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1、課后限時集訓11
拋體運動
建議用時:45分鐘
1.(2019·東北師大附中一模)在空中同一位置水平拋出初速度不同的兩個小球(忽略空氣的影響),則從拋出開始( )
A.下降相同高度時初速度較大的球的速度與水平方向的夾角大
B.下降相同高度時初速度較小的球在豎直方向上的速度較小
C.通過同一水平距離時初速度較大的球在豎直方向上的速度較大
D.通過同一水平距離時初速度較大的球在豎直方向上的速度較小
D [設球的速度與水平方向的夾角為θ,則tan θ=,由2gh=v可知,下降相同高度時vy相同,初速度越大則球的速度與水平方向的夾角越小,故A、B錯誤;由球在水平方向做勻速直線運動
2、可知t=,x相同時,初速度大的小球所用時間少,由vy=gt可知,初速度較大的小球在豎直方向上的速度較小,故C錯誤,D正確。]
2.(多選)(2019·玉溪模擬)正在水平勻速飛行的飛機,每隔1秒鐘釋放一個小球,先后共釋放5個,不計阻力,則( )
A.這5個球在空中排成一條直線
B.這5個球在空中處在同一拋物線上
C.在空中,第1、2兩球間的距離保持不變
D.相鄰兩球的落地點間距離相等
AD [小球被釋放后做平拋運動,其在水平方向的速度與飛機的飛行速度相等,飛機做勻速直線運動,所以5個小球始終在飛機的正下方,且相鄰小球落地點的間距相等,故A、D正確,B錯誤;豎直方向上5個小球均做自由
3、落體運動,由于第2個小球釋放時第1個小球的速度已經為v0=gt0=10 m/s,所以第2個小球在空中運動時間t時,第1、2兩小球的間距為Δh=-gt2=v0t,所以兩小球的間距逐漸增大,故C錯誤。]
3.(2019·貴州黔東南州一模)如圖所示,A球在B球的斜上方,兩球相向水平拋出。若要使兩球在與兩球拋出的距離相等的豎直線上相遇,則( )
A.A、B兩球要同時拋出
B.B球要先拋出
C.A球拋出時的速度大于B球拋出時的速度
D.A球拋出時的速度小于B球拋出時的速度
D [兩球都做平拋運動,在豎直方向上做自由落體運動,則有h=gt2,得t=,可知A球做平拋運動的時間較長,由于兩球
4、在水平距離相等的豎直線上相遇,所以A球要先拋出,故A、B錯誤;水平方向有x=v0t,因為x相等,A平拋運動的時間較長,所以A球拋出時的速度小于B球拋出時的速度,故C錯誤,D正確。]
4.斜面上有a、b、c、d四個點,如圖所示,ab=bc=cd,從a點正上方的O點以速度v水平拋出一個小球,它落在斜面上b點,若小球從O點以速度2v水平拋出,不計空氣阻力,則它落在斜面上的( )
A.b與c之間某一點 B.c點
C.c與d之間某一點 D.d點
A [假設斜面是一層很薄的紙,小球落上就可穿透且不損失能量,過b點作水平線交Oa于a′,由于小球從O點以速度v水平拋出時,落在斜面上b點,則小球從
5、O點以速度2v水平拋出,穿透斜面后應落在水平線a′b延長線上的c′點,如圖所示,則a′b=bc′,因ab=bc,所以c′點在c點的正下方,顯然,小球軌跡交于斜面上b與c之間。故選A。]
5.(2019·沈陽模擬)如圖所示,斜面固定在水平面上,兩個小球分別從斜面底端O點正上方A、B兩點向右水平拋出,B為AO連線的中點,最后兩球都垂直落在斜面上,A、B兩球擊中斜面的位置到O點的距離之比為( )
A.∶1 B.2∶1
C.4∶ D.4∶1
B [設落到斜面上的位置分別為P、Q,由題意知,落到斜面上時兩小球的速度與水平面夾角相等,根據(jù)平拋運動的推論知,位移AP、BQ與水平面夾角也相等,則
6、△POA與△QOB相似,對應邊成比例,B正確。]
