5.4 抛体运动的规律
一、单选题
1.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
2.如图所示,一名同学在练习立定跳远,他在空中上升的最大高度为,跳远成绩为,若将该同学看成质点,且不考虑空气阻力,则他在落地瞬间速度方向与水平面的夹角等于( )
A.30° B.45° C.60° D.75°
3.某同学在匀速向右运动的小车上,相对自身竖直向上抛出一小球,待小球落回时接住小球。另一同学在地面上且垂直于小车运动方向上用频闪相机记录下了该过程小球的位置,如图所示。已知图片背景方格的每一小格边长为10cm,重力加速度g=10m/s2,则小车匀速运动的速度为( )
A.0.5m/s B.1.5m/s C.3.0m/s D.4.5m/s
4.如图所示,位于同一高度的小球A、B分别以、的速度水平向右、向左抛出,都落在了倾角为30°的斜面上的C点,小球B恰好垂直地落到斜面上。则、之比为( )
A.1:1 B.2:1 C.3:2 D.2:3
5.如图所示,用频闪照相方法记录的小球做平抛运动每隔相等时间的位置。由图可知小球在相等时间内( )
A.水平位移越来越大 B.竖直位移越来越小
C.水平位移始终相等 D.竖直位移始终相等
6.某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以 v0 2m/ s 的速度水平向右匀速飞行,在某时刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的距离 h 20m ,空气阻力忽略不计,g 取10m /s2。下列说法正确的是( )
A.小球下落时间为 2s
B.小球释放点与落地点之间的水平距离 0.4m
C.小球落地瞬间速度为 20m/ s
D.水平飞行速度越大,小球下落的时间越短
7.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
二、多选题
8.如图所示,某同学对着墙壁练习打乒乓球,该同学某次使球拍与水平方向夹角在B点击球,球以速度垂直球拍离开B点,恰好与墙壁垂直在A点碰撞,忽略空气阻力。已知,。以下说法正确的是( )
A.球在A点与墙壁垂直碰撞时的速度大小
B.球在A点与墙壁垂直碰撞时的速度大小
C.球从B到A的运动时间是
D.球从B到A的运动时间是
9.以初速度从空中平抛一个小球,经一段时间后速度与水平方向夹角为37°,再经0.35s后落地,此时速度与水平方向夹角为53°,重力加速度取,不计空气阻力,,。则( )
A.抛出的初速度
B.小球在空中运动时间为1.6s
C.小球落地时的速度为
D.落地点离抛出点的水平距离为4.8m
10.如图所示,球网高出桌面H,把长为2L的桌面均分为左右两部分,小龙同学在乒乓球训练中,从球网左侧处,将球沿垂直于网的方向水平击出,球恰好飞过网的上沿落到右侧边缘,不计空气对乒乓球的作用力,在此过程中下列说法正确的是( )
A.击球点的高度与网高度之比为4:1
B.乒乓球在网左、右两侧飞行时间之比为1:2
C.乒乓球过网时与落到右侧桌边缘时速率之比为1:3
D.乒乓球在网左、右两侧运动速度变化量之比为1:2
11.人在距地面高h、离靶面距离L处,将质量为m的飞镖以速度水平投出,落在靶心正下方,如图所示。不考虑空气阻力,只改变m、h、L、四个量中的一个,可使飞镖投中靶心的是( )
A.适当减小L B.适当减小h
C.适当减小m D.适当增大
12.如图所示,倾角为θ的斜面上有A、B、C三点,现从这三点分别以不同的初速度水平抛出一小球,三个小球均落在斜面上的D点,已知AB∶BC∶CD=5∶3∶1,则A、B、C处三个小球( )
A.在空中的运动时间之比为
B.初速度大小之比为3∶2∶1
C.落在D点前瞬间的速度大小之比为3∶2∶1
D.落在D点前瞬间的速度与水平方向夹角之比为3∶2∶1
三、填空题
13.将小球以3m/s的速度水平抛出,它落地时的速度大小为5m/s,则小球在空中运动的时间为___________s。
14.研究平抛运动时,用m、v0、h分别表示做平抛运动物体的质量、初速度和抛出点离水平地面的高度,在这三个量中:
(1)物体在空中运动时间由________决定;
(2)在空中运动水平位移由________决定;
(3)落地时瞬时速度大小由________决定。(填m、v0、h)
15.一物体以初速度v水平抛出,经1s时间,其速度方向与水平成45°角,g=10m/s2,则其初速度v的大小是______m/s。
16.阜阳市某中学物理学习兴趣小组去某化工厂参加社会实践活动,当大家经过化工厂废水排水口时发现排水管正在向外满口排出大量废水。如图所示,这根薄壁排水管水平放置,管口离地面有一定的高度。学习小组当时只有一把卷尺,他们想估测排水管每秒的排水体积。当地的重力加速度大小为g。
(1)学习小组利用卷尺需要测量___________、___________、___________三个数据(写出测量的物理量和对应的符号),就可以估测排水口每秒的排水体积。
(2)利用(1)中的符号写出排水管每秒的排水体积表达式为___________。
四、解答题
17.如图所示,小球A做平抛运动。小球A沿斜槽滚下后从斜槽末端水平飞出。测得小球A下落的高度h为0.45m和水平位移x为0.3m,g取10m/s2。求:
(1)小球A做平抛运动的时间t;
(2)小球A水平飞出时的速度大小v0。
18.2022年第24届冬季奥林匹克运动会将在北京和张家口举行,跳台滑雪是最具观赏性的项目之一。图示是简化的跳台滑雪的雪道示意图,为助滑道,为着陆坡。运动员从助滑道上的A点由静止滑下,然后从O点以速度沿水平方向飞出,最后在着陆坡上着陆。已知着陆坡的倾角为,重力加速度为g。将运动员和滑雪板整体看作质点,不计一切摩擦和空气阻力,求:
(1)运动员从飞出到着陆所需的时间t;
(2)运动员的着陆点到O点的距离S。
19.正在斜坡上玩耍的小猴子遇到了危险,在高处的母猴纵身一跃去救小猴子,最终落在小猴子前面点处。已知斜坡与水平面夹角,母猴跳离前的位置点与点的竖直高度,母猴的初速度沿水平方向,落在点时速度与斜坡夹角,不计空气阻力,。求:
(1)母猴在空中的运动时间;
(2)的水平距离。
试卷第1页,共3页
试卷第6页,共6页
参考答案:
1.C
【解析】
【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。
2.B
【解析】
【详解】
同学从最高点开始的运动是平抛运动,根据平抛运动的推论:末速度偏转角θ的正切值是位移偏转角α正切值的两倍,如图
得
θ=45°
故选B。
3.B
【解析】
【详解】
小球运动轨迹对称,对称轴右侧可看作平抛运动。从图中读出:平抛过程水平方向位移约
x=0.7m
竖直方向位移约
y=1.0m
设水平方向速度为v,根据平抛公式
解得
故B正确;ACD错误;
故选B。
4.C
【解析】
【详解】
两小球的竖直方向位移相同,故两小球下落的时间相同,小球A做平抛运动,根据分位移公式,有
联立得
小球B恰好垂直打到斜面上,则有
则得
则有
故选C。
5.C
【解析】
【详解】
AC.小球做平抛运动,水平方向上做匀速直线运动,小球在相等时间内,水平位移始终相等,故A错误,C正确;
BD.竖直方向上小球做自由落体运动,在相等时间内,竖直位移越来越大,故BD错误。
故选C。
6.A
【解析】
【详解】
A.小球在竖直方向做自由落体运动,可得
代入数据可解得
故A正确;
B.小球在水平方向做匀速直线运动,可得
代入数据可解得
故B错误;
C.小球在竖直方向的分速度
故小球落地速度
代入数据可解得
故C错误;
D.小球在空中飞行时间等于其竖直分运动时间,取决于下落高度,与水平速度无关,故D错误。
故选A。
7.C
【解析】
【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。
8.AC
【解析】
【详解】
AB.小球由B点到A点所做的抛体运动可以反向看成小球由A点到B点做平抛运动,对小球在B点的速度进行分解,可得
故A正确B错误;
CD.由几何关系知,球速度竖直分速度为
球从B到A的运动时间
解得
故C正确D错误。
故选AC。
9.AD
【解析】
【详解】
A.根据题意可知
解得
A项正确;
B.在空中运动时间
B项错误;
C.落地时速度
C项错误;
D.落地点离抛出点的水平距离为
D项正确.
