第5章 感知高考-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第二册同步练习（人教版2019）

练 高 中 物 理 必 修 第二册 （人教版） 1. （ 2023 ·浙江卷） 如图所 示， 在考虑空气阻力的 情况下， 一个小石子从 O 点抛出， 沿轨迹 OPQ 运动， 其中 P 是最高点。 若空气阻力大小 与瞬时速度大小成正比， 则小石子竖直方 向分运动的加速度大小 （ ） A． O 点最大 B． P 点最大 C． Q 点最大 D． 整个运动过程保持不变 2. （ 2023 ·湖南卷） 如图甲， 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乙所 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 v 1 和 v 2 ， 其中 v 1 方向水平， v 2 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 v 1 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 3. （ 2022 ·广东卷） 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， 一支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 L v B． 将击中 P 点， t 等于 L v C． 将击中 P 点上方， t 大于 L v D． 将击中 P 点下方， t 等于 L v 4． （ 2023 ·北京卷） 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 。 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 ） 图甲所示的实验中， A 球沿水平方向 抛出， 同时 B 球自由落下， 借助频闪 感 知 高 考 玩具子弹 积 木 L v P 第 3 题图 O P y Q x 第 1 题图 O v 2 v 1 谷粒 2 谷粒 1 P 甲 乙 第 2 题图 24 第五章 抛 体 运 动 练 仪拍摄上述运动过程。 图乙为某次实 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 0.8 m 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 xOy ， 并测量出另外 两个位置的坐标值 （ x 1 ， y 1 ）、 （ x 2 ， y 2 ）， 如图丙所示。 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 。 5. （ 2023 ·山西卷） 将扁平的石子向水面快速 抛出， 石子可能会在水面上一跳一跳地飞 向远方， 俗称 “打水漂”。 要使石子从水 面跳起产生 “水漂” 效果， 石子接触水面 时的速度方向与水面的夹角不能大于 θ 。 为了观察到 “水漂”， 一名同学将一颗石 子从距水面高度为 h 处水平抛出， 抛出速 度的最小值为多少？ （不计石子在空中飞 行时的空气阻力， 重力加速度大小为 g ） 6． （ 2022 ·全国甲卷） 将一个小球水平抛出， 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 条线段的长度 s 1 和 s 2 之比为 3 ∶ 7 。 重力加 速度大小取 g=10 m/s 2 ， 忽略空气阻力 。 求小球在抛出瞬间速度的大小。 s 1 s 2 第 6 题图 AB 甲 乙 x 1 O x y x 2 y 1 y 2 丙 第 4 题图 25 第二册 （人教版）高 中 物 理 必 修 人站在小孩同样的位置， 即 x 相同， 由于大人的高度 h 比较大， 则抛出速度较小， A 正确， B 错误； 大人蹲至 与小孩等高， 即 h 相等， 如果大人退后抛出圆圈并套取 前方同一物品， 则大人抛出的圆圈的水平位移较大， 所 以抛出时的速度要较大， 故 C 正确。 