5.4、抛体运动的规律
一、选择题(共16题)
1.将一小球以初速度v=3m/s水平抛出,经0.4s落地,g取10m/s2,则小球在这段时间内的水平位移为( )
A.大于3m B.1.2m C.2.4m D.1.8m
2.从离地面 H 高处投出 A、B、C 三个小球,使 A 球自由下落,B 球以速 率 v 水平抛出,C 球以速率 2v 水平抛出,设三个小球落地时间分别 tA、tB、tC, 不计空气阻力,则下列说法正确的是 ( )
A. B.
C. D.
3.如图所示,以v0=10m/s的速度水平抛出的小球,飞行一段时间垂直地撞在倾角θ=30°的斜面上,已知g=10m/s2,则小球飞行时间是( )
A. B. C.2s D.2.5s
4.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
5.如图所示,在斜面顶端a处以速度va水平抛出一小球,经过时间ta恰好落在斜面底端c处.在c点正上方与a等高的b处以速度vb水平抛出另一小球,经过时间tb恰好落在斜面的三等分点d处.若不计空气阻力,下列关系式正确的是( )
A.ta=tb B.ta=3tb
C.va=vb D.va=vb
6.如图所示,两个小球从水平地面上方同一点O分别以初速度v1、v2水平抛出,落在地面上的位置分别是A、B,O′是O在地面上的竖直投影,且O′A∶AB=1∶3.若不计空气阻力,则两小球( )
A.抛出的初速度大小之比为1∶1
B.落地速度大小之比一定为1∶1
C.落地速度与水平地面夹角的正切值之比为4∶1
D.通过的位移大小之比一定为1∶1
7.如图甲所示,浙江百丈漈瀑布是全国单体落差最高的瀑布.如图乙是该瀑布的侧面示意图,第一漈=207米,第二漈=68米,第三漈=12米,三漈相加是287米.假设忽略上游水的初速度和空气的阻力,则水下落三漈后的竖直速度计算式为( )
A.
B.
C.
D.
8.如图,平台高h=5m,小球以v0=10m/s的速度水平抛出,忽略空气阻力(g=10m/s2),则小球( )
A.落地速度为10m/s B.落地时间为0.5s
C.落地时位移为10m D.落地时速度与水平方向成
9.如图所示,两个小球分别从斜虚线EF上的O、S两点水平抛出,过一段时间再次经过斜虚线EF,若不计空气阻力,则下列说法不正确的是( )
A.两小球再次经过斜虚线EF时的速度大小可能相同
B.两小球再次经过斜虚线EF时的速度方向一定相同
C.两小球可能同时经过斜虚线EF上的同一位置
D.从O点水平抛出的小球到再次经过斜虚线EF所用的时间长
10.如图所示,A、B两个质点以相同的水平速度从坐标原点O沿x轴正方向抛出,A在竖直平面内运动,落地点为,B紧贴光滑的斜面运动,落地点为,、在同一水平面内, 和对应的x轴坐标分别为和,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.无法判断
11.如图所示,直角坐标系位于竖直面内,一质点以v=10m/s的初速度从坐标原点O沿x轴正方向水平抛出,1s物体到达P点,O、P连线与x轴间的夹角为,取,则为( )
A.1 B. C.2 D.
12.如图所示,离地面高h处有甲、乙两个小球,甲以初速度v0水平向左射出,同时乙以大小相同的初速度v0沿倾角为45°的光滑斜面滑下.若甲、乙同时到达地面,重力加速度为g,则v0的大小是( )
