湖南武冈市展辉学校2020-2021学年高一物理必修(2019)第二册第五章抛体运动第4节抛体运动的规律课时练习(人教版Word版,含答案)
一、单选题
1.明明和爸爸站在水平地面上做亲子游戏,爸爸手持球拍把一质量为m的小球从高为h1处以水平初速度v拍出,小球与地面碰撞后弹出,站在同一直线上与爸爸水平距离为s的明明在高为h2处用球拍接住小球,此时小球恰好与明明手中的竖直球拍垂直碰撞,球与地面碰撞时间不计,碰撞前后球的水平速度不变,不计空气阻力,则( )
A.小球在空中运动的时间与小球的水平初速度v有关
B.小球在空中运动的时间与h1和h2有关
C.小球在空中运动的时间与爸爸和明明间的水平距离s有关
D.小球在空中运动的时间与小球的质量m有关
2.如图所示,某同学为了找出平抛运动的物体初速度之间的关系﹐用一个小球在О点对准前方一块竖直挡板上的A点抛出。O与A在同一高度,小球的水平初速度分别为、、,不计空气阻力,打在挡板上的相应位置分别是B、C、D,且AB∶BC∶CD=1∶3∶5,则、、之间的正确关系是( )
A.∶∶=5∶3∶1
B.∶∶=6∶3∶2
C.∶∶=3∶2∶1
D.∶∶=9∶4∶1
3.如图所示,将一个物体从坐标原点O以速度水平抛出,下落h高度后到水平地面上P点,现将此物体以的速度仍从坐标原点O水平抛出,抛出过程均不计空气阻力,则和原来相比( )
A.平抛运动的时间变为原来的一半
B.平抛运动的时间变为原来的2倍
C.从抛出到落地过程速度的变化量变为原来的一半
D.从抛出到落地过程速度的变化量变与原来的相同
4.以水平速度v0抛出的小球,落到一倾角为的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如图中虚线所示,则小球平抛的时间为( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,O为正四面体的顶点,处在水平面上,D为边的中点,E为边的中点。在O点沿不同方向水平拋出两个小球,甲球恰好落在E点,乙球恰好落在D点,空气阻力不计。则甲球和乙球平抛初速度大小之比为( )
A. B. C. D.
6.如图所示,B、C是水平地面上两点,在B点正上方h高处A点水平抛出一个小球,小球恰好能落到C点,改变h,使抛出小球后仍能落到C点,则下列说法正确的是( )
A.h越大,小球需要抛出的初速度越大
B.h越大,小球在空中运动的时间越长
C.h越大,小球刚要落到C点时速度越大
D.h越大,小球刚要落到C点时速度与水平方向的夹角越小
7.如图所示,小球从倾角为45°的斜面上的某点向右水平抛出,在右侧有另一小球,从与小球同一高度的某一位置向左水平抛出,结果两小球都落在了斜面上的同一点,且小球恰好垂直打到斜面上。不计空气阻力。小球、抛出时的初速度大小之比为( )
A. B. C. D.
8.物体在高处以初速度v0水平抛出,落地时速度大小为v,忽略空气阻力,那么该物体在空中运动的时间为( )
A. B. C. D.
9.如图甲所示,一名运动员在参加跳远比赛。其运动轨迹可以简化为如图乙所示,假设跳远运动员落入沙坑前经过了P、Q两点,经过P、Q两点时速度方向与水平方向的夹角分别为37°和45°。若运动员可视为质点,不计空气阻力,则P、Q两点连线与水平方向夹角的正切值为(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)( )
A. B. C. D.
10.如图所示,一半圆柱体放在地面上,横截面半径为R,圆心为O,在半圆柱体的右侧B点正上方离地面高为2R处的A点水平向左抛出一个小球,小球恰好能垂直打在半圆柱体上,小球从抛出到落到半圆柱体上所用的时间为t,重力加速度为g,则小球抛出的初速度大小为( )