10． AC 【解析】 设初速度方向与竖直方向的夹角为 兹 ， 故有小球沿竖直方向的速度分量 v 竖 =v 0 cos 兹 ， 三个小球沿 竖直方向的分速度相同， 根据竖直上抛运动特点， 三个小 球在空中运动时间相同， B 错误， C 正确； 而 兹 1 >兹 2 >兹 3 ， 故 得知 v 0１ >v 02 >v 03 ， 根据对称性， 落地的速率与初速度大小相 同， 故 A 正确； 小球沿水平方向的速度分量 v 水 =v 0 sin 兹 ， 可知沿路径 1 抛出的小球水平速度分量最大， 故 D 错误。 11． 匀速 自由落体 【解析】 因为平抛运动在水平 方向上做匀速直线运动， 所以影子 1 做匀速运动； 在竖 直方向上做自由落体运动， 所以影子 2 做自由落体运动。 12． （ １ ） 6 （ ２ ） 画图见解析 （ 12 ， 0 ） （ ３ ） 4 10 姨 【解析】 （ 1 ） 设正方形的边长为 s 0 ， 竖直方向做竖 直上抛运动， v 0 ＝gt 1 ； 2s 0 = v 0 2 t 1 ； 水平方向做匀加速直线 运动， 3s 0 = v 1 2 t 1 ， 解得 v 1 ＝6 m/s 。 （ 2 ） 由竖直方向的对称性可知， 小球再经过 t 1 到 x 轴， 水平方向做初速度为零的匀加速直线运动， 所以回 到 x 轴时落到 x＝12 处， 位置 N 的坐标为 （ 12 ， 0 ）。 （ 3 ） 到达 N 点时竖直分速度大小为 v 0 ＝4 m/s ， 水平 分速度 v x ＝a 水平 t N ＝2v 1 ＝12 m/s ， 故 v 2 = v 2 0 +v 2 x 姨 =4 10 姨 m/s 。 13． （ １ ） 0.2 m/s （ ２ ） 53° （ ３ ） 200 m 【解析】 （ 1 ） 设水流速度为 v 1 ， 小船在静水中速度 为 v 2 ， 船身与河岸垂直时， x=v 1 t 1 ， 则有 v 1 = x t 1 ＝ 120 10 m/min＝ １２ m/min=0.2 m/s 。 （ 2 ） 船身逆水向上游行驶时 ， 速度情况如图所示， 则 d= v 2 ２ -v 2 １ 姨 t 2 ， 船身与河岸垂直时 ， d=v 2 t 1 ， 故得 v 2 =２0 m/min=0.33 m/s ； 船头与河岸 夹角 cos 琢= v 1 v 2 ， 得 琢＝５３° 。 （ 3 ） 河宽 d=v 2 t 1 =200 m 。 14． （ 1 ） 0.8 m/s 1.1 m （ 2 ） 4.0 s 【解析】 （ 1 ） y 轴方向在 0~2.0 s 内小球运动的加速 度为 a 1 ， 则 F 1 =ma 1 。 2.0 s 末小球在 y 轴方向的速度 v 1 = a 1 t 1 ， y 轴方向位移 y 1 = 1 2 a 1 t 2 1 ， 代入数据得 v 1 =0.8 m/s 。 x 轴方向为匀速直线运动， x 1 =v 0 t ， 2 s 内的位移 s= x 1 2 +y 1 2 姨 = 0.8 2 姨 m≈1.1 m 。 （ 2 ） 设 2.0 s 后小球运动的加速度为 a 2 ， 则 Ｆ ２ ＝ma 2 。 F 2 的作用时间为 t 2 时， 小球的速度变为与初速度相同。 由于水平方向匀速直线运动， 速度不变， 竖直方向速度 从 v 1 减小到 0 ， 即恢复原来的速度 v 1 =a 2 t 2 ， 代入数据 ， 解得 t 2 =4.0 s 。 15. （ 1 ） 1 s （ 2 ） 2.4 m/s （ 3 ） 6.8 m 【解析】 （ 1 ） 物体 A 上滑的过程中， 由牛顿第二定 律得 mgsin 兹＝ma 。 设经过 t 时间 B 物体击中 A 物体， 由 运动学公式 0＝v 1 －at ， 代入数据得 t＝1 s 。 （ 2 ） 平抛物体 B 的水平位移： x＝ 1 2 v 1 tcos 37°＝2.4 m ， 平抛速度： v 2 ＝ x t ＝2.4 m/s 。 （ 3 ） 物体 A 、 B 间的高度差： h＝ 1 2 v 1 tsin 37°＋ 1 2 gt 2 ＝ 6.8 m 。 感知高考 1. A 【解析】 由于空气阻力大小与瞬时速度大小成 正比， 小石子在 O 点时速度斜向上方， 此时速度最大， 空气阻力斜向下方最大， 上升过程与竖直方向夹角最 小， 故此时空气阻力分解在竖直方向最大， 根据牛顿第 二定律可知此时竖直方向分运动的加速度最大， 故选 A 。 2． B 【解析】 抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用， 加速度均为重力加速度， 故谷粒 1 的加速度等于谷粒 2 的加速度， A 错误； 谷粒 2 做斜向上抛运动， 谷粒 1 做 平抛运动， 均从 O 点运动到 P 点， 故位移相同。 在竖直 方向上谷粒 2 做竖直上抛运动， 谷粒 1 做自由落体运 动， 竖直方向上位移相同， 故谷粒 2 运动时间较长， C 错误； 谷粒 2 做斜抛运动， 水平方向上为匀速直线运 动， 故运动到最高点的速度即为水平方向上的分速度。 与谷粒 1 比较水平位移相同， 但运动时间较长， 故谷粒 2 水平方向上的速度较小， 即最高点的速度小于 v 1 ， B 正 确； 两谷粒从 O 点运动到 P 点的位移相同， 运动时间不 同， 故平均速度不相等， 谷粒 1 的平均速度大于谷粒 2 的平均速度， D 错误。 故选 B 。 3． B 【解析】 由题意知枪口与点 P 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 h= 1 2 gt 2 可知下落高度 相同， 所以将击中 P 点； 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 t= L v ， B 正确。 4. （ 1 ） ABD （ ２ ） 自由落体 A 球相邻两位置水 平距离相等 （ ３ ） 11 （ ４ ） x 2 -2x 1 y 2 -2y 1 【解析】 （ 1 ） 用频闪照相记录平抛小球在不同时刻 2 4 6 8 10 12 3 2 1 0 x y M N 第 12 题答图 第 13 题答图 琢 v 1 v 2 8 参考答案与解析 第六章 圆 周 运 动 1.圆周运动 1. BD 2. AC 【解析】 由题意可知探测器匀速圆周运动 n 周所需时间 Δt＝t 2 －t 1 ， 故其周期 T＝ Δt n ＝ t 2 -t 1 n ， 故 A 正确； 由周期公式有 T＝ 2仔r v ， 故 C 正确。 3. B 【解析】 由 v＝rω ， ω＝2仔n 得 n＝ v 2仔r = 120×10 3 3 600×2×3.14×30×10 -2 r/s≈17.7 r/s ≈1000 r/min ， B 正确。 4. D 5. A 6. A 【解析】 甲、 乙、 丙之间属于齿轮传动， 所以 轮子边缘的线速度相等， 即 v 甲 ＝v 乙 ＝v 丙 ， 由 v＝ωr 得 ω 1 r 1 ＝ ω 3 r 3 ， 所以 ω 3 ＝ ω 1 r 1 r 3 ， 故 A 正确。 7. A 8. D 【解析】 设小球 A 、 B 做圆周运动的半径分别 为 r 1 、 r 2 ， 则 v 1 ∶ v 2 ＝ωr 1 ∶ ωr 2 ＝r 1 ∶ r 2 ＝1 ∶ 4 ， 又因 r 1 ＋r 2 ＝1 m ， 所以小球 B 到转轴 O 的距离 r 2 ＝0.8 m ， D 正确。 9. B 【解析】 传动中三轮边缘的线速度大小相等， 由 v=2仔nr ， 得 n 1 D 1 =n 2 D 2 ， 所以 n 2 n 1 = D 1 D 2 ， 故 B 正确。 