第5章 抛体运动 高考真题演练-【金版教程】2024-2025学年高中物理必修第二册作业与测评课件PPT（人教版2019）

第五章　高考真题演练 一、选择题 1．(2024·浙江6月选考)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 解析: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；蝴蝶转弯时做曲线运动，所受合力指向轨迹凹侧，与运动方向不在同一条直线上，故B错误；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；小猫蹬地时，有斜向上的加速度，由牛顿第二定律可知，弹力大于所受重力，故D正确。　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析:由题图可知篮球做曲线运动，所以篮球所受合力F应指向运动轨迹的凹侧，故只有A可能正确。　 2．(2023·辽宁高考)某同学在练习投篮，篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示，篮球所受合力F的示意图可能正确的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3．(2024·海南高考)在跨越河流表演中，一人骑车以25 m/s的速度水平冲出平台，恰好跨越河流落在河对岸平台上，已知河流宽度25 m，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，则两平台的高度差h为(　　) A．0.5 m B．5 m C．10 m D．20 m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 4．(2024·湖北高考)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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 6．(2024·江苏高考)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．在空中运动的时间相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 8．(2024·江西高考)(多选)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v0，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vx和竖直方向分速度vy与时间t的关系，下列图像可能正确的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 9．(2023·湖南高考)如图a，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b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v1和v2，其中v1方向水平，v2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v1 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 解析：忽略空气阻力，则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做斜上抛运动，谷粒1做平抛运动，由竖直方向的分运动可知，两谷粒从O到P的运动时间t2>t1，从O到P两谷粒在水平方向的位移相同，由水平方向做匀速直线运动知，两谷粒的水平分速度关系为v2x<v1，即谷粒2在最高点的速度小于v1，B正确，C错误；两谷粒从O到P的位移相同，运动时间不同，故平均速度不相等，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 二、实验题 11．(2024·河北高考)图2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3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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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________ m/s(当地重力加速度g为9.8 m/s2，保留2位有效数字)。 相同 如图所示 0.71 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 12．(2023·浙江6月选考)在“探究平抛运动的特点”实验中 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (1)用图1装置进行探究，下列说法正确的是________ A．只能探究平抛运动水平分运动的特点 B．需改变小锤击打的力度，多次重复实验 C．能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点 (2)用图2装置进行实验，下列说法正确的是________ A．斜槽轨道M必须光滑且其末端水平 B．上下调节挡板N时必须每次等间距移动 C．小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下 B C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 13．(2023·北京高考)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 ABD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (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。 自由落体 A球相邻两位置水平距离相等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (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(x1，y1)、(x2，y2)，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________。 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 三、计算题 14．