2024人教版高中物理必修第二册同步练习题--第五章　抛体运动拔高练（有解析）

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2024人教版高中物理必修第二册同步
第五章　抛体运动
综合拔高练
五年高考练
考点1　运动的合成与分解
1.(2021辽宁,1)1935年5月,红军为突破“围剿”决定强渡大渡河。首支共产党员突击队冒着枪林弹雨依托仅有的一条小木船坚决强突。若河面宽300 m,水流速度3 m/s,木船相对静水速度1 m/s,则突击队渡河所需的最短时间为　 (　　)
A.75 s　　　　B.95 s　　　　C.100 s　　　　D.300 s
2.(2023江苏,10)达·芬奇的手稿中描述了这样一个实验:一个罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动,沿途连续漏出沙子。若不计空气阻力,则下列图中能反映空中沙子排列的几何图形是 (　　)
考点2　平抛运动的特点及应用
3.(2020江苏单科,8)如图所示,小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地,上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l。忽略空气阻力,则 (　　)
A.A和B的位移大小相等
B.A的运动时间是B的2倍
C.A的初速度是B的
D.A的末速度比B的大
4.(2022广东,3)如图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下,经过水平NP段后飞入空中,在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失,不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是 (　　)
5.(2022广东,6)如图所示,在竖直平面内,截面为三角形的小积木悬挂在离地足够高处,一玩具枪的枪口与小积木上P点等高且相距为L。当玩具子弹以水平速度v从枪口向P点射出时,小积木恰好由静止释放,子弹从射出至击中积木所用时间为t。不计空气阻力。下列关于子弹的说法正确的是 (　　)
A.将击中P点,t大于
B.将击中P点,t等于
C.将击中P点上方,t大于
D.将击中P点下方,t等于
6.(2021河北,2)铯原子钟是精确的计时仪器。图1中铯原子从O点以100 m/s的初速度在真空中做平抛运动,到达竖直平面MN所用时间为t1;图2中铯原子在真空中从P点做竖直上抛运动,到达最高点Q再返回P点,整个过程所用时间为t2。O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为0.2 m。重力加速度取g=10 m/s2,则t1∶t2为 (　　)
A.100∶1　　　　　　　　　　B.1∶100
C.1∶200　　　　　　　　　　D.200∶1
7.(2022全国甲,24)将一小球水平抛出,使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光。某次拍摄时,小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像,每相邻两个球之间被删去了3个影像,所标出的两个线段的长度s1和s2之比为 3∶7。重力加速度大小取g=10 m/s2,忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。
考点3　斜抛运动
8.(2021浙江1月选考,9)某一滑雪运动员从滑道滑出并在空中翻转时经多次曝光得到的照片如图所示;每次曝光的时间间隔相等。若运动员的重心轨迹与同速度不计阻力的斜抛小球轨迹重合,A、B、C和D表示重心位置,且A和D处于同一水平高度。下列说法正确的是 (　　)