10. C 【解析】 飞镖水平抛出做平抛运动， 在水平方 向做匀速直线运动， 因此 t= L v 0 ， A 错误； 飞镖击中 P 点 时， P 恰好在最下方， 则 2r= 1 2 gt 2 ， 解得圆盘的半径为 r= gL 2 4v 2 0 ， B 错误； 飞镖击中 P 点， 则 P 点转过的角度满 足 兹=ωt=仔+2k仔 （ k=0 ， 1 ， 2 ， …）， 故 ω= 兹 t = （ 2k+1 ） 仔v 0 L ， 则圆盘转动角速度的最小值为 仔v 0 L ， C 正确； P 点随圆 盘转动的线速度为 v=ωr= （ 2k+1 ） 仔v 0 L · gL 2 4v 2 0 = （ 2k+1 ） 仔gL 4v 0 ， P 点随圆盘转动的线速度不可能为 仔gL 2v 0 ， D 错误 。 故 选 C 。 11. dω 仔-兹 【解析 】 根据 题意可知， 若圆筒不转， 子 弹将沿直线运动直接打在 a′ 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； 本实验需要借助重垂线确定竖直方 向， B 正确； 实验过程先打开频闪仪 ， 再水平抛出小 球， C 错误， D 正确。 （ 2 ） 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 ） 小球从高度为 0.8 m 的桌面水平抛出， 根据运 动学公式 h＝ 1 2 gt 2 ， 解得 t=0.4 s ， 频闪仪每秒频闪 25 次， 频闪周期 T= 1 25 s=0.04 s ， 则 0.4 s 内最多有 t T =10 个频闪周期， 最多拍到 11 个位置。 （ 4 ） 如图所示， 假设重垂线的方向与图中 y 轴正方 向的夹角为 兹 ， 则真实水平方向与图中 x 轴正方向的夹 角也为 兹 ， 根据频闪照片可知小球从 O 点到位置 （ x 1 ， y 1 ） 用时为 t ， 从 （ x 1 ， y 1 ） 位置到 （ x 2 ， y 2 ） 用时也为 t ， 则小球在 x 轴正方向上的加速度为 -gsin 兹 ， 在 y 轴正方 向上的加速度为 gcos 兹 ， 则有 （ x 2 -x 1 ） -x 1 =-gsin 兹 · t 2 ， （ y 2 - y 1 ） -y 1 =gcos 兹 · t 2 ， 联立可得 tan 兹= x 2 -2x 1 y 2 -2y 1 。 5． 2gh 姨 tan 兹 【解析】 石子做平抛运动， 竖直方向做自 由落体运动， 则有 2gh=v 2 y ， 可得落到水面上时的竖直速 度 v y = 2gh 姨 ， 由题意可知 v y v 0 ≤tan 兹 ， 即 v 0 ≥ 2gh 姨 tan 兹 ， 石子抛出速度的最小值为 2gh 姨 tan 兹 。 6. 2 5 姨 5 m/s 【解析】 频闪仪每隔 0.05 s 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 t=4T=0.05×4 s=0.2 s 。 设抛出瞬间小球的 速度为 v 0 ， 每相邻两球间水平方向上的位移为 x ， 竖直 方向上的位移分别为 y 1 、 y 2 ， 根据平抛运动位移公式有 x= v 0 t ， y 1 = 1 2 gt 2 = 1 2 ×10×0.2 2 m=0.2 m ， y 2 = 1 2 g （ 2t ） 2 - 1 2 gt 2 = 1 2 ×10× （ 0.4 2 -0.2 2 ） m=0.6 m ， 令 y 1 =y ， 则有 y 2 =3y 1 =3y ， 已标注的线段 s 1 、 s 2 分别为 s 1 = x 2 +y 2 姨 ， s 2 = x 2 + （ 3y ） 2 姨 = x 2 +9y 2 姨 ， 则有 x 2 +y 2 姨 ∶ x 2 +9y 2 姨 =3 ∶7 ， 整理得 x= 2 5 姨 5 y ， 故在抛出瞬间小球的速度大小为 v 0 = x t = 2 5 姨 5 m/s 。 ω v a b O a′ 仔-兹 第 11 题答图 第 4 题答图 真实水平方向 x x 1 x 2 y 1 y 2 y 重锤线 兹 兹 9