A. B.
C. D.
11.斜面倾角为,某一物体从距地面高为处的A点以速度与斜面成飞出,最后落回斜面B点。不计空气阻力,重力加速度,O点为斜面最低点。关于物体运动情况下列说法正确的是( )
A.物体飞行时间为
B.物体离开斜面时的最远距离为
C.线段
D.物体离地面的最大高度为
二、多选题
12.飞镖运动是一种可全民参与的运动。若每次飞镖都是水平投掷,飞镖在空中的运动可视为平抛运动。如图,某次将飞镖水平投出后正中靶心,下列正确的是( )
A.若飞镖质量较大,则空中飞行的时间会变短
B.若出手位置变高,为了仍正中靶心,应当减小投掷速度
C.飞镖对准靶心投掷,投出时靶也做自由落体,则镖仍正中靶心
D.飞镖对准靶心投掷,投出时靶也做自由落体,则镖命中靶心上方位置
13.2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,自由式滑雪雪赛道示意图如图所示,运动员从较高的坡面滑到A处时,沿水平方向飞离坡面,落到倾角为的斜坡B处,若不计空气阻力,飞出时的速度大小为10m/s,(取g=10m/s2)则( )
A.运动员落到斜坡上的速度方向与竖直线的夹角等于
B.运动员在空中经历的时间
C.运动员落到斜坡上的落点B与起飞点A的距离是m
D.运动员落到斜坡上的速度大小是m/s
14.如图所示,斜面倾角为θ,从斜面的P点分别以v0和2v0的速度水平抛出A、B两个小球,不计空气阻力,若两小球均落在斜面上且不发生反弹,则( )
A.A、B两球的水平位移大小之比为1∶2
B.A、B两球飞行时间之比为1∶2
C.A、B两球落到斜面上的速度方向与斜面的夹角相同
D.A、B两球落到斜面上的速度大小之比为1∶4
15.如图所示,某次空中投弹的军事演习中,战斗机以恒定速度沿水平方向飞行,先后释放A、B两颗炸弹,分别击中倾角为的山坡上的M点和N点,释放A、B两颗炸弹的时间间隔为,此过程中飞机飞行的距离为;击中M、N的时间间隔为,M、N两点间水平距离为,且A炸弹到达山坡的M点位移垂直斜面,B炸弹是垂直击中山坡N点的。不计空气阻力,下列正确的是( )
A.A炸弹在空中飞行的时间为
B.
C.
D.
三、填空题
16.如图甲为乒乓球发球机的工作示意图。若发球机从球台底边中点的正上方某一固定高度连续水平发球,球的初速度大小随机变化,发球方向也在同一水平面内不同方向随机变化。如图乙所示,连线与球网平行。若第一次乒乓球沿中线恰好从球网的上边缘经过,落在球台上的点,第二次乒乓球的发球方向与中线成角,也恰好从球网上边缘经过,落在球台上的点。忽略空气阻力,则第一、二两个球发出时的速度大小之比为___________。
17.从距离地面5m高处水平抛出一小球,小球落在地面上的位置与抛出点的水平距离为2m,忽略空气阻力,g取10m/s2。则小球在空中运动的时间为______s,小球抛出时的速度大小为______m/s。
四、解答题
18.从某高度处以v0=10m/s的初速度水平抛出一物体,经时间t=3s落地,g=10m/s2。求:
(1)物体抛出时的高度y和物体抛出点与落地点的水平距离x;
(2)物体落地时的速度大小v。
19.一个小球从到竖直墙壁的水平距离处以大小为的速度水平抛出,一段时间后击中墙壁。取重力加速度大小,不计空气阻力。竖直墙壁与小球抛出点均足够高。
(1)用、、表示小球击中墙壁时的速度大小;
(2)取何值,小球击中墙壁时的速度最小?
参考答案
1.B
【详解】
小球被爸爸拍出后做平抛运动,与地面碰撞后做斜抛运动,根据运动的合成与分解可得小球运动的时间为
显然小球运动的时间与水平初速度v、爸爸和明明间的水平距离s和小球的质量m均无关,ACD错误,B正确。
故选B。
2.B
【详解】
以不同速度水平抛出,竖直方向均为自由落体运动,由
可得
由于AB∶BC∶CD=1∶3∶5,则可得三次小球运动时间之比为
又有水平位移相同,水平方向做匀速直线运动,则由
可得平抛初速度之比为
∶∶=6∶3∶2
故选B。
3.D
【详解】
AB.由平抛运动的规律
可知平抛运动的时间不变,故AB错误;
CD.物体做平抛运动,根据
可知,由于下落时间不变,故物体从抛出到落地过程速度的变化量变与原来的相同,故C错误,D正确。
故选D。
4.C
【详解】
根据平抛运动规律,小球垂直落到斜面上时,有
联立解得
所以C正确;ABD错误;
故选C。
5.C
