2019人教版必修第二册 第五章 抛体运动 4 抛体运动的规律 课时2 平抛运动规律的应用 提升练习
一、多选题
1.AD分别是斜面的顶端、底端,B、C是斜面上的两个点,AB=BC=CD,E点在D点的正上方,与A等高.从E点以一定的水平速度水平抛出两个小球,球1落在B点,球2落在C点,忽略空气阻力.关于球1和球2从抛出到落在斜面上的运动过程( )
A.球1和球2运动的时间之比为2∶1
B.球1和球2运动的时间之比为
C.球1和球2抛出时初速度之比为
D.球1和球2运动时单位时间内速度变化量之比为1∶1
2.质量为m的子弹在h=10m的高处以800m/s的水平速度射出枪口,质量为M(M>m)的物体也在同一地方同时以10m/s的水平速度抛出,(不计空气阻力),则有
A.物体比子弹落地迟
B.物体和子弹同时落地
C.子弹水平飞行距离较长
D.物体和子弹的加速度相同
3.如图所示,一名运动员参加跳远比赛,腾空过程中离地面的最大高度为,成绩为。运动员落入沙坑瞬间速度为v,方向与水平面的夹角为。运动员可视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g。则有( )
A. B. C. D.
4.如图所示,某次训练中,一运动员将排球从A点水平击出,排球击中D点;另一运动员将该排球从位于A点正下方的B点斜向上击出,最高点为C,排球也击中D点。已知B、D等高,A、C等高,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.两过程中,排球的飞行时间
B.前一个过程中,排球击中D点时的速度较大
C.两过程中,排球的水平初速度大小一定相等
D.两过程中,排球击中D点时重力做功的瞬时功率相等
5.斜面体上开有凹槽,槽内紧挨放置六个半径均为r的相同刚性小球,各球编号如图.斜面与水平轨道OA平滑连接,OA长度为6r.现将六个小球由静止同时释放,小球离开A点后均做平抛运动,不计一切摩擦,所有小球平抛中不相撞.则在各小球运动过程中,下列说法正确的是( )
A.球1的机械能守恒 B.球6在OA段机械能增大
C.球6的水平射程最小 D.有三个球落地点位置相同
二、单选题
6.两个物体,从同一高度同时开始运动,做自由落体运动,做初速度为 的平抛运动,则下列说法中正确的是( )
A.两个物体同时落地
B.两个物体相同时间内通过的位移相同
C.两个物体落地时速度相同
D.两个物体落地时速率相同
7.如图所示,两名同学在同一高度将两个小球分别以速度v和水平相向抛出(高度足够高),两球水平距离为s,则下列说法正确的是( )
A.两球不一定相遇
B.两球相遇所需时间为
C.两球相遇所需时间为
D.若抛出速度均加倍,则相遇时间仍不变
8.如图所示,一足够长的固定斜面与水平面的夹角为37°,物体A以初速度V1从斜面顶端水平抛出,物体B在斜面上距顶端L=15m处同时以速度V2沿斜面向下匀速运动,经历时间t物体A和物体B在斜面上相遇,则下列各组速度和时间中满足条件的是 ( )
(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
A.V1=16m/s,V2=15m/s,t=3s. B.V1=16m/s,V2=16m/s,t=2s.
C.V1=20m/s,V2=20m/s,t=3s. D.V1=20m/s,V2=15m/s,t=2s.
9.下列说法正确的是( )
A.曲线运动的原因是物体所受合力的方向与加速度的方向不相同
B.平抛运动的物体在相同时间内速度的变化量相同
C.做匀速圆周运动的物体的加速度保持不变
D.两个不共线的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动
10.物体以速度v0水平抛出,若不计空气阻力,则当其竖直分位移与水平位移相等时,以下说法中正确的是
A.竖直分速度等于水平分速度 B.瞬时速度大小为
C.运动的时间为 D.运动的位移为
11.如图所示,斜面倾角为θ=30°,斜面上方A点处一小球以水平速度抛出,恰好垂直打在斜面上的B点,已知A、B间的距离为s,则在竖直方向上,A点到斜面的距离为
A. B. C. D.
12.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
三、解答题
13.如图为一娱乐节目中的某个通关环节示意图,参赛选手从高台上以一定的速度水平跳出,落到水中的平台上才能进入下一通关环节。图中高台离水面高h=3.2m,平台距离高台l1=4.8m,平台宽度为l2=1.6m(不计空气阻力,g=10m/s2)。则:
(1)选手要落到平台上,水平跳出的速度至少为多少?
(2)某质量为50kg的选手因跳出的速度太大,刚好从平台的右侧边缘落入水中,求选手刚落水时的动能?
