内容正文:
第10讲 平抛运动 (限时40分钟)
1.[2023·全国甲卷] 一同学将铅球水平推出,不计空气阻力和转动的影响,铅球在平抛运动过程中 ( )
A.机械能一直增加
B.加速度保持不变
C.速度大小保持不变
D.被推出后瞬间动能最大
2.在10 米气步枪比赛中,运动员在离靶面10米处水平持枪射击,若忽略空气阻力,子弹射出后的运动可简化为平抛运动,若子弹射出时的水平速度约为200 m/s,重力加速度g大小取 10 m/s2,则子弹在飞行过程中下落的高度约为 ( )
A.12.5 mm B.12.5 cm
C.0.125 mm D.0.125 cm
3.将小球以某一初速度从A点水平向左抛出,运动轨迹如图所示,B为轨迹上的一点.改变抛出点位置,为使小球仍沿原方向经过B点,不计空气阻力,以下做法中可能实现的是 ( )
A.在A点左侧等高处以较小的初速度水平抛出小球
B.在A点右侧等高处以较大的初速度水平抛出小球
C.在A、B两点间轨迹上某点沿切线向左下方抛出小球
D.在A、B两点间轨迹上某点以较小的初速度水平向左抛出小球
4.[2025·四川雅安二诊] 如图所示,将小球从斜面顶端分别以v、2v、3v、4v、5v水平抛出,不计空气阻力,小球落点位置分别标为1、2、3、4、5.则下列图中标示小球落点位置可能正确的是 ( )
A B
C D
5.如图所示,一个沙漏沿水平方向以大小为v的速度做匀速直线运动,沿途连续漏出沙子,单位时间内漏出的沙子质量恒定为Q,出沙口距水平地面的高度为H.忽略沙子漏出瞬间相对沙漏的初速度,沙子落到地面后立即停止,不计空气阻力,已知重力加速度为g,在已有沙子落地后的任意时刻,下列说法正确的是 ( )
A.每粒沙子在空中的轨迹是一条抛物线
B.若将沙漏以大小为v的速度水平抛出,漏出的沙子在空中形成的几何图形是一条竖直直线
C.每粒沙子从漏出开始计时,t时刻距地面的高度h=gt2
D.若沙漏内的沙子在t时间内落完,当全部沙子落地后,地面上沙子的长度大于vt
6.如图所示,一小球从一半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动(小球可视为质点),飞行过程中恰好与半圆形轨道相切于B点,O点为半圆形轨道圆心,半圆形轨道半径为R,OB与水平方向的夹角为60°,重力加速度为g,不计空气阻力,则小球抛出时的初速度大小为 ( )
A. B.
C. D.
7.(多选)[2025·贵州贵阳模拟] 如图所示,A、B两质点离地面高为h的同一点以相同的水平速度v0抛出,A在竖直平面内运动,落地点为P1,B在倾角为θ的光滑斜面上运动,落地点为P2.不计阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是 ( )
A.P1较远
B.P2较远
C.P1、P2等远
D.B运动的时间tB=
8.如图所示,将一小球从A点以某一初速度水平拋出,小球恰好落到斜面底端B点;若在B点正上方与A等高的C点将小球以相同大小的初速度水平抛出,小球落在斜面上的D点,A、B、C、D在同一竖直面上,则为 ( )
A. B. C. D.
9.[2025·山东淄博一模] 如图所示,在离地面高为h的O处固定一点光源,其正前方水平距离为L处竖直放置一光屏.将一小球以大小为v0的初速度从O点水平向右抛出,在光屏上可以看到小球影子的运动,空气阻力不计,重力加速度为g,则在小球运动过程中 ( )
A.影子做匀速直线运动,速度大小为
B.影子做匀速直线运动,速度大小为
C.影子做匀加速直线运动,加速度大小为g
D.影子做匀加速直线运动,加速度大小为
10.跳台滑雪是一极具观赏性的运动.现有某运动员从跳台上A点沿水平方向飞出,在斜坡上B点着陆,如图所示.AB可看成倾角为30°的斜面,A点与B点相距40 m,运动员和装备可看成质点,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,以下说法正确的是 ( )
A.运动员在空中飞行的时间为3 s
B.运动员飞离A点时的速度大小为20 m/s
C.运动员在B点着陆前瞬间,速度方向和水平方向夹角的正切值为
D.运动员在空中飞行过程中离斜面的最大距离为 m
11.[2025·四川都江堰模拟] 将一小球水平抛出,使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄,频闪仪闪光频率为20 Hz.小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,拍摄的照片编辑后如图所示.图中1位置的小球为抛出瞬间的影像,每相邻两位置之间被删去了3个影像,所标出的两个线段的长度s1和s2之比为2∶5.重力加速度大小g取10 m/s2,忽略空气阻力.求:
(1)图中相邻两位置的时间间隔t;
(2)3、4位置小球的高度差H;
(3)抛出瞬间小球的初速度大小v0.
