5.4 抛体运动的规律 同步练习
一、单选题
1.充气弹跳飞人娱乐装置如图1所示,开始时娱乐者静止躺在气包上,工作人员从站台上蹦到气包上,娱乐者即被弹起并落入厚厚的海洋球。若娱乐者弹起后做抛体运动,其重心运动轨迹如图2虚线POB所示。开始娱乐者所处的面可视为斜面AC,与水平方向夹角θ=37°。已知娱乐者从P点抛起的初速度方向与AC垂直,B点到轨迹最高点O的竖直高度h=3.2 m,水平距离l=2.4 m,AB在同一水平面上,忽略空气阻力,sin37°=0.6,则( )
A.P点到B点的位移为3.6 m B.AB之间的距离为0.4 m
C.娱乐者从P点到B点过程中的时间0.8 s D.娱乐者从P点到B点过程中的最大速度5 m/s
2.在用如图所示装置“探究平抛运动的特点”的实验中,将斜槽M的末端调节水平,再将一张白纸和复写纸固定在背板上。N是可上下调节的一个水平放置的挡板,挡板与背板之间成“V”夹角,钢球飞出后落到N上,就会挤压复写纸留下痕迹。上下调节挡板N,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置,从而描绘出运动轨迹,关于实验过程,下列说法正确的是( )
A.钢球可以从斜槽上不同位置由静止释放
B.白纸上的点迹位置水平间隔必须相等
C.斜槽和小球的摩擦会增加实验误差,所以必须保证斜槽光滑
D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些
3.如图所示为“探究平抛运动的特点”的实验装置图,通过描点画出小钢球做平抛运动的轨迹。下列关于实验要求和操作合理的有( )
A.斜槽轨道必须光滑
B.每次小钢球必须从静止开始释放
C.每次小钢球释放的初始位置可以不同
D.为描出小钢球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
4.一架飞机水平匀速飞行,搭载着多名高空跳伞运动员。每隔1s有一名跳伞运动员从飞机上相对于飞机静止自由落下,在降落伞没有打开的这段时间内(忽略空气阻力)。对于运动员在空中飞行的过程中,下列选项表述正确的是( )
A.每位运动员均做自由落体运动
B.在相同时刻每位运动员在空中运动方向相同
C.当第四名运动员刚离开飞机时,相邻两运动员间的竖直方向的距离之比从上到下依次为1∶3∶5
D.以地面为参考系,某一时刻跳伞后的运动员们可以在同一水平面上形成直线造型
5.某足球学校在一次训练课上训练定点吊球,现有A、B、C三位同学踢出的足球运动轨迹如图中实线所示,三球上升的最大高度相同,不计空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.A同学踢出的球初速度的的竖直分量最大
B.C同学踢出的球落地时的速率最大
C.三个足球在最高点的速度相同
D.三位同学对球做的功一定相同
6.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.
7.微风习习,眼前是如镜的湖面,有三位游客站在湖前扔小石子。图为石子抛出的简化图,x轴在水平地面内,y轴沿竖直方向。图中画出了沿水平方向抛出的三个小石子a、b、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的初速度可能等于b的初速度 B.a与地面接触瞬间的速度一定最大
C.b的飞行时间比c的长 D.a的飞行时间比b的短
8.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
9.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v0水平投出,落在靶心正下方,如图所示。不考虑空气阻力,改变h、L、v0三个量中的一个,可能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v0 D.适当增大m
10.如图所示,斜面倾角为,在A点以速度将小球水平抛出(小球可以看成质点),小球恰好经过斜面上的小孔,落在斜面底部的点,且为的中点。在A点以速度将小球水平抛出,小球刚好落在点。若小球从运动到的时间为,从A运动到的时间为,则为( )