14.跑酷(Pakour)是时下风靡全球的时尚极限运动,一跑酷运动员在一次训练中的运动可简化为以下运动:运动员首先在平直高台上以4m/s2的加速度从静止开始匀加速运动,运动8m的位移后,在距地面高为5m的高台边缘水平跳出,在空中调整姿势后恰好垂直落在一倾角为53°的斜面中点位置。此后运动员迅速调整姿势沿水平方向蹬出,假设该运动员可视为质点,不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:
(1)运动员从楼顶边缘跳出到落到斜面上所用的时间t;
(2)该斜面底端与高台边缘的水平距离s;
(3)若运动员水平蹬出斜面后落在地面上,求运动员的蹬出速度范围。
15.如图所示,一小物块自平台上以速度v0水平抛出,刚好落在邻近一倾角为α=53°的粗糙斜面AB顶端,并恰好沿该斜面下滑,已知斜面顶端与平台的高度差h=0.032m,小物块与斜面间的动摩擦因数为=0.5,A点离B点所在平面的高度H=1.2m.有一半径为R的光滑圆轨道与斜面AB在B点平滑连接,已知g=10m/s2,sin530=0. 8,cos530=0.6.求:
(1)小物块水平抛出的初速度是多少;
(2)小物块能够通过圆轨道,圆轨道半径R的最大值.
16.如图所示,甲、乙两球(可视为质点)位于同一竖直线上的不同位置,甲比乙高h=0.45m,现在先将甲球以v1的速度水平抛出,随后乙球以v2=10m/s的速度沿同一水平方向抛出,不计空气阻力,两球恰好相碰于水平地面的A点处,已知A点距抛出点水平距离为x=4m,g取10 m/s2求:
(1)甲、乙两球抛出的时间差是多少?
(2)甲球的初速度v1。
17.如图所示,水平传送带以的速度顺时针匀速转动,将工件(可视为质点)轻轻放在传送带的左端,由于摩擦力的作用,经过时间工件到达传送带的右端,已知工件与传送带之间的动摩擦因数,取,求:
(1)工件在水平传送带上滑动时的加速度的大小;
(2)传送带的长度;
(3)工件在传送带上留下的痕迹长度。
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.BCD
【详解】
试题分析: A、B、因为AC=2AB,则EC的高度差是EB高度差的2倍,根据得,,解得运动的时间比为1:2.故A、B错误;C、AC在水平方向上的位移是DB在水平方向位移的2倍,结合x=v0t,解得初速度之比为.故C正确;D、单位时间内速度变化量即为加速度,而平抛运动的加速度都为g相同,故D正确.故选BCD.
考点:考查平抛运动.
【名师点睛】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式进行求解.
2.BCD
【详解】
试题分析:平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,速度不变,在竖直方向上做自由落体运动,两个方向上时间相等且由高度决定.
子弹和物体都做平抛运动,加速度都为重力加速度,竖直方向做自由落体运动,高度相同,根据可知子弹和物体运动时间相同,即同时落地,故A错误BD正确;水平方向都做匀速运动,子弹水平方向速度大于物体水平方向速度,时间相同,所以子弹水平飞行距离较大,C正确.
3.BC
【详解】
从最高点到落地,人做平抛运动,设在最高点时的速度为v0,则
则
故选BC。
4.BD
【详解】
ABC.由于B球能竖直到达C点,从C到地面竖直方向做自由落体运动,根据竖直方向的运动可知落地的竖直速度
由对称性可知
由于水平方向的位移相同,根据
可知
根据速度的合成可知,A击中D点时的速度
B击中D点时的速度
故两过程中,前一个过程中,排球击中D点时的速度较大,故AC错误,B正确;
D.由于竖直方向做的时自由落体运动,下落的高度相同,故落地时竖直方向的速度相同,则重力的瞬时功率
相同,故D正确。
故选BD。
5.BCD
【详解】
6个小球都在斜面上运动时,只有重力做功,整个系统的机械能守恒.当有部分小球在水平轨道上运动时,斜面上的小球仍在加速,球2对1的作用力做功,故球1的机械能不守恒,故A错误;球6在OA段运动时,斜面上的球在加速,球5对球6的作用力做正功,动能增加,机械能增大,故B正确;由于有部分小球在水平轨道上运动时,斜面上的小球仍在加速,所以可知离开A点时球6的速度最小,水平射程最小,故C正确;由于离开A点时,球6的速度最小,水平射程最小,而最后三个球在水平面上运动时不再加速,3、2、1的速度相等,水平射程相同,落地点位置相同,故D正确.
故选BCD.
6.A
【详解】
A.平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,分运动与合运动具有等时性,所以两个物体同时落地;故A正确;
B.两个物体在相同时间内竖直方向的位移相同,但是平抛运动还有水平位移,所以两个物体相同时间内通过的位移不同;故B错误;
CD.两物体落地时在竖直方向的分速度相等,但平抛运动有水平分速度,根据速度的合成,知两个物体落地时的速度、速率都不同;故CD错误。
故选A。
7.B
【详解】
A.因平抛的高度最够高,则两球的抛物线轨迹一定能相交,且两球同时开始运动,则两球一定能相遇,故A错误;
B.两球同时开始平抛至相遇,在水平方向都做匀速直线运动,有
可得
故B正确;
C.因相遇时的竖直高度未知,故平抛时间不能用竖直分运动计算出,故C错误;
D.若抛出速度均加倍,有
可知平抛时间为
故D错误;
故选B。
8.C
【详解】
物体A做平抛运动,有:(v2t+L)sinθ=gt2 ;(v2t+L)cosθ=v1t;整理可得:5t2-0.6v2t-9=0 ;(0.8v2-v1)t+12=0;故当v1=20 m/s,v2=20 m/s,t=3s,时等式成立,可知C正确.故选C.
