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考点5 抛体运动和圆周运动
第二部分 考前回扣练
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1.一小球从水平地面斜向上抛出,最后又落回同一水平面,不计空气阻力,在下图中能正确表示速度矢量变化过程的是( )
[答案] B
[解析] 斜抛运动由于只受重力,水平速度保持不变,而竖直分速度均匀变化。根据Δv=at=gt可知,速度矢量的变化方向与加速度的方向相同,而斜抛运动的加速度为重力加速度g,故速度矢量的变化方向应沿竖直方向,所以速度矢量末端应在同一竖直线,故C正确;A、B、D错误。
2.(多选)如图所示是用铁丝做的立方体骨架,从顶点A水平抛出一个小球,小球恰能击中B点。已知正方体的边长为l,重力加速度为g,不计空气阻力,则( )
A.小球做平抛运动的初速度为eq \r(gl)
B.小球落到B点的速度为eq \r(3gl)
C.小球落到B点的速度方向与水平方向的夹角为45°
D.小球在运动过程中,速度的大小时刻改变,加速度的方向时刻改变
[答案] AB
[解析] 根据平抛运动的规律eq \r(2)l=v0t,l=eq \f(1,2)gt2,vy=gt,vB=eq \r(v\o\al(2,0)+v\o\al(2,y)),解得v0=eq \r(gl),vB=eq \r(3gl),tan θ=eq \f(vy,v0)=eq \r(2),小球落到B点的速度方向与水平方向的夹角不是45°,A、B项正确,C项错误;小球在运动过程中,加速度的方向是不改变的,D项错误。
3.甲同学以速度v1将铅球水平推出,推出点距地面高度为H1,乙同学身高较高,将铅球在距地面H2高度处水平推出(H2>H1),两位同学推出铅球的水平位移恰好一样,不计空气阻力的作用,则乙同学推出铅球的速度为( )
A. eq \r(\f(H2,H1))v1
B. eq \r(\f(H1,H2))v1
C.eq \f(H1,H2)v1
D.eq \f(H2,H1)v1
[答案] B
[解析] 由h=eq \f(1,2)gt2得:t=eq \r(\f(2h,g));物体飞行的水平距离为:x=v0t=v0·eq \r(\f(2h,g));由于两位同学推出铅球的水平位移恰好一样,则:eq \f(v2,v1)= eq \r(\f(H1,H2)),即:v2= eq \r(\f(H1,H2))v1,故B正确,A、C、D错误。
4.(多选)如图所示,小球从斜面底端A点正上方h高处,以某一速度正对倾角为θ的斜面水平抛出时,小球到达斜面的位移最小(重力加速度为g),则( )
A.小球平抛的初速度v0=eq \r(\f(gh,2))sin θ
B.小球平抛的初速度v0=sin θeq \r(\f(gh,2cos θ))
C.飞行时间t=eq \r(\f(2h,g))cos θ
D.飞行时间t=eq \r(\f(2h,g)·cos θ)
[答案] AC
[解析] 过抛出点作斜面的垂线,如图所示,当小球落在斜面上的B点时,位移最小,设运动的时间为t,则
水平方向:x=hcos θ·sin θ=v0t
竖直方向:y=hcos θ·cos θ=eq \f(1,2)gt2。
解得v0= eq \r(\f(gh,2))sin θ,t=eq \r(\f(2h,g))cos θ。
5.(多选)质量为m的小球由轻绳a和b系于一轻质木架上的A点和C点,绳长分别为La、Lb,且La<Lb,如图所示。当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动。绳a在竖直方向、绳b在水平方向。当小球运动到图示位置时,绳b被烧断同时杆也停止转动,不计空气阻力,则( )
A.小球仍在水平面内做匀速圆周运动
B.绳b被烧断瞬间,a绳中拉力突然增大
C.绳b被烧断瞬间,小球所受的合外力突然变小
D.若角速度ω较大,小球可以在垂直于平面ABC
的竖直平面内做圆周运动
[答案] BD
[解析] 小球原来在水平面内做匀速圆周运动,绳b被烧断后,小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动或做圆周运动,故A项错误;绳b被烧断前,小球在竖直方向受力平衡,绳a中的拉力等于小球的重力,绳b被烧断瞬间,绳a中的拉力与重力的合力提供小球的向心力,而向心力竖直向上,绳a中的拉力大于重力,即拉力突然增大,B项正确;绳b被烧断瞬间,小球的速度没有变化,做圆周运动的半径由Lb变成La,根据向心力F=meq \f(v2,r),La<Lb可知,小球所受的合外力突然变大,C项错误;小球在垂直于平面ABC的竖直平面内做圆周运动刚好通过最高点时的速度v0=eq \r(gLa),根据机械能守恒定律得eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0)+mg×2La=eq \f(1,2)mv2,解得v=eq \r(5gLa),若角速度ω较大,小球原来的速度v≥eq \r(