5.4抛体运动的规律基础巩固2021—2022学年高中物理人教版(2019)必修第二册
一、选择题(共15题)
1.如图所示,一物体从地面上A点抛出后仅在重力的作用下落至地面的B点,则运动过程中物体在最高点的速度方向是( )
A.水平向左 B.水平向右
C.竖直向上 D.竖直向下
2.如图所示,全国多地都在机场为支援武汉抗击新冠肺炎归来的白衣天使举行民航界最高礼仪——“过水门”,为英雄们“接风洗尘”。若忽略空气阻力,每辆消防车喷射出的水柱在空中轨迹正好是一条左右对称的抛物线,抛物线两端点的水平距离x=38.4m,水柱最大高度h=12.8m,重力加速度g取10m/s2。则水柱在上升过程中速度变化量( )
A.方向竖直向下,大小是16m/s
B.方向竖直向上,大小是16m/s
C.方向竖直向下,大小是8m/s
D.方向竖直向上,大小是8m/s
3.如图所示,在水平地面上M点的正上方h高度处,将小球S1以初速度v水平向右抛出,同时在地面上N点处将小球S2以初速度v竖直向上抛出。在S2球上升到最高点时恰与S1球相遇,不计地面阻力和空气阻力。则两球在这段过程中( )
A.两球均做变加速运动
B.相遇时小球S1,的速度方向与水平方向夹角为30°
C.相遇点在N点上方处
D.MN距离为2h
4.袋鼠前肢短小,后肢长且强健有力,适于跳跃,是跳得最高最远的哺乳动物,如图所示.某次,袋鼠在平整的草原上跳出8m远、2m高,跳跃时不计空气阻力、袋鼠视为质点.设袋鼠离开水平地面时的速度方向与水平地面夹角α,则tanα等于( )
A. B. C.1 D.2
5.如图所示,A、B两质点从同一点O分别以相同的水平速度v0沿x轴正方向抛出,A在竖直平面内运动,落地点为P1;B沿光滑斜面运动,落地点为P2,P1和P2在同一水平面上,不计阻力,则下列说法正确的是( )
A.A、B的运动时间相同
B.A、B沿x轴方向的位移相同
C.A、B运动过程中的加速度大小相同
D.A、B落地时速度大小相同
6.6-8月是南北方河流的汛期,区域性暴雨洪涝重于常年,在汛期应急抢险工作中,无人机发挥着举足轻重的作用。如图所示,无人机在山区从足够高的地方以一定的初速度水平抛出一个救灾物资,经过时间t后,物资垂直落在一个倾角为45°的斜坡上,运动过程中空气阻力不计,重力加速度取g,则下列说法正确的是( )
A.物资在下落过程中速度变化越来越快
B.物资在空中下落的水平位移为x=gt2
C.物资在下落过程中的初速度为v0=gt
D.物资抛出t时,竖直位移大小与水平位移大小相等
7.高空抛物被称为“城市毒瘤”,近年来,高空抛物伤人事件频频发生,不仅伤害他人的身心健康,而且影响大众的安全感和幸福感,与此同时,抛物者还需承担相应的法律责任。在某一次高空抛物造成的伤害事故中,警方进行了现场调查,基本可以确定以下信息:落在行人头上的物体可以看作质点,行人的身高大约1.70 m。物体落在头上的速度大小约为30 m/s,与水平方向的夹角大约为53°。若此物体是从高楼上的某个窗户中水平抛出的,据此可以推算出大约是从高楼的第几层抛出的(每层楼高约3 m,g=10 m/s2,不计空气阻力,sin53°=0.8,cos53°=0.6)( )
A.5楼 B.7楼 C.9楼 D.11楼
8.我国首批隐形战斗机歼-20已形成初步战斗力.某次演习时,在某一高度水平匀速飞行的战斗机离目标水平距离L时投弹(投弹瞬间炸弹相对战斗机的速度为零),可以准确命中目标.若战斗机水平飞行高度变为原来的倍,飞行速度变为原来的倍,要仍能命中目标,则战斗机投弹时离目标的水平距离为(不考虑空气阻力)( )
