第5章 抛体运动 水平测评-【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　水平测评 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间75分钟。 第Ⅰ卷(选择题，共50分) 一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1．下列与曲线运动有关的叙述，正确的是(　　) A．物体做曲线运动时，速度方向一定时刻改变 B．物体运动速度改变，它一定做曲线运动 C．物体做曲线运动时，加速度一定变化 D．物体做曲线运动时，有可能处于平衡状态 解析:做曲线运动的物体，其速度方向沿轨迹的切线方向，是不断变化的，不可能处于平衡状态，故A正确，D错误；物体速度发生变化，不一定是曲线运动，如变速直线运动，故B错误；物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，它的加速度可以恒定不变，如平抛运动，故C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2．(2023·浙江省舟山市普陀中学高一校联考期中)2022年2月15日，北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛，中国选手苏翊鸣摘得个人首枚冬奥金牌，也是中国单板滑雪在冬奥历史上的首枚金牌。下图中虚线表示运动轨迹，在图示位置时的速度v及其所受合力F的方向可能正确的是(　　) 解析：根据题意可知，运动员做曲线运动，速度方向沿运动轨迹上对应点的切线方向，所受合力指向曲线弯曲的内侧，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3．有人驾驶一电动船横渡一条两河岸平行的景观河，已知河宽d＝50 m，景观河水流的速度v1＝3 m/s，电动船在静水中航行的速度v2＝4 m/s。横渡景观河时，电动船的船头始终与河岸垂直，下列说法正确的是(　　) A．电动船可以到达正对岸 B．电动船过河的时间是10 s C．电动船的速度大小是5 m/s D．电动船在河中的运动轨迹是一条曲线 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 4．袋鼠前肢短小，后肢长而粗壮，弹跳力特别强。如图所示，假设袋鼠在草原上受到敌害追逐时，一下子跳出将近14 m远、2.45 m高。不计空气阻力，g取10 m/s2，则下面数据与袋鼠的起跳速度最接近的是(　　) A．10 m/s B．12 m/s C．15 m/s D．20 m/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5．如图所示是一种“投珠入瓶”的游戏，游戏者与两个等高的塑料瓶在水平面上排成一条直线，游戏者从同一位置先后两次将玻璃珠(可视为质点)水平抛出，分别进入瓶1、瓶2中，玻璃珠进入瓶口时的速度方向与水平面的夹角分别为53°和37°。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，忽略瓶口大小及空气阻力，则瓶1、瓶2与游戏者的水平距离之比为(　　) A．3∶4 B．4∶5 C．7∶15 D．9∶16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 6．(2024·山西省太原市高一下期中)如图所示，物块A、B在同一竖直平面内由轻绳跨过定滑轮连接，当物块B在外力作用下沿直线向右减速运动，下列说法正确的是(　　) A．物块A向下做加速运动 B．物块A向下做减速运动 C．当轻绳与水平方向的夹角为θ时，A、B速度之比为sinθ D．当轻绳与水平方向的夹角为θ时，A、B速度之比为tanθ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10．三级跳远是速度、力量和平衡能力的结合。设运动员在空中运动过程只受重力和沿跳远方向恒定的水平风力作用，地面水平、无杂物、无障碍，运动员每次起跳姿势不变且与地面的作用时间不计，假设人着地反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，如图所示，运动员从A点开始起跳到D点的整个过程中均在竖直平面内运动，下列说法正确的是(　　) A．每次运动到最高点时速度相等 B．每次起跳速度方向与水平方向的夹角相等 C．运动员在空中时的加速度恒定 D．