内容正文:
微练13
抛体运动
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1.(2024·新课标卷)福建舰是我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰。借助配重小车可以进行弹射测试,测试时配重小车被弹射器从甲板上水平弹出后,落到海面上。调整弹射装置,使小车水平离开甲板时的动能变为调整前的4倍。忽略空气阻力,则小车在海面上的落点与其离开甲板处的水平距离为调整前的( )
A.0.25倍 B.0.5倍
C.2倍 D.4倍
梯级Ⅰ 基础练
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动能表达式为Ek=mv2,若小车水平离开甲板时的动能变为调整前的4倍,则离开甲板时速度变为调整前的2倍;小车离开甲板后做平抛运动,从离开甲板到到达海面所用时间不变,根据x=vt,小车在海面上的落点与其离开甲板处的水平距离为调整前的2倍,C项正确。
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2.(多选)(2024·广西卷)如图,在光滑平台上有两个相同的弹性小球M和N。M水平向右运动,速度大小为v。M与静置于平台边缘的N发生正碰,碰撞过程中总机械能守恒。若不计空气阻力,则碰撞后,N在( )
A.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀速运动
B.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀加速运动
C.水平地面上的垂直投影的运动速度大小等于v
D.水平地面上的垂直投影的运动速度大小大于v
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由于两小球碰撞过程中机械能守恒,可知两小球碰撞过程是弹性碰撞,由于两小球质量相等,故碰撞后两小球交换速度,即vM= 0,vN=v,碰后小球N做平抛运动,在水平方向做匀速直线运动,即水平地面上的垂直投影的运动速度大小等于v;在竖直方向上做自由落体运动,即竖直墙面上的垂直投影的运动是自由落体运 动,B、C两项正确。
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3.(2025·巴彦淖尔模拟)乒乓球运动是我国喜闻乐见的体育运动,所有人都可以通过乒乓球运动来锻炼身体。某同学在一次乒乓球练习中,以大小为 m/s的初速度将乒乓球水平击出,乒乓球在空中形成一段抛物线,乒乓球在A点的速度方向与水平方向成30°角,运动到B点时速度方向与水平方向成60°角,取重力加速度大小g=10 m/s2,不计空气阻力,则乒乓球从A点运动到B点的竖直位移大小为( )
A.0.1 m B.0.4 m
C.0.45 m D.0.9 m
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分解乒乓球在A、B两点的速度,可得vyA=v0tan 30°,vyB= v0tan 60°,根据v2=2gh可得Δh=hB-hA=0.4 m,B项正确。
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4.(2025·蚌埠模拟)如图P点为某次演习中轰炸机需要轰炸的山坡上的目标,山坡的倾角θ=37°,演习要求飞机沿水平方向飞行并在距目标h高度时投弹,且炸弹垂直击中山坡上的P点,不计空气阻力,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8 ,则炸弹投出时的速度大小为( )
A. B.
C. D.
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设炸弹的运动时间为t,h=gt2,tan 53°=,解得v0=,C项正确。
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5.(2024·浙江卷)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点。已知桶高为h,直径为D,则水离开出水口的速度大小为( )
A. B.
C. D.(+1)D
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设出水口到水桶中心距离为x,则x=v0,落到桶底A点时,有x+=v0,解得v0=,C项正确。
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6.(多选)(2024·江西卷)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( )
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小鱼在运动过程中只受重力作用,则小鱼在水平方向上做匀速直线运动,即vx为定值,则有水平位移x=vxt,A项正确,C项错误;小鱼在竖直方向上做竖直上抛运动,则y=vy0t-gt2,vy=vy0-gt,且最高点时竖直方向的速度为0,B项错误,D项正确。
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7.(2025·茂名模拟)如图,在同一竖直面内,小球a、b从高度不同的两点,分别以初速度va和vb沿水平方向抛出,经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力,下列关系式正确的是( )
A.ta>tb,va>vb B.ta<tb,va<vb
C.ta>tb,va<vb D.ta>tb,va=vb
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根据h=gt2,可得t=,因为ha>hb,可知ta>tb,根据v=,两球水平位移相等,则va<vb,C项正确。
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8.如图所示,在水平地面上M点的正上方h高度处,将小球S1以速度大小为v水平向右抛出,同时在地面上N点处将小球S2以速度大小为v竖直向上抛出。在S2球上升到最高点时恰与S1球相遇,不计空气阻 力。关于这段过程,下列说法正确的是( )