A.相邻位置运动员重心的速度变化相同
B.运动员在A、D位置时重心的速度相同
C.运动员从A到B和从C到D的时间相同
D.运动员重心位置的最高点位于B和C中间
9.(2021江苏,9)如图所示,A、B两篮球从相同高度同时抛出后直接落入篮筐,落入篮筐时的速度方向相同,下列判断正确的是 (　　)
A.A比B先落入篮筐
B.A、B运动的最大高度相同
C.A在最高点的速度比B在最高点的速度小
D.A、B上升到某一相同高度时的速度方向相同
10.(2023湖南,2)如图(a),我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图(b)所示,其轨迹在同一竖直平面内,抛出点均为O,且轨迹交于P点,抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为v1和v2,其中v1方向水平,v2方向斜向上,忽略空气阻力,关于两谷粒在空中的运动,下列说法正确的是 (　　)
　　
A.谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度
B.谷粒2在最高点的速度小于v1
C.两谷粒从O到P的运动时间相等
D.两谷粒从O到P的平均速度相等
11.(2022山东,11)如图所示,某同学将离地1.25 m的网球以13 m/s的速度斜向上击出,击球点到竖直墙壁的距离4.8 m。当网球竖直分速度为零时,击中墙壁上离地高度为8.45 m的P点。网球与墙壁碰撞后,垂直墙面速度分量大小变为碰前的0.75倍,平行墙面的速度分量不变。重力加速度g取10 m/s2,网球碰墙后的速度大小v和着地点到墙壁的距离d分别为 (　　)
A.v=5 m/s　　　　　　　　　　B.v=3 m/s
C.d=3.6 m　　　　　　　　　　D.d=3.9 m
考点4　实验:探究平抛运动的特点
12.(2023浙江6月选考,16-Ⅰ)在“探究平抛运动的特点”实验中
(1)用图1装置进行探究,下列说法正确的是　　　　。
A.只能探究平抛运动水平分运动的特点
B.需改变小锤击打的力度,多次重复实验
C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点
(2)用图2装置进行实验,下列说法正确的是　　　　。
A.斜槽轨道M必须光滑且其末端水平
B.上下调节挡板N时必须每次等间距移动
C.小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下
(3)用图3装置进行实验,竖直挡板上附有复写纸和白纸,可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端,钢球从斜槽上P点静止滚下,撞击挡板留下点迹0,将挡板依次水平向右移动x,重复实验,挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点,竖直向下建立坐标轴y,各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d,则钢球平抛初速度v0为　　　　。
A.　　　　　　　　　　B.
C.　　　　　　　　　　D.
三年模拟练
应用实践
1.(2023广东广州二中期中)足球运动员训练罚点球,足球放置在球门中央的正前方O点。两次射门,足球均恰好水平击中横梁上的a、b两点,a为横梁中点,如图所示。不计空气阻力,则足球 (　　)
A.从射出到打到a、b两点的运动时间一定是taB.从射出到打到a、b两点的运动时间一定是ta>tb
C.在被踢出时速度与水平方向的夹角θa>θb
D.到达a、b两点瞬间的速度大小va=vb
2.(2023黑龙江大庆实验中学测试)如图所示,蜘蛛在地面与竖直墙壁间结网,蛛丝AB与水平地面之间的夹角为45°,A到地面的距离为1 m。已知重力加速度g取10 m/s2,空气阻力不计。若蜘蛛从竖直墙上距地面0.6 m的C点以水平速度v0跳出,要到达蛛丝,水平速度v0至少为 (　　)
