高一下册物理 抛体运动专题练习(解析版)

一、第五章抛体运动易错题培优（难）

1．如图，光滑斜面的倾角为θ＝45°，斜面足够长，在斜面上A点向斜上方抛出一小球，初速度方向与水平方向夹角为α，小球与斜面垂直碰撞于D点，不计空气阻力；若小球与斜面碰撞后返回A点，碰撞时间极短，且碰撞前后能量无损失，重力加速度g取10m/s2。则可以求出的物理量是（）

A．α的值

B．小球的初速度v0

C．小球在空中运动时间

D．小球初动能

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

设初速度v0与竖直方向夹角β，则β＝90°?α（1）；

由A点斜抛至至最高点时，设水平位移为x1，竖直位移为y1，由最高点至碰撞点D的平抛过程Ⅱ中水平位移为x2，竖直位移y2。A点抛出时：

sin

x

v vβ

=（2）

10

cos

y

v vβ

=（3）

2

1

12

y

v

y

g

=（4）

小球垂直打到斜面时，碰撞无能力损失，设竖直方向速度v y2，则水平方向速度保持0

sin

x

v vβ

=不变，斜面倾角θ＝45°，

20

tan45sin

y x x

v v v vβ

===（5）

2

2

22

y

y

y

g

=（6）

()

222

12

cos sin

2

v

y y y

g

ββ

-

?=-=（7），

平抛运动中，速度的偏向角正切值等于位移偏向角的正切值的二倍，所以：

()

1

1

1

111

tan90

222tan

y

x

v

y

x v

β

β

==-=（8）

由（8）变形化解：

2

11

cos sin

2tan

v

x y

g

ββ

β

==（9）

同理，Ⅱ中水平位移为：

22

22

sin

2tan45

v

x y

g

β

==（10）

()

2

12

sin sin cos

v

x x x

g

βββ

+

=+=

总

（11）

=tan45

y

x

?

总

故

=

y x

?

总

即

2sin sin cos

βββ

-=-（12）

由此得

1

tan

3

β=

1

9090arctan

3

αβ

=-=-

故可求得α的值，其他选项无法求出；

故选：A。

2．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轨道相切于B点。O为半圆轨道圆心，半圆轨道半径为R，OB与水平方向夹角为30°，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

(323)

6

gR

+

B

33

2

gR

C

(13)

3

gR

+

D

3

3

gR

【答案】A

【解析】

【分析】

根据题意，小球在飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B 点，可知速度的方向与水平方向成600

角，根据速度方向得到平抛运动的初速度与时间的关系，再根据水平位移与初速度及时间的关系，联立即可求得初速度。 【详解】

小球在飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B 点，可知速度的方向与水平方向成60°角，则有

0tan60y v v =

竖直方向

y gt =v

水平方向小球做匀速直线运动，则有

0cos30R R v t +=

联立解得

0v =

故A 正确，BCD 错误。 故选A 。 【点睛】

解决本题的关键是掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住速度方向，结合位移关系、速度关系进行求解。

3．一个半径为R 的空心球固定在水平地面上，球上有两个与球心O 在同一水平面上的小

孔A 、B ，且60AOB ∠=?设水流出后做平抛运动，重力加速度g ，则两孔流出的水的落地点间距离为（ ）

A ．R

B

C ．2R

D ．

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

水做平抛运动，竖直方向上有

212

R gt =

解得运动时间

t =

水平方向上有

2

2

gR R

x v t R

g

===

则两落地点距圆心在地面投影点的距离为2R，与圆心在地面投影点的连线夹角为60?，两落地点和圆心在地面投影点组成等边三角形，根据几何知识可知，两落地点间距为

2R，选项C正确，ABD错误。

故选C。

4．一小船在静水中的速度为4m/s，它在一条河宽160m，水流速度为3m/s的河流中渡河，则下列说法错误的是（）

A．小船以最短位移渡河时，位移大小为160m

B．小船渡河的时间不可能少于40s

C．小船以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为120m

D．小船不可能到达正对岸

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

AD．船在静水中的速度大于河水的流速，由平行四边形法则求合速度可以垂直河岸，所以小船能垂直河岸正达对岸。合速度与分速度如图

当合速度与河岸垂直，渡河位移最短，位移大小为河宽160m。

选项A正确，D错误；

BC．当静水中的速度与河岸垂直时，渡河时间最短，为

160

s40s

4

min

c

d

t

v

===

它沿水流方向的位移大小为

340m120m

min

x v t

==?=

水

选项BC正确。

本题选错误的，故选D。

5．如图所示，ACB是一个半径为R的半圆柱面的横截面，直径AB水平，C为截面上的最低点，AC间有一斜面，从A点以大小不同的初速度v1、v2沿AB方向水平抛出两个小球，a和b，分别落在斜面AC和圆弧面CB上，不计空气阻力，下列判断正确的是（）