从起跳到着地三段运动水平方向速度变化量相等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 第Ⅱ卷(非选择题，共50分) 二、实验题(本题共2小题，共12分) 11．(6分)(2023·陕西省渭南市大荔县高一下期末)用如图甲所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PO滑下后从O点水平飞出，落在水平放置的倾斜挡板MN上，由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点，移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (1)实验时，每次都从同一位置由静止释放钢球，这样做是为了确保每次钢球从O点飞出时____________。 (2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于O点，在下图中，坐标原点选择正确的是________。 速度相同 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (3)若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图乙所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则求得钢球平抛的初速度大小为________(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12．(6分)2023年夏天，异常炎热，这注定水枪玩具销售火爆，不仅儿童玩水枪，甚至成人也开始玩。据《钛媒体》报道，今年夏天，汕头的工厂几乎都在做电动水枪，生产电动水枪的玩具厂数量相较去年翻了至少5倍；在玩具枪市场，今年夏天水枪销量占比已经超过了90%。周潇同学有一把电动水枪，它有三种模式，一种是散射，一种是直线连续喷射，还有一种是脉冲式发射。周潇同学想测定后两种模式水枪的发射速度。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (1)将电动水枪水平固定在铁架台上，采用直线连续喷水模式，按压扳机后细水柱沿直线喷出，在空中划出一条曲线，如图甲所示。在铁架台后面平行于水枪竖直固定一块坐标板，使O点处于枪口位置，x轴与枪口在同一水平线上，水枪喷水后用手机拍照，得到如图乙所示的轨迹。如果重力加速度g＝10 m/s2，根据图中轨迹可得初速度v0＝________ m/s。(结果保留一位小数) (2)如果水枪并不完全水平，而是枪口略向下偏，则根据图乙数据测出的初速度相对实际值________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。 2.5 偏小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (3)改用脉冲发射方式，每次发射都射出一个“水弹”(很短的小水柱)。测出枪口的高度及“水弹”的射程。改变水枪高度，多次实验。根据实验数据作出枪口高度(y)与射程的平方(x2)关系图线如图丙所示。 如果重力加速度g＝10 m/s2，由图可知水枪发射“水弹”的初速度大小为________ m/s。 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 三、计算题(本题共3小题，共38分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 13．(10分)如图所示，起重机将重物吊运到高处的过程中经过A、B两点，重物的质量m＝500 kg，A、B间的水平距离d＝10 m。重物自A点起，沿水平方向做vx＝1.0 m/s的匀速运动，同时沿竖直方向做初速度为零、加速度a＝0.2 m/s2的匀加速运动，忽略吊绳的质量及空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)重物由A运动到B的时间； (2)重物经过B点时速度的大小； (3)重物由A到B的位移大小。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 14．(10分)在真空环境内探测微粒在重力场中 能量的简化装置如图所示，P点处有一个微粒源， 能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微 粒。