5.4 抛体运动的规律
一、单选题
1.如图所示,下面关于物体做平抛运动时,它的速度方向与水平方向的夹角的正切随时间的变化图像正确的是( )
A. B.
C. D.
2.物体做平抛运动,在竖直方向取向下为正方向,下列能正确反映物体竖直分速度vy随时间t变化的图像是( )
A. B.
C. D.
3.一人在指定的地点放烟花庆祝农历新年,如图所示。某一瞬间两颗烟花弹同时从盒子中飞出,烟花弹a的初速度方向竖直向上,烟花弹b的初速度方向斜向右上方,如果两颗烟花弹到达的最大高度相等,忽略空气阻力,则( )
A.两颗烟花弹初速度大小
B.两颗烟花弹在空中运动的加速度
C.两颗烟花弹上升过程中运动的时间
D.在空中运动的过程中,两颗烟花弹的速度变化率相同
4.“套圈圈”是许多人喜爱的一种游戏,如图所示,小孩和大人在同一竖直线上的不同高度先后水平抛出小圆环,且小圆环都恰好套中同一个物体。若小圆环的运动视为平抛运动,则( )
A.小孩抛出的圆环运动时间较短
B.大人抛出的圆环运动时间较短
C.小孩抛出的圆环初速度较小
D.两人抛出的圆环初速度大小相等
5.第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年由北京市和张家口市联合举办,跳台滑雪是比赛项目之一。如图所示,运动员从跳台边缘的O点水平滑出,落到斜坡上的点。运动员可视为质点,忽略空气阻力的影响。若测得运动员在空中飞行的时间约为,O、E两点间的水平距离约为,则运动员从O点滑出时的速度大小约为( )
A. B. C. D.
6.从地面上方某点,将一小球以5m/s 的初速度沿水平方向抛出,小球经过2s落地,不计空气阻力。g取10m/s2,则抛出后2s内的水平距离是( )
A.5 m B.10m C.15m D.20m
7.为在2022年北京冬奥会上取得好成绩,运动员正在刻苦训练。如图所示,某次训练中,运动员(视为质点)从倾斜雪道上端的水平平台上以10m/s的速度飞出,最后落在倾角为37°的倾斜雪道上。取重力加速度大小g=10m/s2,,,不计空气阻力。下列说法正确的是( )。
A.运动员的落点距雪道上端的距离为18m
B.运动员飞出后到雪道的最远距离为1.25m
C.运动员飞出后距雪道最远时的速度大小为12.5m/s
D.若运动员水平飞出时的速度减小,则他落到雪道上的速度方向将改变
8.如图所示,在网球的网前截击练习中,若练习者在球网正上方距地面H处,将球以速度v沿水平且垂直于球网方向击出,球刚好落在底线上。已知底线到网的距离为L,重力加速度为g,将球的运动视作平抛运动,下列表述错误的是( )
A.球从击出至落地所用时间为
B.球的初速度v等于
C.球从击球点至落地点的位移等于
D.球从击球点至落地点的位移与球的质量有关
9.如图所示,从斜面顶端分别以v1、v2为初速度水平抛出相同的小石子,假设石子不受空气阻力,且落在斜面上后不在运动,且v2=4v1,则下列说法中正确的是( )
A.两次运动时间之比为4:1
B.两次运动时间之比为1:16
C.石子落在斜面上时速度方向相同
D.两次运动水平位移之比为16:1
10.如图所示,将一小球从倾角的斜面顶端A点以初速度v0水平抛出,落在斜面上的B点,C为小球运动过程中与斜面相距最远的点,CD垂直AB。小球可视为质点,空气阻力不计,则( )
A.小球在C点的速度大小是
B.小球在从A到C点所用时间小于从C到B点所用时间
C.小球在B点的速度与水平方向的夹角正切值大小是在C点的速度与水平方向夹角正切值大小的2倍
D.A、D两点间距离等于D、B两点间距离
二、多选题
11.如图所示,将一小钢球先后以不同的初速度从桌面边缘水平抛出,小钢球分别落在水平地面上的A、两点。若忽略空气阻力,抛出时小钢球的速度分别为、,在空中运动的时间分别为、,则( )