A ．初速度v 1可能大于v 2

B ．a 球的飞行时间可能比b 球长

C ．若v 2大小合适，可使b 球垂直撞击到圆弧面CB 上

D ．a 球接触斜面前的瞬间，速度与水平方向的夹角为45° 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

A 、两个小球都做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，由x =v 0t 得知t 相同时，水平位移越大，对应的初速度越大，则知初速度v 1一定小于v 2．故A 错误.

B 、竖直方向上做自由落体运动，由212

h gt =

，得2h t g =，若a 球下落的高度大于b 球的

高度，则a 球的飞行时间比b 球长;故B 正确.

C 、根据平抛运动的推论：平抛运动瞬时速度的反向延长线交水平位移的中点，作出b 球垂直撞击到圆弧面CB 上速度的反向延长线，与AB 的交点一定在O 点的左侧，速度的反向延长线不可能通过O 点，所以b 球不可能与CB 面垂直，即b 球不可能垂直撞击到圆弧面CB 上，故C 错误.

D 、由几何知识得知AC 面的倾角为45°，运用与C 项同样的分析方法：作出a 球接触斜面前的瞬间速度反向延长线，可知此瞬时速度与水平方向的夹角大于45°．故D 错误. 故选B.

6．如图所示，套在竖直细杆上的轻环A 由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B 相连，施加外力让A 沿杆以速度v 匀速上升，从图中M 位置上升至与定滑轮的连线处于水平N 位置，已知AO 与竖直杆成θ角，则（ ）

A ．刚开始时

B 的速度为

cos v

θ

B ．A 匀速上升时，重物B 也匀速下降

C ．重物B 下降过程，绳对B 的拉力大于B 的重力

D ．A 运动到位置N 时，B 的速度最大 【答案】C 【解析】 【详解】

A.对于A ，它的速度如图中标出的v ，这个速度看成是A 的合速度，其分速度分别是

a b v v 、，其中a v 就是B 的速率（同一根绳子，大小相同），故刚开始上升时B 的速度cos B v v θ=，故A 不符合题意；

B.由于A 匀速上升，θ在增大，所以B v 在减小，故B 不符合题意；

C .B 做减速运动，处于超重状态，绳对B 的拉力大于B 的重力，故C 符合题意； D.当运动至定滑轮的连线处于水平位置时90θ=?，所以0B v =， 故

D 不符合题意。

7．如图所示，在一倾角为?的斜面底端以一额定速率0v 发射物体，要使物体在斜面上的射程最远，忽略空气阻力，那么抛射角θ的大小应为（ ）

A ．

4

2

π

?

-

B ．

4

π

?-

C ．

4

2

π

?

+

D ．

4

π

?+

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

以平行于斜面为x 轴，垂直于斜面为y 轴，发射点为原点，建立平面直角坐标系，由运动学方程得

()()2

020

1cos sin 2

1sin cos 0

2x v t g t y v t g t θ??θ???=-?-????

?=-?-?=??

解得

()2

2sin 2sin cos v x g θ???

--=?

显然当4

2

π

?

θ=

+

时

()

2

max

1sin v x g ?=+。 故选C 。

8．里约奥运会我国女排获得世界冠军，女排队员“重炮手”朱婷某次发球如图所示，朱婷站在底线的中点外侧，球离开手时正好在底线中点正上空3.04m 处，速度方向水平且在水平方向可任意调整.已知每边球场的长和宽均为9m ，球网高2.24m ，不计空气阻力，重力加速度2

