内容正文:
第二讲 抛体运动
二 类平抛运动和斜抛运动
1.(2023·浙江·统考高考真题)铅球被水平推出后的运动过程中,不计空气阻力,下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能Ek和机械能E随运动时间t的变化关系中,正确的是 ( )
A. B.
C. D.
2.(2022·河北·统考高考真题)如图,广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以O为圆心、R1和R2为半径的同心圆上,圆心处装有竖直细水管,其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节,以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时,喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用h1、v1、ω1和h2、v2、ω2表示。花盆大小相同,半径远小于同心圆半径,出水口截面积保持不变,忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是 ( )
A.若h1=h2,则v1∶v2=R2∶R1
B.若v1=v2,则h1∶h2=∶
C.若ω1=ω2,v1=v2,喷水嘴各转动一周,则落入每个花盆的水量相同
D.若h1=h2,喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同,则ω1=ω2
3.(2024年江苏卷考题)喷泉a、b形成如图所示的形状,不计空气阻力,则喷泉a、b的 ( )
A.加速度相同
B.初速度相同
C.最高点的速度相同
D.在空中的时间相同
4.(2024·云南卷)如图所示,某同学将两颗鸟食从O点水平抛出,两只小鸟分别在空中的M点和N点同时接到鸟食。鸟食的运动视为平抛运动,两运动轨迹在同一竖直平面内,则( )
A.两颗鸟食同时抛出
B.在N点接到的鸟食后抛出
C.两颗鸟食平抛的初速度相同
D.在M点接到的鸟食平抛的初速度较大
5.(2024·山东卷)如图所示,在无人机的某次定点投放性能测试中,目标区域是水平地面上以O点为圆心,半径R1=5m的圆形区域,OO'垂直地面,无人机在离地面高度H=20m的空中绕O'点、平行地面做半径R2=3m的匀速圆周运动,A、B为圆周上的两点,∠AO'B=90°。若物品相对无人机无初速度地释放,为保证落点在目标区域内,无人机做圆周运动的最大角速度应为ωmax。当无人机以ωmax沿圆周运动经过A点时,相对无人机无初速度地释放物品。不计空气对物品运动的影响,物品可视为质点且落地后即静止,重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法正确的是 ( )
A.ωmax=rad/s
B.ωmax=rad/s
C.无人机运动到B点时,在A点释放的物品已经落地
D.无人机运动到B点时,在A点释放的物品尚未落地
1.(2023·四川眉山·校考模拟预测)投壶是从先秦延续至清末的中国传统礼仪和宴饮游戏,《礼记传》提到:“投壶,射之细也。宴饮有射以乐宾,以习容而讲艺也。”如图所示,甲、乙两人在不同位置沿水平方向各射出一支箭,箭尖插入壶中时与水平面的夹角分别为α和β。已知两支箭的质量相等,竖直方向下落高度也相等,忽略空气阻力、箭长以及壶口大小等因素的影响,下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙两人所射箭的速度变化量之比为tan α∶tan β
B.甲、乙两人所射箭落人壶口时的速度大小之比为sin α∶sin β
C.甲、乙两人所射箭的初速度大小之比为tan β∶tan α
D.甲、乙两人投射位置与壶口的水平距离之比为tan α∶tan β
2.(2023·安徽合肥·合肥一六八中学校考模拟预测)如图所示,在立方体的塑料盒内,其中AE边竖直,质量为m的带正电小球(可看作质点),第一次小球从A点以水平初速度v0沿AB方向抛出,小球在重力作用下运动恰好落在F点。M点为BC的中点,小球与塑料盒内壁的碰撞为弹性碰撞,落在底面不反弹。则下列说法正确的是 ( )
A.第二次将小球从A点沿AM方向,以v0的水平初速度抛出,撞上FG的中点
B.第二次将小球从A点沿AM方向,以v0水平初速度抛出,落在H点
C.若又在空间增加沿AD方向的匀强电场,第三次将小球从A点沿AB方向水平抛出,要使小球落在G点初速度为v0
D.若又在空间增加沿AD方向的匀强电场,第三次将小球从A点沿AB方向水平抛出,要使小球落在G点电场力大小为2mg
3.(2023·湖北·模拟预测)如图所示,质量相等的小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地,上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l。两小球可视为质点,忽略空气阻力,则( )
A.整个运动过程中A、B的位移相等
B.整个运动过程中A、B所受重力的冲量相等
