内容正文:
第2节 抛体运动
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平抛运动的基本规律T1、2、6 与斜面或圆弧面有关的平抛运动T9
类平抛运动的分析T7、8 斜抛运动T3、4、5
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高考真题
1.★★(2024新课标,15,6分)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
C
解析 小车从甲板上弹出,做平抛运动,由于甲板到海面的高度不变,可知小车做平抛运
动的时间不变,小车水平离开甲板时的动能变为调整前的4倍,则小车水平离开甲板时
的速度变为调整前的2倍,故调整后小车平抛运动的水平位移是调整前水平位移的2倍,
C正确。
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2.★★(2025江西,4,4分)如图所示,人形机器人陪伴小孩玩接球游戏。机器人在高度为
H的固定点以速率v1水平向右抛球,小孩以速率v2水平向左匀速运动,接球时手掌离地面
高度为h。当小孩与机器人水平距离为l时,机器人将小球抛出。忽略空气阻力,重力加
速度为g。若小孩能接到球,则v1为 ( )
B
A.l -v2 B.l -v2
C.l -v2 D.l -v2
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解析 机器人将球抛出后,球做平抛运动,设球从被抛出到被小孩接到,运动时间为t,水
平方向有l=v2t+v1t,竖直方向有H-h= gt2,联立解得v1=l -v2,B正确。
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3.★★(2025湖北,6,4分)某网球运动员两次击球时,击球点离网的水平距离均为L,离地
高度分别为 、L,网球离开球拍瞬间的速度大小相等,方向分别斜向上、斜向下,且与
水平方向夹角均为θ。击球后网球均刚好直接掠过球网,运动轨迹平面与球网垂直,忽
略空气阻力,tan θ的值为 ( )
A. B. C. D.
C
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解析 网球两次运动过程沿水平方向都有L=v0 cos θ·t①,设球网最高处离地高度为H,
斜向上将球击出后,沿竖直方向有H- =v0·sin θ·t- gt2,斜向下将球击出后,沿竖直方向有
L-H=v0 sin θ·t+ gt2,两次击球竖直方向位移差为Δy= =2v0sin θ·t②,联立①②解得tan θ=
,C正确。
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4.★★(2024江苏,4,4分)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 ( )
A.加速度相同
B.初速度相同
C.在最高点的速度相同
A
D.在空中的时间相同
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解析 不计空气阻力,喷泉喷出的水在空中只受重力,加速度均为重力加速度,A正确;在
竖直方向上,根据对称性可知喷泉喷出的水在空中运动的时间t=2 ,又hb>ha,可知tb>
ta,D错误;设喷泉喷出的水竖直方向的分速度为vy,水平方向的分速度为vx,水在最高点的
速度等于水平方向的分速度,vx= ,由于水平方向的位移大小相等,且tb>ta,可知最高点的
速度不同,且vxa>vxb,由vy=gt可知vyb>vya,则对于初速度与水平方向夹角θ有tan θ= ,即tan θ
a<tan θb,θa<θb,故初速度不同,B、C错误。
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5.★★★(多选)(2024山东,12,4分)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
BD
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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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解析 重物水平方向的位移x=v0 cos 30°·t(取水平向右为正方向),竖直方向的位移y=-v0
