山东省枣庄市第八中学下册抛体运动单元达标训练题(Word版 含答案)
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:
()111111tan 90222tan y x v y x v ββ
==-=(8) 由(8)变形化解:
2
011cos sin 2tan v x y g
ββ
β==(9)
同理,Ⅱ中水平位移为:
22022sin 2tan 45v x y g
β
==(10)
()
2012sin sin cos v x x x g
βββ+=+=
总(11) =tan45y
x ?总
故
=y x ?总
即
2sin sin cos βββ-=-(12)
由此得
1
tan 3
β=
19090arctan 3
αβ=-=-
故可求得α的值,其他选项无法求出; 故选:A 。
2.一小船在静水中的速度为3m/s ,它在一条河宽150m 、水流速度为4m/s 的河流中渡河,则该小船( ) A .能到达正对岸 B .渡河的时间不少于50s
C .以最短时间渡河时,它渡河的位移大小为200m
D .以最短位移渡河时,位移大小为150m 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A .因为船在静水中的速度小于河水的流速,由平行四边形法则求合速度不可能垂直河岸,小船不可能垂直河岸正达对岸,选项A 错误;
B .当船在静水中的速度垂直河岸时,渡河时间最短
min 150s 50s 3
d t v =
==船 选项B 正确;
C .船以最短时间50s 渡河时,沿水流方向的位移大小
450m 200m min x v t ==?=水
渡河位移应为水流方向的位移与垂直河岸方向位移的合位移,选项C 错误; D .因为船在静水中的速度小于河水的流速,由平行四边形法则求合速度不可能垂直河岸,小船不可能垂直河岸正达对岸。若以最短位移渡河,情景如图
根据三角形相似可知,最短位移
150m 200m v s v =
?=水船
选项D 错误。 故选B 。
3.不可伸长的轻绳通过定滑轮,两端分别与甲、乙两物体连接,两物体分别套在水平、竖直杆上。控制乙物体以v =2m/s 的速度由C 点匀速向下运动到D 点,同时甲由A 点向右运动到B 点,四个位置绳子与杆的夹角分别如图所示,绳子一直绷直。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。则下列说法正确的是( )
A .甲在A 点的速度为2m/s
B .甲在A 点的速度为2.5m/s
C .甲由A 点向B 点运动的过程,速度逐渐增大
D .甲由A 点向B 点运动的过程,速度先增大后减小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
AB .将甲的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,如图所示,拉绳子的速度等于甲沿绳子方向的分速度,设该速度为v 绳,
根据平行四边形定则得,B 点的实际速度
cos53B v v =
?
绳
同理,D 点的速度分解可得
cos37D v v =?绳
联立解得
cos53cos37B D v v ?=?
那么,同理则有
cos37cos53A C v v ?=?
