5.4抛体运动规律第五章抛体运动同步练习2021~2022学年高一物理必修第二册(人教版2019)
一、单选题,共10小题
1.如图甲所示是“研究平抛物体运动”的实验装置图,图乙是利用该装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作错误的( )
A.斜槽轨道太光滑
B.斜槽轨道末端切线不水平
C.释放小球时速度不为0
D.从不同位置释放小球
2.将一只小球水平抛出,小球在空中依次飞过1号、2号、3号三个完全相同的窗户,图中曲线为小球在空中运行的轨迹.若不计空气阻力的影响,以下说法正确的是( )
A.小球通过3号窗户所用的时间最长
B.小球通过1号窗户所用的时间最长
C.小球通过3个窗户的时间是相同的
D.3个窗户所截得的小球运动轨迹相同
3.如图所示,甲、乙两人在高楼不同窗口向对面的斜面上水平抛出两个质量不等的A、B小球,分别同时落在斜面上.不计空气阻力,则B球比A小球 ( )
A.先抛出,初速度大 B.后抛出,初速度大
C.先抛出,初速度小 D.后抛出,初速度小
4.如图所示,水平地面上有一个大坑,其竖直截面为半圆,O为圆心,AB为沿水平方向的直径.若在A点水平向右抛出小球P,在C点水平向左抛出另一小球Q,小球P、Q分别击中坑壁上的C点和最低点D点.已知,不计空气阻力,则对于两小球击中坑壁前的运动,下列说法正确的是( )
A.小球P在空中的飞行时间大于小球Q在空中的飞行时间
B.小球P在空中的飞行时间等于小球Q在空中的飞行时间
C.小球P在空中的飞行时间小于小球Q在空中的飞行时间
D.无法确定小球飞行时间的大小关系
5.做斜上抛运动的物体,到达最高点时( )
A.速度为0,加速度向下
B.具有水平方向的速度和水平方向的加速度
C.速度不为0,加速度为0
D.具有水平方向的速度和向下的加速度
6.如图所示是运动员投掷铅球的示意图点是铅球的抛出点,c点是运动过程中的最高点,d是铅球的落地点,不计空气阻力,下列说法正确的是
A.铅球在bc段的加速度大于在cd段的加速度
B.铅球在c点的加速度与抛出时的角度有关
C.铅球的运动只能按竖直方向和水平方向分解处理
D.铅球的运动可分解为一个匀速运动和一个匀变速运动
7.一架飞机以200 m/s的速度在高空沿水平方向做匀速直线运动,每隔1 s先后从飞机上自由释放A、B、C三个物体,若不计空气阻力,则
A.在运动过程中A在B前200 m
B.在运动过程中B在C前200 m
C.A、B、C在空中排列成一条竖直线
D.A、B、C在空中排列成一条抛物线
8.一物体做斜抛运动(不计空气阻力),在由抛出到落地的过程中,下列表述中正确的是( )
A.物体的加速度是不断变化的
B.物体的速度不断减小
C.物体到达最高点时的速度等于零
D.物体到达最高点时的速度沿水平方向
9.下列关于平抛运动的说法正确的是( )
A.抛出速度越大,飞行的水平距离一定越大
B.抛出点高度越高,飞行的水平距离一定越大
C.抛出速度越大,飞行的时间越长
D.抛出点高度越高,飞行时间越长
10.2020年12月20日,攀枝花市第三十四届网球比赛在攀枝花学院网球场圆满结束。比赛时,运动员发球时以某一速度将球水平击出,网球运动轨迹如图所示,O、P、Q为曲线上的三点,OP、PQ为两点连线,MN为P点的切线,网球在运动过程中可视为质点,运动可视作平抛运动,则下列说法正确的是( )
A.网球的运动是变加速运动,在P点的速度沿OP方向
B.网球的运动是变加速运动,在P点的速度沿PN方向
C.网球的运动是匀变速运动,在P点的速度沿OP方向
D.网球的运动是匀变速运动,在P点的速度沿PN方向
二、多选题,共4小题
11.在探究平抛运动的规律时,可以选用下列装置图,以下操作合理的是( )
A.选用装置1,研究平抛物体的竖直分运动,应该用耳朵听A、B两球是否同时落地
B.选用装置2,要获得稳定的细水柱显示平抛轨迹,竖直管上端A一定要高于水面
C.选用装置3,要获得钢球的平抛运动轨迹,每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹
12.山西刀削面是中国著名面食之一,因其制作方法和风味的独特,而驰名中外.如图所示,将一锅水烧开,拿一块面团放在锅旁边较高处,用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片儿,使面片水平飞出,落向锅中.若面团到锅的上沿的竖直距离为,最近的水平距离为,锅的半径也为,要想使削出的面片落人锅中,则面片的水平速度可能是下列选项中的哪些(忽略空气阻力,不计面片的大小,重力加速度取)( )