(2024·北京高考)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v0； (3)管口单位时间内流出水的体积Q。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 15．(2023·新课标卷)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”，一同学将一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) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16．(2022·全国甲卷)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，所标出的两个线段的长度s1和s2之比为3∶7。重力加速度大小取g＝10 m/s2，忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 解析：车冲出平台后做平抛运动，设其做平抛运动的时间为t，竖直方向有h＝eq \f(1,2)gt2，水平方向有x＝v0t，其中水平位移x＝25 m，初速度v0＝25 m/s，联立解得h＝5 m，故选B。 解析：青蛙做平抛运动，设初速度为v0，运动时间为t，水平位移为x，竖直位移为y，则水平方向有x＝v0t，竖直方向有y＝eq \f(1,2)gt2，联立可得v0＝xeq \r(\f(\a\vs4\al(g),2y))，因此水平位移x越小，竖直位移y越大，则初速度v0越小，结合题图分析可知，若青蛙以最小的初速度完成跳跃，则它应跳到荷叶c上面，故选C。 5．(2022·广东高考)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eq \f(L,v) B．将击中P点，t等于eq \f(L,v) C．将击中P点上方，t大于eq \f(L,v) D．将击中P点下方，t等于eq \f(L,v) 解析：小积木与子弹在竖直方向均做自由落体运动，其相对高度不变，分析可知，以积木为参考系，子弹做射向P点的匀速直线运动，故将击中P点，运动时间t＝eq \f(L,v)。故A、C、D错误，B正确。 解析：喷泉在空中的运动为斜抛运动，只受重力作用，则a、b的加速度相同，均为重力加速度，A正确；喷泉由出射点到落地的过程，由对称性可知最大高度h＝eq \f(1,2)geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t,2))) eq \s\up12(2)，又ha<hb，则喷泉a在空中运动的时间ta小于喷泉b在空中运动的时间tb，D错误；喷泉在最高点的速度等于初速度的水平分量，结合x＝v0xt及ta<tb可知，喷泉a在最高点的速度vax大于喷泉b在最高点的速度vbx，C错误；由C项分析知vax>vbx，根据速度的合成与分解可知，两喷泉的初速度不同，B错误。 7．(2024·浙江1月选考)如图所示，小明取山泉水时发现水平细水管到水平地面的距离为水桶高的两倍，在地面上平移水桶，水恰好从桶口中心无阻挡地落到桶底边沿A。已知桶高为h，直径为D，则水离开出水口的速度大小为(　　) A．eq \f(D,4) eq \r(\f(g,h)) B．eq \f(D,2) eq \r(\f(g,2h)) C．eq \f(（\r(2)＋1）D,2) eq \r(\f(g,2h)) D．(eq \r(2)＋1)Deq \r(\f(g,2h)) 解析：以一小份水为研究对象，设其离开出水口的速度大小为v0，从出水口运动到桶口所用时间为t1，从出水口运动到A处所用时间为t2，小份水离开出水口后做平抛运动，竖直方向有h＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,1)，2h＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,2)，水平方向，小份水由桶口运动到A处，有v0(t2－t1)＝eq \f(D,2)，联立解得v0＝eq \f(（\r(2)＋1）D,2) eq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h))，故选C。 解析：从跃出水面到冲到最高处的过程中，小鱼做斜抛运动，则小鱼在水平方向上做匀速直线运动，则vx不变，x＝vxt，故A可能正确，C错误；小鱼在竖直方向上做竖直上抛运动，有y＝vy0t－eq \f(1,2)gt2，vy＝vy0－gt，且vy最终减为0，故B错误，D可能正确。 10．(2024·山东高考)(多选)如图所示，工程队向峡谷对岸平台抛射重物，初速度v0大小为20 m/s，与水平方向的夹角为30°，抛出点P和落点Q的连线与水平方向夹角为30°，重力加速度大小取10 m/s2，忽略空气阻力。重物在此运动过程中，下列说法正确的是(　　) A．运动时间为2eq \r(3) s B．落地速度与水平方向夹角为60° C．重物离PQ连线的最远距离为10 m D．轨迹最高点与落点的高度差为45 m 解析：将初速度v0分解为沿PQ方向的分速度v1和垂直PQ方向的分速度v2，则有v1＝v0cos60°＝10 m/s，v2＝v0sin60°＝10eq \r(3) m/s，将重力加速度g分解为沿PQ方向的分加速度a1和垂直PQ方向的分加速度a2，则有a1＝gsin30°＝5 m/s2，a2＝gcos30°＝5eq \r(3) m/s2，垂直PQ方向，根据对称性可得，重物运动的时间为t＝2eq \f(v2,a2)＝4 s，重物离PQ连线的最远距离为dmax＝2,2)eq \f(v,2a2) ＝10eq \r(3) m，故A、C错误；重物落地时竖直分速度大小为vy＝－v0sin30°＋gt＝30 m/s，则落地速度与水平方向夹角θ的正切值为tanθ＝eq \f(\a\vs4\al(vy),vx)＝eq \f(\a\vs4\al(vy),v0cos30°)＝eq \r(3)，可得θ＝60°，故B正确；从抛出到最高点所用时间为t1＝eq \f(v0sin30°,g)＝1 s，则从最高点到落点所用时间为t2＝t－t1＝3 s，且重物从最高点到落点做平抛运动，则轨迹最高点与落点的高度差为h＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,2)＝45 m，故D正确。 解析：①为保证钢球每次做平抛运动的初速度相同，每次由静止释放钢球时，必须让钢球在斜槽上的高度相同。 ②用平滑曲线拟合，使尽可能多的点落在线上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，可描绘钢球做平抛运动的轨迹如答案图所示。 ③因为抛出点在坐标原点，为方便计算，在图线上找一较远的点(14.0 cm，19.0 cm)，设钢球从坐标原点运动到该点所用时间为t，根据平抛运动规律有x＝v0t，y＝eq \f(1,2)gt2，联立并代入数据，解得钢球做平抛运动的初速度大小v0＝0.71 m/s。 (3)用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为________。 A．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(d,2))) eq \r(\f(g,2y1)) B．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(d,2))) eq \r(\f(g,y2－y1)) C．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x－\f(d,2))) eq \r(\f(g,2y4)) D．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x－\f(d,2))) eq \r(\f(g,2y4)) 解析：(1)用题图1所示的实验装置，只能观测两小球下落的时间是否相等，则只能探究平抛运动竖直分运动的特点，故A、C错误；为了获得普遍性结论，在实验过程中，需要改变小锤击打的力度，以改变平抛小球的初速度，多次重复实验，故B正确。 (2)为了保证小球做平抛运动，需要斜槽末端水平，为了保证每次小球做平抛运动的初速度相等，只需要每一次使小球从斜槽M上同一位置由静止滚下，斜槽不需要光滑，故A错误，C正确；上下调节挡板N时若每次不等间距移动，也可准确记录小球做平抛运动经过的位置，从而描出轨迹，故B错误。 (3)小球做平抛运动，竖直方向有yn＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,n)，水平方向有nx－eq \f(d,2)＝v0tn(n＝1，2，3，4)，联立可得v0＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(nx－\f(d,2))) eq \r(\f(\a\vs4\al(g),2yn))(n＝1，2，3，4)，故A、B、C错误，D正确。 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(x2－2x1,y2－2y1))) 解析：(1)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，且小球必须水平抛出，A、D正确；本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确；小球下落时间比较短，为记录小球更多的位置信息，应先打开频闪仪，再水平抛出小球，C错误。 (2)根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可以判断出A球竖直方向的分运动与B球运动相同，即都做自由落体运动；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h＝0.8 m的桌面水平飞出，根据h＝eq \f(1,2)gt2，解得小球下落时间t＝0.40 s，频闪仪每秒频闪25次，相邻两次闪光的时间间隔T＝eq \f(1,25) s＝0.04 s，所以最多可以得到小球在空中运动的eq \f(t,T)＝10个位置。 解析：(4)设重垂线方向与y轴间的夹角为θ， 若重垂线在y轴左侧，如图甲所示，将重力沿x轴、 y轴分解，由牛顿第二定律得：－mgsinθ＝max1， mgcosθ＝may1，解得ax1＝－gsinθ，ay1＝gcosθ，则 小球在x轴方向和y轴方向上均做匀变速直线运动， 由匀变速直线运动规律得：(x2－x1)－x1＝－gsinθ(2T)2，(y2－y1)－y1＝gcosθ(2T)2，两式相比得tanθ＝eq \f(－x2＋2x1,y2－2y1)；若重垂线在y轴右侧，如图乙所示，将重力沿x轴、y轴分解，由牛顿第二定律得：mgsinθ＝max2，mgcosθ＝may2，解得ax2＝gsinθ，ay2＝gcosθ，小球在x轴方向和y轴方向上均做匀变速直线运动，由匀变速直线运动规律得：(x2－x1)－x1＝gsinθ·(2T)2，(y2－y1)－y1＝gcosθ(2T)2，两式相比得tanθ＝eq \f(x2－2x1,y2－2y1)。综上所述，重垂线方向与y轴间夹角的正切值为eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(x2－2x1,y2－2y1)))。 答案：(1)eq \r(\f(2h,g))　(2)deq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h))　(3)Sdeq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h)) 解析：(1)水在空中做平抛运动，由平抛运动规律得，水在竖直方向做自由落体运动，有 h＝eq \f(1,2)gt2 解得t＝eq \r(\f(2h,g))。 (2)由平抛运动规律得，水在水平方向做匀速直线运动，有d＝v0t 解得v0＝deq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h))。 (3)管口单位时间内流出水的体积Q＝Sv0 解得Q＝Sdeq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h))。 答案：eq \f(\a\vs4\al(\r(2gh)),tanθ) 解析：石子抛出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，设接触水面时的竖直分速度为vy，则有veq \o\al(2,y)＝2gh 设抛出速度为v0，由题意可知eq \f(vy,v0)≤tanθ 联立解得v0≥eq \f(\a\vs4\al(\r(2gh)),tanθ) 则石子抛出速度的最小值为eq \f(\a\vs4\al(\r(2gh)),tanθ)。 答案：eq \f(2\r(5),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，故图中相邻两球影像的时间间隔为t＝4T＝4×0.05 s＝0.2 s 设抛出瞬间小球的速度大小为v0，s1、s2所对应的水平方向上的位移均为x，竖直方向上的位移分别为y1、y2，根据平抛运动规律有x＝v0t y1＝eq \f(1,2)gt2 y1＋y2＝eq \f(1,2)g(2t)2 由平行四边形定则，有s1＝2,1)eq \r(x2＋y) s2＝2,2)eq \r(x2＋y) 由题知s1∶s2＝3∶7 联立解得v0＝eq \f(2\r(5),5) m/s。 $$