由于控制乙物体以2m s v =的速度由C 点匀速向下运动到D 点,因此甲在A 点的速度为
1.5m s A v =,AB 错误;
CD .设甲与悬点连线与水平夹角为α,乙与悬点连线与竖直夹角为β,由上分析可得
cos cos A C v v αβ=
在乙下降过程中,α角在逐渐增大,β角在逐渐减小,则有甲的速度在增大,C 正确,D 错误。 故选C 。
4.如图所示,斜面倾角不为零,若斜面的顶点与水平台AB 间高度相差为h (h ≠0),物体以速度v 0沿着光滑水平台滑出B 点,落到斜面上的某点C 处,物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角为φ1。现将物体的速度增大到2v 0,再次从B 点滑出,落到斜面上,物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角为φ2,(不计物体大小,斜面足够长),则( )
A .φ2>φ1
B .φ2<φ1
C .φ2=φ1
D .无法确定两角大小
【答案】B 【解析】 【分析】
物体做平抛运动,设斜面倾角为θ,则
101x v t =
21112
y gt =
11tan y h
x θ-=
1
10
tan gt v ?=
整理得
101
tan 2(tan )h v t ?θ=+
同理当初速度为2v 0时
22002
tan =2(tan )22gt h v v t ?θ=
+ 由于
21t t >
因此
21tan tan ??<
即
21??<
B 正确,ACD 错误。 故选B 。
5.如图所示,一根长木杆ab 两端分别固定在水平地面和竖直墙壁aO 上,已知杆与水平地面之间的夹角为θ=53°,a 点到地面的距离为12m 。从竖直墙壁上距地面8m 的c 点以水平速度v 0射出一颗小石子,小石子运动的轨迹恰好与ab 杆相切(重力加速度g 取10m/s 2,sin53°=0.8,cos53°=0.6),则小石子射出时的水平初速度为( )
A .10m/s
B .5
C 3
52
D 3
102
m/s 【答案】B
【分析】 【详解】
将速度和重力都分解到垂直于杆的方向和沿着杆的方向,如图所示
在垂直于杆的运动方向上
10sin 0.8v v v θ==
在垂直于杆的方向的加速度
1cos 0.6g g g θ==
由题可知,减速到零时的,恰好与杆相碰,则
2
11
cos 2v ac g θ=
整理得
035m/s v =
故选B 。
6.物体A 做平抛运动,以抛出点O 为坐标原点,以初速度v 0的方向为x 轴的正方向、竖直向下的方向为y 轴的正方向,建立平面直角坐标系。如图所示,两束光分别沿着与坐标轴平行的方向照射物体A ,在坐标轴上留下两个“影子”,则两个“影子”的位移x 、y 和速度v x 、v y 描述了物体在x 、y 两个方向上的运动。若从物体自O 点抛出时开始计时,下列图像中正确的是( )
A .
B .
C .
D .
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
AC .“影子”在x 轴方向做匀速运动,因此在x v x — 图象中是一条平行于x 轴的直线,根据
0x v t =
可知在—x t 图象中是一条过坐标原点的直线,AC 错误; BD .物体在竖直方向上做自由落体运动,根据
212
y gt =
可知在y t —图象中是一条开口向上的抛物线,根据
22y v gy =
可知在y v y — 图象是是一条开口向右的抛物理线,B 正确,D 错误。 故选B 。
7.如图所示,在固定的斜面上A 、B 、C 、D 四点,AB=BC=CD 。三个相同的小球分别从A 、B 、C 三点以v 1、v 2、v 3的水平速度抛出,不计空气阻力,它们同时落在斜面的D 点,则下列判断正确的是( )
A .A 球最后才抛出
B .
C 球的初速度最大
C .A 球离斜面最远距离是C 球的三倍
D .三个小球落在斜面上速度方向与斜面成30?斜向右下方 【答案】C 【解析】 【详解】
A .设球在竖直方向下降的距离为h ,三球水平抛出后,均做平抛运动,据2
12
h gt =可得,球在空中飞行的时间
t =
所以A 球在空中飞行时间最长,三球同时落在斜面的D 点,所以A 球最先抛出,故A 项错误;
B .设球飞行的水平距离为x ,三球水平抛出后,球在水平方向做匀速直线运动,则球的初速度
0tan30h x v t t ?===
C 球竖直下降的高度最小,则C 球的初速度最小,故B 项错误;
C .将球的运动分解成垂直于斜面和平行于斜面可得,球在垂直斜面方向的初速度和加速度分别为
0sin30v v ⊥=?,cos30a g ⊥=?
当球离斜面距离最远时,球垂直于斜面的分速度为零,球距离斜面的最远距离
222
0sin 3022cos308
v v d h a g ⊥⊥?===?
A 球在竖直方向下降的距离是C 球的三倍,则A 球离斜面最远距离是C 球的三倍,故C 项正确;
D .三球水平抛出,最终落在斜面上,则
2012tan30gt v t
=? 设球落在斜面上速度方向与水平面成α角,则
tan y v gt v v α=
=
解得
tan 2tan30α=?=
所以球落在斜面上速度方向与水平面夹角不是60?,即球落在斜面上速度方向与斜面不是成30?斜向右下方,故D 项错误。
8.一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
160s 40s 4
min c d t v =
== 它沿水流方向的位移大小为
340m 120m min x v t ==?=水
选项BC 正确。 本题选错误的,故选D 。
9.如图所示,固定斜面AO 、BO 与水平面夹角均为45°。现从A 点以某一初速度水平抛出一个小球(可视为质点),小球恰能垂直于BO 落在C 点,若OA =6m ,则O 、C 的距离为( )
A .22m
B 2m
C .2m
D .3m
【答案】C 【解析】 【详解】
ABCD .以A 点为坐标原点,AO 为y 轴,垂直于AO 为x 轴建立坐标系,x 轴正方向斜向上,y 轴正方向斜向下,分解速度和加速度,则小球在x 轴上做初速度为
02
2
v ,加速度为
22
g
的匀减速直线运动,末速度刚好为零,运动时间0v t g =;在y 轴上做初速度为02
2
,加速度为22g 的匀加速直线运动,末速度
00
22
2
22
Cy
v v gt v
=+=
利用平均速度公式得位移关系
000
22
(2)
22
::3:1
22
v v t v t
OA OC
+
==
则
1
2m
3
OC OA
==
综上所述,ABD错误C正确。
故选C。
10.如图,A、B、C三个物体用轻绳经过滑轮连接,物体A、B的速度向下,大小均为v,则物体C的速度大小为()
A.2vcosθB.vcosθC.2v/cosθD.v/cosθ
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
将C速度分解为沿绳子方向和垂直与绳子方向,根据平行四边形定则,则有cos
C
v v
θ=,
则
cos
C
v
v
θ
=,故选D.
【点睛】
解决本题的关键知道沿绳子方向上的速度是如何分解,将C的速度分解,沿绳子方向的分速度大小等于小物体的速度大小,掌握运动的合成与分解的方法.
11.如图所示,斜面倾角为37
θ=°,小球从斜面顶端P点以初速度
v水平抛出,刚好落在斜面中点处。现将小球以初速度0
2v水平抛出,不计空气阻力,小球下落后均不弹起,sin370.6
?=,cos370.8
?=,重力加速度为g,则小球两次在空中运动过程中()
A .时间之比为1:2 B
.时间之比为1:2 C .水平位移之比为1:4
D .当初速度为0v 时,小球在空中离斜面的最远距离为20
940v g
【答案】BD 【解析】 【详解】
AB.设小球的初速度为v 0时,落在斜面上时所用时间为t ,斜面长度为L 。小球落在斜面上时有:
200
122gt
gt tan v t v θ==
解得:
02v tan t g
θ
?=
设落点距斜面顶端距离为S ,则有
220002v t v tan S v cos gcos θθθ
==∝
若两次小球均落在斜面上,落点距斜面顶端距离之比为1:4,则第二次落在距斜面顶端4L 处,大于斜面的长度,可知以2v 0水平拋出时小球落在水平面上。 两次下落高度之比1:2,根据2
12
h gt =
得: 2 h t g
=所以时间之比为2A 错误,B 正确; C.根据0x v t =得水平位移之比为:
1201022122x x v t v t ==::():选项C 错误;
D.当小球的速度方向与斜面平行时,小球到斜面的距离最大。即在小球距离斜面最远时,垂直于斜面方向的速度等于0。
建立沿斜面和垂直于斜面的平面直角坐标系,将初速度v0和重力加速度g 进行分解,垂直于斜面的最远距离
22
00()92cos 40v sin v H g g
θθ==
选项D 正确。 故选BD 。
12.高度为d 的仓库起火,现需要利用仓库前方固定在地面上的消防水炮给它灭火。如图所示,水炮与仓库的距离为d ,出水口的横截面积为S 。喷水方向可自由调节,功率也可以变化,火势最猛的那层楼窗户上、下边缘离地高度分别为0.75d 和0.25d ,(要使火火效果最好)要求水喷入时的方向与窗户面垂直,已知水炮的效率为η,水的密度为ρ,重力加速度为g ,不计空气阻力,忽略水炮离地高度。下列说法正确的是( )
A dg
B 2dg
C .若水从窗户的正中间进入,则此时的水炮功率最小
D .满足水从窗户进入的水炮功率最小值为()3
21
22S gd ρη
【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】
A .把抛出水的运动逆向思维为平抛运动,根据平抛运动规律有
022g g
v h h
==水从上边缘进入0.75h d =,解得
0220.753
g
gd
v d
==
?故A 错误;
B .水从下边缘进入0.25h d =,解得
0220.25g
v gd d
==?