sin 30°·t+ gt2(取竖直向下为正方向);运动到落点Q,有tan 30°= ;联立解得t=4 s,A错
误。重物水平方向的速度vx=v0·cos 30°,竖直方向的速度vy=-v0 sin 30°+gt,t=4 s,可得tan α
= = = ,可得在落点Q速度与水平方向的夹角α为60°,B正确。重物在落点Q
时竖直方向的速度vy=30 m/s,重物从最高点到落点在竖直方向上做自由落体运动,由 =
2gh可得高度差h= m=45 m,D正确。如图所示,以沿PQ方向为x轴正方向,垂直PQ
向上方向为y轴正方向建立xOy坐标系,将速度和加速度分别进行分解,当重物离P、Q
连线最远时,重物沿y轴方向的分速度减为零,可得0-(v0·sin 60°)2=-2g cos 30°·H,解得重物
离P、Q连线的最远距离H=10 m,C错误。
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高考模拟
6.★★(2026届河南南阳六校调研)如图所示,在南阳野生动物园里,某同学将两粒玉米
从O点水平抛出,两只小鸟分别在空中的M点和N点同时接到玉米。若将玉米的运动视
为平抛运动,且两运动轨迹在同一竖直平面内,则 ( )
A.在N点被接到的玉米先抛出
B.从抛出到被小鸟接到的过程中,两粒玉米的速度变化量相同
A
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C.两粒玉米在M、N两点的速度方向可能相同
D.在N点被接到的玉米平抛的初速度较大
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解析 玉米的运动视为平抛运动,则在竖直方向有h= gt2,由于hM<hN,则tM<tN,两粒玉米
同时被接到,则在N点被接到的玉米应先抛出,A正确;由Δv=gΔt知ΔvN>ΔvM,B错误;在水
平方向有x=v0t,如图所示,过M点作一水平直线,可看出在相同高度处在M点被接到的玉
米的水平位移大,则在M点被接到的玉米平抛的初速度较大,D错误;在M点被接到的玉
米比在N点被接到的玉米的水平方向的分速度大,竖直方向的分速度小,二者的合速度
方向不相同,C错误。
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7.★★(多选)(2025届甘肃白银靖远一中月考)“风洞”实验是飞行器研制工作中的重
要过程。一质量为m的小球在光滑的水平面上以初速度v0(沿x轴正方向)穿过一段风带,
经过风带时风会给小球一个沿水平方向且与v0方向垂直(沿y轴正方向)的恒力作用,风
带在0≤x≤l区域,其他区域无风。小球穿过风带过程的运动轨迹及穿过风带后的速度
方向如图所示,已知小球在穿过风带过程中沿y轴正方向运动的位移为 。下列说法正
确的是 ( )
CD
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A.小球穿过风带所需时间为
B.小球穿过风带过程中的加速度大小为
C.小球穿过风带时所受恒力的大小为
D.小球穿过风带后的速度大小为 v0
解析 小球沿x轴正方向以速度v0做匀速直线运动,小球穿过风带所需时间t= ,A错
误。小球沿y轴正方向做初速度为0的匀加速直线运动,则有 = at2,联立解得a= ,B错
误。由牛顿第二定律可得F=ma= ,C正确。小球穿过风带后的速度大小v= =
= v0,D正确。
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易错警示
小球穿过风带过程的运动轨迹及穿过风带后的速度方向均处于水平面内。在竖直方
向上,小球受到的重力和水平面对小球的支持力二力平衡。
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8.★★★(2025届江西联考二)如图所示,倾角为60°的光滑斜面上固定着半径R=2 m
的光滑三分之二圆弧形轨道ABC,以圆心O为原点、沿斜面向下为正方向建立坐标轴
Ox,OA、OC与x轴负方向间的夹角均为60°。一质量m=0.1 kg的小球(可看成质点)从-x
轴上的M点沿垂直于x轴方向以速度v0水平抛出,小球恰好从A点沿切线方向进入圆弧形
轨道,重力加速度g=10 m/s2,下列说法正确的是( )
B
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A.小球的初速度v0的大小为5 m/s
B.M点的坐标为xM=- m
C.小球对轨道的最大压力为 N
D.小球在圆弧BC中间某点脱离轨道
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解题导引 小球由M点运动到A点,受到的合力大小为mg sin 60°,方向沿斜面向下,且与