6.(2019·惠州二調)如圖所示,A、B兩個平臺水平距離為7.5 m,某同學先用一個小球從A平臺邊緣以v0=5 m/s的速度水平拋出,結果小球落在了B平臺左側邊緣下方6.25 m處。重力加速度g取10 m/s2,忽略空氣阻力,要使小球從A平臺邊緣水平拋出能落到B平臺上,則從A平臺邊緣水平拋出小球的速度至少為( )
A.6 m/s B.7.5 m/s
C.9 m/s D.11.25 m/s
B [由平拋運動的規(guī)律可知,第一次拋出小球時滿足x=v0t1,h+6.25 m=gt;當小球恰能落到平臺B上時,有x=v′0t2,h=gt,聯(lián)
7、立解得v′0=7.5 m/s,故選B。]
7.(2019·永州二模)如圖所示,在斜面頂端a處以速度va水平拋出一小球,經過時間ta恰好落在斜面底端c處。今在c點正上方與a等高的b處以速度vb水平拋出另一小球,經過時間tb恰好落在斜面的三等分點d處。若不計空氣阻力,下列關系式正確的是( )
A.ta=tb B.ta=3tb
C.va=vb D.va=vb
C [由于a、b兩球下降的高度之比為3∶1,根據(jù)h=gt2可知下落時間t=,則兩小球運動的時間關系是ta=tb,故A、B錯誤;因為兩球水平位移之比為3∶2,由v0=得va=vb,故C正確,D錯誤。]
8.(多選)(2019·全國
8、卷Ⅱ)如圖(a)所示,在跳臺滑雪比賽中,運動員在空中滑翔時身體的姿態(tài)會影響其下落的速度和滑翔的距離。某運動員先后兩次從同一跳臺起跳,每次都從離開跳臺開始計時,用v表示他在豎直方向的速度,其v-t圖象如圖(b)所示,t1和t2是他落在傾斜雪道上的時刻。則( )
圖(a) 圖(b)
A.第二次滑翔過程中在豎直方向上的位移比第一次的小
B.第二次滑翔過程中在水平方向上的位移比第一次的大
C.第二次滑翔過程中在豎直方向上的平均加速度比第一次的大
D.豎直方向速度大小為v1時,第二次滑翔在豎直方向上所受阻力比第一次的大
BD [第二次滑翔過程中在豎直方向的位移
9、比第一次的大,又運動員每次滑翔過程中豎直位移與水平位移的比值相同(等于傾斜雪道與水平面夾角的正切值),故第二次滑翔過程中在水平方向上的位移比第一次的大,選項B正確;豎直方向上的速度大小為v1時,根據(jù)v-t圖線的斜率表示加速度可知,第二次滑翔過程中在豎直方向上的加速度比第一次的小,由牛頓第二定律有mg-f=ma,可知第二次滑翔過程中在豎直方向上所受阻力比第一次的大,選項D正確。]
9.(2019·濱州二模)如圖所示,在豎直平面內有一曲面,曲面方程為y=x2,在y軸上有一點P,坐標為(0,6 m)。從P點將一小球水平拋出,初速度為1 m/s。則小球第一次打在曲面上的位置為(不計空氣阻力)(
10、 )
A.(3 m,3 m) B.(2 m,4 m)
C.(1 m,1 m) D.(1 m,2 m)
C [設小球第一次打在曲面上的位置為(x,y),小球在水平方向有:x=v0t;豎直方向有:6-y=gt2,x、y滿足曲面方程,則y=x2,聯(lián)立各式并把g=10 m/s2、v0=1 m/s代入解得x=1 m,y=1 m,則小球第一次打在曲面上的位置為(1 m,1 m),故選項C正確。]
10.(2019·溫州九校聯(lián)考)在第18屆亞運會,中國女排毫無懸念地贏得了冠軍,圖為中國隊員比賽中高拋發(fā)球。若排球離開手時正好在底線中點正上空3.49 m處,速度方向水平且與底線垂直。已知每邊球場的長
11、和寬均9 m,球網(wǎng)高2.24 m,不計空氣阻力,g取10 m/s2。為了使球能落到對方場地,下列發(fā)球速度大小可行的是( )
A.15 m/s B.17 m/s
C.20 m/s D.25 m/s
