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第五章 抛体运动--真题重组卷
(考试时间:75分钟 满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一.选择题(本题共10小题,共46分,在每小题给出的四个选项中,1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;8~10题有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答得0分。)
1.(2024·浙江·高考真题)如图为小猫蹬地跃起腾空追蝶的情景,则( )
A.飞行的蝴蝶只受重力的作用
B.蝴蝶转弯时所受合力沿运动方向
C.小猫在空中受重力和弹力的作用
D.小猫蹬地时弹力大于所受重力
2.(2023·江苏·高考真题)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( )
A. B.
C. D.
3.(2024·湖北·高考真题)如图所示,有五片荷叶伸出荷塘水面,一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处荷叶a、b、c、d和青蛙在同一竖直平面内,a、b高度相同,c、d高度相同,a、b分别在c、d正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动,若以最小的初速度完成跳跃,则它应跳到( )
A.荷叶a B.荷叶b C.荷叶c D.荷叶d
4.(2022·广东·高考真题)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
5.(2024·海南·高考真题)在跨越河流表演中,一人骑车以25m/s的速度水平冲出平台,恰好跨越长的河流落在河对岸平台上,已知河流宽度25m,不计空气阻力,取,则两平台的高度差h为( )
A.0.5m B.5m C.10m D.20m
6.(2024·江苏·高考真题)喷泉a、b出射点高度相同,形成如图所示的形状,不计空气阻力,则喷泉a、b的( )
A.加速度相同
B.初速度相同
C.最高点的速度相同
D.在空中的时间相同
7.(2022·广东·高考真题)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( )
A. B.
C. D.
8.(2024·江西·高考真题)一条河流某处存在高度差,小鱼从低处向上跃出水面,冲到高处.如图所示,以小鱼跃出水面处为坐标原点,x轴沿水平方向,建立坐标系,小鱼的初速度为,末速度v沿x轴正方向.在此过程中,小鱼可视为质点且只受重力作用。关于小鱼的水平位置x、竖直位置y、水平方向分速度和竖直方向分速度与时间t的关系,下列图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
9.(2019·全国II卷·高考真题)如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离.某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其v-t图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻.则( )
A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小
B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大
C.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大
D.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大
10.(2022·山东·高考真题)如图所示,某同学将离地的网球以的速度斜向上击出,击球点到竖直墙壁的距离。当网球竖直分速度为零时,击中墙壁上离地高度为的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,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. B. C. D.
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11.(6分)(2024·河北·高考真题)图1为探究平抛运动特点的装置,其斜槽位置固定且末端水平,固定坐标纸的背板处于竖直面内,钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出,落在倾斜的挡板上挤压复写纸,在坐标纸上留下印迹.某同学利用此装置通过多次释放钢球,得到了如图2所示的印迹,坐标纸的y轴对应竖直方向,坐标原点对应平抛起点.