v0垂直,故小球做类平抛运动。
解析 小球由M点运动到A点,做类平抛运动,可得R sin 60°=v0t,vx=g sin 60°·t,tan 60°= ,
联立解得v0= m/s,A错误。M点的坐标xM=- =- m,B正确。
小球到达B点时速度最大,对轨道的压力最大,根据动能定理可得mg sin 60°(|xM|+R)=
mv2- m ,根据牛顿第二定律可得FN-mg sin 60°=m ,联立解得FN=3 N;根据牛顿第三
定律可得,小球对轨道的最大压力为3 N,C错误。根据对称性可知,小球不可能在圆
弧BC中间某点脱离轨道,D错误。
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9.★★★(多选)(2025届吉林松原月考)如图,一倾角为30°的斜面顶端与半径为R的 圆
弧的圆心重合,斜面高度与圆弧半径相等。现使两个相同的小球P、Q(可视为质点)同
时由斜面顶端以相等的初速度大小v0向左、右水平抛出,重力加速度的大小为g,不计空
气阻力,下列说法正确的是 ( )
A.若初速度v0= ,两球将同时撞到斜面和圆弧上
AC
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B.若初速度v0= ,P球将落到斜面的底端
C.若P球恰好落到斜面的底端,则Q球在圆弧上的落点距地面高度大于
D.在小球能落到斜面上的条件下,P球落到斜面上的动能总是大于Q球落到圆弧上的动
能
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解析 如图所示【点拨:与斜面对称的斜边交圆弧于M点,两球只有落到M、M'点时的
高度和时间相同,可同时撞在斜面与圆弧上】,两球同时撞到斜面和圆弧上,根据几何关
系可得x= R=v0t、y= R= gt2,联立解得v0= ,A正确。当P球落到斜面底端时,Q球
运动轨迹如图所示,可得Q球在圆弧上的落点距地面高度大于 ,C正确。若P球落到斜
面底端,有R= g 、 R=v0t1,解得v0= ,B错误。综上分析可知,当v0< 时,P球在
斜面上的落点高于Q球在圆弧上的落点,根据机械能守恒定律可得此情况下P球落到斜
面上的动能小于Q球落到圆弧上的动能,D错误。
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运用动量定理巧解抛体碰撞问题
(2025届江西赣州二模)“打水漂”是一种投掷扁平物体,使其在水面连续弹跳的游
戏。图甲是打水漂的图片,图乙是扁平物体运动轨迹的示意图。现将打水漂简化成如
下理想模型,弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上,薄片每次从水平面弹起时
速度与水平面的夹角均为30°,速率损失25%。测得薄片第1次弹起后的滞空时间为0.6
s。薄片运动过程中不计空气阻力,并始终在同一竖直面内且没有旋转。碰撞过程中忽
略薄片重力的影响,重力加速度g取10 m/s2,结果可保留根号。求:
(1)薄片第1次弹起后速度的大小v及第2次弹起到第3次弹起的水平距离x;
创新风向·挑战思维
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(2)薄片与弹性水平面间的动摩擦因数μ。
答案
(1)6 m/s m (2)
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解析 (1)薄片第1次弹起至运动到最高点的时间t1= s=0.3 s,
第一次弹起瞬间竖直方向的分速度vy=gt1=3 m/s,
第一次弹起的速度大小v= =6 m/s;
薄片第2次弹起的速度大小v2=(1-25%)v,
在空中运动的时间t2= ,
第2次弹起到第3次弹起的水平距离
x=v2 cos 30°·t2= m。
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(2) 【关键:水平方向和竖直方向分别根据动量定理列式,再利用滑动摩擦力的定义式计
算动摩擦因数】
在薄片与水平面接触时对其进行受力分析,如图,碰撞过程中,在竖直方向上规定向上为
正方向,
根据动量定理可得FNΔt=mv'sin 30°-(-mv sin 30°),
在水平方向上规定向右为正方向,
根据动量定理可得-μFNΔt=mv'cos 30°-mv cos 30°,其中v'=(1-25%)v,联立可得μ= 。
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