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1、第五章 4拋體運動的規(guī)律
A組:合格性水平訓練
1.(平拋運動的理解)關于平拋運動,下列說法正確的是( )
A.平拋運動是非勻變速運動
B.平拋運動是勻速運動
C.平拋運動是勻變速曲線運動
D.平拋運動的物體落地時的速度可能是豎直向下的
答案 C
解析 做平拋運動的物體只受重力作用,產生恒定的加速度,是勻變速運動,其初速度與合外力不共線,是曲線運動,故平拋運動是勻變速曲線運動,A、B錯誤,C正確;平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動,故落地時的速度是水平方向的分速度和豎直方向的分速度的合速度,其方向一定與豎直方向(或水平方向)有夾角,D錯誤。
2、2.(平拋運動的理解)從離地面h高處投出A、B、C三個小球,A球自由下落,B球以速度v水平拋出,C球以速度2v水平拋出,則它們落地時間tA、tB、tC的關系是(不計空氣阻力)( )
A.tA<tB<tC B.tA>tB>tC
C.tA<tB=tC D.tA=tB=tC
答案 D
解析 平拋運動物體的飛行時間僅與高度有關,與水平方向的初速度大小無關,故tB=tC,而平拋運動的豎直分運動為自由落體運動,所以tA=tB=tC,D正確。
3.(平拋運動規(guī)律的應用)(多選)兩個物體做平拋運動的軌跡如圖所示,設它們拋出的初速度分別為va、vb,從拋出至碰到臺上的時間分別為ta、tb,則(
3、 )
A.va>vb B.va<vb
C.ta>tb D.ta<tb
答案 AD
解析 由題圖知,hb>ha,因為h=gt2,所以ta<tb,又因為x=v0t,且xa>xb,所以va>vb,A、D正確。
4.(平拋運動規(guī)律的應用)如圖所示,在同一豎直面內,小球a、b從高度不同的兩點,分別以初速度va和vb沿水平方向拋出,經過時間ta和tb后落到與兩拋出點水平距離相等的P點。若不計空氣阻力,下列關系式正確的是( )
A.ta>tb,va<vb B.ta>tb,va>vb
C.ta<tb,va<vb D.ta<tb,va>vb
答案 A
解析 由于小球b距地
4、面的高度小,由h=gt2可知tb<ta,而小球a、b運動的水平距離相等,由x=v0t可知,va<vb。由此可知A正確。
5.(平拋運動規(guī)律的應用)(多選)物體以初速度v0水平拋出,若不計空氣阻力,重力加速度為g,則當其豎直分位移與水平分位移相等時,以下說法中正確的是( )
A.豎直分速度等于水平分速度
B.瞬時速度大小為v0
C.運動的時間為
D.運動的位移大小為
答案 BCD
解析 由位移相等可知v0t=gt2,解得t=,又由于vy=gt=2v0,所以v==v0,s==v0t=,故A錯誤,B、C、D正確。
6.(平拋運動規(guī)律的應用)斜面上有P、R、S、T四個點,如圖所示,P
5、R=RS=ST,從P點正上方的Q點以速度v水平拋出一個物體,物體落于R點,若從Q點以速度2v水平拋出一個物體,不計空氣阻力,則物體落在斜面上的( )
A.R與S間的某一點 B.S點
C.S與T間某一點 D.T點
答案 A
解析 平拋運動的時間由下落的高度決定,下落的高度越高,運動時間越長。如果沒有斜面,從Q點以速度2v平拋,物體下落至與R等高時,其位置恰位于S點的正下方的一點,但實際當中斜面阻礙了物體的下落,物體會落在R與S點之間斜面上的某個位置,A項正確。
7.(與斜面結合的平拋運動問題)兩個相同高度的斜面傾角分別為30°、60°,兩小球分別由斜面頂端以相同水平速度v
6、水平拋出,如圖所示,不計空氣阻力,假設兩球都能落在斜面上,則分別向左、右兩側拋出的小球下落高度之比為( )
A.1∶2 B.3∶1
C.1∶9 D.9∶1
答案 C
解析 根據(jù)平拋運動的規(guī)律以及落在斜面上的特點可知,x=vt,y=gt2,tanθ=,分別將θ為30°、60°代入可得兩球平拋所經歷的時間之比為1∶3,兩球下落高度之比為1∶9,C正確。
8.(與斜面結合的平拋運動問題)跳臺滑雪是勇敢者的運動,運動員在專用滑雪板上,不帶雪杖在助滑路上獲得高速后水平飛出,在空中飛行一段距離后著陸,這項運動極為壯觀。設一位運動員由a點沿水平方向躍起,到山坡b點著陸,如圖所示。測得a、
7、b間距離L=40 m,山坡傾角θ=30°,山坡可以看成一個斜面。試計算(不計空氣阻力,g取10 m/s2):