A. B. C. D.
13.定点投篮时,第一次出手位置较高,篮球的速度方向与竖直方向的夹角为60°;第二次出手位置较低,篮球的速度方向与竖直方向的夹角为30°。已知两次出手的位置在同一竖直线上,结果篮球都正好垂直撞到篮板上的同一点P,如图所示。不计空气阻力,则前、后两次投出的篮球在从出手到撞板的过程中( )
A.撞击篮板时的速率相等 B.出手时的速率相等
C.运动的时间的比值为1:3 D.上升的高度的的比值为:3
14.2020年2月,在国际单板滑雪U型场地赛中,我国运动员蔡雪桐勇夺冠军。如图,滑道边缘线PQ的倾角为θ,运动员以速度v0从PQ上的O点沿PQ的竖直切面滑出滑道,滑出时速度方向与PQ的夹角为α,腾空后从PQ上的A点进入滑道。已知=90°,重力加速度为g,运动员可视为质点,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.O、A两点间的距离为
B.运动员腾空中离PQ的最大距离为
C.若仅减小夹角,则运动员腾空时间可能保持不变
D.若仅增大v0的大小,则运动员再滑入轨道的速度方向不变
15.如图所示,从高H处的一点O先后平抛两个小球1和2,球1恰好直接掠过竖直挡板的顶端(未相碰)落到水平地面上的B点,球2则与地面处A点碰撞一次后,也恰好掠过竖直挡板落在B点。设球2与地面碰撞无能量损失(水平方向速度不变,竖直方向速度变为等大反向),则下列说法正确的是( )
A.球1平抛的初速度为球2的3倍
B.球1掠过挡板的时刻恰好是其做平抛运动从O到B的中间时刻
C.A点到挡板的距离是B点到挡板距离的
D.竖直挡板的高度
16.如图所示,在倾角为θ的斜面上的O点,与水平方向成60°角分别以速度v0和2v0两次抛出小球,小球先后打到斜面上的A、B两点,其中初速度是2v0的小球沿水平方向击中B点。则下列说法正确的是( )
A.斜面的倾角为30°
B.击中B点的小球在空中的飞行时间为
C.初速度是v0的小球也一定沿水平方向击中A点
D.OA间的距离等于AB间的距离
二、填空题
17.如图所示为一小球做平抛运动闪光照片的一部分,图中背景格的边长为5cm.求出物体做平抛运动的初速度大小为________ .B点的速度大小为_________(g取10 m/s2)
18.一条水平放置的水管,横截面积,距地面高为.水从管口以不变的速度源源不断地沿水平方向射出,水落地的位置到管口的水平距离是.则每秒内从管口流出的水的体积为__________.设管口横截面上各处水的速度都相同,取,不计空气阻力.
19.中国的面食文化博大精深,种类繁多,其中“山西刀削面”堪称天下第一绝,传统的操作手法是一手托面,一手拿刀,直接将面削到开水锅里。如图所示,小面圈刚被削离时距开水锅的高度为h,与锅沿的水平距离为L,锅的半径也为L,将削出的小面圈的运动视为平抛运动,且小面圈都落入锅中,重力加速度为g,则每个小面圈在空中运动的时间为______,确保小面圈能洛入锅中时的最大抛出速度为______。
20.滑雪运动员以20m/s的水平速度从一山坡飞出,已知斜坡与水平面成45°角,则运动员从水平飞出至落到斜坡过程中经历的时间为______s。(取)
三、综合题
21.子弹从枪口水平射出,在子弹的飞行途中,有两块相互平行的竖直挡板A、B(如图所示),A板距枪口的水平距离为s1,两板相距s2,子弹穿过两板先后留下弹孔C和D,C、D两点之间的高度差为h,不计挡板和空气的阻力,求子弹的初速度v0.
22.如图,将一个小球从水平地面O点正上方某处,以v0=10m/s的初速度水平抛出,小球落在水平地面上A点,O、A两点相距x=20m,不计空气阻力,g=10m/s2,求:
(1)小球在空中运动的时间t;
(2)抛出点距离水平地面的高度h;
(3)落地时的速度v的大小和方向。
23.中国的面食文化博大精深,种类繁多,其中“刀削面”堪称天下一绝。如图所示,将小面圈沿锅的某条半径方向水平削出时,距锅的高度为h=0.45m,与锅沿的水平距离为L=0.3m,锅的半径也为L=0.3m,小面圈在空中的运动可视为平抛运动,重力加速度g取10m/s2。
(1)求小面圈从被削离到落入锅中的时间;
(2)若小面圈削离时的速度为2m/s,求小面圈落入锅中的位置;
(3)仅改变小面圈削离时的速度大小,求落入锅中的最大速度的大小和方向。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
根据平抛运动在水平方向做匀速直线运动,运用运动学公式得小球在这段时间内的水平位移为
故ACD错误,B正确。
故选B。
2.D
【详解】
平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,与初速度无关,因为自由落体运动的高度与平抛运动的高度相同,则时间相等,即,故D正确,ABC错误.
