内容正文:
单元测试–抛体运动(基础卷)
(60分钟 100分)
一.单项选择题(每题5分)
1.质量为的物体以初速度水平抛出,重力加速度,不计空气阻力当经过后,下列说法正确的是( )
A.瞬时速度大小为 B.运动的竖直位移大小为
C.竖直分位移大小等于水平分位移大小 D.此过程速度的变化量大小为
2.如图所示,正方体框架的底面处于水平地面上。从顶点A沿不同方向水平抛出小球(可视为质点)不计空气阻力。关于小球的运动,下列说法正确的是( )
A.落点在棱上的小球,落在点时平抛的初速度最大
B.落点在面内的小球,落在点的运动时间最长
C.落点在三角形内的小球,平抛初速度的最小值与最大值之比是1∶2
D.落点在线上的小球,落地时的瞬时速度相同
3.2020年10月24日,湖北省第十二届龙舟大赛在天门激情开赛。如图所示,假设某龙舟队在比赛前划向比赛点的途中要渡过288m宽、两岸平直的河,河中水流的速度恒为。龙舟从M处开出后实际沿直线MN到达对岸,若直线MN与河岸夹角为53°,龙舟在静水中的速度大小为,已知,,龙舟可看作质点。则龙舟在水中的合速度大小v和龙舟从M点沿直线MN到达对岸所经历的时间t分别为( )
A., B.,
C., D.,
4.如图所示为某同学对着竖直墙面练习投篮,在同一高度的A、B两点先后将球斜向上投出,篮球均能垂直打在竖直墙上的同一点P点,不计空气阻力。关于篮球投出后在空中的运动,下列说法正确的是( )
A.A点投出在空中的运动时间长
B.B点投出在空中运动的时间长
C.B点投出打到P点的速度大
D.B点投出打到P点的速度小
5.如图所示,从距地面5m高处的塔上,同时从同一位置抛出两小球(均可视为质点),初速度大小都为2m/s,A球初速度方向水平向右,B球初速度方向与水平方向成60°角斜向右上,忽略空气阻力,重力加速度大小为10 m/s2,则( )
A.在A落地前,A、B可能在空中相遇
B.在A落地前,A、B间的距离不会超过 m
C.B比A滞后s落地
D.A、B从抛出至落地的过程,A的水平位移大于B的水平位移
6.质量为2kg的物体在xoy平面上运动,在x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像如题图所示,下列说法正确的是: ( )
A.前2s内质点做匀变速曲线运动 B.质点的初速度为8m/s
C.2s末质点速度大小为8m/s D.质点所受的合外力为16N
7.“跳一跳”游戏要求操作者通过控制一质量为m的“i”形小人(可视为质点)脱离平台时的速度,使其能从同一水平面上的一个平台跳到旁边另一等高的平台上。如图所示的抛物线为“i”形小人在某次跳跃过程中的运动轨迹,轨迹的最高点距平台上表面的高度为h,两次落点间的水平距离为l,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.“i”形小人在跳跃过程中的运动时间为
B.“i”形小人的水平初速度为
C.“i“形小人落到另一平台上时的速度等于
D.“i”形小人落到另一平台上时速度方向与水平方向间夹角的正切值为
8.有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒定的大河。小明驾着小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直。去程与回程所用时间的比值为k,已知船在静水中的速度大小为v,则下列说法正确的是( )
A.去程是所有渡河方式中路程最小的
B.回程是所有渡河方式中时间最短的
C.河水流动的速度为
D.河水流动的速度为
二、多选题(每题10分)
9.倾角为的斜面固定在水平地面上,在斜面顶端A处将一可视为质点的小球以与斜面成方向斜向上抛出,初速度大小为,一段时间后小球落到斜面上的D点。小球途经B、C两点,B为离地面的最高点,C为离斜面的最远点,重力加速度取,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.小球从A点运动到B点的时间为 B.C点离斜面的距离为
C.小球从A点运动到D点的时间为 D.A、D两点间的距离为
10.倾角为θ的斜面上有A、B、C三点,现从这三点分别以不同的初速度水平抛出一小球,三个小球均落在斜面上的D点,如图所示,今测得AB∶BC∶CD=5∶3∶1,由此可判断 ( )
A.A、B、C处三个小球运动时间之比为1∶2∶3
B.A、B、C处三个小球落在斜面上时速度与初速度间的夹角之比为1∶1∶1
C.A、B、C处三个小球从抛出到D点速度的增量之比为5∶3∶1
D.A、B、C处三个小球的初速度大小之比为3∶2∶1
三、解答题
11.(10分)质量为的金属小球,以的速度水平抛出,抛出后经过时间落地,空气阻力可忽略,取。求:
(1)小球抛出点离地面的高度;
(2)小球从抛出点到落地点水平方向位移的大小;
(3)小球落地时瞬时速度的大小。
12.(10分)一条水平放置的水管,横截面积,距地面高。水从管口以不变的速度源源不断地沿水平方向射出,水落地的位置到管口的水平距离是0.9m。求:每分钟内从管口流出的水有多大的体积?(设管口横截面上各处水的速度都相同,不计空气阻力,g取)
13.(20分)如图所示,水平屋顶高H=5m,墙高h=3.2m,墙到房子的距离L=3m,墙外马路宽x=10m,小球从房顶水平飞出,求:
(1)小球恰好落到墙的上缘时的水平初速度为v1;
(2)小球恰落到路沿时的初速度为v2;
(3)要求落在墙外的马路上,小球离开房顶时的速度v0的取值范围。(取g=10m/s2)
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参考答案
1.D
【详解】A.经过后,竖直速度为
瞬时速度为
故A错误;
B.运动的竖直位移大小为
故B错误;
C.水平位移为
故C错误;
D.此过程水平速度不变,竖直速度变化量为
则速度的变化量为竖直速度变化量,大小为。故D正确。
故选D。
2.C
【详解】A.设正方向棱长为l,落点在棱上的小球,落在点时竖直位移最大,根据
可知,时间最长,根据
可知平拋的初速度最小,选项A错误;
B.根据
可知落点在面内的小球竖直位移相等,则时间相等,选项B错误;
C.落点在三角形内的小球时间相等,最大的水平位移为,最小水平位移为最小水平位移与最大水平位移之比为1:2,则平抛初速度的最小值与最大值之比是,选项C正确;
D.落点在线上的小球,竖直速度均为
水平方向根据可知水平方向速度不同,根据运动的合成可知落点在线上的小球,落地时的瞬时速度不相同,故D错误。
故选C。
3.A
【详解】由几何关系可知,当船头垂直河岸时,恰好满足
所以合速度为
则过河时间
故A正确,BCD错误。
故选A。
4.C
【详解】AB.篮球在空中的运动时间由竖直方向的高度差决定,根据
可知A点、B点投出的篮球在空中的运动时间相等,故AB错误;
CD.由逆向思维可知,从P点抛出的篮球做平抛运动,根据
可知,水平位移越大初速度越大,则B点投出打到P点的速度大,故C正确,D错误。
故选C。
5.D
【详解】A.A、B同时从同一位置抛出,由于A在水平方向的速度大于B在水平方向的速度,故在A落地前,A、B不可能在空中相遇,A错误;
B.由题意得A落地瞬间A、B间距离最大,A下落时间为
A的水平位移为
在A下落的时间内,B下落的高度为
B的水平位移为
则A落地瞬间B到地面的距离为
A、B间的水平距离为
故A、B间的最大距离为,B错误;
C.B在竖直方向有
解得
则B比A晚落地的时间为,C错误;
D.B从抛出至落地过程的水平位移,D正确。
故选D。
6.A
【详解】AB.x方向物体做初速度为8m/s,加速度为4m/s2的加速运动,y方向物体做速度为4m/s的匀速运动;质点初速度为m/s;则前2s内质点做匀变速曲线运动,选项A正确,B错误;
C.2s末质点在x方向速度为零,y方向速度为4m/s,则合速度大小为4m/s,选项C错误;
D.质点的合外力为F=max=8N,选项D错误。
故选A。
7.D
【详解】AB.由平抛运动规律有
解得
水平初速度
AB错误;
C.“i“形小人落到另一平台上时竖直方向上的速度
即
“i“形小人落到另一平台上时的速度
C错误;
D.设“i”形小人落到另一平台上时速度方向与水平方向的夹角为,由平抛运动的规律有
D正确。
故选D。
8.C
【详解】AB.根据题意可知去程是所有渡河方式中时间最短的,回程是所有渡河方式中路程最小的,故AB错误;
CD.设河宽为d,小河水流动的速度为,去程时过河的时间为
回程的时间
由题意知
解得
故C正确,D错误。
故选C。
9.AD
【详解】A.将小球的初速度分解为竖直和水平,竖直分速度为,则从到的时间为,故A正确;
B.将小球的初速度分解为垂直斜面和平行斜面两个分速度,垂直斜面分速度为,平行斜面分速度为,垂直斜面的加速度为,则点离斜面的距离为,故B错误;
CD.小球沿斜面做匀加速直线运动,从到的运动时间为
沿斜面的加速度为,则距离为,故C错误,D正确。
故选AD。
10.BD
【详解】A.由题意可知,三个小球平抛运动的位移之比为9:4:1,则竖直方向上的高度之比为9:4:1,根据得
可知A、B、C处三个小球运动时间之比为3:2:1,故A错误;
B.平抛运动在某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍,因为小球均落在斜面上,位移与水平方向的夹角不变,则速度与水平方向的夹角不变,即A、B、C处三个小球落在斜面上时速度与初速度间的夹角之比为1:1:1,故B正确;
C.根据△v=g△t知,A、B、C处三个小球从抛出到D点速度的增量之比等于时间之比,为3:2:1,故C错误;
D.因为平抛运动的水平位移之比为9:4:1,时间之比为3:2:1,根据x=v0t可知三个小球的初速度之比为3:2:1,故D正确.
11.(1)3.2m;(2)4.8m;(3)10m/s
【详解】(1)小球在竖直方向自由落体运动,根据位移时间公式
解得
(2)水平方向匀速直线运动
解得
(3)小球落地瞬间在竖直方向的分速度为
则小球落地瞬间的速度为
解得
12.0.018m3
【详解】根据
每分钟内从管口流出的水
联立解得
13.(1)5m/s;(2)13m/s;(3)5m/s<v0<13m/s
【详解】(1)设小球恰好越过墙的边缘时的水平初速度为v1,由平抛运动规律可知
解得v1=5m/s
(2)又设小球恰落到路沿时的初速度为v2,由平抛运动的规律得
解得v2=13m/s
(3)要求落在墙外的马路上,所以小球抛出时的速度大小为5m/s<v0<13m/s。
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