内容正文:
第2讲 抛体运动
(建议用时:40分钟)
题组一 平抛运动基本规律的应用
1.人站在平台上平抛一小球,球离手时的速度为v1,落地时速度为v2,不计空气阻力,下列图中能表示出速度矢量的变化过程的是( C )
2.一个物体以初速度v0水平抛出,经过一段时间t后其速度方向与水平方向夹角为45°,若重力加速度为g,则t为( B )
A. B.
C. D.
3.如图所示,一名运动员在参加跳远比赛,他腾空过程中离地面的最大高度为L,成绩为4L.假设跳远运动员落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角为α,运动员可视为质点,不计空气阻力.则有( D )
A.tan α=2 B.tan α=
C.tan α= D.tan α=1
4.在做“研究平抛物体的运动”实验时,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求:
(1)将你认为正确的选项前面的字母填在横线上__ACE__.
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.用铅笔记录小球位置时,每次必须严格地等距离下降
E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触
F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线
(2)如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分,图中背景方格的边长均为5 cm,g取10 m/s2,那么:
①照相机的闪光频率是__10__Hz;
②小球经过B点时的速度大小是__2.5__m/s.
题组二 有约束条件的平抛运动模型
5.如图所示,A点为倾角为30°的斜面底部,在A点的正上方某高度P点以初速度v0平抛一小球,小球打在斜面上B点,C为AB的中点.在P点将小球平抛的初速变为v时,小球恰好打在C点,则有( A )
A.v< B.v=
C.v0>v> D.v=
6.(多选)如图所示,倾角为θ的斜面体固定在水平面上,两个可视为质点的小球甲和乙分别沿水平方向抛出,两球的初速度大小相等,已知甲的抛出点为斜面体的顶点,经过一段时间两球落在斜面上的A、B两点后不再反弹,落在斜面上的瞬间,小球乙的速度与斜面垂直.忽略空气的阻力,重力加速度为g,则下列选项正确的是( BD )
A.甲、乙两球在空中运动的时间之比为tan2θ∶1
B.甲、乙两球下落的高度之比为4tan4θ∶1
C.甲、乙两球的水平位移之比为tan θ∶1
D.甲、乙两球落在斜面上瞬间的速度与水平面夹角的正切值之比为2tan2θ∶1
7.(多选)如图所示为一半球形的坑,其中坑边缘两点M、N与圆心等高且在同一竖直面内.现甲、乙两位同学分别站在M、N两点,同时将两个小球以v1、v2的速度沿图示方向水平抛出,发现两球刚好落在坑中同一点Q,已知∠MOQ=60°,忽略空气阻力.则下列说法正确的是( AB )
A.两球拋出的速率之比为1∶3
B.若仅增大v1,则两球将在落入坑中之前相撞
C.两球的初速度无论怎样变化,只要落在坑中的同一点,两球抛出的速率之和不变
D.若仅从M点水平抛出小球,改变小球抛出的速度,小球可能垂直坑壁落入坑中
题组三 平抛运动的临界极值问题
8.(多选)如图所示,一网球运动员将球在边界正上方某处水平向右击出,球的初速度垂直于球网平面,且刚好过网落在对方界内.相关数据如图所示,不计空气阻力,下列说法正确是( AD )
A.击球点高度h1与球网高度h2之间的关系为h1=1.8h2
B.若保持击球高度不变,球的初速度v0只要不大于,一定落在对方界内
C.任意降低击球高度(仍大于h2),只要球的初速度合适,球一定能落在对方界内
D.任意增加击球高度,只要球的初速度合适,球一定能落在对方界内
9.如图所示是排球场的场地示意图,设排球场的总长为L,前场区的长度为,网高为h,在排球比赛中,对运动员的弹跳水平要求很高.如果运动员的弹跳水平不高,运动员的击球点的高度小于某个临界值H,那么无论水平击球的速度多大,排球不是触网就是越界.设某一次运动员站在前场区和后场区的交界处,正对网前竖直跳起垂直网将排球水平击出,不计空气阻力,关于该种情况下临界值H的大小,下列关系式正确的是( C )
A.H=h B.H=h
C.H=h D.H=h
10.如图所示是消防车利用云梯(未画出)进行高层灭火,消防水炮离地的最大高度H=40 m,出水口始终保持水平且出水方向可以水平调节,着火点在高h=20 m的楼层,其水平射出的水的初速度在5 m/s≤v0≤15 m/s之间,可进行调节,出水口与着火点不能靠得太近,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则( B )
A.如果要有效灭火,出水口与着火点的水平距离x最大为40 m
B.如果要有效灭火,出水口与着火点的水平距离x最小为10 m
C.如果出水口与着火点的水平距离x不能小于15 m,则射出水的初速度最小为5 m/s
D.若该着火点高度为40 m,该消防车仍能有效灭火
11.(多选)如图所示,水平抛出的物体,抵达斜面上端P处时速度恰好沿着斜面方向,紧贴斜面PQ无摩擦滑下;如下四幅图为物体沿x方向和y方向运动的位移-时间图像及速度-时间图像,其中可能正确的是( AD )
12.(多选)如图所示,排球比赛中运动员将排球从M点水平击出,排球飞到P点时,被对方运动员击出,球又斜向上飞出后落到M点正下方的N点,N点与P点等高,轨迹的最高点Q与M等高,不计空气阻力,下列说法正确的有( ACD )
A.排球两次飞行过程中加速度相同
B.排球两次飞行过程中重力对排球做的功相等
C.排球离开M点的速率比经过Q点的速率大
D.排球到达P点时的速率比离开P点时的速率大
13.在水平路面上做匀速直线运动的小车上有一固定的竖直杆,竖直杆上的三个水平支架上有三个完全相同的小球A、B、C,它们离地面的高度分别为3h、2h和h,当小车遇到障碍物P时,立即停下来,三个小球同时从支架上水平抛出,先后落到水平路面上,如图所示,不计空气阻力,则下列说法正确的是( C )
A.三个小球落地时间差与车速有关
B.三个小球落地点的间隔距离L1=L2
C.三个小球落地点的间隔距离L1<L2
D.三个小球落地点的间隔距离L1>L2
14.如图所示,倾角为37°的粗糙斜面的底端有一质量m=1 kg的凹形小滑块,小滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25.现小滑块以某一初速度v从斜面底端上滑,同时在斜面底端正上方有一小球以速度v0水平抛出,经过0.4 s,小球恰好垂直斜面落入凹槽,此时,小滑块还在上滑过程中.空气阻力不计,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求:
(1)小球水平抛出的速度v0的大小;
(2)小滑块的初速度v的大小.
解析 (1)设小球落入凹槽时竖直速度为vy,则有vy=gt=10×0.4 m/s=4 m/s,
因此有v0=vytan 37°=3 m/s.
(2)小球落入凹槽时的水平位移
x=v0t=3×0.4 m=1.2 m,
则滑块的位移为
s== m=1.5 m,
根据牛顿第二定律,ma=mgsin 37°+μmgcos 37°滑块上滑的加速度为a=gsin 37°+μgcos 37°=8 m/s2,
根据公式s=vt-at2可得v=5.35 m/s.
答案 (1)3 m/s (2)5.35 m/s
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