高中物理鲁科版第三章抛体运动 第3章章末分层突破

章末分层突破[自我校对]①平行四边形②实际效果③g④g⑤eq\f(v\o\al(2,0),2g)⑥eq\f(2v0,g)⑦v0⑧v0t⑨gt⑩eq\f(1,2)gt2⑪重力加速度g⑫初速度大小________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________运动的合成与分解1.利用运动的合成与分解，可以降低对复杂运动的认识和分析解决的难度，是分析解决问题的重要方法和手段，不是一种目的．2．分解曲线运动的依据是力的独立作用原理和运动的独立性，即某一方向的运动情况由该方向的受力情况和初始条件决定，与另一个方向如何运动无关．3．运动的合成与分解的法则是平行四边形定则；运动的合成与分解的内容是将描述运动的物理量(力、加速度、速度及位移)进行合成或分解．如图3－1所示，一玻璃筒中注满清水，水中放一软木做成的小圆柱体R(圆柱体的直径略小于玻璃管的直径，轻重大小适宜，使它在水中能匀速上浮)．将玻璃管的开口端用胶塞塞紧(图甲)．现将玻璃管倒置(图乙)，在软木塞上升的同时，将玻璃管水平向右加速移动，观察软木塞的运动，将会看到它斜向右上方运动，经过一段时间，玻璃管移至图丙中虚线所示的位置，软木塞恰好运动到玻璃管的顶端．在下列选项中，能正确反映软木塞运动轨迹的是()图3－1【解析】木塞在竖直方向向上做匀速直线运动，而水平向右做初速度为零的匀加速直线运动，即y＝vyt，即经相同时间经过位移y相等，x＝eq\f(1,2)at2经相等时间Δx越来越大，图线应为C.【答案】C与斜面相关联的平抛运动问题平抛运动中经常出现与斜面相关联的物理问题，解决此类问题的关键是充分挖掘题目中隐含的几何关系．有以下两种常见的模型：1．物体从斜面平抛后又落到斜面上．如图3－2甲所示，则平抛运动的位移大小为沿斜面方向抛出点与落点之间的距离，位移偏向角为斜面倾角α，且tanα＝eq\f(y,x)(y是平抛运动的竖直位移，x是平抛运动的水平位移)．2．物体做平抛运动时以某一角度θ落到斜面上，如图3－2乙所示．则其速度偏向角为(θ－α)，且tan(θ－α)＝eq\f(vy,v0).图3－2如图3－3所示，斜面上a、b、c三点等距，小球从a点正上方O点抛出，做初速为v0的平抛运动，恰落在b点．若小球初速变为v，其落点位于c，则()图3－3A．v0＜v＜2v0 B．v＝2v0C．2v0＜v＜3v0 D．v＞3v0【解析】过b点作一水平线MN，分别过a点和c点作出MN的垂线分别交MN于a′、c′点，由几何关系得：a′b＝bc′，作出小球以初速度v抛出落于c点的轨迹如图中虚线所示，必交b、c′之间的一点d，设a′、b间的距离为x，a、d间的距离为x′，则研究小球从抛出至落至MN面上的运动可知，时间相同，x＜x′＜2x，故v0＜v＜2v0，选项A正确，B、C、D错误．【答案】A抛体运动分析竖直下抛、竖直上抛、平抛运动和斜上抛运动均为抛体运动，它们的受力特点相同，且初速度均不为零，具体特性如下：(2023·济南高一检测)如图3－4所示，从高H处以水平速度v1抛出小球甲，同时从地面以速度v2竖直上抛一小球乙，两球恰好在空中相遇，求：图3－4(1)两小球从抛出到相遇的时间．(2)讨论小球乙在上升阶段或下降阶段与小球甲在空中相遇的速度条件．【解析】(1)两球从抛出到相遇，在竖直方向上甲的位移与乙的位移之和等于H即eq\f(1,2)gt2＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(v2t－\f(1,2)gt2))＝H解得t＝eq\f(H,v2)这一结果与小球乙是上升阶段还是下降阶段与小球甲在空中相遇无关．(2)设小球甲从抛出到落地的时间为t甲，则有t甲＝eq\r(\f(2H,g))设小球乙从抛出到最高点所用的时间为t乙，则有t乙＝eq\f(v2,g)①两球在小球乙上升阶段相遇，则相遇时间t≤t乙，即eq\f(H,v2)≤eq\f(v2,g)，解得v2≥eq\r(gH)式中的等号表示小球甲、乙恰好在小球乙上升的最高点相遇．②两球在小球乙下降阶段相遇，则相遇时间t乙<t<t甲，即eq\f(v2,g)<eq\f(H,v2)<eq\r(\f(2H,g))，解得eq\r(\f(gH,2))<v2<eq\r(gH).【答案】(1)eq\f(H,v2)(2)小球乙上升阶段两球相遇的条件：v2≥eq\r(gH)小球乙下降阶段两球相遇的条件：eq\r(\f(gH,2))<v2<eq\r(gH)抛体运动的分析方法(1)各种抛体运动中，物体都只受重力作用，加速度均为重力加速度g，均为匀变速运动．(2)对于轨迹是直线的竖直方向上的抛体运动往往直接应用运动学公式分析求解．