A. B. C. D.
9.“嫦娥二号”探月卫星的成功发射,标志着我国航天又迈上了一个新台阶,假设我国宇航员乘坐探月卫星登上月球,如图所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的闪光照片的一部分。已知照片上小方格的实际边长为a,闪光周期为T,据此可知( )
A.小球平抛的初速度为
B.月球上的重力加速度为
C.照片上A点不是平抛的起始位置
D.小球运动到D点时竖直速度大小为
10.如图所示是物体做平抛运动的x-y图象,物体从O点抛出,A、B、C分别为其轨迹上的三点,A、B、C三点的水平距离相等,则A、B、C三点的竖直距离之比为( )
A.1:1:1 B.1:3:5
C.1:4:9 D.不能确定
11.如图所示,某空军部队进行陆空军事演习。红方战机在高度为1280m空中匀速向左飞行,发现蓝方地面基地后,立即以300的速度水平向左发射一枚导弹,蓝方地面基地雷达监测到有导弹来袭击,在红方发出导弹8s后立即发射一枚拦截导弹,拦截导弹经过一段时间恰好与导弹在空中发生正碰并一起爆炸销毁。不计空气阻力,重力加速度g取10,则两导弹发射点间的水平距离和拦截导弹发射时其速度方向与水平面夹角的正切值分别为( )
A.7200m, B.7200m, C.4800m, D.4800m,
12.如图,某军队在一次空地联合军事演习中,离地面H=5000m高处的飞机以水平对地速度v1=200m/s发射一颗炸弹轰炸地面目标P,反应灵敏的地面拦截系统同时以初速度v2竖直向上发射一颗炮弹拦截(炮弹运动过程看作竖直上抛),设此时拦截系统与飞机的水平距离为s=3000m,若拦截成功,不计空气阻力,则v2的值应为
A. B.120 C.200 D.200
13.如图所示,乒乓球的发球器安装在足够大的水平桌面上,可绕竖直转轴OO′转动,发球器O′A部分水平且与桌面之间的距离为h,O′A部分的长度也为h,重力加速度为g。打开开关后,发球器可将乒乓球从A点以初速度v0水平发射出去,≤v0≤2 .设发射出去的所有乒乓球都能落到桌面上,乒乓球可视为质点,空气阻力不计。若使该发球器绕转轴OO′在90°的范围内来回缓慢地水平转动,持续发射足够长时间后,乒乓球第一次与桌面碰撞区域的面积S是( )
A.2πh2 B.3πh2 C.4πh2 D.8πh2
14.如图甲所示,为一梯形平台截面图,OP为粗糙水平面,PD为斜面,小物块置于粗糙水平面上的O点,每次用水平拉力F将物块由O点从静止开始拉动,当物块运动到斜面顶端P点时撤去拉力。小物块在大小不同的拉力F作用下落在斜面上的水平射程x不同,其F-x图如图乙所示,若物块与水平面间的动摩擦因数为0.4,斜面与水平地面之间的夹角,g取10m/s2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法中正确的是( )
A.小物块每次落在斜面上的速度方向不同
B.不能求出小物块质量
C.小物块质量m=1.0kg
D.O、P间的距离S=0.625m
15.一物体以10m/s的初速度水平抛出,若落点到起抛点的水平距离为10m,那么起抛点高度为( )
A.5m B.m C.10m D.m
二、填空题(共5题)
16.平抛运动物体在水平方向上的速度不随时间发生变化,vx=______;
平抛运动物体在竖直方向上的速度随时间变化的规律是:vy=______;
平抛运动的速度大小:v=______;
设平抛运动物体在t时刻的速度方向与初速度方向间的夹角为θ,则有tanθ=______。
17.如图所示,将质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出(即v0∥CD),小球运动到B点,已知A点的高度h,则小球到达B点时的速度大小为______.
18.如图,长为的木板倾斜放置,与水平面夹角θ=45°.现有一弹性小球,自与木板上端等高的某处自由释放,小球落到木板上反弹时,速度大小不变,碰撞前后速度方向与木板夹角相等.不计小球与木板碰撞的时间,欲使小球一次碰撞后恰好落到木板底端,则小球释放点距木板上端的水平距离s0=___________;小球落到木板底端前,先后两段运动所用时间之比t1:t2=_______.
19.某同学在做平抛运动实验时得到了如图中的运动轨迹,A.B.c三点的位置在运动轨迹上已标出.则:
①小球平抛的初速度为____m/s.(g取10m/s2)
②小球运动到b点的速度为____m/s.b点速度的偏向角____度.