A. m/s　　　　　　　　　　B.2 m/s
C.2 m/s　　　　　　　　　　D.2 m/s
3.(2023四川成都七中期末)如图所示,A、B两球用长6 m的细线相连,两球相隔0.8 s先后从同一高度处以4.5 m/s的初速度平抛,不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2。下列说法正确的有 (　　)
A.两球在水平方向的位移差保持3.6 m不变
B.两球在水平方向的位移差随时间均匀增大
C.A球抛出后经过1 s细线被拉直
D.从A球开始运动到细线拉直瞬间,A球离抛出点的水平位移为4.5 m
4.(2023山东潍坊测试)如图所示,距离水平地面高为h的飞机沿水平方向做匀加速直线运动,飞机上依次从A、B、C落出甲、乙、丙三个物体,落出的时间间隔均为T,三个物体分别落在水平地面上的A'、B'、C'三点。若A'B'=l1、B'C'=l2,不计空气阻力,下列说法正确的是 (　　)
A.三个物体在空中运动的时间关系为t甲B.飞机的加速度为
C.物体乙刚离开飞机时飞机的速度为
D.三个物体在空中运动时总在一条竖直线上
5.(2023重庆西南大学附属中学月考)某城市边缘的一小山岗,在干燥的季节发生了山顶局部火灾,消防员及时赶到,启动多个喷水口同时进行围堵式灭火,喷水口所处高度和口径都相同。其中两支喷水枪喷出的水在空中运动的轨迹甲和乙几乎在同一竖直面内,且最高点高度、落到失火处的高度均相同,如图所示,不计空气阻力,则下列说法正确的是 (　　)
A.水甲先到达失火处
B.水乙先达到失火处
C.水乙的水平射程更远
D.甲处喷水枪的出水速度更快
6.(2023山东滨州期末)小时候很多小朋友在一块进行益智与娱乐集于一身的弹珠游戏,某次弹珠游戏可简化为如下过程:如图所示,CPD为一半径R=1.5 m的竖直半圆形槽,O点为半圆的圆心,COD在同一水平直线上,距CD上方h=0.6 m处有一水平高台AB,弹珠从A点以某一初速度水平向右弹出,从B点飞出恰好垂直撞到圆槽的P点,OP连线与OD的夹角为53°。重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)弹珠从B点到P点的时间;
(2)弹珠运动到B点时速度的大小;
(3)B、O间的距离(计算结果保留2位有效数字)。
迁移创新
7.(2023广东广州大学附中期中)图甲为某种管口出水方向可调的瓶装水电动取水器,某实验小组利用平抛运动规律测量该取水器取水时的流量(等于单位时间内流出水的体积)。实验方案如下:
(1)利用仪器测量取水器出水管内径d;
(2)调节取水器管口方向,使水从管口沿　　　方向射出;
(3)待水在空中形成稳定的弯曲水柱后,紧贴水柱后方放置白底方格板(已知每个正方格的边长为L),并利用手机正对水柱拍摄照片,取水柱上的三个点a、b、c,如图乙所示,图中a点　　　　(选填“是”或“不是”)平抛的起点;
(4)已知当地重力加速度大小为g,根据图乙可以计算水从管口喷出时的初速度v=　　　　(用L、g表示);
(5)由上述信息可计算得出取水器取水时的流量Q=　　　　(用L、g、d表示)。
答案与分层梯度式解析
第五章　抛体运动
综合拔高练
五年高考练
1.D 2.D 3.AD 4.C 5.B 6.C
8.A 9.D 10.B 11.BD
1.D　根据运动的合成与分解,可知船无论在水中沿哪个方向渡河,均可将船的速度分解到垂直于河岸和平行于河岸两个方向,所以只有船头垂直于河岸渡河时,渡河时间最短,为t= s=300 s,故选D。
2.D　以某粒沙子A刚离开罐子时的位置为坐标原点,水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,设罐子向右运动的加速度为a,沙子A离开罐子时水平速度为v0,经t1时间另一粒沙子B离开罐子,再经t2时间,两粒沙子位置连线的斜率为k=,Δx=xB-xA=v0t1+a+(v0+at1)t2-v0(t1+t2)=a+at1t2,Δy=yB-yA=g-g(t1+t2)2=-,则=-,为定值,故沙子排列的几何图形为倾斜直线,故选D。
3.AD　由图可知,两球的位移大小均为=l,A项正确。由小球在竖直方向做自由落体运动得y=gt2,可知小球在空中运动时间t=,故A的运动时间是B的倍,B项错误。再结合水平分运动x=v0t可得v0=x,故A的初速度是B的,C项错误。小球落地时的速度v===,故vA=、vB=2,D项正确。
4.C　题中不计摩擦力和空气阻力,则运动员先沿斜坡做匀加速直线运动,然后在水平段做匀速运动,离开P点后做平抛运动。运动员做平抛运动过程中v=,v-t图线的第三段不是直线,故A、B错误。三段的加速度大小分别为a1=g sin θ,a2=0,a3=g,故C正确,D错误。
5.B　子弹离开枪口后做平抛运动,同时积木做自由落体运动,二者在竖直方向相对静止,故子弹会击中P点,子弹在水平方向做匀速直线运动,有t=,故选项B正确。
6.C　两图中,间距均为l=0.2 m,图1中铯原子在水平方向做匀速直线运动,则t1=,图2中铯原子竖直上抛回到出发点,则t2=2,故==,故选项C正确。
7.答案　 m/s
图形剖析　
解析　将s1和s2沿水平和竖直两个方向分解,如图形剖析所示
设闪光时间间隔为T,由题意知,运动s1和s2所用的时间相同,均为t=4T
由h=gt2知,两位移的竖直分量分别为h和3h
设平抛运动的初速度为v0,则有x=v0t
两位移的水平分量相等,均为x
所以,s1=
s2=
又s1∶s2=3∶7,所以,x=h
因为T=0.05 s
联立解得,v0= m/s
8.A　运动员的运动为匀变速曲线运动,根据公式Δv=gΔt,知相等时间内速度变化相同,A正确;运动员在A、D位置时重心的速度方向不同,故B错误;因每次曝光的时间间隔相等,由图可知,运动员从A到B和从C到D的时间不相等,C错误;根据对称性,C点应是运动员重心位置的最高点,故D错误。
9.D　运用逆向思维,认为篮球从篮筐处以相同方向逆向斜抛,初速度越大,落点越远,所以vA>vB。分解速度可得vAy>vBy,vAx>vBx,tA>tB,相对于篮筐最大高度H=,则有HA>HB,所以A、B、C错。由斜抛运动的对称性可知,A、B上升到与篮筐等高处时速度方向相同,故D正确。
10.B
图形剖析　
两谷粒均只受重力,则加速度都是重力加速度g,A错误。由图形剖析可知t'>t,故v2水平t可知,D错误。
11.BD　网球击中墙壁时,竖直速度减为零,故击出时vy==12 m/s,t上==1.2 s,击出时vx==5 m/s,水平位移x=vxt上=6 m,故图示中θ=37°,网球击中墙壁前瞬间,在垂直墙面方向上的速度分量vx⊥=vx cos θ=4 m/s,在平行墙面方向上的速度分量vx∥=vx sin θ=3 m/s,碰墙后v'x⊥=0.75vx⊥=3 m/s,故碰墙后速度为v==3 m/s,撞墙后着地点到墙壁的距离为d=v'x⊥·=3.9 m,故B、D正确。
12.答案　(1)B　(2)C　(3)D
解析　(1)图1装置只能用于探究平抛运动竖直分运动的特点,选项A、C错误,故选B。
(2)用图2装置进行实验时,斜槽末端必须水平,但轨道不必光滑,选项A错误;调节水平挡板N时,不需要等间距移动,只要能把小球的轨迹记录下来即可,选项B错误;为了保证小球平抛初速度相同,小球必须从M上同一位置静止滚下,选项C正确。
(3)小球在竖直方向做自由落体运动,计算水平位移时,需要考虑小球半径的影响,根据y1=gt2、x-=v0t可知v0=,同理可得v0==,故A、C错误,D正确;由y2-y1=gT2和x=v0T可得v0=x,故B错误。
三年模拟练
1.C 2.C 3.CD 4.B 5.C