A.1︰1 B.1︰2 C.2︰3 D.1︰3
11.公园里,经常可以看到大人和小孩都喜欢玩的套圈游戏,下图是套圈游戏的场景。某小孩和大人分别水平抛出圆环,大人抛出圆环的运动轨迹高度大于小孩抛出的高度,结果恰好都套中前方同一物体,假设圆环的水平位移相同。如果不计空气阻力,圆环的运动可以视为平抛运动,则下列说法正确的是( )
A.大人和小孩抛出的圆环发生的位移相等
B.大人抛出圆环的加速度小于小孩抛出圆环的加速度
C.大人和小孩抛出的圆环在空中飞行的时间相等
D.大人抛出圆环的初速度小于小孩抛出圆环的初速度
12.如图,两位同学同时在等高处抛出手中的篮球、,以速度斜向上抛出,以速度竖直向上抛出,当到达最高点时恰与相遇。不计空气阻力,、质量相等且均可视为质点,重力加速度为,以下判断正确的是( )
A.相遇时的速度一定为零 B.从抛出到相遇、动量的变化量不同
C.从抛出到最高点的时间为 D.相遇时的速度一定为零
二、填空题
13.某人将石块从某高处以5m/s的速度水平抛出,落地点距抛出点的水平距离为5m,则石块落地时间是______s,抛出点距地面的高度是______m。忽略空气阻力,g取10m/s2。
14.某同学测量玩具枪射出的弹丸的初速度。如图所示,弹丸离开枪口后做平抛运动,测量出玩具枪枪口距水平地面的高度h及弹丸运动的水平距离d,已知当地重力加速度为g,不计空气阻力,则弹丸离开枪口时的速度v=___________。
15.某同学将装有红墨水的饮料瓶倒置。利用水平细管喷出的细水流。描绘平抛运动的轨迹,如图甲所示。若以细管喷口为坐标原点O,水平向右为x轴的正方向,竖直向下为y轴的正方向,P点坐标,如图乙所示。不计空气阻力,取,则细水流的初速度大小__________,水流的轨迹方程为__________。
16.某同学利用手机的连拍照相功能研究平抛运动。实验步骤如下∶
(a)用刻度尺测出每块砖的高度d和长度L。
(b)将小球平行于竖直墙面水平向右抛出,利用连拍照相功能拍摄不同时刻小球位置,得到小球的运动轨迹如图所示。不计小球所受阻力,重力加速度为g。
(1)A点______(填“是”或“不是”)抛出点;
(2)连拍照相的时间间隔T=______;
(3)小球在位置B的速度大小v=______。
三、解答题
17.棒球运动是一项集智慧与勇敢、趣味与协作于一体的集体运动项目。如图所示,投手在A点将球抛向捕手,捕手预备在B点接球,击球员预备在C点用棒击球。已知A点离地面1.8m,C点离地面1.0m,A、B两点的水平距离为20m.某次投手将球水平抛出,经0.5s球到达B点(击球员未击中球).棒球可看作质点,空气作用力不计,g取10。求:
(1)棒球被抛出时的速度大小;
(2)棒球抛出后经过C点时的速度大小。
18.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,在空中飞一段距离后着落,如图所示,现有某运动员从跳台A处沿水平方向飞出,在斜坡B处着陆,测得AB间的距离是,斜坡与水平方向的夹角为,不计空气阻力,取,,,求:
(1)运动员在空中飞行的时间;
(2)运动员从A处水平飞出的速度大小。
19.图a是我国传统农具——风鼓车,图b是其工作原理示意图.转动摇柄,联动风箱内的风叶,向车斗内送风,入料仓漏口H漏出的谷物经过车斗,质量大于的谷粒为饱粒,落入第一出料口;质量为的谷粒为瘪粒,落入第二出料口;质量小于的草屑被吹出出风口。已知、B、三点在同一水平线上,的宽度为;在H正下方,的高度为;质量为的谷粒从H漏出,恰好经B点落入,设谷物从H漏出时速度为零;谷粒在车斗内所受水平风力恒定且相等,只考虑其所受重力和水平风力作用,取重力加速度g为。
(1)求谷粒从H落到出料口所经历的时间;
(2)求谷粒所受水平风力的大小;
(3)若瘪粒恰好能全部落入,求的宽度。