A.两球的速度变化不同
B.相遇时小球S1的速度方向与水平方向夹角为45°
C.两球的相遇点在N点上方处
D.M、N间的距离为2h
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梯级Ⅱ 能力练
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两球加速度均为重力加速度,则相同时间内速度变化量相同,A项错误;S2球上升到最高点时恰与S1球相遇,则两球相遇时间t= ,小球S1的速度方向与水平方向夹角tan θ==1,即相遇时小球S1的速度方向与水平方向夹角为45°,B项正确;两球在竖直方向的运动是互逆的,则相遇点在N点上方处,C项错误;M、N间的距离为x=vt=,又h=2×,则x=h,D项错误。
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9.(多选)(2025·西安模拟)如图所示为抽水机抽水灌溉农田的情景,已知抽水机出水流量为Q(单位时间从管口流出水的体积),水平出水口处的水柱横截面积为S,出水口与水的落点间高度差为h,重力加速度为g。则( )
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A.空中水的体积为Q
B.空中水的体积为Q
C.水的落点离出水口的水平距离为
D.水的落点离出水口的水平距离为QS
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水在空中运动时间t=,则空中水的体积为V=Qt=Q,A项正确,B项错误;由Q=Sv得到v=,水的落点离出水口水平距离为x=v=,C项正确,D项错误。
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10.(多选)(2024·山东卷)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2 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
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将初速度分解为沿PQ方向分速度v1和垂直PQ分速度v2,则有v1=v0cos 60°=10 m/s,v2=v0sin 60°=10 m/s,将重力加速度分解为沿PQ方向分加速度a1和垂直PQ分加速度a2,则有a1= gsin 30°=5 m/s2,a2=gcos 30°=5 m/s2,垂直PQ方向根据对称性可得重物运动时间为t=2=4 s,重物离PQ连线的最远距离为dmax==10 m,A、C两项错误;重物落地时竖直分速度大小
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为vy=-v0sin 30°+gt=30 m/s,落地速度与水平方向夹角正切值为tan θ===,解得θ=60°,B项正确;从抛出到最高点所用时间为t1==1 s,从最高点到落地所用时间为t2=t-t1= 3 s,轨迹最高点与落点的高度差为h=g=45 m,D项正确。
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11.(2025·通化模拟)某连队举行匍匐投弹比赛,即人匍匐在倾角θ=37°的山坡脚下向山坡上投掷手榴弹。某战士投掷后,手榴弹落在山坡上的D点,到达D点时速度恰好沿水平方向,测得AD长为L,重力加速度大小为g,忽略战士的投弹高度(可认为手榴弹从斜面底端投出),不计空气阻力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
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(1)手榴弹在空中运动的时间t1;
手榴弹在空中的逆运动为平抛运动,根据题意有y=g,
根据几何关系y=Lsin θ=0.6L,
解得t1=。
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(2)手榴弹到达D点时的速度大小v1;
到D点时手榴弹的速度大小为v1,则
Lcos θ=v1t1,
解得v1=。
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(3)手榴弹出手时的速度大小v及出手速度与水平方向夹角的正切 值。
手榴弹刚出手时竖直方向的初速度vy=gt1=,
手榴弹出手时的速度v==,
设手榴弹出手时的速度与水平方向的夹角为α,则tan α==。
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12.(多选)(2025·南充模拟)如图所示,某同学在进行投篮训练时,将篮球从距水平地面高度为1.95 m、距篮板水平距离为4 m处投向篮板,篮球恰好沿水平方向击中篮板上离地高度为3.2 m处,篮球反向弹回后又恰好落在该同学脚下,取重力加速度大小g=10 m/s2,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
梯级Ⅲ 创新练
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A.篮球刚离开手时的速度大小为13 m/s
B.篮球击中篮板前瞬间的速度大小为8 m/s
C.篮球反向弹回时的速度大小为6 m/s
D.篮球落地时的速度方向与水平方向夹角的正切值为1.6
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篮球上升过程中,上升的高度h1=3.2 m-1.95 m=1.25 m,上升时间t1==0.5 s,出手时的水平速度v1x==8 m/s,竖直速度v1y=gt1=5 m/s,篮球刚离开手时的速度大小为v1==
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m/s,A项错误,B项正确;反弹后下落的时间t2== s=0.8 s,反弹后的水平速度v2x==5 m/s,C项错误;落地时的竖直速度v2y=gt2=8 m/s,落地时的速度方向与水平方向的夹角的正切值tan θ==1.6,D项正确。
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