A. B.
C. D.
12.从某一高度水平抛出质量为的小球,经过时间落在水平地面上,速度方向偏转角。若不计空气阻力,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A.小球抛出的速度大小为
B.小球落地时速度大小
C.小球在时间内速度的变化量大小为
D.小球在时间内的位移为
13.如下图所示,自足够高的同一水平直线上A、B两点相向水平抛出两个小球,两球的初速度分别为、,运动轨迹如图所示,,不计空气阻力。则下列说法正确的是( )
A.初速度
B.若两球同时抛出,则两球一定相遇
C.若先抛出,后抛出,则两球可能相遇
D.若两球能相遇,则从抛出到相遇的过程中两球的速度变化相同
14.如图所示,在凤凰峡谷的两侧存在与水平面分别成45°、30°角的山坡,某同学站在左侧山坡上的P点向对面山坡上水平抛出三个质量不等的石块(均视为质点),分别落在A、B、C三处,不计空气阻力,A、C两处在同一水平面上,A、B两处在同一山坡上,则下列描述正确的是( )
A.落在A处的石块,落地速度最小
B.落在B处的石块,在空中运动的时间最长
C.落在C处的石块,在空中运动的时间最长
D.落在B、C两处的石块,落地时的速度大小可能相同
三、填空题
15.乒乓球运动是同学们喜欢的一个运动项目,现将一个乒乓球从1.25m的高处以2m/s的水平初速度抛出,不考虑空气阻力,该乒乓球在空中运动的时间t=___________s,水平运动的距离x=___________m。
16.(1)一平抛物体抛出后第1s末的速度与水平方向成角,则物体的初速度大小为________m/s;
(2)一物体从某一确定的高度以v0的初速度水平抛出,已知它落地时的速度为vt,那么它的运动时间是________s。
17.某山区发生自然灾害,急需一批救援物资,一架满载救灾物资的货运飞机及时前往。已知飞机投掷物资前沿直线飞行的高度保持为1125m,速度为180km/h,取g=10m/s2,不计空气阻力,为了保证物资落在水平地面上的安全地点,则飞机需要在离安全地点水平距离为_____m时就释放物资,物资在空中飞行的时间为_____s。
18.某同学利用手机的连拍照相功能研究平抛运动。实验步骤如下∶
(a)用刻度尺测出每块砖的高度d和长度L。
(b)将小球平行于竖直墙面水平向右抛出,利用连拍照相功能拍摄不同时刻小球位置,得到小球的运动轨迹如图所示。不计小球所受阻力,重力加速度为g。
(1)A点______(填“是”或“不是”)抛出点;
(2)连拍照相的时间间隔T=______;
(3)小球在位置B的速度大小v=______。
四、解答题
19.一水平放置的水管,距地面高,管内横截面积。有水从管口处以不变的速度源源不断地沿水平方向射出,设出口处横截面上各处水的速度都相同。并假设水流在空中不敞开.取重力加速度,不计空气阻力。求
(1)水从管口平抛落到地面的时间;
(2)水流稳定后在空中有多少立方米的水。
20.如图,做斜上抛运动的物体到达最高点时,速度v=24m/s,落地时速度vt=30m/s,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)物体抛出时速度的大小和方向;
(2)物体在空中的飞行时间t。
21.两个相对的斜面,倾角分别为和,在顶点把两个小球以相同初速度分别向左、向右水平抛出,小球都落在斜面上,若不计空气阻力,求解A、B两个小球落到斜面上的时间之比是多少
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1页
参考答案
1.B
【详解】
根据速度的合成与分解可得
所以图像为过原点且斜率为正的倾斜直线,故选B。
2.B
【详解】
平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动,速度为
故竖直分速度vy随时间t变化的图像为过原点的倾斜直线。
故选B。
3.D
【详解】
A.烟花弹a做竖直上抛运动,烟花弹b做斜抛,设其初速度方向与水平夹角为,有
联立,可得
故A错误;
BD.依题意,两颗烟花弹在空中运动的加速度均为重力加速度。在空中运动的过程中,两颗烟花弹的速度变化率为
整理,可得
故B错误;D正确;
C.两颗烟花弹上升过程中运动的时间分别为
联立,可得
故C错误。
故选D。
4.A
【详解】
AB.平抛运动的物体飞行时间由高度决定,依题意,有
可知小孩抛出的圆环运动时间较短。故A正确;B错误;
CD.水平位移相等,根据
则大人抛环的速度小。故CD错误。
故选A。
5.D
【详解】
运动员在水平方向做匀速直线运动,根据题意可知,运动员的水平速度
vO = = m/s = 20m/s
故选D。
6.B
【详解】
平抛运动水平方向做匀速直线运动,则抛出后2s内的水平距离
故选B。
7.C
【详解】
A.根据平抛运动知识可知
解得
t=1.5s