20.跳台滑雪是第24届北京冬奥会的项目之一,比赛中运动员脚穿专用滑雪板,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,如图所示。若运动员从A处以v0=20m/s的初速度水平飞出,在平直斜坡B处着陆。斜坡的倾角为37°,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求∶
(1)运动员在空中运动的时间;
(2)运动员在空中运动过程中平均速度的大小和方向。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.B
【解析】
【详解】
D.由O点到B点过程,由
可得
可知人的水平分速度为
从P点到O点的运动可视为从O点平抛到P点的逆过程
P点竖直方向速度
从O到B过程,由竖直方向
可得到B点竖直方向的速度
所以到B点速度
因此运动到B点速度最大为,故D错误;
C.从P到O时间
从O到B时间0.8s,知从P点到B点过程中的时间
故C错误;
A.P点距离O点的高度为
P点距离B点(A点)的高度为
P点距离B点的水平距离为
P点距离B点的位移为
故A错误;
B.PB间水平距离为3.6m,知AP之间的水平距离为
故AB之间的距离为
故B正确。
故选B。
2.D
【解析】
【详解】
A.由于每次只能记录小球在空中的一个位置,所以要多次让小球平抛,要保证每次从斜槽末端抛出时速度水平且大小相等,所以钢球在斜槽上释放位置必须是同一位置,故A错误;
B.白纸上的点迹位置间隔,可以通过N板的上下移动控制不同位置高度差相同,但不好控制水平间隔相等,也没有这个必要,故B错误;
C.只要保证钢球是在斜槽上同一位置释放,就保证了小球从斜槽末端抛出时速度相等,斜面光滑与否不影响实验数据,故C错误;
D.记录的点应适当多一些,描点成线后的图线就越接近小球的实际轨迹,从而更好地反映真实运动,故D正确。
故选D。
3.B
【解析】
【详解】
A.只要每次从同一位置静止释放,小球到达轨道末端是速度就是相同的,不要求斜槽轨道光滑,故A错误;
BC.每次小钢球必须从静止开始释放,并且是同一位置,才能保证小球到达轨道末端是速度就是相同的,故B正确,C错误;
D.小球的运动轨迹是曲线,所以应该用平滑的曲线连接描绘的点,故D错误;
故选B。
4.C
【解析】
【详解】
A.每位运动员均做平抛运动,故A错误;
B.设运动员在某时刻速度方向与水平方向的夹角为θ,在相同时刻每位运动员在空中运动时间不同,根据
可知在相同时刻每位运动员在空中运动方向不同,故B错误;
C.当第四名运动员刚离开飞机时,相邻两运动员间的竖直方向的距离之比从上到下依次为
故C正确;
D.由于运动员的水平分速度始终相同,所以以地面为参考系,某一时刻跳伞后的运动员们可以在同一竖直面内形成直线造型,故D错误。
故选C。
5.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.设任一足球初速度为v,水平分速度为vx,竖直分速度为vy,在竖直方向上
由于三球上升的最大高度相同,所以三位同学踢出的足球竖直速度分量一样,选项A错误;
BD.由于三球上升的最大高度相同,所以三个球在空中运动时间一样。又因为C同学的球水平位移最远,所以C同学的球水平分速度最大,又因为踢出球速度
所以C同学踢出的球落地时的速率最大,对球做功最多,选项B正确,D错误;
C.由于球在最高点时,速度等于水平分速度vx,所以最高点的速度不同,选项C错误。
故选B。
6.D
【解析】
【详解】
对落在斜面上的小球
水平位移
对落在水平地面上的小球
因
解得
即
故选D。
7.D
【解析】
【详解】
A.根据x=vt可知a的位移最大,且时间最短,故a的初速度最大,故A错误;
B.a落地的竖直分速度小,水平初速度大,落地速度不一定最大,故B错误;
CD.根据
bc高度相等,则运动时间相等,a的高度小于bc的高度,a的运动时间最短,bc的运动时间相等,故C错误D正确;
故选D。
8.B
【解析】
【详解】
AB.根据平抛运动的规律有
解得
开始时飞镖落于靶心的正下方,说明H较大,为减小H,可以减小L或增大v0,选项A错误、B正确;
C.若L、v0均不变,也可以增大h,使得飞镖投中靶心,选项C错误;
D.平抛运动的规律与物体的质量无关,选项D错误。