(1)運動員起跳后在空中從a到b飛行的時間;
(2)運動員在a點的起跳速度大小。
答案 (1)2 s (2)10 m/s
解析 (1)運動員做平拋運動,其位移為L,將位移分解,其豎直方向上的位移Lsinθ=gt2
解得t= = s=2 s。
(2)水平方向上的位移Lcosθ=v0t
解得運動員在a點的起跳速度v0=10 m/s。
B組:等級性水平訓練
9.(綜合)如圖所示,從一根內壁光滑的空心豎直鋼管A的上端邊緣,沿直徑方向向管內水平拋入一鋼球,球與管壁多次相碰
8、后落地(球與管壁相碰時間不計)。若換一根等高但較粗的內壁光滑的空心豎直鋼管B,用同樣的方法拋入此鋼球,則運動時間( )
A.在A管中的球運動時間長
B.在B管中的球運動時間長
C.在兩管中的球運動時間一樣長
D.無法確定
答案 C
解析 小球被拋出后,做平拋運動,與管壁發(fā)生碰撞,水平方向速度反向,豎直方向速度不變,豎直方向仍然只受重力,做自由落體運動,小球的落地時間只取決于豎直高度,所以從同一高度水平拋出,小球在空中的運動時間不會改變。故選C。
10.(與斜面結合的平拋運動問題)如圖所示,從傾角為θ的斜面上的A點,以水平速度v0拋出一個小球,不計空氣阻力,它落在斜面上B點所
9、用的時間為( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 設小球落在B點時豎直速度為vy,速度與水平方向的夾角為β,由推論知tanβ=2tanθ,而且tanβ=,所以vy=2v0tanθ,故t==,B正確。
11.(與斜面結合的平拋運動問題)一水平拋出的小球落到一傾角為β的斜面上時,其速度方向與斜面垂直,運動軌跡如圖中虛線所示。則小球在豎直方向下落的距離與水平方向通過的距離之比為( )
A.tanβ B.2tanβ C. D.
答案 D
解析 設小球在豎直方向下落的距離y與水平方向通過的距離x之比等于tanα,即=tanα,如圖所示。又tanθ=,tanθ
10、=2tanα,所以=tanα=,故D正確。
12.(一般拋體運動問題)(多選)如圖所示,水平地面上不同位置的三個小球斜上拋,沿三條不同的路徑運動最終落在同一點,三條路徑的最高點是等高的,若忽略空氣阻力的影響,下列說法正確的是( )
A.沿路徑1拋出的小球落地的速率最大
B.沿路徑3拋出的小球在空中運動的時間最長
C.三個小球拋出的初速度豎直分量相等
D.三個小球拋出的初速度水平分量相等
答案 AC
解析 根據(jù)運動的合成與分解,將初速度分解為豎直方向和水平方向的分速度,三個小球上升高度相同,根據(jù)h=可知三個小球拋出的初速度豎直分量相等,故C正確;由t=及對稱性可知,三個小
11、球在空中運動的時間相等,所以B錯誤;由于沿路徑1拋出的小球水平位移最大,而運動時間相等,可知沿路徑1拋出的小球水平分速度最大,根據(jù)平行四邊形定則可知沿路徑1拋出的小球落地的速率最大,故A正確,D錯誤。
13.(平拋運動規(guī)律的應用)如圖所示,一小球從平臺上水平拋出,恰好落在平臺前一傾角為α=53°的斜面頂端并剛好沿斜面下滑,已知平臺到斜面頂端的高度為h=0.8 m,不計空氣阻力,取g=10 m/s2。(sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
(1)小球水平拋出的初速度v0的大小;
(2)斜面頂端與平臺邊緣的水平距離x。
答案 (1)3 m/s (2)1.2 m
解析 (1
12、)設小球到達斜面頂端時豎直方向分速度為vy,
則2gh=v,
又tanα=,代入數(shù)據(jù)解得v0=3 m/s。
(2)設從平臺運動到斜面頂端的時間為t,
則h=gt2,
又x=v0t,代入數(shù)據(jù)解得x=1.2 m。
14.(平拋運動規(guī)律的應用)如圖所示,水平地面上有一個坑,其豎直截面為半圓,ab為沿水平方向的直徑。若在a點以初速度v0沿ab方向拋出一小球,小球會擊中坑壁上的c點。已知c點與水平地面的距離為圓半徑的一半,求圓的半徑。
答案
解析 如圖所示,h=,
則Od=R,
小球做平拋運動的水平位移x=R+R,
豎直位移y=h=,
根據(jù)y=gt2,x=v0t,
聯(lián)立以上各式解得R=。
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