(3)对于轨迹是曲线的平抛运动和斜抛运动往往分解为两个直线运动进行分析求解．(教师用书独具)1．(2023·广东高考)如图3－5所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向运动，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板为参照物()图3－5A．帆船朝正东方向航行，速度大小为vB．帆船朝正西方向航行，速度大小为vC．帆船朝南偏东45°方向航行，速度大小为eq\r(2)vD．帆船朝北偏东45°方向航行，速度大小为eq\r(2)v【解析】以帆板为参照物，帆船具有朝正东方向的速度v和朝正北方向的速度v，两速度的合速度大小为eq\r(2)v，方向朝北偏东45°，故选项D正确．【答案】D2．(2023·全国卷Ⅱ)由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道．当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行．已知同步卫星的环绕速度约为×103m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为×103图3－6A．西偏北方向，×103B．东偏南方向，×103C．西偏北方向，×103D．东偏南方向，×103【解析】设当卫星在转移轨道上飞经赤道上空与同步轨道高度相同的某点时，速度为v1，发动机给卫星的附加速度为v2，该点在同步轨道上运行时的速度为v.三者关系如图，由图知附加速度方向为东偏南，由余弦定理知veq\o\al(2,2)＝veq\o\al(2,1)＋v2－2v1vcos30°，代入数据解得v2≈×103m/s.选项B正确。【答案】B3．(2023·山东高考)距地面高5m的水平直轨道上A、B两点相距2m，在B点用细线悬挂一小球，离地高度为h，如图3－7所示．小车始终以4m/s的速度沿轨道匀速运动，经过A点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下，小车运动至B点时细线被轧断，最后两球同时落地．不计空气阻力，取重力加速度的大小g取10m/s2.可求得h等于()A．1.25m B．2.25mC．3.75m D．4.75m图3－7【解析】根据两球同时落地可得eq\r(\f(2H,g))＝eq\f(dAB,v)＋eq\r(\f(2h,g))，代入数据得h＝m，选项A正确．【答案】A4．(2023·浙江高考)如图3－8所示为足球球门，球门宽为L.一个球员在球门中心正前方距离球门s处高高跃起，将足球顶入球门的左下方死角(图中P点)．球员顶球点的高度为h.足球做平抛运动(足球可看成质点，忽略空气阻力)，则()【导学号：01360113】图3－8A．足球位移的大小x＝eq\r(\f(L2,4)＋s2)B．足球初速度的大小v0＝eq\r(\f(g,2h)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L2,4)＋s2)))C．足球末速度的大小v＝eq\r(\f(g,2h)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L2,4)＋s2))＋4gh)D．足球初速度的方向与球门线夹角的正切值tanθ＝eq\f(L,2s)【解析】根据几何关系可知，足球做平抛运动的竖直高度为h，水平位移为x水平＝eq\r(s2＋\f(L2,4))，则足球位移的大小为：x＝eq\r(x\o\al(2,水平)＋h2)＝eq\r(s2＋\f(L2,4)＋h2)，选项A错误；由h＝eq\f(1,2)gt2，x水平＝v0t，可得足球的初速度为v0＝eq\r(\f(g,2h)\f(L2,4)＋s2)，选项B正确；对小球应用动能定理：mgh＝eq\f(mv2,2)－eq\f(mv\o\al(2,0),2)，可得足球末速度v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋2gh)＝eq\r(\f(g,2h)\f(L2,4)＋s2＋2gh)，选项C错误；初速度方向与球门线夹角的正切值为tanθ＝eq\f(2s,L)，选项D错误．【答案】B5．(2023·浙江高考)如图3－9所示，装甲车在水平地面上以速度v0＝20m/s沿直线前进，车上机枪的枪管水平，距地面高为h＝1.8m．在车正前方竖直立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＝800m/s.