1.C　由于足球两次均恰好水平击中横梁上的a、b两点,由逆向思维可知,两次射门的逆运动可看成从a、b两点到O点的平抛运动。由h=gt2解得t=,由于足球运动的竖直位移相同,所以ta=tb,故A、B错误。由vy=gt可知,在O点时vya=vyb;由几何关系可知到达b点的足球水平位移较大,根据x=v0t可知水平分速度v0aθb,故C正确。
2.C　当蜘蛛做平抛运动的轨迹恰好与蛛丝相切时,v0最小,设蜘蛛跳出后经过时间t到达蛛丝,根据平抛运动规律可得x=v0t,y=gt2,蜘蛛到达蛛丝时速度方向恰好沿蛛丝方向,所以tan 45°=,联立解得x=2y;由几何关系可得x=y+(AO-CO),解得y=0.4 m,联立解得v0=2 m/s,故选C。
3.CD　两球相隔0.8 s水平抛出,在细线被拉直之前水平方向上的位移差保持不变,水平距离Δx=v0Δt=4.5×0.8 m=3.6 m,细线被拉直瞬间,由于A的竖直分速度大于B的竖直分速度,则被拉直后两球的水平速度发生改变,两球的水平距离不再保持不变,A、B错误;两球抛出后在竖直方向上的位移差逐渐增大,设A球抛出t时间后,A、B两球间的细线被拉直,有Δy=gt2-g(t-0.8 s)2=(8t-3.2) s,细线拉直时有(Δx)2+(Δy)2=L2,解得t=1 s,故经过1 s细线被拉直,C正确;从开始运动到细线拉直瞬间,A球离抛出点的水平位移为x=v0t=4.5×1 m=4.5 m,D正确。
4.B　三个物体离开飞机后在空中均做平抛运动,在竖直方向上有h=gt2,解得t=,所以甲、乙、丙三个物体在空中运动的时间相等,A错误;三个物体离开飞机后在水平方向做匀速直线运动,分析可知A'B'=AB+aT·t,B'C'=BC+aT·t,由Δx=aT2=BC-AB可得飞机的加速度为a===,B正确;物体乙刚离开飞机时,设飞机的速度为v,等于A、C之间的平均速度,则v==-t,C错误;三个物体在空中运动时,虽然水平速度等于其离开飞机时的速度,由于飞机在加速,后抛出的物体在T时间内的水平位移大于先抛出的物体,后抛出的物体在先抛出的物体的前方,所以三个物体在空中运动时并不在一条竖直线上,D错误。
5.C　水喷出后做斜上抛运动,在竖直方向做竖直上抛运动,由于两个喷水口高度相同,且水甲、乙的轨迹最高点相同,根据竖直上抛运动规律=2gh可知水喷出时的竖直分速度相等,又因为最终水甲、乙在竖直方向的位移相同,且加速度都等于重力加速度,所以在空中运动的时间相同,即水甲、乙同时到达失火处,故A、B错误;由图并根据斜抛运动的对称性可知水乙的水平射程更远,C正确;设水甲、乙喷出时方向与水平方向的夹角分别为α和β,水喷出时的初速度大小分别为v甲和v乙,结合A项分析可知v甲 sin α=v乙 sin β,由图可知α>β,所以v甲6.答案　(1)0.6 s　(2)4.5 m/s　(3)1.9 m
解析　(1)设弹珠从B点到达P点的时间为t,在竖直方向有h+R sin 53°=gt2
解得t=0.6 s
(2)弹珠到达P点时竖直分速度为vy=gt=6 m/s
设弹珠在B点的速度为vB,因为弹珠垂直打到P点,如图所示,
则vy=vB tan 53°
解得vB=4.5 m/s
(3)弹珠从B点运动到P点做平抛运动,水平距离为x1=vBt
则B、O间的水平距离为x2=x1-R cos 53°
所以B、O间的距离xBO=≈1.9 m
7.答案　(2)水平　(3)不是　(4)
(5)
解析　(2)由于是利用平抛运动规律测量该取水器取水时的流量,因此应让取水器启动后水从管口沿水平方向射出。
(3)a点处的速度应该与曲线相切,a点处曲线的切线方向不是水平方向,因此a点不是平抛的起点。
(4)由题图可知,水从a点运动到b点再到c点,a、b间水平方向位移与b、c间水平方向位移都是2L,说明tab=tbc,a、b间竖直方向位移与b、c间竖直方向位移大小分别为3L和5L,故5L-3L=gt2,解得t=,则平抛的初速度为v===。
(5)水管的横截面积S=π,解得取水器取水时的流量为Q=S·v=。
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