【详解】
设O在面ABC的投影点为,的高度为h,正四面体的边长为a,由几何知识可知
,
甲球落在E点,其竖直位移为,则有
解得
乙球落在D点,其竖直位移为h,则有
解得
根据水平方向做匀速直线运动,则有
,
故
故选C。
6.B
【详解】
B.根据平抛运动的规律,可知,在竖直方向上有
解得
故h越大,小球在空中运动的时间越长,故B正确;
A.在水平方向上有
因水平位移x不变,故h越大,时间越长,则平抛的初速度越小,故A错误;
C.落在C点时,竖直方向上的速度为
水平方向上的速度为
故落在C点时的速度大小为
根据数学知识,可知,当,即时,v有最小值。如果开始时h小于,则随着h不断增大,v先减小后增大,故C错误;
D.根据速度夹角和位移夹角的关系,则有
因x不变,则h越大,tanα值越大,速度与水平方向的夹角α越大,故D错误。
故选B。
7.C
【详解】
设球、抛出时的初速度大小分别为和,抛出点到两球在斜面上的落点间的高度差为,两球在空中运动的时间为,有
对球有
对球有
解得
故选C。
8.B
【详解】
由平抛运动的规律可得,物体竖直方向的速度为
又物体在竖直方向做自由落体运动,可得
解得
故选B。
9.C
【详解】
运动员腾空时,从最高点到落地过程中,做平抛运动。将P、Q两点速度分解,如图所示
连接P、Q,设与水平方向的夹角为θ,则
由图中几何关系和运动学公式,可得
x=v0t
y=(v1+v2)t
由图中几何关系可得
v1=v0tan 37°
v2=v0tan 45°
联立可得
故选C。
10.A
【详解】
由题意及平抛运动的规律知,小球打在半圆柱体上时速度方向的延长线过圆心,反向延长线过水平位移的中点
设小球运动过程中下落的高度为y,水平位移为x,则
解得
故选A。
11.A
【详解】
A.将运动沿着斜面和垂直斜面方向正交分解,在垂直斜面方向上
可得飞行时间
故A正确;
B.物体离开斜面时的最远距离为
故B错误;
C.AB的长度
故C错误。
D.将运动沿水平方向和竖直方向分解,由几何关系可得初速度与竖直方向夹角为60o,因此最大高度时
故D错误。
故选A。
12.BC
【详解】
A.飞镖在空中的运动可视为平抛运动,重力加速度g恒定,由位移公式可得
可以看出飞镖在空中飞行的时间与质量无关,A错误;
B.若出手位置变高,竖直位移y变大,运动时间t变长,为了仍正中靶心(水平位移x不变),应当减小投掷速度v0,B正确;
CD.飞镖对准靶心投掷,投出时靶也做自由落体,则镖与靶心始终在同一水平高度,竖直方向相对静止,仍能正中靶心,C正确,D错误。
故选BC。
13.BC
【详解】
B.由位移偏角公式可得
代入数据解得
故B正确;
D.运动员落到斜坡上的竖直分速度为
则合速度大小为
故D错误;
A.设运动员落到斜坡上的速度方向与竖直线的夹角为,满足
故不等于,故A错误;
C.运动员落到斜坡上的落点B与起飞点A的距离为
故C正确。
故选BC。
14.BC
【详解】
AB.根据
得运动的时间
因为初速度之比为1:2,则运动的时间之比为1:2,根据
x=v0t
知水平位移之比为1:4,故A错误,B正确;
C.落到斜面上时速度方向与水平方向的夹角为
则A、B两球落到斜面上的速度方向与斜面的夹角相同,选项C正确;
D.落在斜面上竖直分速度
vy=gt=2v0tanθ
根据平行四边形定则知,落在斜面上的速度
可知落在斜面上的速度之比为1:2,故D错误。
故选BC。
15.ACD
【详解】
A.设炸弹从用时,有
因斜面,则
而
可得
故A正确;
BCD.同理,方向⊥斜面,用时
由图得
或 ①
时间关系
或 ②
则
同时有
故B错误,CD正确;
故选ACD。
16.
【详解】
两次球下落的高度相同,则根据
可知,下落的时间相同;根据
x=v0t
因两次水平位移之比为cosθ:1,则第一、二两个球发出时的速度大小之比为cosθ:1。
17.1 2
【详解】
[1]小球在空中做平抛运动,则运动的时间为
[2]小球抛出时的速度大小为
18.(1)45m,30m;(2)
【详解】
(1)物体抛出点的高度为
抛出点与落地点的水平距离为
(2)竖直方向上的末速度为
物体落地时的速度大小为
19.(1);(2)
【详解】
(1)小球在空中运动的时间
小球击中墙壁时的竖直速度大小
小球击中墙壁时的速度大小
解得
(2)根据数学知识,当
时,小球击中墙壁时的速度最小
解得