高度为h的探测屏AB竖直放置，离P点的水平 距离为L，上端A与P点的高度差也为h(不计空气阻力， 已知重力加速度为g)。 (1)若微粒打在探测屏AB的中点，求微粒在空中飞行的时间； (2)求能被探测屏探测到的微粒的初速度范围。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15．(18分)如图所示，竖直面内虚线与x轴之间宽度为H的区域内存在大小恒定的水平风力(其他区域不存在风力)。自该区域上方某一点A(图中未画出)将质量为m的小球以一定初速度水平抛出，恰好从坐标原点O进入风力区域。若风力沿水平向左方向，小球从点Q(1 m，3 m)离开风力区域时的速度方向恰好竖直向下；若风力沿水平向右方向，小球恰好做直线运动，并从P点离开该区域。竖直方向只受重力作用，且重力加速度大小为g＝10 m/s2。求： (1)P点坐标； (2)小球从Q点离开时的速度大小； (3)小球抛出点A的坐标。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 解析：横渡景观河时，电动船的船头始终与河岸垂直，电动船垂直沿岸方向的速度为v2＝4 m/s，平行河岸方向的速度为v1＝3 m/s，电动船沿着河岸方向的速度不为零，所以无法到达正对岸，故A错误；电动船过河的时间为t＝eq \f(d,v2)＝eq \f(50,4) s＝12.5 s，故B错误；根据运动的合成可知，电动船的速度大小为v＝2,1)eq \r(v＋veq \o\al(2,2)) ＝eq \r(32＋42) m/s＝5 m/s，故C正确；电动船在河中的两个分运动为匀速直线运动，故其合运动为匀速直线运动，则电动船在河中的运动轨迹为一条直线，故D错误。 解析：设袋鼠起跳时竖直方向速度为vy，水平方向速度为v0，袋鼠从起跳至运动到最高点为平抛运动的逆运动，竖直方向上有h＝eq \f(1,2)gt2，vy＝gt，水平方向上有eq \f(x,2)＝v0t，其中x＝14 m，h＝2.45 m，起跳速度v＝2,0)eq \r(v＋veq \o\al(2,y)) ，联立可得v＝12.2 m/s，故选B。 解析：玻璃珠在空中做平抛运动，有x＝v0t，h＝eq \f(1,2)gt2，设进入瓶口时速度方向与水平面的夹角为θ，有tanθ＝eq \f(vy,v0)＝eq \f(\a\vs4\al(gt),v0)，联立可得x＝eq \f(2h,tanθ)，可知瓶1、瓶2与游戏者的水平距离之比为x1∶x2＝tanθ2∶tanθ1＝tan37°∶tan53°＝9∶16，故选D。 解析：当轻绳与水平方向的夹角为θ时，将B的速度vB沿绳方向和垂直于绳的方向进行分解，沿绳方向的分速度等于A的速度vA，则有vA＝vBcosθ，解得eq \f(vA,vB)＝cosθ，故C、D错误；当物块B在外力作用下沿直线向右减速运动过程中，B的速度vB减小，轻绳与水平方向的夹角θ增大，cosθ减小，由vA＝vBcosθ可知，A的速度vA方向向下，大小减小，物块A向下做减速运动，故A错误，B正确。 7．(2023·青海省西宁市大通回族土族自治县高一下期末)一物体(可视为质点)在xOy平面上运动，t＝0时，质点在坐标原点上。物体在x轴方向上的初速度为零，加速度随时间变化关系图像如图甲所示，在y方向上的速度随时间变化关系图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．物体在0～3 s的运动轨迹是一条直线 B．物体在t＝1 s内发生的位移大小为4 m C．物体在t＝2 s时的速度大小为2eq \r(2) m/s D．物体在t＝3 s时的速度大小为2eq \r(10) m/s 解析：由题图可知，0～3 s内，物体在x轴方向上做初速度为零、加速度a＝2 m/s2的匀加速直线运动，在y轴方向上做vy＝2 m/s的匀速直线运动，则物体在0～3 s的运动轨迹是一条曲线，故A错误；在t＝1 s内沿x轴方向的位移为x＝eq \f(1,2)at2＝1 m，沿y轴方向的位移为y＝vyt＝2 m，则物体在t＝1 s内发生的位移大小为s＝eq \r(x2＋y2)＝eq \r(5) m，故B错误；t＝2 s时物体在x轴方向上的分速度为vx＝at＝4 m/s，y轴方向上的分速度为vy＝2 m/s，则物体在t＝2 s时的速度大小为v＝2,x)eq \r(v＋veq \o\al(2,y)) ＝2eq \r(5) m/s，同理，物体在t＝3 s时的速度大小为v′＝2eq \r(10) m/s，故C错误，D正确。 8．(2023·山西省长治市高一下期中)如图所示，一篮球以某一速度垂直碰撞篮板后被反向弹回，弹回后篮球的球心恰好经过篮筐的中心。