A. B. C. D.
13.如图所示,甲、乙两个小球同时从同一固定的足够长斜面的A、B两点分别以v0、2v0水平抛出,分别落在斜面的C、D两点(图中未画出),不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两球做平抛运动的时间之比为1∶4
B.甲、乙两球接触斜面前的瞬间,速度的方向相同
C.甲、乙两球接触斜面前的瞬间,速度大小之比为
D.A、C两点间的距离与B、D两点间的距离之比为1∶4
14.甲、乙、丙三个小球(均视为质点)分别位于如图所示的竖直平面内,甲、乙在同一条竖直线上,甲、丙在同一条水平线上,与乙在同一水平面上的P点在丙的正下方,在同一时刻甲、乙、丙开始运动,甲以水平速度v向右平抛,乙以水平速度v沿水平面向右做匀速直线运动,丙做自由落体运动,不计空气阻力,则( )
A.若甲、乙、丙三球同时相遇,则一定会发生在P点
B.若甲、丙两球在空中相遇,此时乙球一定在P点
C.若只有甲、乙两球在水平面上相遇,此时丙球还未着地落到P点
D.无论初速度v大小如何,甲、乙、丙三球一定会同时在P点相遇
三、填空题,共4小题
15.如图所示,是水平地面上的一点,、、在同一条竖直线上,且,从、两点分别水平抛出一个物体,不计空气阻力,这两个物体都落在水平地面上的点则两个物体在空中运动的时间之比______,抛出时的速度大小之比______。
16.在“研究平抛物体的运动”的实验中,某同学只在竖直板面上记下了重锤线y的方向,但忘记了平抛的初位置,在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹,如图所示。现在曲线上取A、B两点,量出它们到y轴的距离,AA’=x1,BB’=x2,以及AB的竖直距离h,用这些可以求出求得小球平抛时的初速度为______
17.某同学在离地高处以的水平速度抛出一个物体,不计空气阻力,则物体在空中运动的时间为_______s,物体落地点到抛出点的水平距离为_____m。(g取)
18.在一次“飞车过黄河”的表演中,汽车在空中飞经最高点后,在对岸着地,已知汽车从最高点至着地点经历的时间约为0.8 s,两点间的水平距离为30 m,忽略空气阻力,取g=10 m/s2,则:
(1)最高点与着地点间的高度差约为________m。
(2)汽车在最高点时的速度约为________m/s。
(3)某记者从侧面用照相机通过多次曝光,拍摄到的汽车在经过最高点以后的三幅运动照片,如图所示,相邻两次曝光时间间隔相等,已知汽车长度为L,则( )
A.从左边一幅照片可推算出汽车的水平分速度大小
B.从左边一幅照片可推算出汽车曾经到达的最大高度
C.从中间一幅照片可推算出汽车的水平分速度大小,汽车曾经到达的最大高度(此时汽车刚落地)
D.根据实验测得的数据从右边一幅照片可推算出汽车的水平分速度大小
四、解答题,共4小题
19.交通事故发生时,车上的部分物品会因碰撞而脱离车体,位于车上不同高度的物品散落到地面上的位置是不同的,据此可求出碰撞瞬间汽车的速度,如图所示,散落物品A、B分别从距地面高H和h的位置水平抛落,A、B落地时相距为L,重力加速度为g,求碰撞瞬间汽车的行驶速度v。
20.飞镖是常见的一种娱乐活动,如图所示,靶盘竖直放置,A、O两点等高且相距4m,将飞镖从点A沿AO方向掷出,经0.2s落在靶心正下方的点B不计空气阻力,重力加速度g=10,求:
(1)飞镖从点A抛出时的速度。
(2)飞镖落点B与靶心O的距离。
(3)如果要让飞镖命中靶心O,根据本题所给的条件,应如何调整投掷飞镖的方法?