3.B
【详解】
小球撞在斜面上时速度与竖直方向的夹角为30°,则根据速度的分解可得,竖直方向的速度
运动时间
故B正确ACD错误。
故选B。
4.A
【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。
5.A
【详解】
对于a球:
h=gt
x=vata;
对于b球:
=gt
x=vb·tb
由以上各式得:
ta=tb
va=vb;
A.ta=tb,与结论相符,选项A正确;
B.ta=3tb,与结论不相符,选项B错误;
C.va=vb,与结论不相符,选项C错误;
D.va=vb,与结论不相符,选项D错误;
故选A.
6.C
【详解】
两球的抛出高度相同,故下落时间相同,落地时的竖直分速度相同;两小球的水平位移分别为O′A和O′B,故水平位移之比为1:4,由x=vt可知两小球的初速度之比为1:4; 故A错误;由于未知两小球的下落高度,故无法求出准确的落地时的竖直分速度,无法求得落地速度之比,同理也无法求出位移大小之比,故BD错误;因竖直分速度相等,tanθ=vy/v0,因竖直分速度相等,而水平初速度比值为1:4,故正切值的比值为4:1;故C正确;故选C.
7.D
【详解】
水在竖直方向做自由落体运动,则由自由落体运动的规律v2=2gh可知,水下落三漈后的竖直速度计算式为
;
A. ,与结论不相符,选项A错误;
B. ,与结论不相符,选项B错误;
C. ,与结论不相符,选项C错误;
D. ,与结论相符,选项D正确.
8.D
【详解】
ABD.根据得小球落地的时间为
小球落地时竖直分速度为
根据平行四边形定则知,落地的速度为
设速度方向与水平方向的夹角为α,则有
解得
故AB错误,D正确;
C.小球落地时水平位移为
则落地时位移
故C错误。
故选D。
9.D
【详解】
A、物体做平抛运动,设EF与水平方向的夹角为θ,设抛出时的速度为v0,则,,,联立解得,到到虚线的速度为,若抛出时的速度相同,则落到虚线上的速度大小相同,故A正确;
B、小球到达虚线时速度与水平方向的夹角为α,则,故两小球经过斜虚线EF时的速度方向一定相同,故B正确;
C、小球在斜面上位移为,当初速度不同时,两球可以到达同一位置,故C正确;
D、 由A可知,经历的时间相同,故D错误;
不正确的故选D.
10.C
【详解】
设A、B质点抛出时的水平初速度为,下落高度为h,A质点做平抛运动,运动的时间为
B质点做类平抛运动,在斜面上沿垂直方向有
为斜面与水平面的夹角
解得
可知
质点沿x轴方向的位移为
可得
故选C。
11.B
【详解】
小球做平抛运动,在水平方向上的位移为
在竖直方向上的位移为
故
故B正确。
12.A
【详解】
甲做平抛运动,由,得,乙在斜面下滑的加速度为,根据,解得,A正确.