20.如图所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中方格的边长为10cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,如果取g=10m/s2,那么
(1)闪光照片的时间间隔是_____s.
(2)小球运动的水平分速度为_____m/s.
三、综合题(共3题)
21.将一个小球从某高度以5m/s的初速度水平抛出,小球在空中运动的时间为0.6s(不计空气阻力,g取)。求:
(1)小球抛出时距地面的高度;
(2)小球落地时的速度大小。
22.小球以15m/s的水平初速度向一倾角为37°的斜面抛出,飞行一段时间后,恰好垂直撞在斜面上,求:
(1)小球在空中的飞行时间;
(2)抛出点距落球点的高度。(g取10m/s2)(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
23.如图为一水平传送带,传送带上表面距地高度,传送带逆时针匀速转动,水平传送速度。现将小物块轻放在传送带右端A,放置时初速为零,经传送带传送后,从左端B离开传送带做平抛运动直至落地,物块运动的总时间为1.8s。物块和传送带间的动摩擦因数,取。求:
(1)物块落地瞬间的速度大小;
(2)物块和传送带发生相对滑动时会在传送带上留下滑痕,求滑痕长度。
参考答案
1.B
【详解】
由于物体做斜抛运动,将运动分解到水平方向和竖直方向,水平方向做匀速运动,在最高中点时,竖直速度减小到零,因此在最高点,速度水平向右,B正确,ACD错误。
故选B。
2.A
【详解】
水柱从喷射点运动至最高点,忽略空气阻力后是斜抛运动,由运动的可逆性,可以看作反向的平抛运动,平抛时间
因此速度变化量
△v=g△t=16m/s
方向同重力加速度方向相同,为竖直向下。
故选A。
3.C
【详解】
A.由于两个球都只受到重力的作用,加速度都是重力加速度,加速度恒定,做的都是匀变速运动,而非变加速运动,故A错误。
B.两球运动时间为
相遇时小球竖直分速度为
因此夹角为45°,故B错误。
C.小球竖直位移
小球竖直位移
,
联立解得
故C正确。
D.根据平抛运动推论,小球位移与水平夹角的正切值为速度偏转角正切值的一半,所以水平位移为h,故D错误。
故选C。
4.C
【解析】
从起点A到最高点B可看做平抛运动的逆过程,如答图所示,袋鼠做平抛运动位移方向与水平方向夹角的正切值为:tanα=2tanβ=2×=1,只有选项C正确.故选C.
5.D
【详解】
对于A球,根据h=gta2得:ta=;对于B球,设斜面坡角为θ,在沿斜面向下方向上有:;解得:,可知tb>ta.故AC错误.在x轴方向上,有x=v0t,知b沿x轴的位移大于a沿x轴的位移.故B错误.根据动能定理得,因为只有重力做功,且重力做功和初动能相等,则末动能相等,所以a、b落地时的速度大小相等,速度方向显然不平行(不共面).故 D正确.故选D.
6.C
【详解】
A.物资在下落过程中做匀变速曲线运动,加速度为,故A错误;
B.经过时间t后,物资垂直落在一个倾角为45°的斜坡上,说明此时速度方向与水平方向夹角为45°,根据平抛运动速度偏角的正切值时位移偏角正切值的两倍,可得竖直位移与水平位移之比为
解得水平位移为
故B错误;
C.经过时间t后,物资垂直落在一个倾角为45°的斜坡上,说明此时速度方向与水平方向夹角为45°,则有
解得初速度
故C正确;
D.物资抛出t时,竖直位移大小为
水平位移大小为
竖直位移与水平位移大小不等,故D错误。
故选C。
7.D
【详解】
此物体做平抛运动,竖直方向的末速度
又
下落时间
下落高度
物体抛出点距地面的高度
每层楼高大约3 m,一楼距地面高度为零,故D正确。
故选D。
8.B
【详解】
炸弹被投下后做平抛运动,在水平方向上的分运动为匀速直线运动,在竖直方向上的分运动为自由落体,所以在竖直方向上
解得
在水平方向上
当轰炸机飞行的高度为原来的倍,飞行速度为原来的倍,飞机投弹时距离目标的水平距离
故选B。
9.D
【详解】
A.小球做平抛运动,水平方向有
由图知
则有
故A错误;
B.应用平抛运动规律得:在竖直方向上有
其中
代入求得:月球上的重力加速度为
故B错误;
C.根据匀变速直线运动的规律得B点竖直方向的速度为
从A运动到B的时间为T,所以A点竖直方向的速度
所以照片上A点一定是平抛的起始位置,故C错误;
D.小球运动到D点时速度竖直方向的速度是
故D正确。
故选D。
10.C
【详解】
结合题意可知,物体从O点开始做平抛运动,且A、B、C三点的水平距离相等,根据 可知三段水平位移所用时间相等,在竖直方向上根据 ,可知A、B、C三点的竖直距离之比为1:4:9,故C对;ABD错;
11.C
【详解】
导弹离开战机后做平抛运动,由
得
导弹飞行8s后,拦截导弹开始运动,由于两导弹发生正面碰撞,说明二者的运动轨迹在同一抛物线上,则水平距离即导弹正常落地时水平位移,故有
落地时竖直速度即为自由落体速度,即
所以有
故选C。
12.A
【详解】
炮弹运行的时间,在这段时间内飞机发射炮弹在竖直方向上的位移,拦截炮弹在这段时间内向上的位移.则,所以,解得,A正确.