故B 错误;
C .逆向思维,水到达水炮时
0x v v
=,2y v gh =
则有
2
22(2)2x
y
d v v v g h h
=+=+
根据数学知识可知,当2d h =,即0.5h d =时,v 最小,对应位置为窗户正中间,故C 正确;
D .由上面的分析可知,当v 的最小值2v dg =,满足水从窗户进入的水炮功率最小,其最小值为
()223
3212122122mv vt S g Sv W Sv P t t d t ρρηηρη
η===== 故D 正确。 故选CD 。
13.如图所示,在竖直平面内坐标系中的第一象限内有沿x 轴正方向的恒定风力,将质量为0.1kg m =小球以初速度04m/s v =从O 点竖直向上抛出,到达最高点的位置为M 点,落回x 轴时的位置为N (图中没有画出),若不计空气阻力,坐标格为正方形,g 取
210m/s ,则( )
A .小球在M 点的速度大小为5m/s
B .位置N 的坐标为(120),
C .小球到达N 点的速度大小为410m/s
D .风力大小为10N 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
A .设正方形的边长为0s ,小球竖直方向做竖直上抛运动有
01v gt =
解得
10.4s t =
0122v s t =
水平方向做匀加速直线运动有
1
0132
v s t =
解得小球在M 点的速度大小为
16m/s v =
选项A 错误;
B .由竖直方向运动的对称性可知,小球再经过1t 到达x 轴,水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,位置N 的坐标为(12,0),选项B 正确;
C .到N 点时竖直分速度大小为04m/s v =,水平分速度
1212m/s x N v a t v ===水平
小球到达N 点的速度大小为
2v ==
选项C 正确; D .水平方向上有
11v at =
解得
215m/s a =水平
所以风力大小
1.5N F ma ==水平
选项D 错误。 故选BC 。
14.一两岸平行的河流宽为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
200m250m
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。
15.如图所示,用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M,长杆的一端放在地面上通过铰链联结形成转轴,其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处,在杆的中点C处拴一细绳,通过两个滑轮后挂上重物M,C点与O点距离为L,现在杆的另一端用力,使其逆时针匀速转动,由竖直位置以角速度ω缓缓转至水平(转过了90角)。下列有关此过程的说法中正确的是()
A.重物M做匀速直线运动
B.重物M做变速直线运动
C.重物M的最大速度是L
ω
D.重物M的最大速度是2ωL
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB.设C点线速度方向与绳子沿线的夹角为θ(锐角),由题知C点的线速度为ωL,该线速度在绳子方向上的分速度就为ωL cosθ,即为重物运动的速度,θ的变化规律是开始最大(90),然后逐渐变小,直至绳子和杆垂直,θ变为零度;然后,θ又逐渐增大,所以重物做变速运动,B正确,A错误;
CD.θ角先减小后增大,所以ωL cosθ先增大后减小(绳子和杆垂直时最大),重物的速度先增大后减小,最大速度为ωL。故C正确,D错误。
故选BC。