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第10讲 平抛运动
1.B [解析] 铅球在平抛运动过程中仅重力做功,机械能守恒,故A错误;加速度为重力加速度,保持不变,故B正确;运动过程中速度越来越大,即动能越来越大,故C、D错误.
2.A [解析] 子弹在水平方向做匀速直线运动, t= s=0.05 s,在竖直方向做自由落体运动,根据h=gt2,解得h=12.5 mm,故选A.
3.C [解析] 根据平抛运动的推论,速度反向延长线过水平位移的中点,如图,在与A点等高处释放,无论左侧还是右侧,只要经过B点,则不满足平抛运动的推论,A、B错误.当在A、B两点间轨迹上某点沿切线向左下方抛出小球,小球速度等于原来从A点抛出时经过该点的速度时,则小球轨迹重合,小球能够沿原方向经过B点,C正确.在A、B两点间轨迹上某点以较小的初速度水平向左抛出小球,根据几何关系可知,如果沿原方向经过B点,小球速度反向延长线不能过水平位移中点,D错误.
4.A [解析] 小球做平抛运动,设斜面倾角为θ,小球落在斜面上时,有tan θ===,解得t=,小球抛出点与落地点间的距离l===∝;小球落在水平面上时,小球的运动时间相等,有x=v0t'∝v0,故选A.
5.A [解析] 由于惯性,每粒沙子漏出的瞬间,存在一个水平向右的大小为v的初速度,沙子开始做平抛运动,其在空中的轨迹为一条抛物线,A正确;若将沙漏以大小为v的速度水平抛出,沙漏处于完全失重状态,沙漏中的沙子将不会漏出沙漏,沙子在空中始终随沙漏一起做平抛运动,B错误;每粒沙子从漏出开始计时,t时刻沙子下落的高度h0=gt2,此时其与地面间的高度为h=H-h0=H-gt2,C错误;沙子漏出后做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,地面上沙子的长度等于初始时刻漏出的沙子与末时刻漏出的沙子在地面上落地位置之间的间距,即等于t时间内沙漏的位移大小,即若沙漏内的沙子在t时间内落完,则地面上沙子的长度等于vt,D错误.
6.A [解析] 因小球运动过程中恰好与半圆形轨道相切于B点,则此刻速度方向与水平方向的夹角为30°,设位移与水平方向的夹角为θ,则tan θ==,因为tan θ==,可得竖直位移y=,又=2gy=gR,tan 30°=,解得v0==,故A正确.
7.BD [解析] 根据题意可知,质点A做平抛运动,根据平抛运动规律有xA=v0tA,h=g,得A运动的时间tA=,质点B视为在光滑斜面上的类平抛运动,其加速度为aB==gsin θ,沿着斜面的位移和沿x轴方向的位移分别为y==aB,xB=v0tB,可得B运动的时间tB=>tA,A、B沿x轴方向都做水平速度相等的匀速直线运动,由于运动时间不等,所以沿x轴方向的位移大小不同,根据tA<tB可知xA<xB,即P2较远,故B、D正确.
8.D [解析] 如图,设A、B之间高度差为h,C、D之间高度差为h',则h=g,h'=g,可得t1=,t2=,斜面倾角的正切值tan θ==,解得h'=h,结合几何关系可知==,故D正确,A、B、C错误.
9.A [解析] 小球做平抛运动,小球在光屏上的投影点如图所示,由几何知识得=,其中h=gt2,解得x=t,则影子的位移与时间成正比,小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是匀速直线运动,速度大小v=,故选A.
10.C [解析] 由平抛运动知识得,竖直方向有ABsin 30°=gt2,运动员在空中的飞行时间为t=2 s,A错误;水平方向有ABcos 30°=v0t,解得 v0=10 m/s,B错误;运动员在B点着陆前瞬间,速度方向和水平方向夹角的正切值为tan α==,C正确;将v0与g沿平行于斜面方向与垂直于斜面方向分解,当运动员垂直于斜面方向的速度减为0时离斜面最远,如图所示,则有v1=v0sin 30°,v2=v0cos 30°,g1=gcos 30°,g2=gsin 30°,运动员在空中飞行离斜面最远的距离就是在垂直于斜面方向上,速度减为0时的位移x== m,D错误.
11.(1)0.2 s (2)1 m (3) m/s
[解析] (1)由题意可知,照相机照相的时间间隔T==0.05 s
每相邻两位置之间被删去3个影像,则相邻两位置的时间间隔t=4T
解得t=0.2 s
(2)小球做平抛运动,竖直方向的运动为自由落体运动,由题意有H=g(3t)2-g(2t)2
解得H=1 m
(3)设每相邻两位置的水平距离为x,根据平抛运动的位移公式有x=v0t
s1=
s2=
又由题意知s1∶s2=2∶5
联立解得v0= m/s
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