13.B
【详解】
A.由题意可知,可将篮球的运动看成逆向平抛运动,如图所示,设水平距离为L,在第一次抛出点有
在第二次抛出点有
则有
A错误;
B.由速度的合成定则可得出手时的速率大小
解得
v1=v2
B正确;
C.运动的时间的比值为
C错误;
D.由速度位移公式可得上升的高度为
上升的高度的比值为1:3,D错误。
故选B。
14.AD
【详解】
AB.将初速度v0和加速度g分别分解在沿斜面方向和垂直斜面方向,则垂直斜面方向
运动员腾空中离PQ的最大距离为
O、A两点间的距离为
选项A正确,B错误;
C .运动员腾空时间
若仅减小夹角,则运动员腾空时间减小,选项C错误;
D.运动员再滑入轨道时,垂直斜面方向的速度不变,仍为
v1=v0cosθ
沿斜面向下的速度
则合速度与斜面的夹角
与初速度无关,则选项D正确。
故选AD。
15.ABD
【详解】
A.如图所示
设球1的初速度为v1,球2的初速度为v2,OA间的水平距离为d,由几何关系可知OB间的水平距离为3d。球1从O点飞到B点的运动时间为
球1从O点飞到B点在水平方向有
由对称性可知,球2从O点飞到B点时间t2是球1从O点飞到B点的运动时间t1的3倍,则两球在水平方向有
且
则
故A正确;
BD.由分运动的等时性可知:球1从O点飞到挡板C点的时间与球2从O点飞到D点的时间相等;由对称性可知球2从O点飞到D点与由C飞到E的时间相等,OE两点间的水平距离为2d。球1从O点飞到C点与球2由C点飞到E点水平方向有
解得
故OC与CB竖直方向的高度之比为1:3,竖直方向做自由落体运动,故经历的时间相同,故BD正确;
C.A到C点的时间是A到E点时间的一半,由于对称性,A到C的时间占A经E到B时间的,所以A到挡板的距离是B到挡板距离的,根据水平方向的位移x=vt,故A点到挡板的距离是B点到挡板距离的,故C错误。
故选ABD。
16.BC
【详解】
A.研究以的速度抛出的小球的运动,反向看作平抛运动,根据几何关系可知,落到斜面上末速度与水平方向的夹角为,斜面的倾角等于位移与水平方向的夹角,根据平抛运动的规律可知,速度与水平方向夹角正切值等于位移与水平方向夹角正切值的二倍,则有
解得
则有斜面的倾角
故A错误;
B.继续反向研究击中点的小球的运动,落地斜面上的竖直速度
空中飞行的时间
故B正确;
C.落到点的小球斜上抛的水平分速度为
竖直分速度为
设飞行时间为,则有位移关系
解得
小球落到点时,竖直末速度
说明小球一定沿水平方向击中点,故C正确;
D.小球落点与抛出点的距离为
即距离与初速度的平方成正比,故间的距离是间距离的4倍,间的距离等于间的距离的,故D错误;
故选BC。
17. 1.5m/s 2.5m/s
【详解】
试题分析:在竖直方向:hBC-hAB=g△t2,代入数据解得:;
水平方向是匀速直线运动,
物体在B点时竖直方向的速度;B点的速度大小为
18.
【详解】
根据得.
则水平抛运动的初速度.
流量
故本题答案是:
19.
【详解】
将削出的小面圈的运动视为平抛运动,竖直方向有
则每个小面圈在空中运动的时间为
每个小面圈在空中运动的时间相等,确保小面圈能洛入锅中的抛出速度最大时,水平距离最大,根据题意可知,最大水平距离为,根据
确保小面圈能洛入锅中时的最大抛出速度为
20.4
【详解】
设落至斜坡的时间为t,水平、竖直方向分别满足
由已知斜坡与水平面成45°角,可得
联立可解得t=4s。
21.
【详解】
从开始到C,设子弹下降的高度为h1,所用时间为t1,根据h1=,得
t1=
则
s1=v0①
从开始到D,设所用时间为t2,根据
h+h1=
解得
t2=
则有:
s1+s2=v0②
联立①②两式解得
v0=
22.(1);(2);(3) ,与水平方向夹角
【详解】
(1)由于小球落在水平地面上A点,O、A两点相距x=20m,可知,小球在水平方向的位移x=20m,由位移速度关系可得
代入数据,小球在空中运动的时间
(2)小球在竖直方向做自由落体运动,由位移时间公式得
代入数据,小球抛出点距离水平地面的高度为
(3)竖直方向,小球做自由落体运动,由速度与加速度的关系,得
代入数据,小球在竖直方向的速度为
小球落地时的速度v的大小为小球在竖直方向的速度和水平方向的速度的合速度,即
代入数据,得落地时的速度v的大小为
设小球落地时的速度v与水平方向的夹角为 ,有
所以夹角为
23.(1)0.3s;(2)在锅的中心;(3),与水平方向夹45°
【详解】
(1)平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动,有
得
(2)水平方向上做匀速直线运动
带入数据可得
x=0.6m=2L
说明小面圈落入锅中的位置在锅的中心。
(3)小面圈落入锅中的最远位置在锅的右边缘,对应抛出速度为vm
可解得
vm=3m/s
入锅时竖直方向速度为vy
则落入锅中的最大速度的大小
方向与水平方向夹
方向与水平方向夹45°。
答案第1页,共2页