①每次由静止释放钢球时,钢球在斜槽上的高度 (填“相同”或“不同”)。
②在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。
③根据轨迹,求得钢球做平抛运动的初速度大小为 (当地重力加速度g为,保留2位有效数字)。
12.(9分)(2023·北京·高考真题)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置,探究平抛运动的特点。
(1)关于实验,下列做法正确的是 (填选项前的字母)。
A.选择体积小、质量大的小球 B.借助重垂线确定竖直方向
C.先抛出小球,再打开频闪仪 D.水平抛出小球
(2)图1所示的实验中,A球沿水平方向抛出,同时B球自由落下,借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2为某次实验的频闪照片,在误差允许范围内,根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同,可判断A球竖直方向做 运动;根据 ,可判断A球水平方向做匀速直线运动。
(3)某同学使小球从高度为的桌面水平飞出,用频闪照相拍摄小球的平抛运动(每秒频闪25次),最多可以得到小球在空中运动的 个位置。
(4)某同学实验时忘了标记重垂线方向,为解决此问题,他在频闪照片中,以某位置为坐标原点,沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向,建立直角坐标系,并测量出另外两个位置的坐标值、,如图3所示。根据平抛运动规律,利用运动的合成与分解的方法,可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为 。
13.(10分)(2024·北京·高考真题)如图所示,水平放置的排水管满口排水,管口的横截面积为S,管口离水池水面的高度为h,水在水池中的落点与管口的水平距离为d。假定水在空中做平抛运动,已知重力加速度为g,h远大于管口内径。求:
(1)水从管口到水面的运动时间t;
(2)水从管口排出时的速度大小;
(3)管口单位时间内流出水的体积Q。
14.(13分)(2022·全国甲卷·高考真题)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和之比为3:7。重力加速度大小取,忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。
15.(16分)(2022·重庆·高考真题)小明设计了一个青蛙捉飞虫的游戏,游戏中蛙和虫都在竖直平面内运动。虫可以从水平x轴上任意位置处由静止开始做匀加速直线运动,每次运动的加速度大小恒为(g为重力加速度),方向均与x轴负方向成斜向上(x轴向右为正)。蛙位于y轴上M点处,,能以不同速率向右或向左水平跳出,蛙运动过程中仅受重力作用。蛙和虫均视为质点,取。
(1)若虫飞出一段时间后,蛙以其最大跳出速率向右水平跳出,在的高度捉住虫时,蛙与虫的水平位移大小之比为,求蛙的最大跳出速率。
(2)若蛙跳出的速率不大于(1)问中的最大跳出速率,蛙跳出时刻不早于虫飞出时刻,虫能被捉住,求虫在x轴上飞出的位置范围。
(3)若虫从某位置飞出后,蛙可选择在某时刻以某速率跳出,捉住虫时蛙与虫的运动时间之比为;蛙也可选择在另一时刻以同一速率跳出,捉住虫时蛙与虫的运动时间之比为。求满足上述条件的虫飞出的所有可能位置及蛙对应的跳出速率。
答案和解析
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C B B A C AD BD BD
1.D
【详解】A.飞行的蝴蝶除了受到重力的作用还受到空气的作用力,故A错误;
B.蝴蝶转弯时做曲线运动,所受合力与速度方向不在一条直线上,故B错误;
C.小猫在空中与其他物体间没有接触,不受弹力的作用,故C错误;
D.小猫蹬地时有向上的加速过程,故弹力大于所受重力,故D正确。
故选D。
2.D
【详解】罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动,在时间内水平方向增加量,竖直方向做在自由落体运动,在时间增加;说明水平方向位移增加量与竖直方向位移增加量比值一定,则连线的倾角就是一定的。
故选D。
3.C
【详解】青蛙做平抛运动,水平方向匀速直线,竖直方向自由落体则有
可得
因此水平位移越小,竖直高度越大初速度越小,因此跳到荷叶c上面。
故选C。
4.B
【详解】由题意知枪口与P点等高,子弹和小积木在竖直方向上做自由落体运动,当子弹击中积木时子弹和积木运动时间相同,根据
可知下落高度相同,所以将击中P点;又由于初始状态子弹到P点的水平距离为L,子弹在水平方向上做匀速直线运动,故有
故选B。
5.B
【详解】车做平抛运动,设运动时间为,竖直方向
水平方向
其中
、
解得
故选B。
6.A