21.在实际生产中,物体离开传送带时的运动方式更多是斜抛运动,如图所示,同学们可以尝试建构物理模型进行相应的分析,设计出更好的输送方案。
22.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。
试卷第1页,共3页
试卷第7页,共7页
参考答案:
1.B
【解析】
由图可知斜槽末端不水平,才会造成斜抛运动,故选B。
2.B
【解析】
ABC.平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,速度越来越大,知通过窗户所需的时间越来越短,小球通过3号窗户所用的时间最短.AC错误,B正确;
D.竖直高度相同时所用时间不同,水平位移不同,所以轨迹不同,D错误。
故选B。
3.B
【解析】
B的竖直位移较小,根据可知,B运动的时间较短,则B后抛出;B水平位移较大,根据可知,B的初速度较大;故选B.
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,知道运动的时间由高度决定,初速度和时间共同决定水平位移.
4.B
【解析】
若在A点水平向右抛出小球P,击中坑壁上的C点,根据自由落体运动公式有:,解得:;小球Q击中最低点D,根据自由落体运动公式有:,解得:,故B正确,ACD错误.
5.D
【解析】
斜抛运动速度可以分解为水平速度和竖直速度,上升过程是匀减速直线运动,当竖直速度减到零时到达最高点,此时水平速度不变;而物体受到有合力是重力,加速度是重力加速度,在整个过程中保持不变,到达最高点时加速度大小仍为g.故D正确,ABC错误;
故选D.
【点睛】
斜抛运动速度可以分解为水平速度和竖直速度,上升过程是匀减速直线运动,当竖直速度减到零时到达最高点,而物体受到有合力是重力,加速度保持不变.
6.D
【解析】
AB.抛体运动的物体只受重力,故加速度等于重力加速度g,方向竖直向下,故AB错误;
CD.任意曲线运动都可以分解成不同方向的两个分运动,抛体运动一般将小物体的运动沿水平方向和竖直方向正交分解,水平方向匀速直线运动,竖直方向为匀变速直线运动,故C错误,D正确。
故选D。
7.C
【解析】
AB.因为抛出的物体水平方向速度均与飞机相同,所以任意时刻,A、B、C三个物体始终在飞机正下方,AB错误.
CD.因为三个物体做平抛运动,水平速度均与飞机相同,所以三个物体始终在飞机正下方排成一条竖直线,C正确D错误.
8.D
【解析】
A.任何抛体运动抛出后都只受重力作用加速度均为重力加速度,大小方向均不变,所以A错;
B.斜抛运动水平速度不变,竖直速度先减小后增大,所以合速度先减小后增大,B错;
CD.在最高点时水平速度不为零,C错;D对.
9.D
【解析】
AB.由
得
知,做平抛运动的物体飞行的水平距离由抛出速度和抛出点高度共同决定,A、B错误;
CD.由
知,做平抛运动的物体的飞行时间只与抛出点高度有关,抛出点高度越高,飞行的时间越长,C错误,D正确。
故选D。
10.D
【解析】
AC.做曲线运动的网球在运动轨迹上某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向,因此网球在P点的速度沿PN方向,选项A、C错误;
BD.网球做平抛运动,运动中只受重力,根据牛顿第二定律,网球的加速度为重力加速度g,故为匀变速运动,选项B错误、D正确。
故选D。
11.ACD
【解析】
A.选用装置1研究平抛物体的竖直分运动,应该用耳朵听A、B两球是否同时落地,如果听到一声响,说明两个物体同时落地,两个物体的运动时间相同,竖直方向都是自由落体运动,A正确。
B.竖直管与大气相通,如果A端在水面下,可以保证竖直管上端口处的压强为大气压强,因而另一弯管的上端口处压强与竖直管上端口处的压强有恒定的差值,保证弯管出水口处压强恒定,从而水流速度恒定;如果竖直管上端口在水面上,则水面上方为恒定大气压强,随水面下降,弯管上端口压强降低,出水速度减小;由此可知,要保证出水速度稳定,要使竖直管上端A在水面以下,B错误。
C.选用装置3,要获得钢球的平抛运动轨迹,每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球,这样才能保证初速度相同,C正确。
