2.人用绳子通过光滑轻质定滑轮拉物体A,A穿在光滑的竖直杆上,当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图所示位置时,绳与竖直杆的夹角为θ,则物体A实际运动的速度大小是(  )
A.v0sin θ
B.
C.v0cos θ
D.
3.如图所示,物体A套在竖直杆上,经细绳通过定滑轮拉动物体B在水平面上运动,开始时A、B间的细绳呈水平状态,现由计算机控制物体A的运动,使其恰好以速度v沿杆匀速下滑(B始终未与滑轮相碰),则(  )
A.绳与杆的夹角为α时,B的速率为vsin α
B.绳与杆的夹角为α时,B的速率为vcos α
C.物体B也做匀速直线运动
D.物体B做匀加速直线运动
4.如图所示,有人在河面上方20 m的岸上用跨过定滑轮的长绳拴住一条小船,开始时绳与水面的夹角为30°.人以恒定的速率v=3 m/s拉绳,使小船靠岸,那么(  )
A.5 s时绳与水面的夹角为60°
B.5 s时小船前进了15 m
C.5 s时小船的速率为5 m/s
D.5 s时小船到岸边距离为10 m
5.如图甲、乙所示,一根长L的轻杆OA,O端用铰链固定于地面,另一端固定着一小球A,图甲中的小球A和图乙中的杆分别贴靠着边长为a和b的立方块,当立方块沿地面向右滑动到图示位置(杆与地面夹角为α)时,速度为v,则甲图中小球的速度大小vA和乙图中小球的速度大小v′A应为(  )
A.vA=,v′A=vsin α
B.vA=,v′A=vsin α
C.vA=vsin α,v′A=
D.vA=,v′A=sin2 α

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