已知篮球的半径为r，篮球的抛出点与篮板的碰撞点的高度差为H、水平距离为s，篮筐中心到篮板的水平距离为L，篮球与篮板的碰撞点与篮筐的高度差为h。不计空气阻力及篮球的旋转，重力加速度大小为g，则(　　) A．篮球弹回到落入篮筐用时eq \r(\f(2h,g)) B．篮球弹回时的速度大小为Leq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h)) C．篮球抛出到碰板用时eq \r(\f(\a\vs4\al(g),2H)) D．篮球碰板时的速度大小为(s－r)eq \r(\f(\a\vs4\al(g),2H)) 解析：篮球从弹回到落入篮筐的过程，根据平抛运动知识， 竖直方向有h＝eq \f(1,2)gt2，水平方向有L－r＝vt，解得所用时间t＝ eq \r(\f(2h,g))，篮球弹回时的速度大小为v＝(L－r)·eq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h))，故A正确， B错误；篮球从抛出至碰板的过程，采取逆向思维，可看成是 向左的平抛运动，竖直方向有H＝eq \f(1,2)gt′2，水平方向有s－r＝v′t，解得所用时间t′＝eq \r(\f(2H,g))，篮球碰板时的速度大小为v′＝(s－r)eq \r(\f(\a\vs4\al(g),2H))，故C错误，D正确。 9．第24届冬奥会于2022年2月4日在中国北京和张家口成功举行，这是我国继2008年奥运会后承办的又一重大国际体育盛会。如图所示，跳台滑雪轨道由曲面、斜面与水平面连接而成。运动员在曲面上调整位置下滑，从O点以v0＝20 m/s的初速度水平滑出，经一段时间后落在倾斜轨道上的A点，斜面倾角θ＝37°，运动员从O点以不同的水平速度滑出时，落到了斜坡上的B点，且OA＝AB，不计空气阻力，g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，下列说法正确的是(　　) A．OB距离为150 m B．运动员到达A点的速度大小为10 eq \r(13) m/s C．运动员到达A、B两点的瞬时速度方向与水平方向夹角不同 D．运动员分别到达A、B两点的两次试跳中，在空中运动时间之比为1∶2 解析：运动员在空中做平抛运动，由平抛运动规律可知 tanθ＝eq \f(\f(1,2)gt2,v0t)＝eq \f(\a\vs4\al(gt),2v0)，运动员落在A点时，代入数据解得tA＝3 s， 则由几何关系知OA＝eq \f(v0tA,cosθ)＝75 m，由OA＝AB可知OB＝2OA＝150 m，故A正确；运动员到达A点的速度大小为vA＝2,0)eq \r(v＋（gtA）2) ＝10eq \r(13) m/s，故B正确；运动员落到斜面时瞬时速度方向与水平方向夹角α的正切值tanα＝eq \f(gt,v0)＝2tanθ，则运动员到达A、B两点的瞬时速度方向与水平方向夹角相同，故C错误；在竖直方向上有h＝eq \f(1,2)gt2，可知t＝eq \r(\f(2h,g))，由几何关系知落在A、B两点时做平抛运动的竖直位移之比为1∶2，则运动员分别到达A、B两点的两次试跳中，在空中运动时间之比为1∶eq \r(2)，故D错误。 解析：由于运动员着地反弹前后竖直分速度大小 不变、方向相反，可知三次起跳至落地的过程中竖直 方向为相同的竖直上抛运动，则三段运动过程时间相同，同时由人着地前后水平分速度不变知，在整个过程中运动员在水平方向一直做匀加速直线运动，即从起跳到着地三段运动水平方向速度变化量相同，每次运动至最高点时的速度即该位置的水平速度逐渐变大，设每次起跳的速度与水平方向的夹角为θ，则tanθ＝eq \f(\a\vs4\al(vy),vx)，可知tanθ逐渐变小，θ逐渐变小，故A、B错误，D正确；由于运动员在空中运动过程只受重力和沿跳远方向恒定的水平风力作用，因此运动员在空中时所受合外力不变，加速度不变，故C正确。 xeq \r(\f(\a\vs4\al(g),y2－y1)) 解析:(1)本实验需要每次都从同一位置由静止释放钢球，确保做平抛运动的初速度大小一定，从而使得白纸上所记录的痕迹点可以表示同一次平抛运动的不同位置。 (2)白纸上记录的是平抛运动中钢球球心的位置，故抛出点也应是钢球静置于斜槽末端时球心的位置，此抛出点即为坐标原点，故选A。 (3)由题图乙可知，从A点到B点与从B点到C点小球的 运动时间相等，设为t，有x＝v0t，y2－y1＝gt2，可得钢球平抛 的初速度大小为v0＝xeq \r(\f(\a\vs4\al(g),y2－y1))。 