13.C
【详解】
设乒乓球做平抛运动的时间为t,则
当速度最大时,水平位移具有最大值
当速度最小时,水平位移具有最小值
其中vmax、vmin为v0的最大值和最小值,又因为发球器O′A部分长度也为h,故乒乓球的落点距竖直转轴距离的范围为
3h≤x≤5h
乒乓球第一次与桌面碰撞区域是一个圆心角为90°的宽度为2h的环形带状区域,其面积为
故选C。
14.D
【详解】
A.由平抛运动规律有
解得
所以小物块每次落在斜面上的速度方向总是相同的,故A错误;
BCD.根据牛顿第二定律,在OP段有
又
由平抛运动规律可知水平方向有
竖直方向有
由几何关系有
联立可得
解得
由图像可得
解得
故BC错误;D正确;
故选D。
15.A
【详解】
由水平方向x=vt,运动时间
t==1s
竖直高度
=5m
A. 5m与分析相符,故A正确。
B. 5 m与分析不符,故B错误。
C. 10m与分析不符,故C错误。
D. 10m与分析不符,故D错误。
16.
【详解】
[1]平抛运动物体在水平方向上做匀速直线运动,
[2]平抛运动物体在竖直方向上做自由落体运动,速度随时间变化的规律是
[3]平抛运动的速度大小为
[4]设平抛运动物体在t时刻的速度方向与初速度方向间的夹角为θ,则有
17.
【详解】
小球在光滑斜面上做类平抛运动,沿斜面向下的加速度
由A运动至B的时间为t,沿斜面向下的位移为
所以
小球到达B点的水平速度为vB.沿斜面向下的速度为
故小球在B点的速度为
。
18. 1:2
【详解】
[1]设小球释放点距木板上端的水平距离为h,由于θ=45°,则下落高度为h,根据自由落体运动规律,末速度,也就是平抛运动的初速度,设平抛运动的水平位移和竖直位移分别为x和y,因θ=45°,所以,由平抛运动规律,.联立解得,由题意可知,解得;
[2]由第一段自由落体运动,第二段平抛运动代入可得t1:t2=1:2。
19.2.0 2.5 37
【详解】
①[1]在竖直方向上,根据△y=gT2得:
T=
则初速度为:
v0=
②[2][3]b点的竖直分速度为
vyb=
根据平行四边形定则知,b点的速度为
vb=
根据tanα=得,b点速度的偏向角为37°。
20.0.1 2
【详解】
(1)[1]在竖直方向上有
y=L=gT2
可知闪光照片的时间间隔为
(2)[2]水平方向匀速运动,有
x=2L=v0t
解得
21.(1)1.8m;(2)
【详解】
(1)小球抛出时距地面的高度
(2)小球落地时的速度大小
22.(1)2s;(2)20m
【详解】
(1)由于小球恰好垂直撞在斜面上,则有
解得
(2)抛出点距落球点的高度为
23.(1);(2)3.75m
【详解】
(1)物块离开传送带到落地时间
在传送带上运动时的加速度大小
在传送带上运动时间
若1.5s内一直加速:则
假设合理
落地瞬间
则合速度为
(2)物块从放上到离开传送带的位移
1.5s内传送带位移:
痕迹长: