3.4 抛体运动的规律
一、选择题
1.下列关于平抛运动的说法正确的是( )
A.平抛运动是一种不受任何外力作用的运动
B.平抛运动的物体,速度大小一定随时间变化而逐渐增大
C.平抛运动的物体,速度大小可能随时间变化而先增大后减小
D.平抛运动的物体,在相同时间内,速度变化量可能不相同
2.在紧张的学习之余,班上举行了飞镖比赛。小李从到地面的高度为h、到靶面的水平距离为L处,将质量为m的飞镖以大小为v0的速度水平投出,结果飞镖落在靶心的正下方。不计空气阻力。只改变h、L、m、v0四个物理量中的一个,可使飞镖投中靶心的是( )
A.适当增大L B.适当增大v0
C.适当减小h D.适当减小m
3.如图,x轴在水平地面内,y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹,其中b和c是从同一点抛出的,不计空气阻力,则( )
A.a的飞行时间比b的长
B.b和c的飞行时间不相同
C.b的初速度比c的大
D.a的初速度比b的小
4.如图所示,斜面上有a、b、c、d四个点,ab=bc=cd,从a点以初动能EK水平抛出一个小球,它落在斜面上的b点,若小球从a点以初动能3EK水平抛出,不计空气阻力,则下列判断正确的是( )
A.小球落在b点与c点之间
B.小球一定落在d点
C.小球落在斜面时运动方向与斜面的夹角一定增大
D.小球落在斜面时运动方向与斜面的夹角一定减小
5.如图所示,AB为半圆环ACB的水平直径,C为环上的最低点,一个小球从A点以速度v0水平抛出,经一段时间t与半圆环相撞,不计空气阻力。则下列判断正确的是( )
A.v0越大,运动时间越长
B.要使小球掉到环上时的竖直分速度最大,小球应该落在C点
C.发现小球有两次运动时间相同,则这两次抛出的初速度一定相同
D.适当选取v0值,可使t时刻速度方向的反向延长线过半圆的圆心
6.如图所示,将a、b两小球以大小为m/s的初速度分别从A、B两点相差1s先后水平相向抛出,a小球从A点抛出后,经过时间t,a、b两小球恰好在空中相遇,且速度方向相互垂直,不计空气阻力,g取10m/s2,则抛出点A、B间的水平距离是( )
A.m B.100m C.200m D.m
7.如图所示,某同学在倾角为的斜面上某一位置的点以的速度水平抛出一个小球,小球落在斜面上,水平位移为;在同一位置以水平速度抛出,小球落在水平地面上,水平位移为,已知,则的比值可能为( )
A. B.1 C. D.
8.某次军事演习中,在P、Q两处的炮兵向正前方同一目标O发射炮弹A、B,炮弹轨迹如图所示,已知炮口高度相同,忽略空气阻力,则( )
A.B的加速度比A的大
B.B的飞行时间比A的短
C.B在最高点的速度比A在最高点的小
D.B打到目标时的速度比A打到目标时的大
9.小亮同学喜爱打篮球,一次他将篮球从地面上方B点以速度v斜向上抛出,恰好垂直击中篮板上A点,如图所示。当他后撤到与B等高的C点投篮,还要求垂直击中篮板上A点,不计空气阻力,他应该( )
A.增大抛射角,同时增大抛出速度v B.增大抛射角,同时减小抛出速度v
C.减小抛射角,同时增大抛射速度v D.减小抛射角,同时减小抛射速度v
10.我国将于2022年2月4日开始举办世界冬奥会,跳台滑雪是冬奥会的重要项目之一、运动员(和滑雪板一起),一定速度从跳台水平飞出,在空中飞行一段时间后重新落入赛道,如图所示。某运动员前后两次分别以v、2v的速度从跳台顶端水平飞出,两次运动员都落在倾斜的赛道上,斜坡的倾角为,则( )
A.运动员前后两次起、落点间的距离之比为1:2
B.运动员前后两次在空中运动的时间之比为1:1
C.运动员前后两次与斜面的最远距离之比为1:2
D.运动员前后两次落入赛道时的速度方向与斜面夹角之比为1:1
11.如图所示,A、B两小球从相同高度同时水平抛出,经过时间t在空中相遇。若两球的抛出速度都变为原来的2倍,则两球从抛出到相遇经过的时间为( )
A.t B. C. D.
