2024版新教材高中物理第五章抛体运动素养综合评价导学案新人教版必修第二册

第五章素养综合评价(时间：75分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题只有一个选项符合题意．)1．[2024·广东东莞高一检测]如图，某同学春节期间去滨江湿地公园玩，向河中抛出一石块．下列有关说法正确的是()A.石块速度的大小不变，速度方向时刻发生变更B．石块加速度的方向时刻变更，且加速度方向确定沿曲线每一点的切线方向C．石块速度方向和加速度方向，始终在曲线每一点的切线方向上D．石块的加速度方向跟它的速度方向不在同始终线上2.导弹轨迹特别困难，如图是分析导弹工作时的轨迹示意图，其中弹头的速度v与所受合外力F关系正确的是()A．图中A点B．图中B点C．图中C点D．图中D点3．如图所示，下雨天，地面视察者看到雨滴竖直下落时，坐在匀速行驶的火车的车厢里的乘客看到的雨滴()A．向前运动B．向后运动C．倾斜落向前方D．倾斜落向后方4．某射箭运动员在练习射箭时，箭水平射出的位置到靶的水平距离为18m，到靶心的竖直高度为0.45m．忽视空气阻力，将箭看作质点，重力加速度为10m/s2.假如箭射中靶心，则箭射出的速度大小为()A.30m/sB．40m/sC．50m/sD．60m/s5.如图所示，滑块a、b用绳跨过定滑轮相连，a套在水平杆上．现使a以速度v从P位置匀速运动到Q位置，则滑块b()A．做匀速运动，速度大于vB．做减速运动，速度小于vC．做加速运动，速度小于vD．做加速运动，速度大于v6.如图所示，x轴在水平地面上，y轴在竖直方向．图中画出了从y轴上沿x轴正方向水平抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹．不计空气阻力，下列说法正确的是()A．a和b的初速度大小之比为eq\r(2)∶1B．a和b在空中运动的时间之比为2∶1C．a和c在空中运动的时间之比为eq\r(2)∶1D．a和c的初速度大小之比为2∶17．如图所示，美洲狮是一种猛烈的食肉猛兽，在跳动方面有着惊人的“天赋”．某次捕猎中，它“厉害地一跃”：水平移动距离为13.2m，竖直高度达到了3.3m．不计空气阻力，将美洲狮视为质点，则美洲狮()A．在空中的时间约为0.8sB．落地时速度与地面成30°角C．落地时速度与地面成45°角D．全程速度偏转角的正切值为1二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．每小题有多个选项符合题目要求．全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)8．如图所示，一条小船过河，河宽d＝120m，河水流速v1＝3m/s，船在静水中速度v2＝4m/s.关于小船的运动，以下说法正确的是()A．小船合运动的速度大小确定是5m/sB．小船渡河的最短时间为30sC．小船若以最短时间渡河，则其实际运动轨迹与河岸垂直D．小船实际运动的最短位移是120m9．将一小球以水平速度v0＝10m/s从O点向右抛出，经eq\r(3)s小球恰好垂直落到斜面上的A点，B点是小球做自由落体运动在斜面上的落点，如图所示．不计空气阻力，g取10m/s2.以下推断正确的是()A．斜面的倾角是30°B．小球的抛出点距斜面的竖直高度是15mC．若将小球以水平速度v′0＝5m/s向右抛出，它确定落在AB的中点P的上方D．若将小球以水平速度v′0＝5m/s向右抛出，它确定落在AB的中点P处10．[2024·安徽高一期中]2024年北京冬奥会跳台滑雪项目在张家口的国家跳台滑雪中心实行．国家跳台滑雪中心是中国首座跳台滑雪场馆，主体建筑灵感来自于中国传统饰物“如意”，因此被形象地称作“雪如意”．滑雪轨道由斜面与水平面连接而成，运动员从O点以确定的初速度水平滑出，过一段时间后运动员落在倾斜轨道上的A点．若运动员变更水平滑出的初速度，就会落在倾斜轨道上的B点．已知OA＝AB，不计空气阻力，下列说法正确的是()A．运动员到达A、B两点时速度方向不同B．运动员从O点动身分别到达A、B两点过程中速率增加量之比为1∶eq\r(2)C．运动员从O点动身分别到达A、B两点所用的时间之比为1∶eq\r(2)D．运动员从O点动身分别到达A、B两点过程中速度增加量之比为1∶2三、非选择题(本题共5小题，共54分．按题目要求作答，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11．(7分)某同学用如图甲、乙所示装置探讨平抛运动的特点．(1)如图甲所示的试验中，用小锤击打弹性金属片后，P球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时O球被释放，做自由落体运动．分别变更小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复试验．发觉两个小球总是同时落地，该现象说明________________________________________________________________________．(2)在图乙所示的试验装置中，钢球从斜槽M上释放，飞出后做平抛运动．在装置中有一个水平放置的可上下调整的倾斜挡板N，钢球飞出后落在挡板上．试验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上．钢球落到挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹．上下调整挡板，多次试验，就会在白纸上记录钢球运动轨迹上的多个位置．最终用平滑曲线将这些印迹连接起来，就可得到钢球做平抛运动的轨迹．图丙所示为得到的一条轨迹，取抛出点为坐标原点O建立直角坐标系，在轨迹上取A、B、C三个点，相邻两点间的水平和竖直距离分别为x1、y1，x2、y2，x3、y3.①本试验在操作过程中应留意的事项有________________________________________________________________________．(至少写出两条)②依据图甲试验的结论，取A、B、C三个点时在竖直方向上应满足________________________________________________________________________，若水平方向上满足________________，说明________________________________________________________________________．12.(9分)[2024·江苏苏州试验中学高一开学考试]如图为探讨平抛运动的试验装置，在试验过程中A球在斜槽末端水平抛出时撞开轻质接触式开关(未画出)，被电磁铁吸住的B球同时在等高位置自由下落，借助频闪相机记录两个小球下落过程中的位置．(1)频闪相机记录A、B两球在下落过程中不同时刻的位置，关于该试验的原理或现象，下列说法正确的是________．(填标号)A．该试验用比较的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律B．该试验用测量的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律C．从试验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是自由落体运动D．从试验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是匀速直线运动(2)依据两球各自的运动特点，推断两球在到达水平槽之前是否发生了碰撞？________(填“是”或“否”).(3)利用频闪相片探讨A球的平抛运动，将坐标原点设在球所在的球心位置A0，建立以水平向右为x轴，竖直向下为y轴的坐标系，测量并记录A1的坐标为(x1，y1)，A2的坐标为(x2，y2).若小球A在水平方向上做匀速直线运动，则x1和x2的数值关系应为____________．利用得到的数据可以计算出频闪周期T＝________________．(已知当地重力加速度为g，结果用x1、y1、y2表示)13．(10分)一个质量为2kg的物体在多个水平面内的恒定外力F1、F2、F3……作用下以v0＝20m/s的速度在光滑水平地面上做匀速直线运动，v0与x轴正方向成30°角，其中F1的大小等于10N，方向与y轴正方向相同，如图所示(图中只标出了F1，其他力未标出).某时刻撤去F1，求：(1)撤去F1多长时间后物体速度最小？(2)撤去F1后物体速度的最小值是多少？14．(12分)如图所示为直升机运输救灾物资的情形，直升机下面用绳子悬吊着质量为m的箱子(箱子可以视为质点).直升机在水平方向上做直线运动，绳子与竖直方向的夹角始终为30°，箱子离地面的高度为h，直升机的质量为M，重力加速度为g，不计空气对箱子的作用力．(结果用根式表示)(1)求直升机的加速度大小；(2)当直升机的速度大小为v时，绳子断开，直升机仍以原加速度沿水平方向做加速直线运动．求箱子落地时，箱子与直升机间的水平距离．15．(16分)“智勇大冲关”最终一关有如图所示的滑道，冲关者坐上坐垫从A点静止起先沿倾斜直轨道AB滑下，斜道倾角θ＝37°，离B点很近处连接一长L＝2m的水平传送带，B与C两点可认为平滑连接(速度大小不变)，A点距传送带的垂直距离为h＝2.4m，冲关者经C点到D点后被水平抛出，落在水面上一点E.已知传送带末端距水面高度H＝0.8m，坐垫与AB倾斜直轨道间的动摩擦因数为μ1＝0.5，坐垫与传送带间的动摩擦因数为μ2＝0.2.(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)求：(1)冲关者到达B点时的速度大小；(2)假如传送带不动，求冲关者冲过D点后的平抛水平射程；(3)假如传送带沿顺时针方向转动，并且速度有3m/s、6m/s两个挡位可调，分别求出两个挡位下的平抛水平射程．第五章素养综合评价1．答案：D2．答案：D3．解析：坐在车厢中的乘客看到雨滴不仅仅在下落，还在向后退，即既有向下的速度，又有向后的速度，依据平行四边形法则进行合成，合速度的方向向后方倾斜，所以乘客看到雨滴倾斜落向后方，故选D.答案：D4．解析：箭射出后做平抛运动，在竖直方向有t＝eq\r(\f(2h,g))＝0.3s，在水平方向有x＝v0t，代入数据可得v0＝60m/s，故选D.答案：D5．解析：对a的速度进行分解，如图所示．由沿绳的方向速度相等可得，滑块b的速度大小vb＝v1＝vsinθ，a以速度v从P位置匀速运动到Q位置过程中，θ增大，则vb增大，滑块b做加速运动，但是由于sinθ<1，所以vb<v，故C正确，A、B、D错误．答案：C6．解析：依据t＝eq\r(\f(2h,g))可知，a和b在空中运动的时间之比为eq\r(2)∶1，再依据v＝eq\f(x,t)可知，a和b的初速度大小之比为1∶eq\r(2)，A、B错误；依据t＝eq\r(\f(2h,g))可知，a和c在空中运动的时间之比为eq\r(2)∶1，再依据v＝eq\f(x,t)可知a和c的初速度大小之比为eq\r(2)∶1，C正确，D错误．答案：C7．解析：如图所示，由斜上抛的对称性可知，美洲狮上升与下降的时间相同，由h＝eq\f(1,2)gt2可得，美洲狮下降时间为t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×3.3,10))s≈0.8s，故美洲狮在空中的时间约为1.6s，故A错误；从起点A到最高点B可看作平抛运动的逆过程，如图所示，美洲狮初速度方向与水平方向夹角的正切值tanα＝2tanβ＝2×eq\f(3.3,6.6)＝1，故由斜上抛的对称性可知，落地时速度与地面成45°角，全程速度偏转角为90°，故B、D错误，C正确．故选C.答案：C8．解析：船在河中的实际速度与船头的指向有关，符合平行四边形定则，故运动速度有多种可能，故选项A错误；要使船渡河时间最短，船头应正对河岸前进，故渡河最短时间为t＝eq\f(d,v2)＝eq\f(120,4)s＝30s，故选项B正确；若以最短时间渡河，即船头垂直河岸，则其实际运动轨迹与河岸不垂直，故选项C错误；因船速大于水速，则当船的合速度正对河岸时，船垂直河岸过河，此时最短位移是120m，故选项D正确．答案：BD9．解析：设斜面倾角为θ，对小球在A点的速度进行分解，有tanθ＝eq\f(v0,gt)，解得θ＝30°，A项正确；小球到过A点水平面的距离为h＝eq\f(1,2)gt2＝15m，所以小球的抛出点距斜面的竖直高度确定大于15m，B项错误；若小球的初速度为v′0＝5m/s，过A点作水平面，小球落到该水平面的水平位移是小球以初速度v0＝10m/s，抛出时落到该水平面的水平位移的一半，延长小球运动的轨迹线，得到小球应当落在P、A之间，C项正确，D项错误．答案：AC10．解析：运动员到达A、B两点时，位移方向与水平方向夹角均为θ，依据平抛运动规律有tanα＝2tanθ，可知速度偏转角α相同，故运动员到达A、B两点时速度方向相同，A错误；运动员从O点动身分别到达A、B两点过程中竖直位移yA∶yB＝1∶2，依据y＝eq\f(1,2)gt2可知，运动员从O点动身分别到达A、B两点过程中所用时间之比为tA∶tB＝1∶eq\r(2)，故C正确；运动员从O点到达A、B两点时速度增加量为Δv＝gt，则ΔvA∶ΔvB＝1∶eq\r(2)，故D错误；运动员到达A点时，竖直方向速度vyA＝gtA，则水平方向速度vxA＝eq\f(gtA,tanα)，合速度大小vA＝eq\f(gtA,sinα)，则从O点到达A点过程中速率增加量Δv′A＝vA－vxA＝gtAeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,sinα)－\f(1,tanα)))，同理可得从O点到达B点过程中速率增加量Δv′B＝gtB(eq\f(1,sinα)－eq\f(1,tanα))，结合C项分析可知，Δv′A∶Δv′B＝1∶eq\r(2)，故B正确．答案：BC11．解析：(1)沿水平方向弹出的小球和自由下落的小球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动．(2)①为了能画出钢球做平抛运动的轨迹，首先要保证钢球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不确定要光滑，但末端必需是水平的，同时要让钢球每次都从同一位置由静止释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点．②依据图甲的结论可知，平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，依据连续相等时间内，位移之比为1∶3∶5∶…，可知取A、B、C三个点时，在竖直方向上应满足y1∶y2∶y3＝1∶3∶5，若水平方向上满足x1＝x2＝x3，则说明平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动．答案：(1)平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动(2)①斜槽轨道末端水平、钢球从同一位置由静止释放②y1∶y2∶y3＝1∶3∶5x1＝x2＝x3平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动12．解析：(1)A球做平抛运动，B球做自由落体运动．将球A的运动沿水平方向和竖直方向正交分解，在下落过程中发觉A、B两个小球下落的高度总是相等的，即A球的竖直分运动与B球的完全相同，说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动．故选A、C.(2)B球做自由落体运动，依据相机记录的图像可知，B球在到达B3位置时偏离了原来的竖直方向，说明在该时刻前两小球已发生碰撞，故两小球在到达水平槽之前已发生了碰撞．(3)因为频闪时间相同，小球A在水平方向做的是匀速直线运动，则相等的时间内位移相等，则x1和x2的数值关系应为x2＝2x1，在竖直方向上Δy＝gT2＝(y2－y1)－y1，则有T＝eq\r(\f(y2－2y1,g)).答案：(1)AC(2)是(3)x2＝2x1eq\r(\f(y2－2y1,g))13．解析：(1)将速度沿着坐标轴方向分解，未撤去F1时，沿着y轴方向分速度vy＝v0sin30°＝20×eq\f(1,2)m/s＝10m/s撤去F1后加速度大小a＝eq\f(F1,m)＝eq\f(10,2)m/s2＝5m/s2设经过时间t物体速度最小，此时沿着y轴方向分速度等于零，则t＝eq\f(vy,a)＝eq\f(10,5)s＝2s.(2)撤去F1后物体速度的最小值等于速度沿x轴方向的重量，即vx＝v0cos30°＝20×eq\f(\r(3),2)m/s＝10eq\r(3)m/s.答案：(1)2s(2)10eq\r(3)m/s14．解析：(1)箱子与直升机的加速度相同，设为a，对箱子进行探讨，由牛顿其次定律有mgtan30°＝ma解得a＝eq\f(\r(3),3)g.(2)绳子断开后箱子做平抛运动，有h＝eq\f(1,2)gt2从绳子断开到箱子落地，直升机运动的水平距离x1＝vt＋eq\f(1,2)at2箱子在水平方向运动的距离x2＝vt箱子落地时与直升机间的水平距离x＝x1－x2解得x＝eq\f(