故选B。
9.A
【解析】
【详解】
A.如图所示,人向左移动,抛物线向左平移,飞镖才能击中靶心,A正确;
B.适当增加抛出点的高度h,抛物线的向上平移,飞镖可以击中靶心,B错误;
C.适当增加初速度v0,抛物线由蓝色变为黑色,飞镖可以击中靶心,C错误;
D.适当增加质量不能改变飞镖运动的轨迹,不能击中靶心,D错误。
故选A。
10.B
【解析】
【详解】
如图所示
对于平抛运动,其运动时间只由高度h决定,不管是以初速度或抛出,其落到斜面底端时间是一样,都为。设从A到E的时间为,由平抛运动规律得
同理,从A到的运动
根据数学几何问题可知
即
由于
因此
即A到E和E到的时间相等,都为A到的时间的一半,又因为从A点抛出,、在同一水平面上,高度相同,时间相同,即
故B正确,ACD错误。
故选B。
11.D
【解析】
【详解】
A.大人和小孩抛出的圆环发生的水平位移相等,竖直位移不同,所以大人和小孩抛出的圆环发生的位移不相等,故A错误;
B.不计空气阻力,圆环做平抛运动,加速度a=g,所以大人、小孩抛出的圆环加速度相等,故B错误;
C.平抛运动的时间由高度决定,由可知大人抛出圆环的时间较长,故C错误;
D.大人抛出的圆环运动时间较长,而水平位移相等,由知大人抛出圆环的初速度小于小孩抛出圆环的初速度,故D正确;
故选D。
12.D
【解析】
【详解】
本题主要考查斜抛运动和竖直上抛运动的综合应用。
A.A在水平方向不受力,做匀速直线运动,在竖直方向仅受重力作用,做匀减速直线运动,由图可知,相遇时A达到最高点,其竖直分速度为0,但水平分速度不为0,则合速度不为0,故A错误;
B.从抛出到相遇A与B都只受重力作用,且运动时间相同,根据 可知,两者动量的变化量相同,故B错误;
C.A与B到达最高点时运动的时间相等,为 ,故C错误;
D.A与B在竖直方向上的运动情况相同,则此时B也到最高点,速度为0,故D正确。
故选D。
13. 1s 5m
【解析】
【详解】
[1].物体在水平方向做匀速运动,则由x=v0t可得石块落地时间
[2].竖直方向做自由落体运动,则抛出点距地面的高度
14.
【解析】
【详解】
[1].设运动时间为t
d=vt
联立解得
15. 4m/s
【解析】
【详解】
[1][2].根据平抛运动规律。水平方向有
竖直方向有
代入数据解得
消去t得
16. 不是
【解析】
【详解】
(1)[1]因AB与BC竖直方向位移之比为2:3,不是从1开始的连续奇数比,这A点不是抛出点;
(2)[2]根据
连拍照相的时间间隔
(3)[3]水平速度
小球在位置B的竖直速度
则B点的速度大小
17.(1);(2)
【解析】
【详解】
(1)棒球做平抛运动,从A点到B点,水平方向匀速直线,有
解得
(2)依题意,棒球从A点到C点的竖直高度差为
则棒球在C点的竖直分速度大小为
所以棒球抛出后经过C点时的速度大小
18.(1);(2)
【解析】
【详解】
(1)设AB长度为s,根据平抛运动规律,运动员在竖直方向上的位移大小
在竖直方向上的分运动为自由落体运动
运动员在空中的飞行时间为
(2)运动员在水平方向上的位移大小
在水平方向上的分运动为匀速直线运动
运动员在A处水平飞出的速度大小为
19.(1)0.3s;(2);(3)0.18m
【解析】
【详解】
(1)谷粒从H落到出料口的过程,竖直方向和水平方向都是初速为零的匀加速直线运动,竖直方向上有
将h=0.45m带入可得
t=0.3s
(2)对质量为的谷粒,从H漏出恰好经B点,水平方向有
设风力大小为F,由牛顿第二定律
将x1=0.27m、t=0.3s、m=带入,联立可解得
F=
(3)对质量等于的瘪粒,恰好落到A2点,设宽度为x2,则有
将=、x1=0.27m、t=0.3s、F=带入可得
x2=0.18m
20.(1)3s;(2),沿斜面向下
【解析】
【详解】
(1)运动员做平抛运动,则有
,
又
联立解得
(2)根据几何关系可得合位移为
则平均速度的大小为
代入数据解得
方向:沿斜面向下
答案第1页,共2页
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