C [設排球離開手時的高度為H,網(wǎng)高為h,每邊球場的長和寬均為L,排球剛好過網(wǎng)時,由平拋運動規(guī)律可知,在豎直方向H-h(huán)=gt,在水平方向L=v1t1,解得v1=18 m/s。排球剛好落到對方的場地的底線時,由平拋運動公式有,在豎直方向H=gt,在水平方向2L=v2t2,解得v2≈21.5 m/s,所以要使球落在對方場地,發(fā)球速度范圍為18 m/s≤v≤21.5 m/s,故C符合要求。]
12、11.(多選)“嫦娥四號”探月衛(wèi)星的成功發(fā)射,標志著我國航天技術又邁上了一個新臺階。將來我國宇航員還會乘坐探月衛(wèi)星登上月球,如圖所示是宇航員在月球表面水平拋出小球的閃光照片的一部分。已知照片上小方格代表的實際邊長為a,閃光周期為T,據(jù)此可知( )
A.月球上的重力加速度為
B.小球平拋的初速度為
C.照片上A點一定是平拋的起始位置
D.小球運動到D點時速度大小為
BC [由閃光照片可知,小球豎直方向位移差Δy=2a,由Δy=gT2可得月球上的重力加速度g=,選項A錯誤;由小球在水平方向做勻速直線運動可得3a=v0T,解得v0=,選項B正確;小球在平拋出后第1個T時間內豎直方向位
13、移y1=gT2=××T2=a,所以照片上A點一定是平拋的起始位置,選項C正確;小球運動到D點時豎直速度vy=g·3T=·3T=,水平速度為v0=,小球運動到D點時速度大小為v==,選項D錯誤。]
12.如圖所示,AB為半圓環(huán)ACB的水平直徑,C為環(huán)上的最低點,環(huán)半徑為R。一個小球從A點以速度v0水平拋出,不計空氣阻力,則下列判斷正確的是( )
A.v0越大,小球落在圓環(huán)時的時間越長
B.即使v0取值不同,小球掉到環(huán)上時的速度方向和水平方向之間的夾角也相同
C.若v0取值適當,可以使小球垂直撞擊半圓環(huán)
D.無論v0取何值,小球都不可能垂直撞擊半圓環(huán)
D [小球落在環(huán)上的
14、最低點C時時間最長,所以選項A錯誤。v0取值不同,小球掉到環(huán)上時的速度方向和水平方向之間的夾角不相同,選項B錯誤。要使小球垂直撞擊半圓環(huán),設小球落點與圓心的連線與水平方向夾角為θ,根據(jù)平拋運動規(guī)律,v0t=R(1+cos θ),Rsin θ=gt2,tan θ=,聯(lián)立解得cos θ=1,即垂直撞擊到B點,這是不可能的,所以選項D正確,C錯誤。]
13.如圖所示,水平屋頂高h0=5 m,圍墻高h=3.2 m,圍墻到房子的水平距離l=3 m,圍墻外空地寬x=10 m。g取10 m/s2。為使小球從屋頂水平飛出落在圍墻外的空地上,求:
(1)小球離開屋頂時的速度v0的大小范圍;
(2)小球
15、落在空地上的最小速度。
[解析] (1)設小球恰好落到空地的右側邊緣時的水平初速度為v01,則小球的水平位移為l+x=v01t1
小球的豎直位移h0=gt
解以上兩式得v01=(l+x)=13 m/s
設小球恰好越過圍墻的邊緣時的水平初速度為v02,則此過程中小球的水平位移為l=v02t2
小球的豎直位移h0-h(huán)=gt
解以上兩式得v02=l=5 m/s
小球離開屋頂時的速度大小為5 m/s≤v0≤13 m/s。
(2)小球落在空地上,下落高度一定,落地時的豎直分速度一定,當小球恰好越過圍墻的邊緣落在空地上時,落地速度最小。
豎直方向有v=2gh0
又有vmin=
解得vmin=5 m/s。
[答案] (1)5 m/s≤v0≤13 m/s (2)5 m/s
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