12.小明家建造坯房时窗户开口竖直高度H=4.8m,已知墙壁的厚度d=0.4m。小明在离墙壁距离L=1.4m,距窗子上沿高h=0.2m处的P点,将可视为质点的小物体以速度v垂直于墙壁水平抛出,小物体直接穿过窗口并落在水平地面上,取g=10m/s2,则v的取值范围约为( )
A.v>1.8m/s B.v<7m/s
C.v>7m/s D.1.8m/s13.(多选)长征途中,为了突破敌方关隘,战士爬上陡峭的山头,居高临下向敌方工事内投掷手榴弹,在高处的战士在同一位置先后投出甲、乙两颗手榴弹,在低处的战士投出一颗手榴弹丙,三颗手榴弹的运动都可看作平抛运动,轨迹如图所示。下列说法正确的有( )
A.甲和乙的飞行时间相同 B.丙的飞行时间比甲的长
C.甲的初速度比乙的大 D.丙的初速度比甲的小
14.(多选)如图所示,一小球以的速度水平抛出,在落地前经过空中A、B两点,在A点小球速度方向与水平方向的夹角为,在B点小球速度方向与水平方向的夹角为,空气阻力忽略不计,,,g取。以下判断正确的是( )
A.小球在A点速度的竖直方向分速度大小为
B.小球在B点速度的竖直方向分速度大小为
C.小球从A运动到B点用时
D.A、B两点间的水平位移为
15.(多选)如图所示为一段台阶,每级台阶高度为h,宽度为。第一次从最上一级台阶边缘以速度v0水平右抛出一个小球,小球恰好落在其下方第一级台阶边缘a点处。第二次从相同位置以速度2v0水平向右抛出该小球,不计空气阻力,则( )
A.第二次小球会落在下方第四级台阶边缘d点处
B.两次小球做平抛运动时间之比为1:2
C.两次平抛,小球落到台阶上时的速度和台阶水平面的夹角均为60°
D.改变水平向右抛出小球的速度大小,则小球可以落在下方第二级台阶的正中间位置
16.(多选)如图所示,直杆AB斜靠在墙角,∠ABO=53°,∠AOB=90°,AO=5m。现从距A点正下方1.8m的C点以初速度v0水平抛出一小球(可视为质点)。已知重力加速度g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,空气阻力不计。若使小球不能碰到杆AB,则v0的值可能为( )
A.4m/s B.4.4m/s C.5m/s D.6m/s
17.(多选)如图所示,相距l 的两小球A、B 位于同一高度h(l,h 均为定值). 将A 向B 水平抛出的同时, B 自由下落. A、B 与地面碰撞前后,水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反. 不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间,则
A.A、B 在第一次落地前能否相碰,取决于A 的初速度
B.A、B 在第一次落地前若不碰,此后就不会相碰
C.A、B 不可能运动到最高处相碰
D.A、B 一定能相碰
18.(多选)如图所示,在某次的摩托车特技表演中,要求骑着摩托车的表演者调整速度后从高为3h的水平台面水平飞出,跃过高为2h的竖直挡板后(厚度不计)落在水平距离为L的水平空地上,竖直挡板到台面间的水平距离为L。若表演者在飞行过程中可以视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g。为使表演者从水平台面水平飞出后落在挡板外的水平空地上,下列关于表演者离开水平台面时初速度v0的说法中正确的是( )
A.初速度v0较大时通过相同的水平位移所用时间较少
B.初速度v0较大时通过相同的竖直位移所用时间较少
C.初速度大小范围是<v0<
D.初速度大小范围是<v0<
二、填空题
19.如图所示,在高为h的平台边缘抛出小球A,同时在水平地面上距台面边缘水平距离为s处竖直上抛小球B,两球运动轨迹在同一竖直平面内,不计空气阻力,重力加速度为g.若两球能在空中相遇,则小球A的初速度应大于_________,A、B两球初速度之比为______.