10g m s =.为了使球能落到对方场地，下列发球速度大小可行的是

A ．22m/s

B ．23m/s

C ．25m/s

D ．28m/s

【答案】B 【解析】

恰好能过网时，根据2112H h gt -=得，12()2(3.04 2.24)0.4s 10

H h t g -?-=== ，则击球的最小初速度11922.5m/s 0.4

s v t =

==， 球恰好不出线时，根据2212H gt =

，得222 3.040.78s 10

H t g ?==≈ 则击球的最大初速度：2222240.25 4.2581

23.8m/s s l l v t +?===≈'，注意运动距离

最远是到对方球场的的角落点，所以22.5m/s 23.8m/s v ，故B 项正确． 综上所述本题正确答案为B ．

9．如图所示，斜面ABC 放置在水平地面上，AB =2BC ，O 为AC 的中点，现将小球从A 点正上方、A 与F 连线上某一位置以某一速度水平抛出，落在斜面上．己知D 、E 为AF 连线上的点，且AD=DE=EF ，D 点与C 点等高．下列说法正确的是

A ．若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的飞行时间由初速度大小决定

B ．若小球从D 点抛出，有可能垂直击中O 点

C ．若小球从E 点抛出，有可能垂直击中O 点

D ．若小球从F 点抛出，有可能垂直击中C 点 【答案】AD 【解析】 【详解】

A ．假设∠A 的为θ，若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，将落点的速度分解在水平方向和竖直方向，则：

0tan y θ=

v v

y gt =v

所以，解得：

tan v t g θ=

角度是确定的

1

tan 2

BC AB θ=

= 可以解得：

2v t g

=

所以小球的飞行时间由初速度大小决定．故A 正确．

BCD ．若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的飞行时间由初速度大小决定． 水平方向的位移：

2

000022v v x v t v g g

==?=

竖直方向的位移：

222002211()22v v y gt g x AD g g

=====

则抛出点距离A 点的距离为：

33

'tan 22

y y x y AD θ=+=

= 所以若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的水平位移和竖直位移相等． 垂直击中O 点，有：

12

o x AB BC AD =

==，则3

'2o y AD =

即在DE 的中点抛出才有可能垂直击中O 点，故小球从D 点、E 点抛出均不能垂直击中O 点，故BC 错误． 垂直击中O 点，有：

2C x AB AD ==，则3'32

C C y x A

D ==

即小球从F 点抛出，有可能垂直击中C 点．故D 正确．

10．如图（a ），在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离．某运动员先后两次从同一跳台起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v 表示他在竖直方向的速度，其v-t 图像如图（b ）所示，t 1和t 2是他落在倾斜雪道上的时刻．则

A ．第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小

B ．第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大

C ．第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大

D ．竖直方向速度大小为v 1时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】

A ．由v -t 图面积易知第二次面积大于等于第一次面积，故第二次竖直方向下落距离大于第一次下落距离，所以，A 错误；

B ．由于第二次竖直方向下落距离大，由于位移方向不变，故第二次水平方向位移大，故B

正确

C ．由于v -t 斜率知第一次大、第二次小，斜率越大，加速度越大，或由0

v v a t

-= 易知a 1>a 2，故C 错误

D ．由图像斜率，速度为v 1时，第一次图像陡峭，第二次图像相对平缓，故a 1>a 2，由G -f y =ma ，可知，f y 1

11．一两岸平行的河流宽为200m ，水流速度为5m/s ，在一次抗洪抢险战斗中，武警战士驾船把受灾群众送到河对岸的安全地方。船相对静水的速度为4m/s 。则下列说法正确的是（ ）

A ．该船不能垂直过河

B ．该船能够垂直过河

C ．渡河的位移可能为200m

D ．渡河的位移可能为260m

【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．由于船相对静水的速度小于水流速度，故船不能垂直过河，选项A 正确，B 错误； CD ．要使小船过河的位移最短，当合速度的方向与船在静水中的速度相垂直时，渡河的最

短位移，那么根据v d s v 船

水

=解得最短位移为

5

200m 250m 4

v s d v ==?=水

船 故位移是200m 是不可能的，位移是260m 是可能的。选项C 错误，D 正确。 故选AD 。

12．如图，地面上固定有一半径为R 的半圆形凹槽，O 为圆心，AB 为水平直径。现将小球（可视为质点）从A 处以初速度v 1水平抛出后恰好落到D 点；若将该小球从A 处以初速度v 2水平抛出后恰好落到C 点，C 、D 两点等高，OC 与水平方向的夹角θ=60°，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）