在子弹射出的同时，装甲车开始匀减速运动，行进s＝90m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取10m/s2)图3－9(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小；(2)当L＝410m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．【解析】(1)装甲车的加速度a＝eq\f(v\o\al(2,0),2s)＝eq\f(20,9)m/s2.(2)第一发子弹飞行时间t1＝eq\f(L,v＋v0)＝s弹孔离地高度h1＝h－eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)＝m第二个弹孔离地的高度h2＝h－eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L－s,v)))2＝m两弹孔之间的距离Δh＝h2－h1＝m.(3)第一发子弹打到靶的下沿时，装甲车离靶的距离为L1L1＝(v0＋v)eq\r(\f(2h,g))＝492m第二发子弹打到靶的下沿时，装甲车离靶的距离为L2L2＝veq\r(\f(2h,g))＋s＝570mL的范围为492m<L≤570m.【答案】(1)eq\f(20,9)m/s2(2)mm(3)492m<L≤570m章末综合测评(第三章)(用时：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．游泳运动员以恒定的速率垂直于河岸渡河，当水速突然变大时，对运动员渡河时间和经历的路程产生的影响是()【导学号：01360114】A．路程变大，时间延长B．路程变大，时间缩短C．路程变大，时间不变D．路程和时间均不变【解析】运动员渡河可以看成是两个运动的合运动：垂直河岸的运动和沿河岸的运动．运动员以恒定的速率垂直河岸渡河，在垂直河岸方向的分速度恒定，由分运动的独立性原理可知，渡河时间不变；但是水速变大，沿河岸方向的运动速度变大，因时间不变，则沿河岸方向的分位移变大，总路程变大，故选项C正确．【答案】C2．如图1所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当小车以速度v匀速向右运动到如图所示位置时，物体P的速度为()图1A．v B．vcosθ\f(v,cosθ) D．vcos2θ【解析】如图所示，绳子与水平方向的夹角为θ，将小车的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，沿绳子方向的速度等于P的速度，根据平行四边形定则得，vP＝vcosθ，故B正确，A、C、D错误．【答案】B3．(2023·汕头高一检测)将一小球以初速度v从地面竖直上抛后，经过4s小球离地面高度为6m，若要使小球竖直上抛后经2s到达相同高度，g取10m/s2.不计阻力，则初速度v0应()A．大于v B．小于vC．等于v D．无法确定【解析】由公式h＝v0t－eq\f(1,2)gt2得4s时，初速度v＝m/s,2s时初速度v0＝13m/s，故选B.【答案】B4．弹道导弹是指在火箭发动机推力作用下按预定轨道飞行，关闭发动机后按自由抛体轨迹飞行的导弹，如图2所示．若关闭发动机时导弹的速度是水平的，不计空气阻力，则导弹从此时起水平方向的位移()【导学号：01360115】图2A．只由水平速度决定B．只由离地高度决定C．由水平速度、离地高度共同决定D．与水平速度、离地高度都没有关系【解析】不计空气阻力，关闭发动机后导弹水平方向的位移x＝v0t＝v0eq\r(\f(2h,g))，可以看出水平位移由水平速度、离地高度共同决定，选项C正确．【答案】C5．以初速度v0水平抛出一个物体，经过时间t物体的速度大小为v，则经过时间2t，物体速度大小的表达式正确的是()A．v0＋2gt B．v＋gt\r(v\o\al(2,0)＋2gt2) \r(v2＋2gt2)【解析】物体做平抛运动，vx＝v0，vy＝g·2t，故2t时刻物体的速度v′＝eq\r(v\o\al(2,x)＋v\o\al(2,y))＝eq\r(v\o\al(2,0)＋2gt2)，C正确，A错误；t时刻有v2＝veq\o\al(2,0)＋(gt)2，故v′＝eq\r(v2＋3gt2)，B、D错误．【答案】C6．如图3所示，某人向对面的山坡上水平抛出两个质量不等的石块，分别落到A、B两处．不计空气阻力，则落到B处的石块()【导学号：01360116】图3A．初速度大，运动时间短B．初速度大，运动时间长C．初速度小，运动时间短D．