解析：(1)根据平抛运动规律，有y＝eq \f(1,2)gt2，x＝v0t，联立得v0＝xeq \r(\f(\a\vs4\al(g),2y))，代入图乙数据解得v0＝2.5 m/s。 (2)如果水枪枪口略向下偏，设初速度真实值为v0真，v0真与水平方向的夹角为θ，则有x＝v0真cosθ·t，y＝v0真sinθ·t＋eq \f(1,2)gt2，联立可得v0真＝eq \f(x,cosθ) eq \r(\f(\a\vs4\al(g),2（y－xtanθ）))，与v0＝xeq \r(\f(\a\vs4\al(g),2y))比较可知，v0<v0真，则根据图乙数据测出的初速度相对实际值偏小。 (3)由y＝eq \f(1,2)gt2，x＝v0t整理得y＝2,0)eq \f(\a\vs4\al(g),2v) x2，将图丙中y轴 单位换算为米，则图线斜率k＝2,0)eq \f(\a\vs4\al(g),2v) ＝eq \f(0.8,4) m－1＝0.2 m－1， 可得v0＝5 m/s。 答案：(1)10 s　(2)eq \r(5) m/s　(3)10eq \r(2) m 解析：(1)重物由A运动到B的时间为t＝eq \f(d,vx)＝10 s。 (2)重物经过B点时的竖直分速度为 vyB＝at＝0.2×10 m/s＝2 m/s 根据平行四边形定则知，重物经过B点时的速度大小为vB＝2,x)eq \r(v＋veq \o\al(2,yB)) ＝eq \r(5) m/s。 (3)从A到B的竖直位移为y＝eq \f(1,2)at2＝10 m，则由A到B的位移大小为s＝eq \r(d2＋y2)＝10eq \r(2) m。 答案：(1)eq \r(\f(3h,g))　(2)Leq \r(\f(\a\vs4\al(g),4h))≤v≤Leq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h)) 解析:(1)由题意可知，微粒在空中做平抛运动，打在探测屏AB中点的微粒满足 eq \f(3,2)h＝eq \f(1,2)gt2 解得t＝eq \r(\f(3h,g))。 (2)当微粒打在探测屏B点时 初速度为v1＝eq \f(L,t1)，竖直方向有2h＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,1) 解得v1＝Leq \r(\f(\a\vs4\al(g),4h)) 同理，当微粒打在探测屏A点时 初速度为v2＝eq \f(L,t2)，竖直方向有h＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,2) 解得v2＝Leq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h)) 所以能被探测屏探测到的微粒初速度范围是 Leq \r(\f(\a\vs4\al(g),4h))≤v≤Leq \r(\f(\a\vs4\al(g),2h))。 答案：(1)(3 m，3 m)　(2)4eq \r(5) m/s (3)(－2 m，－1 m) 解析：(1)设小球在A点水平抛出的初速度为v0，无论风力水平向左还是水平向右，小球在竖直方向只受重力，可知两次穿过风力区域的时间相同，设都为t。由题意知小球从Q点离开时水平速度为零，且两次小球在风力区域的水平方向加速度大小相等、方向相反，设水平方向加速度大小为a0，则根据匀变速直线运动规律可知，水平方向：ΔvxQ＝0－v0＝－a0t ΔvxP＝vxP－v0＝a0t 解得P点水平方向分速度为vxP＝2v0 由匀变速直线运动规律知xOQ＝eq \f(v0,2)t＝1 m 所以xOP＝eq \f(v0＋2v0,2)t＝3xOQ＝3 m 则P点坐标为(3 m，3 m)。 (2)将O、P两点的速度分解到x轴和y轴方向，设经过O点时y轴方向分速度大小为vy1，经过P点(Q点)时y轴方向分速度大小为vy2，由于小球从O到P做匀变速直线运动，设OP直线与y轴正方向夹角为θ，则 tanθ＝eq \f(v0,vy1)＝eq \f(2v0,vy2) 可知vy2＝2vy1 根据匀变速直线运动规律可知，竖直方向上 veq \o\al(2,y2)－veq \o\al(2,y1)＝2gH 联立解得vy1＝2eq \r(5) m/s 则经过Q点时速度大小为vQ＝vy2＝4eq \r(5) m/s。 (3)从A到O竖直方向做自由落体运动，则 hAO＝2,y1)eq \f(v,2g) ＝1 m 由平抛运动推论可知，O点速度反向延长线交水平位移xAO于中点，故 eq \f(H,xOP)＝eq \f(hAO,\f(1,2)xAO) 得xAO＝2 m 故抛出点A坐标为(－2 m，－1 m)。 $$