20.某同学用如图甲所示装置结合频闪照相研究平抛运动。重力加速度g=10m/s。
(1)关于实验要点,下列说法正确的是_______。
A.选用的斜槽越光滑越好
B.调节斜槽,使斜槽槽口切线水平
C.调节纸板,使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行
D.画平抛运动轨迹时,将槽口在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点
(2)让小球从斜槽上合适的位置由静止释放,频闪照相得到小球的位置如图乙所示,A、B、C是相邻三次闪光小球成像的位置,坐标纸每小格边长为5cm,则小球从槽口抛出的初速度大小为v0=_______m/s,小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间为t=_______s;B点离槽口的水平距离x=_______m。
21.平抛运动的轨迹是曲线,比直线运动复杂。我们可以按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路,分别研究物体在竖直方向和水平方向的运动特点。
(1)如图1所示,用小锤打击弹性金属片,A球沿水平方向抛出,同时B球由静止自由下落,可观察到两小球同时落地;改变小球距地面的高度和打击的力度,多次实验,都能观察到两小球同时落地。根据实验,______(选填“能”或“不能”)判断出A球在竖直方向做自由落体运动;______(选填“能”或“不能”)判断出A球在水平方向做匀速直线运动。
(2)如图2所示,将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PO滑下后从O点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
①为了保证钢球从O点飞出的初速度是一定的,下列实验条件必须满足的是______。
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末段水平
C.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
②某同学通过实验,得到了钢球做平抛运动的轨迹,如图3中的曲线OP所示。以O点为坐标原点,水平方向为x轴、竖直方向为y轴建立坐标系。已知小球在y方向的分运动是自由落体运动,他猜想小球在x方向的分运动是匀速直线运动。请你根据图3,简要说明如何验证该同学的猜想_________________。
③另一位同学做实验时,忘记了标记平抛运动的抛出点O,只记录了A、B、C三点,于是就取A点为坐标原点,建立了如图4所示的坐标系。平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。根据图中数据判断,A点______(填“是”或“不是”)平抛运动的抛出点。小球平抛的初速度为_____m/s,小球抛出点的坐标为(____cm ,_____cm)。(取,计算结果均保留两位有效数字)。
三、解答题
22.在125m的低空有一小型飞机以40m/s的速度水平飞行,假定从飞机上释放一物体,g取10m/s2,忽略空气阻力,求:
(1)物体落地时间;
(2)物体下落过程发生的水平位移大小。
23.如图所示,环保人员在一次检查时发现,有一根管壁厚度不计的排污管正在向外满口排出大量污水。这根管道水平设置,管口离水面的竖直高度为3.2m,管口到污水落地点的水平距离为4m,忽略一切阻力,g取,求:
(1)污水从管口到水面的时间;
(2)污水从管口流出的速度;
(3)环保人员利用卷尺测得排污管道的周长为0.942m,则该管道每秒钟排出的污水体积大约是多少?(π取3. 14。计算结果保留两位小数)
24.如图所示,一小滑块自平台上水平抛出,恰好落在一倾角为的固定斜面顶端,并刚好沿斜面下滑(与斜面无碰撞)。已知斜面顶端与平台的高度差,滑块与斜面间的动摩擦因数,重力加速度,,,求:
(1)滑块水平抛出的初速度的大小?
(2)若斜面顶端高,则滑块离开平台后经多长时间到达斜面底端?
25.2022冬奥会即将在北京和张家口举行,冬奥会上跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动,运动员穿专用滑雪板,在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出,在空中飞行一段距离后着陆。现有某运动员从跳台a处沿水平方向飞出,速度大小,在斜坡b处着陆,如图所示。斜坡与水平方向的夹角为30°,不计空气阻力,重力加速度。求:
(1)运动员在空中飞行的时间t;
(2)斜坡上a、b之间的距离s;
(3)运动员在空中离坡面的最大距离d。
26.如图所示,一位网球运动员以拍击球,使网球沿水平方向飞出。第一个球飞出时的初速度为v1,落在自己一方场地上后弹跳起来,刚好擦网而过,并落在对方场地的A点处。第二个球飞出时的初速度为v2,直接擦网而过,也落在A点处。设球与地面碰撞时没有能量损失,且不计空气阻力,求:
(1)网球两次飞出时的初速度之比v1:v2;
(2)运动员击球点的高度H与网高h之比H:h。
参考答案:
1.B 2.B 3.C 4.B 5.B 6.D 7.D 8.C 9.C 10.D 11.C 12.D
13.AC 14.BC 15.ABD 16.AB 17.AD 18.AC
19.
20. BC 1.5 0.2 0.3
21. 能 不能 BC 如图所示,在曲线OP上取A、B、C、D四点,这四个点对应的坐标分别,、、,使,若,则说明钢球在x方向的分运动为匀速直线运动。 不是 1.5 -30 -20
22.(1)5s;(2)200m
23.(1)0.8s;(2);(3)
24.(1);(2)
25.(1);(2);(3)
26.(1)1:3;(2)4:3
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