则运动员的落点距雪道上端的距离为
选项A错误;
B.运动员飞出后到雪道的最远距离为
选项B错误;
C.当运动员速度方向与斜坡方向平行时,距离斜坡最远,根据平行四边形定则知,速度
故C正确。
D.当运动员落在斜坡上时,速度方向与水平方向夹角的正切值
tanα=2tan37°
即速度方向与水平方向的夹角是一定值,可知若运动员水平飞出时的速度减小,则他落到雪道上的速度方向不变,选项D错误。
故选C。
8.D
【详解】
AB.由平抛运动的规律可得
联立可得,球从击出至落地所用时间为
球的初速度v等于
故AB正确;
CD.球从击球点至落地点的位移s等于
显然球从击球点至落地点的位移与球的质量无关,故C正确,D错误。
由于本题选择错误的,故选D。
9.C
【详解】
AB.根据
可知两次运动时间之比为,故AB错误;
C.根据平抛运动的推论,落到斜面上时,速度的偏转角相同,速度方向相同,故C正确;
D.根据
可知两次运动水平位移之比为,故D错误。
故选C。
10.C
【详解】
A.C点时速度分解如下
则有
故A错误;
B.C点时速度分解如下
则竖直速度为
则A到C用时为
到达B点时由平抛运动物体在任意时刻(任意位置),速度夹角的正切值为位移夹角正切值的2倍可得,竖直速度为
C到B点所用时间
则小球在从A到C点所用时间等于从C到B点所用时间,故B错误;
C.C点时速度分解如下
由几何关系可知,小球在C点的速度与水平方向的夹角正切值为,小球在B点时,由平抛运动物体在任意时刻(任意位置),速度夹角的正切值为位移夹角正切值的2倍可得,小球在B点时的速度与水平方向夹角正切值为,即为C点时的2倍,故C正确;
D.由于小球在从A到C点所用时间等于从C到B点所用时间,且水平速度不变,则AB中点应位于C点正下方,故D错误。
故选C。
11.AB
【详解】
BD.小钢球在竖直方向做自由落体运动,根据
可知
故B正确,D错误;
AC.小钢球在水平方向做匀速直线运动,根据
可知
故A正确,C错误。
故选AB。
12.BC
【详解】
AB.小球落地时竖直方向上的分速度
速度方向偏转角,根据平行四边形定则知,小落地时速度
平抛运动的初速度
A错误B正确;
C.平抛运动的加速度不变,则时间t内的速度变化量
C正确;
D.小球在竖直方向上的位移
因为位移与水平方向的夹角不等于θ,则位移
D错误。
故选BC。
13.BD
【详解】
A.两球相遇时,下落的高度相同,则运动的时间相同,根据x=vt知,v1>v2,故A错误;
B.因为高度足够高,两球同时从同一高度平抛,相同时间内下落的高度相同,则两球一定相遇,故B正确;
C.因为相遇时,下落的高度相同,运动时间相同,若抛出的先后顺序不同,则两球不会相遇,故C错误;
D.若两球相遇,则运动的时间相同,根据知,相遇过程中两球的速度变化量相同,故D正确。
故选BD。
14.ABD
【详解】
BC.根据平抛运动的规律
时间由竖直高度决定,B下落高度最大时间最长,故B正确,C错误;
A.落在A、B两处的石块都落在同一斜面上,两小球的竖直位移与水平位移的比值等于斜面倾角的正切值,即
解得
因B下落的时间最长,故B的水平速度大于A的水平速度,B的竖直速度也大于A的竖直速度,则落地速度
可知
A、C两处的石块的下落高度相同,时间相同,由
vy=gt
知竖直方向的分速度相同,由
x=v0t
知C的水平位移大, C的初速度大,则落地速度
可知
故落在A处的石块,落地速度最小,故A正确;
D.石块B、C比较,石块B在竖直方向的位移大,由
知B的竖直分速度大;经过图中虚线位置时,时间相同,C的水平位移大,C的初速度大,所以两者的合速度大小可能相同,故D正确。
故选ABD。
15.0.5 1
【详解】
乒乓球在竖直方向做自由落体运动,根据
解得
[2]水平方向运动的距离
16.gcot
【详解】
(1)根据题意有
解得
(2)它落地时的竖直速度
解得
17.750 15
【详解】
由
代入数据解得物资在空中飞行的时间
物资的水平速度
则飞机需要在离安全地点水平距离释放物资的距离
18.不是
【详解】
(1)因AB与BC竖直方向位移之比为2:3,不是从1开始的连续奇数比,这A点不是抛出点;
(2)根据
连拍照相的时间间隔
(3)水平速度
小球在位置B的竖直速度
则B点的速度大小
19.(1)0.6s;(2)
【详解】
(1)竖直方向上,根据
代入数据解得水从管口平抛落到地面的时间
(2)水流稳定后在空中的体积为
20.(1)30m/s,θ=37°;(2)3.6s
【详解】
(1)根据斜抛运动的对称性,物体抛出时的速度与落地时速度大小相等,故
设v0与水平方向夹角为θ,则
故
(2)竖直方向的初速度为
故物体在空中的飞行时间
21.
【详解】
从位移关系入手,我们可以求出水平方向和竖直方向的位移大小
由于物体的位移与水平方向的夹角即为斜面的倾角可知
得
所以
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