9.B
【详解】
A.根据牛顿第二定律可以得出,物体所受合力方向就是加速度方向,而物体做曲线运动原因是物体合力方向与速度方向不在一条直线上,A错误
B.根据公式,所以平抛运动的物体在相同时间内速度的变化量相同,B正确
C.做匀速圆周运动的物体加速度大小虽然不变,但是加速度方向始终在改变,C错误
D.两个不共线的匀变速直线运动的合成,如果合初速度方向与合加速度方向在同一条直线上,则合运动是匀变速直线运动,如果如果合初速度方向与合加速度方向不在同一条直线上,则合运动是匀变速曲线运动,D错误
10.C
【分析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据竖直位移和水平位移相等求出运动的时间,从而得出竖直分速度的大小,结合平行四边形定则求出瞬时速度的大小,根据初速度和时间求出水平位移,从而得出运动的位移.
【详解】
AC.根据v0t=gt2得,运动的时间,则竖直分速度vy=gt=2v0,不等于水平分速度.故A错误,C正确;
B.瞬时速度的大小.故B错误;
D.水平位移x=v0t=,则运动的位移.故D错误;
故选C.
【点睛】
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式灵活求解.
11.D
【详解】
在B点的速度的偏向角正切为,根据平抛运动的推论可知,,则,因AB=s,则AB的水平距离x=scosα=,则A点到斜面的距离为 ,故选D.
点睛:此题关键是知道平抛运动的在水平方向和竖直方向的运动的特征,知道位移的偏向角和速度的偏向角是正切2倍关系.
12.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。
13.(1)6m/s;(2)3200J
【详解】
(1)选手要落到平台上,水平跳出的速度至少为,下落时间为t,有
解得
(2)若选手刚好从平台的右侧边缘落入水中,设选手跳出的初速度为,则
解得
选手下落过程中机械能守恒,有
解得
14.(1)0.6s;(2)2.4m;(3)3m/s≤v0′≤6m/s
【详解】
(1)设运动员从高台边缘水平跳出的速度为v0,匀加速的位移为l,由速度位移公式得
=2al
代入数据解得
v0=8m/s
恰好垂直落在一倾角为53°的斜面中点位置时,由运动的合成与分解得
tan53°=
代入数据解得运动员从楼顶边缘跳出到落到斜面上所用的时间为
t=0.6s
(2)设高台距斜面中点的水平距离为x,水平方向上有
x=v0t=8×0.6m=4.8m
竖直方向上,有
y=m=1.8m
则斜面中点距地面竖直距离为
斜面中点距斜面底端水平距离为
x′=m=2.4m
该斜面底端与高台边缘的水平距离为
(3)根据位移时间公式,可得运动员水平蹬出斜面后落在地面上的时间为
t′=s=0.8s
能落到地面上,水平位移的范围为
2.4m≤x′≤4.8m
根据运动学公式得
x′=v0′t′
代入数据解得运动员的蹬出速度范围为
3m/s≤v0′≤6m/s
15.(1)0.6m/s (2)m
【详解】
(1)小物块自平台做平抛运动,由平抛运动知识得:
在竖直方向上有
由于物块恰好沿斜面下滑,则
tan53°=
代入数据解得
v0=0.6 m/s
(2)设小物块过圆轨道最高点的速度为v,受到圆轨道的压力为N,则由向心力公式得
N+mg=m
由功能关系得
小物块能过圆轨道最高点,必有 N≥0
联立以上各式并代入数据得
R≤m
R最大值为 m.
点睛:本题关键明确物体的运动规律;然后对平抛运动根据分运动公式列式,对此后的多过程根据功能关系列式;同时在圆弧最高点根据牛顿第二定律列式;即对两个过程和一个状态列式后联立求解.
16.(1)0.1 s;(2)8 m/s
【详解】
(1)乙球做平抛运动,有
解得
,
则甲平抛的竖直高度为
可得
则甲、乙两球抛出的时间差为
(2)甲球平抛的水平分运动为匀速直线运动,有
解得
17.(1)5m/s2;(2)50m;(3)10m
【详解】
解:(1)对工件由牛顿第二定律可得
ma=μmg
解得
a=5m/s2
(2)工件加速阶段
v=at1
t1=2s
x1=10m
工件匀速阶段
x2=v(t-t1)
x2=40m
x=x1+x2
x=50m
(3)加速阶段,对传送带
x传=vt1
x=x传-x1
x=10m
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