A ．小球从开始运动到落到凹槽上，前后两次的时间之比为1∶2

B ．v 1：v 2=1∶3

C ．小球从开始运动到落到凹槽上，速度的变化量两次相同

D ．小球从开始运动到落到凹槽上，前后两次的平均速度之比为1∶2 【答案】BC

【分析】【详解】

A．平抛运动竖直方向上是自由落体运动，两次都落到同一高度，因此运动时间相同，A错误；

B．第一次水平位移

o

1

1

(1cos60)

2

x R R

=-=

第二次水平位移

o

1

3

(1+cos60)

2

x R R

==

由于运动时间相同，因此

11

22

1

3

v x

v x

==

B正确；

C．由于两次的加速度相同，运动时间相同，因此速度变化量相同，C正确；

D．第一次位移

1

s R

=

第二次位移

2

3

s R

=

平均速度等于位移与时间的比，由于运动时间相同，因此平均速度之比为1∶3，D错误。

故选BC。

13．如图所示，从同一条竖直线上两个不同点分别向右平抛两个小球P和Q，初速度分别为12

v v

、，结果它们同时落到水平面上的M点处(不考虑空气阻力)。下列说法中正确的是( )

A．一定是Q先抛出的，并且12

v v

>

B．一定是P先抛出的，并且12

v v

<

C．Q落地的瞬时速度与水平方向的夹角比P大

D．P落地的瞬时速度与水平方向的夹角比Q大

【答案】BD

【解析】

【详解】 AB

．根据2

12

h gt =

得 2

t h g

= 可知P 的运动时间大于Q 的运动时间，所以P 先抛出；

两者水平位移相等，P 的运动时间长，则P 的初速度小于Q 的初速度。 选项B 正确，A 错误；

CD ．小球落地的瞬时速度与水平方向的夹角

2

tan y v gt g t x v x t

θ=

=

= 由于P 的运动时间大于Q 的运动时间，所以P 落地的瞬时速度与水平方向的夹角比Q 大，选项C 错误，D 正确。 故选BD 。

14．河水的流速随离河岸的距离的变化关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示，经过一段时间该船成功渡河，则下列说法正确的是（ ）

A ．船渡河的航程可能是300m

B ．船在河水中的最大速度可能是5m/s

C ．船渡河的时间不可能少于100s

D ．若船头与河岸垂直渡河，船在河水中航行的轨迹是一条直线 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】

A ．因河流中间部分水流速度大于船在静水中的速度，因此船渡河的合速度不可能垂直河岸，则位移不可能是300m ，选项A 错误；

B ．若船头垂直河岸，则当水流速最大时，船的速度最大

2234m /s 5m /s m v =+=

选项B 正确；

C

．当静水速与河岸垂直时，渡河时间最短

300s 100s 3

C d t v =

== 选项C 正确；

D ．船在沿河岸方向上做变速运动，在垂直于河岸方向上做匀速直线运动，两运动的合运动轨迹是曲线，选项D 错误。 故选BC 。

15．如图所示，半圆形轨道半径为R ，AB 为水平直径．一个小球从A 点以不同初速度0v 水平抛出．不计空气阻力，则下列判断正确的是( )

A ．想使小球落到轨道上时的竖直分速度最大，小球应该落在轨道的最低点

B ．虽然小球初速度不同，小球落到轨道上时的速度方向和水平方向之间的夹角都相同

C ．若初速度0v 取值适当，可以使小球垂直撞击半圆轨道

D ．无论 0v 取何值，小球都不可能垂直撞击半圆轨道 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】

A ．想使小球落到轨道上时的竖直分速度最大，则根据2v gh =可知小球应该落在轨道的最低点，故A 正确；

B ．小球落在圆弧面上不同点时，结合圆弧可知位移的偏向角tan =

y

x

θ会随着落点的不同而发生变化，根据平抛运动的推论可知速度偏向角tan 2tan αθ=，所以小球落到轨道上时的速度方向和水平方向之间的夹角不相同，故B 错误；

CD ．根据平抛运动的推论：速度反向延长线过水平位移的中点，若小球垂直落在圆弧面上，则速度方向延长线过圆心，违背了速度反向延长线过水平位移的中点，所以无论 0v 取何值，小球都不可能垂直撞击半圆轨道，故D 正确；C 错误；