D.用数码照相机拍摄时曝光时间是固定的,所以可以用来研究平抛运动,D正确。
故选ACD。
12.BC
【解析】
面片在空中做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,则有
所以面片落入锅中的时间为
面片做平抛运动的水平位移满足
根据
可得面片的水平速度
故BC可能,AD不可能。
故选BC。
13.BD
【解析】
A.根据两小球落在斜面上可知
故时间之比为1:2,A错误。
B.根据两小球落在斜面上可知
故
所以甲、乙两球接触斜面前的瞬间,速度的方向相同,B正确。
C.根据末速度可知
故可知甲、乙两球接触斜面前的瞬间,速度大小之比为1:2,C错误。
D.根据位移可知
A、C两点间的距离与B、D两点间的距离之比为1∶4,D正确。
故选BD。
14.AB
【解析】
A.甲做平抛运动,竖直方向分运动为自由落体,与丙相同;水平方向是匀速运动,与乙的运动相同;三者同时开始运动,则甲在空中任意位置时,丙都和它在同一水平线上,乙都和它在同一竖直线上,所以若三者同时相遇,只能是在P点相遇,故A正确;
B.甲和丙在落地之前同一时刻在同一竖直线上,若在空中相遇,相遇点必然在P点所在的竖直线上,但不一定在P点,乙球始终在甲球的正下方,所以甲、丙两球在空中相遇,此时乙球一定在P点,故B正确;
C.若只有甲、乙两球在水平面上相遇,由于丙球始终和甲球在同一水平线上,所以丙球落到P点,故C错误;
D.若v比较小,则可能出现甲、乙相遇点在P点的左侧,故D错误。
故选AB。
15.
【解析】
两个物体在竖直方向上做自由落体运动,由
可得
则
两个物体在水平方向上做匀速直线运动,根据
则
16.
【解析】
水平方向小球做匀速直线运动,则由初始点O到A过程有
x1=v0t0
由初始点O到B过程
x2=v0t
竖直方向做自由落体运动,则有
h=gt2-gt02
联立得
17. 1 5
【解析】
依题意,物体做平抛运动,则有
求得物体在空中运动的时间为
物体落地点到抛出点的水平距离为
18. 3.2 m 37.5 m/s AC
【解析】
(1)汽车在最高点时速度一定水平,之后做平抛运动。汽车从最高点至着地点经历的时间约为0.8 s,两点间的水平距离为30 m,因此最高点与着地点间的高度差约为
h=gt2=×10×0.82 m=3.2 m
(2)汽车在最高点时的速度即为平抛初速度
(3)在汽车落地之前,可从左边一幅照片得出水平间距Δx,汽车水平分速度大小
(Δt为间隔时间)。但是不能推算出汽车曾经到达的最大高度;
从中间一幅照片可知落地前一个Δt内的竖直位移Δy,由此可以求得最大高度和从最高点至落地所用时间,设此时间为t,则
Δy=gt2-g(t-Δt)2
求得t后,由
h=gt2
可求得高度。
由中间一幅照片也可知汽车在Δt内的水平位移,因此也可求得v0。至于最后一幅,由于汽车落地时刻不一定是闪光拍摄时刻,有可能是汽车落地后过了一段时间才闪光,并且汽车落地时由于地面作用水平速度一般会改变,因此无法由右边照片求v0。故本题选项A、C项正确。
19.
【解析】
由题知物品A、B以相同的速度v做平抛运动,对A有
,
联立解得
对B有
,
联立解得
根据A、B落地时相距为L,则有
解得
20.(1)20m/s;(2)0.2m;(3)保持飞镖的初速度不变,抛出点向上移动0.2m
【解析】
(1)飞镖做平抛运动,水平方向做匀速运动,则从点A抛出时的速度
(2)竖直方向做自由落体运动,则飞镖落点B与靶心O的距离
(3)如果要让飞镖命中靶心O,根据本题所给的条件,应该保持飞镖的初速度不变,抛出点向上移动0.2m。
21.见解析
【解析】
物体离开传送带时做斜抛运动,假设抛出点与落地点在同一高度,其初速度大小为 ,速度与水平方向的夹角为 ,在抛出点位置沿水平方向建立x轴,沿竖直方向建立y轴,则斜抛运动可分解为竖直上抛和匀速直线运动。此时有
物体在空中运动的时间为
物体沿x轴方向运动的距离为
因此当斜抛的初速度与水平方向夹角为 时,斜抛有水平方向的最大距离。
22.(1)0.6s;(2)2.4m;(3)3m/s≤v0′≤6m/s
【解析】
(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
答案第1页,共2页
答案第11页,共1页