故选AD。
10.BD
【解析】
【详解】
AB.因为水平方向做匀速运动,网右侧的水平位移是左边水平位移的两倍,由
x=v0t
得乒乓球在网左右两侧运动时间之比为1:2.球在竖直方向做自由落体运动,根据
可知击球点的高度与网高之比为 9:8,故A错误,B正确;
C.乒乓球在网左右两侧运动时间之比为1:2,竖直方向做自由落体运动,根据
v=gt
可知球恰好通过网的上沿的竖直分速度与落到右侧桌边缘的竖直分速度之比为1:3,根据
可知乒乓球过网时与落到桌边缘时速率之比不是1:3,故C错误;
D.网右侧运动时间是左侧的两倍,根据
△v=gt
所以乒乓球在左、右两侧运动速度变化量之比为1:2,故D正确.
故选BD。
11.AD
【解析】
【详解】
C.由平抛运动的规律可得
可知,飞镖是否能投中靶心与m无关,C错误;
A.适当减小L,飞镖飞行时间t减小,下落位移y减小,可使飞镖投中靶心,A正确;
B.适当减小h,飞镖飞行时间不变,下落位移不变,故飞镖会投中比原来更低的位置,B错误;
D.适当增大,飞镖飞行时间t减小,下落位移y减小,可使飞镖投中靶心,D正确。
故选AD。
12.BC
【解析】
【详解】
AB.根据几何关系可知A、B、C三点的高度之比为
A、B、C三点到D点的水平距离之比为
根据
可得小球做平抛运动的时间之比为
根据
可得初速度大小之比为
故A错误,B正确;
CD.由于小球落在斜面上的D点,所以有
设小球落在D点前瞬间的速度与水平方向夹角为α,则
小球落在D点前瞬间的速度大小为
由前面分析可知tanα为定值,所以落在D点前瞬间的速度大小之比等于初速度之比,即3∶2∶1。
而小球落在D点前瞬间的速度与水平方向夹角之比为1∶1∶1,故C正确,D错误。
故选BC。
13.0.4
【解析】
【详解】
由速度合成的特点,根据勾股定理可得
则小球在空中运动的时间为
14. h v0和h v0和h
【解析】
【详解】
(1)根据得
知物体在空中运动的时间由h决定。
(2)物体在空中的水平位移
知物体的水平位移由v0、h决定。
(3)竖直方向上的分速度
根据平行四边形定则知,落地的瞬时速度
可知由v0、h决定。
15.10
【解析】
【详解】
设物体平抛的初速度为v0,运动过程如图。
1s末物体的竖直方向的分速度为:
vy=gt=10m/s
由几何关系:
故其初速度v的大小是
16. 管口的直径d 废水水平方向的位移大小x 管口到地面的高度y
【解析】
【详解】
(1)计算排水管每秒的排水体积需要知道排水管的横截面积,水的流速,水的流速通过平抛运动计算,所以需要测量管口的直径d,废水水平方向的位移大小x,管口到地面的高度y。
(2)根据平抛运动的规律有
排水管每秒的排污体积
其中
解得
17.(1)0.3s;(2)1m/s
【解析】
【详解】
(1)由平抛运动运动规律,小球A在竖直方向做自由落体运动
得
解得
(2)小球在水平方向做匀速直线运动
则
代入数据,解得
18.(1);(2)
【解析】
【详解】
(1)运动员从O点飞出后,做平抛运动。水平方向
竖直方向
落到斜面上
联立以上各式,解得
(2)着陆点到O点的距离
带入数据可得
19.(1)1s;(2)5.8m
【解析】
【详解】
(1)根据
解得
(2)猴子落到M点时的竖直速度
则水平速度
则水平位移
则的水平距离5.8m。
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