【详解】A.不计空气阻力,在喷泉喷出的水在空中只受重力,加速度均为重力加速度,故A正确;
D.设喷泉喷出的水竖直方向的分速度为,水平方向速度为,竖直方向,根据对称性可知在空中运动的时间
可知
D错误;
BC.最高点的速度等于水平方向的分速度
由于水平方向的位移大小关系未知,无法判断最高点的速度大小关系,根据速度的合成可知无法判断初速度的大小,BC错误;
故选A。
7.C
【详解】设斜坡倾角为,运动员在斜坡MN段做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律
可得
运动员在水平段做匀速直线运动,加速度
运动员从点飞出后做平抛运动,加速度为重力加速度
设在点的速度为,则从点飞出后速度大小的表达式为
由分析可知从点飞出后速度大小与时间的图像不可能为直线,且
C正确,ABD错误。
故选C。
8.AD
【详解】AC.小鱼在运动过程中只受重力作用,则小鱼在水平方向上做匀速直线运动,即为定值,则有水平位移
故A正确,C错误;
BD.小鱼在竖直方向上做竖直上抛运动,则
,
且最高点时竖直方向的速度为0,故B错误,D正确。
故选AD。
9.BD
【详解】A.由v-t图面积易知第二次面积大于等于第一次面积,故第二次竖直方向下落距离大于第一次下落距离,所以,A错误;
B.由于第二次竖直方向下落距离大,由于位移方向不变,故第二次水平方向位移大,故B正确
C.由于v-t斜率知第一次大、第二次小,斜率越大,加速度越大,或由 易知a1>a2,故C错误
D.由图像斜率,速度为v1时,第一次图像陡峭,第二次图像相对平缓,故a1>a2,由G-fy=ma,可知,fy110.BD
【详解】设网球飞出时的速度为,竖直方向
代入数据得
则
排球水平方向到点的距离
根据几何关系可得打在墙面上时,垂直墙面的速度分量
平行墙面的速度分量
反弹后,垂直墙面的速度分量
则反弹后的网球速度大小为
网球落到地面的时间
着地点到墙壁的距离
故BD正确,AC错误。
故选BD。
11. 相同 0.71
【详解】[1]为保证钢球每次平抛运动的初速度相同,必须让钢球在斜槽上同一位置静止释放,故高度相同;
[2]描点连线用平滑曲线连接,钢球做平抛运动的轨迹如图所示
[3]因为抛出点在坐标原点,为方便计算,在图线上找到较远的点,在图线上找到坐标为19.6cm的点为研究位置,该点坐标为,根据平抛运动规律
,
解得
12. ABD 自由落体运动 A球相邻两位置水平距离相等 10
【详解】(1)[1]A.用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置,选择体积小质量大的小球可以减小空气阻力的影响,A正确;
B.本实验需要借助重垂线确定竖直方向,B正确;
CD.实验过程先打开频闪仪,再水平抛出小球,C错误,D正确。
故选ABD。
(2)[2][3]根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同,可以判断出A球竖直方向做自由落体运动;根据A球相邻两位置水平距离相等,可以判断A球水平方向做匀速直线运动。
(3)[4]小球从高度为0.8m的桌面水平抛出,根据运动学公式,解得
频闪仪每秒频闪25次,频闪周期
故最多可以得到小球在空中运动个数为
(4)[5]如图、分别表示水平和竖直方向,设重垂线方向与y轴间的夹角为,建立坐标系存在两种情况,如图所示
当建立的坐标系为、时,则x轴方向做匀减速运动,根据逐差法计算加速度有
y轴方向在
联立解得
当建立的坐标系为、时,则x轴方向做匀加速运动,根据逐差法计算加速度有
y轴方向在
联立解得
综上所述,重垂线方向与y轴间夹角的正切值为
13.(1);(2);(3)
【详解】(1)水在空中做平抛运动,由平抛运动规律得,竖直方向
解得水从管口到水面的运动时间
(2)由平抛运动规律得,水平方向
解得水从管口排出时的速度大小
(3)管口单位时间内流出水的体积
14.
【详解】频闪仪每隔0.05s发出一次闪光,每相邻两个球之间被删去3个影像,故相邻两球的时间间隔为
设抛出瞬间小球的速度为,每相邻两球间的水平方向上位移为x,竖直方向上的位移分别为、,根据平抛运动位移公式有
令,则有
已标注的线段、分别为
则有
整理得
故在抛出瞬间小球的速度大小为
15.(1);(2);(3),或,
【详解】(1)虫子做匀加速直线运动,青蛙做平抛运动,由几何关系可知
青蛙做平抛运动,设时间为,有
联立解得
,
(2)若蛙和虫同时开始运动,时间均为,则虫的水平分加速度和竖直分加速度分别为
,
相遇时有
解得
则最小的坐标为
若蛙和虫不同时刻出发,轨迹相切时,青蛙的平抛运动有
,
可得轨迹方程为
虫的轨迹方程为
两轨迹相交,可得
整理可知
令,即
解得
虫在x轴上飞出的位置范围为
(3)设蛙的运动时间为,有
解得
,
若青蛙两次都向右跳出,则
解得
,
若青蛙一次向左跳出,一次向右跳出,则
解得
,
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