对物体以一定的初速度向空中抛出,仅在重力作用下物体所做的运动叫做抛体运动,下面是抛体运动专题提升训练,请大家认真练习。
一、选择题(在题后给的选项中,第1~4题只有一项符合题目要求,第5~9题有多项符合题目要求.)
1.(2015年云浮调研)取稍长的细杆,其一端固定一枚铁钉,另一端用羽毛做一个尾翼,做成A、B两只飞镖,将一软木板挂在竖直墙壁上,作为镖靶,在离墙壁一定距离的同一处,将它们水平掷出,不计空气阻力,两只飞镖插在靶上的状态如图K4-2-1所示(侧视图).则下列说法中正确的是()
图K4-2-1
A.A镖掷出时的初速度比B镖掷出时的初速度小
B.B镖插入靶时的末速度比A镖插入靶时的末速度大
C.B镖的运动时间比A镖的运动时间长
D.A镖的质量一定比B镖的质量大
【答案】C
【解析】两飞镖均做平抛运动,它们的水平位移相等,A的竖直位移小于B,据x=v0t、y=gt2,选择C.
2.(2015年浙江模拟)如图K4-2-2所示,我某集团军在一次空地联合军事演习中,离地面H高处的飞机以水平对地速度v1发射一颗炸弹轰炸地面目标P,反应灵敏的地面拦截系统同时以初速度v2竖直向上发射一颗炮弹拦截(炮弹运动过程看作竖直上抛),设此时拦截系统与飞机的水平距离为s,若拦截成功,不计空气阻力,则v1、v2的关系应满足()
图K4-2-2
A.v1=v2 B.v1=v2
C.v1=v2 D.v1=v2
【答案】C
【解析】由题知从发射到拦截成功应满足s=v1t,同时竖直方向应满足H=gt2+v2t-gt2=v2t,所以有=,即v1=v2,C选项正确.
3.(2015年佛冈模拟)如图K4-2-3所示,若质点以初速度v0正对倾角=37的斜面水平抛出,要求质点到达斜面时位移最小,则质点的飞行时间为()
图K4-2-3
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】若使质点到达斜面时位移最小,则质点的位移应垂直于斜面,如图所示.
有x=v0t,y=gt2,
且tan ===,
所以t===,选项C正确.
4.(2015年陕西三模)如图K4-2-4所示,在M点分别以不同的速度将两小球水平抛出.两小球分别落在水平地面上的P点、Q点.已知O点是M点在地面上的竖直投影,OPPQ=1∶3,且不考虑空气阻力的影响.下列说法中正确的是()
图K4-2-4
A.两小球的下落时间之比为1∶3
B.两小球的下落时间之比为1∶4
C.两小球的初速度大小之比为1∶3
D.两小球的初速度大小之比为1∶4
【答案】D
【解析】两球做平抛运动,高度相同,则下落的时间相同,故A、B错误.由于两球的水平位移之比为1∶4,根据v0=知,两小球的初速度大小之比为1∶4,故C错误,D正确.
5.以初速度v0水平抛出一小球后,不计空气阻力,某时刻小球的竖直分位移与水平分位移大小相等,下列判断正确的是()
A.此时小球的竖直分速度大小大于水平分速度大小
B.此时小球速度的方向与位移的方向相同
C.此时小球速度的方向与水平方向成45角
D.从抛出到此时,小球运动的时间为
【答案】AD
【解析】由题意得h=t=v0t, 则vy=2v0,选项A正确; =2,故选项B、C错误;t==,选项D正确.
6.农民在精选谷种时,常用一种叫风车的农具进行分选.在同一风力作用下,谷种和瘪谷(空壳)谷粒都从洞口水平飞出,结果谷种和瘪谷落地点不同,自然分开,如图K4-2-5所示.若不计空气阻力,对这一现象,下列分析正确的是()
图K4-2-5
A.谷种飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度大些
B.谷种和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动
C.谷种和瘪谷从飞出洞口到落地的时间不相同
D.N处是谷种, M处为瘪谷
【答案】BD
【解析】因瘪谷质量小于谷种的,在相同风力作用下,瘪谷获得较大的加速度,故飞出洞口时的速度较大.因离地一样高,故飞行时间相等,故瘪谷要飞得远些.
7.某人向放在水平地面的正前方小桶中水平抛球,结果球划着一条弧线飞到小桶的前方(如图K4-2-6所示).不计空气阻力,为了能把小球抛进小桶中,则下次再水平抛时,他可能作出的调整为()
图K4-2-6
A.减小初速度的大小,抛出点高度不变
B.增大初速度的大小,抛出点高度不变
C.初速度的大小不变,降低抛出点高度
D.初速度的大小不变,提高抛出点高度
【答案】AC
【解析】小球做平抛运动,竖直方向h=gt2,水平方向x=v0t=v0,欲使小球落入小桶中,需减小x,有两种途径:减小h或减小v0,选项B、D错误,A、C正确.
8.如图K4-2-7所示,一小球以v0=10 m/s的速度水平抛出,在落地之前经过空中A、B两点,在A点小球的速度方向与水平方向的夹角为45,在B点小球的速度方向与水平方向的夹角为60(空气阻力忽略不计,g取10 m/s2),下列判断正确的是()
图K4-2-7
A.小球经过A、B两点间的时间差t=(-1) s
B.小球经过A、B两点间的时间差t= s
C.A、B两点间的高度差h=10 m
D.A、B两点间的高度差h=15 m
【答案】AC
【解析】tan 45=,tan 60=,解得t1=1 s,t2= s,t=t2-t1=(-1)s,选项A正确;h=gt-gt=10 m,选项C正确.
9.(2015年肇庆模拟)如图K4-2-8所示,从倾角为的斜面上的M点水平抛出一个小球,小球的初速度为v0,最后小球落在斜面上的N点,则(重力加速度为g)()
图K4-2-8
A.不可求M、N之间的距离
B.可求小球落到N点时速度的大小和方向
C.可求小球到达N点时的动能
D.可以断定,当小球的速度方向与斜面平行时,小球与斜面间的距离最大
【答案】BD
【解析】设小球从抛出到落到N点经历时间t,则有tan ==,t=,因此可求出dMN==,vN=,方向满足tan =,故选项A错误,B正确;但因小球的质量未知,因此小球在N点的动能不能求出,选项C错误;当小球的速度方向与斜面平行时,小球垂直于斜面方向的速度为零,此时小球与斜面间的距离最大,选项D正确.
二、非选择题
10.(2015年汕尾模拟)在水平地面上固定一倾角=37、表面光滑的斜面体,物体A以v1=6 m/s 的初速度沿斜面上滑,同时在物体A的正上方,有一物体B以某一初速度水平抛出,如图K4-2-9所示.如果当A上滑到最高点时恰好被B物体击中.(A、B均可看作质点,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2)求:
(1)物体A上滑到最高点所用的时间t;
(2)物体B抛出时的初速度v2;
(3)物体A、B间初始位置的高度差h.
图K4-2-9
【答案】(1)1 s (2)2.4 m/s (3)6.8 m
【解析】(1)物体A上滑过程中,由牛顿第二定律,得mgsin =ma,代入数据,得a=6 m/s2.
设经过t时间滑到最高点,由运动学公式,有0=v1-at,代入数据,得t=1 s.
(2)平抛物体B的水平位移x=v1tcos 37=2.4 m,
平抛速度v2==2.4 m/s.
(3)物体A、B间的高度差h=hA+hB=v1tsin 37+gt2=6.8 m.
11.(2014年浙江卷)如图K4-2-10所示,装甲车在水平地面上以速度v0=20 m/s沿直线前进,车上机枪的枪管水平,距地面高为h=1.8 m.在车正前方竖直一块高为两米的长方形靶,其底边与地面接触.枪口与靶距离为L时,机枪手正对靶射出第一发子弹,子弹相对于枪口的初速度为v=800 m/s.在子弹射出的同时,装甲车开始匀减速运动,行进s=90 m后停下.装甲车停下后,机枪手以相同方式射出第二发子弹.(不计空气阻力,子弹看成质点,重力加速度g=10 m/s2)
图K4-2-10
(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小;
(2)当L=410 m时,求第一发子弹的弹孔离地的高度,并计算靶上两个弹孔之间的距离;
(3)若靶上只有一个弹孔,求L的范围.
【答案】(1) m/s2 (2)0.45 m (3)492 m
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