C.A、B从抛出到落地的过程中重力的平均功率之比为2∶1
D.A、B落地时重力的瞬时功率之比为∶1
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参考答案
第二讲 抛体运动
二 类平抛运动和斜抛运动
【真题演练】
1.D
【详解】A.由于不计空气阻力,铅球被水平推出后只受重力作用,加速度等于重力加速度,不随时间改变,故A错误;
B.铅球被水平推出后做平抛运动,竖直方向有vy=gt则抛出后速度大小为v=
可知速度大小与时间不是一次函数关系,故B错误;
C.铅球抛出后的动能Ek=mv2=m可知动能与时间不是一次函数关系,故C错误;
D.铅球水平抛出后由于忽略空气阻力,所以抛出后铅球机械能守恒,故D正确。故选D。
2.BD
【详解】AB.根据平抛运动的规律h=gt2;R=vt 解得R=v可知若h1=h2,则 v1∶v2=R1∶R2
若v1=v2,则h1∶h2=∶选项A错误,B正确;
C.若ω1=ω2,则喷水嘴各转动一周的时间相同,因v1=v2,出水口的截面积相同,可知单位时间喷出水的质量相同,喷水嘴转动一周喷出的水量相同,但因内圈上的花盆总数量较小,可知得到的水量较多,选项C错误;
D.设出水口横截面积为S0,喷水速度为v,若ω1=ω2,则喷水管转动一周的时间相等,因h相等,则水落地的时间相等,则t=相等;在圆周上单位时间内单位长度的水量为Q0====相等,即一周中每个花盆中的水量相同,选项D正确。故选BD。
3.A
【详解】A.不计空气阻力,在喷泉喷出的水在空中只受重力,加速度均为重力加速度,故A正确;
D.设喷泉喷出的水竖直方向的分速度为vy,水平方向速度为vx,竖直方向,根据对称性可知在空中运动的时间t=2可知 tb>ta,D错误;
BC.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关系未知,无法判断最高点的速度大小关系,根据速度的合成可知无法判断初速度的大小,BC错误;故选A。
4.(需据图判定) 【详解】两颗鸟食均从O点水平抛出,做平抛运动,飞行时间由下落高度决定t=,水平位移x=v0t,初速度v0=x。两只小鸟在M、N两点同时接到鸟食:若图中M、N两点等高,则两颗鸟食飞行时间相同,应同时抛出(选A),且水平位移大的初速度大;若图中M、N两点不等高,则落到较低点的鸟食飞行时间长,必须先抛出,落到较高点的后抛出(选B),初速度大小则由各自的水平位移与飞行时间的比值确定。请按图中M、N两点的高度关系与水平距离对照四个选项确定答案。(注:本题配图未获取,具体选项需人工据图核对,待复核)
5.BC 【详解】物品相对无人机无初速释放,做平抛运动,落地时间t== s=2 s;释放时物品的水平速度等于无人机的线速度v=ωR2,方向沿圆周切线,水平位移大小x=vt=ωR2t=2ωR2,方向与半径OA垂直,故落点到O的距离d==R2。A、B.要落在目标区域内需d⩽R1,即3⩽5,解得ω⩽ rad/s,故ωmax= rad/s,A错误,B正确;C、D.无人机从A点转过90°到达B点所需时间t'=== s≈2.36 s>2 s,故无人机运动到B点时,在A点释放的物品已经落地,C正确,D错误。故选BC。
【模拟提升】
1.C
【详解】A.箭做平抛运动,两支箭竖直方向下落高度相等,则两支箭在空中的运动时间相同,其速度变化量为Δv=vy=gt所以甲、乙两人所射箭的速度变化量之比为1:1,故A错误;
B.箭尖插入壶中时,有v甲sin α=v甲y=gt;v乙sin β=v乙y=gt所以=故B错误;
C.根据几何关系,有tan θ=;tan β=所以=故C正确;
D.因两支箭在空中的运动时间相同,甲、乙两人投射位置与壶口的水平距离之比等于初速度大小之比,即
==故D错误。故选C。
2.B
【详解】AB.设立方体边长为l,从A点沿AB方向平抛落在F点,竖直方向自由落体l=g运动时间为t1=水平方向匀速直线运动l=v0t1可知初速度为v0=从A点沿AM方向,以v0水平初速度抛出,经历时间t2===将与面BCGF碰撞,碰撞前后竖直向下的速度不变,平行与面BCGF的速度也不变,垂直面BCGF的速度反向,再经历时间落到地面恰好打在H点,A错误,B正确;
C.加了沿AD方向的匀强电场,从A点沿AB方向水平抛出,不改变AB方向的匀速运动,也不改变竖直方向的自由落体运动,而平行AD方向上做匀加速直线运动,若要打到G点,则抛出的初速度不变,仍为v0,C错误;
D.AD方向上l=a代入上述公式解得a=g所以电场力为F电=mg,D错误。故选B。
3.D
【详解】A.由图可知,AB两小球整个过程中位移的大小相等,但方向不同,故A错误;
B.由平抛运动竖直方向的规律h=gt2可知,A、B整个过程中运动时间之比为tA∶tB=∶1
由于两球质量相等,由冲量的表达式I=mgt可知整个运动过程中A、B所受重力的冲量之比为∶1,故B错误;
C.从抛出到落地的过程中A、B两球重力的平均功率之比为=×=×=∶1故C错误;
D.A、B落地时重力的瞬时功率之比为===∶1故D正确。故选D。
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