初速度小，运动时间长【解析】由于B点在A点的右侧，说明水平方向上B点的距离更远，而B点距抛出点竖直方向上的距离较小，故运动时间较短，二者综合说明落在B点的石块的初速度较大，故A正确，B、C、D错误．【答案】A7．如图4所示，P是水平面上的圆弧凹槽，从高台边B点以某速度v0水平飞出的小球，恰能从固定在某位置的凹槽的圆弧轨道的左端A点沿圆弧切线方向进入轨道．O是圆弧的圆心，θ1是OA与竖直方向的夹角，θ2是BA与竖直方向的夹角，则()图4\f(tanθ2,tanθ1)＝2 B．tanθ1tanθ2＝2\f(1,tanθ1tanθ2)＝2 \f(tanθ1,tanθ2)＝2【解析】由题意知：tanθ1＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(gt,v0)，tanθ2＝eq\f(x,y)＝eq\f(v0t,\f(1,2)gt2)＝eq\f(2v0,gt).由以上两式得：tanθ1tanθ2＝2，故B项正确．【答案】B8．一物体做平抛运动，先后在两个不同时刻的速度大小分别为v1和v2，时间间隔为Δt，那么()A．v1和v2的方向一定不同B．v1<v2C．由v1到v2的速度变化量Δv的方向不一定竖直向下D．由v1到v2的速度变化量Δv的大小为gΔt【解析】平抛运动的轨迹是曲线，某时刻的速度方向为该时刻轨迹的切线方向，不同时刻方向不同，A对；v0不变，vy∝t，所以v2>v1，B对；由Δv＝gΔt知Δv方向一定与g方向相同即竖直向下，大小为gΔt，C错，D对．【答案】ABD9．(2023·衡水高一检测)如图5所示，一小球以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地射到一倾角为30°的固定斜面上，并立即反方向弹回．已知反弹速度的大小是入射速度大小的eq\f(3,4)，则下列说法中正确的是()图5【导学号：01360117】A．在碰撞中小球的速度变化大小为eq\f(7,2)v0B．在碰撞中小球的速度变化大小为eq\f(1,2)v0C．小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离的比为eq\r(3)D．小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为eq\f(\r(3),2)【解析】小球垂直落到斜面上，根据平行四边形定则将速度分解，如图所示，则v＝eq\f(v0,sin30°)＝2v0，反弹后的速度大小为v′＝eq\f(3,4)v＝eq\f(3,2)v0，碰撞中小球的速度变化大小为Δv＝v′－v＝eq\f(7,2)v0，选项A正确，选项B错误；小球在竖直方向下落的距离为y＝eq\f(v\o\al(2,y),2g)＝eq\f(vcos30°2,2g)＝eq\f(3v\o\al(2,0),2g)，水平方向通过的距离为x＝v0t＝v0·eq\f(vcos30°,g)＝eq\f(\r(3)v\o\al(2,0),g)，位移之比为eq\f(y,x)＝eq\f(\r(3),2)，选项D正确，选项C错误．【答案】AD10.(2023·宁德高一期末)如图6所示，一轻绳通过无摩擦的小定滑轮O与小球B连接，另一端与套在光滑竖直杆上的小物块A连接，杆两端固定且足够长，物块A由静止从图示位置释放后．先沿杆向上运动．设某时刻物块A运动的速度大小为vA，小球B运动的速度大小为vB，轻绳与杆的夹角为θ.则()图6A．vA＝vBcosθB．vB＝vAcosθC．小球B减小的重力势能等于物块A增加的动能D．当物块A上升到与滑轮等高时，它的机械能最大【解析】A的速度可分解为沿绳方向上的vA1和垂直绳方向上的vA2，有vA1＝vAcosθ＝vB，得vA＝eq\f(vB,cosθ)，A错，B对；由能量守恒定律知，小球B减小的重力势能转化为A、B系统的动能与A的重力势能，C错；在由图示位置上升至与滑轮等高的过程中，绳的拉力对A做正功，A的机械能增加，过了此位置继续上升，绳的拉力对A做负功，A的机械能减小，故在与滑轮等高时A机械能最大，D对．【答案】BD二、计算题(共3小题，40分)11．(12分)一人带一猴在表演杂技，如图7所示，直杆AB长h＝8m，猴子在直杆上由A向B匀速向上爬，同时人用肩顶着直杆水平匀速移动．已知在5s内，猴子由A运动到B，而人也由甲位置运动到了乙位置．已知s＝6m，求：【导学号：01360118】图7(1)猴子相对地面的位移大小；(2)猴子相对地面的速度大小．【解析】(1)猴子对地的位移AB′为猴子相对于人的位移AB与人对地的位移AA′的矢量和，所以AB′＝eq\r(AB2＋AA′2)＝eq\r(h2＋s2)＝eq\r(82＋62)m＝10m.(2)猴子相对于地的速度v＝eq\f(AB