2023春新教材高中物理第5章抛体运动4抛体运动的规律课后提能训练新人教版

第五章4A组·水平过关1．(2022年深圳名校期末)如图所示，某人向放在水平地面上的垃圾桶中水平扔废球，结果恰好从桶的右侧边缘飞到地面，不计空气阻力．为了能把废球扔进垃圾桶中，则此人水平抛球时，可以做出的调整为()A．初速度不变，抛出点在原位置正上方B．初速度不变，抛出点在原位置正右侧C．减小初速度，抛出点在原位置正上方D．增大初速度，抛出点在原位置正上方【答案】C2．将一个物体以15m/s的速度从20m的高度水平抛出，落地时它的速度方向与地面夹角是(不计空气阻力，g取10m/s2)()A．37° B．45°C．53° D．60°【答案】C【解析】物体做平抛运动，落地时在水平方向的分速度vx＝v0＝15m/s，竖直方向由匀变速运动规律知veq\o\al(2,y)－0＝2gh，由此得vy＝eq\r(2gh)＝eq\r(2×10×20)m/s＝20m/s.若速度方向与地面的夹角用θ来表示，则tanθ＝eq\f(vy,vx)＝eq\f(20,15)＝eq\f(4,3)，所以θ＝53°，故C正确．3．游乐场内两支玩具枪在同一位置先后沿水平方向各射出一颗子弹，打在远处的同一个靶上，A为甲枪子弹留下的弹孔，B为乙枪子弹留下的弹孔，两弹孔在竖直方向上相距高度为h，如图所示，不计空气阻力，关于两枪射出的子弹初速度大小，下列判断正确的是()A．甲枪射出的子弹初速度较大B．乙枪射出的子弹初速度较大C．甲、乙两枪射出的子弹初速度一样大D．无法比较甲、乙两枪射出的子弹初速度的大小【答案】A【解析】竖直高度决定运动时间，因为甲枪子弹竖直高度小，所以运动时间短，水平方向做匀速直线运动，因为位移相同，可知甲枪射出的子弹初速度较大，故选A．4．如图所示，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，则下列说法正确的是()A．落在A处的石块初速度较大，运动时间较长B．落在B处的石块初速度较大，运动时间较短C．落在A处的石块的末速度与水平方向的夹角小D．两石块的末速度与水平方向的夹角相等【答案】B【解析】小球落在B处的高度低，根据h＝eq\f(1,2)gt2知，运动时间短，但是水平位移大，则初速度大，故A错误，B正确；落在A处的石块的末速度与水平方向的夹角tanθ＝eq\f(gt,v0)，落在A处的石块运动时间长，但初速度小，所以落在A处的石块的末速度与水平方向的夹角较大，故C、D错误．5．如图所示，一小球以大小为v0的水平速度从一个倾角为37°的足够长的固定斜面顶端向右抛出．不计空气阻力，则小球距离斜面最远时的速度大小为(已知sin37°＝0.6)()A．eq\f(5,4)v0 B．eq\f(5,3)v0C．eq\f(3,4)v0 D．eq\f(4,3)v0【答案】A【解析】当小球速度方向与斜面平行时离斜面最远，速度的水平分量不变仍为v0，由几何关系可知此时水平速度方向和合速度方向的夹角为37°，则有vcos37°＝v0，解得v＝eq\f(v0,cos37°)＝eq\f(5v0,4)，故A正确，B、C、D错误．6．如图，以9.8m/s的速度水平抛出的物体飞行一段时间后，垂直撞在倾角θ＝30°的斜面上，可知物体完成这段飞行的时间为(g取9.8m/s2)()A．eq\r(3)s B．eq\f(2\r(3),3)sC．eq\f(\r(3),3)s D．2s【答案】A【解析】物体做平抛运动，当垂直撞在倾角为30°的斜面上时，速度与斜面垂直，把物体的速度分解，此时物体在竖直方向上的分速度大小为vy＝eq\f(v0,tanθ).由vy＝gt，可得运动的时间t＝eq\f(vy,g)＝eq\f(v0,gtanθ)＝eq\r(3)s.7．如图所示，位于同一高度的小球A、B分别以v1和v2的速度水平抛出，都落在了倾角为30°的斜面上的C点，小球B恰好垂直打到斜面上，则v1、v2之比为()A．1∶1 B．2∶1C．2∶3 D．3∶2【答案】D【解析】小球A做平抛运动，根据分位移公式，有x＝v1t，竖直位移y＝eq\f(1,2)gt2.又有tan30°＝eq\f(y,x)，联立可得v1＝eq\f(\r(3),2)gt.小球B恰好垂直打到斜面上，则有tan30°＝eq\f(v2,gt)，可得v2＝eq\f(\r(3),3)gt，所以有v1∶v2＝3∶2，D正确．8．平抛一小球，当抛出1s后它的速度方向与水平方向的夹角α＝45°，落地时速度方向与水平方向成β＝60°角，g取10m/s2，求：(1)初速度大小；(2)落地速度大小；(3)抛出点离地面的高度．【答案】(1)10m/s(2)20m/s(3)15m【解析】将平抛运动分解为水平和竖直两个方向的分运动，由题意作出运动轨迹如图所示．(1)初速度用v0表示，因为tanα＝eq\f(vy1,v0)＝1，又vy1＝gt，代入数据，得v0＝10m/s.(2)由图可知cosβ＝eq\f(v0,v)，则v＝eq\f(v0,cosβ)＝eq\f(10,cos60°)m/s＝20m/s.(3)由veq\o\al(2,y2)＋veq\o\al(2,0)＝v2，得vy2＝eq\r(v2－v\o\al(2,0))＝eq\r(202－102)m/s＝10eq\r(3)m/s.在竖直方向上有veq\o\al(2,y2)＝2gh，代入数据，得h＝15m.9．(2021年韶关名校模拟)如图所示，一同学分别在同一直线上的A、B、C三个位置投掷篮球，结果都垂直击中篮筐，击中时速度分别为v1、v2、v3.若篮球出手时高度相同，出手速度方向与水平方向夹角分别为θ1、θ2、θ3，下列说法正确的是()A．v1＜v2＜v3 B．v1＞v2＞v3C．θ1＞θ2＞θ3 D．θ1＝θ2＝θ3【答案】B【解析】三个篮球都垂直击中篮筐，其逆过程是平抛运动，设任一篮球击中篮筐的速度为v，上升的高度为h，水平位移为x.则有x＝vt，h＝eq\f(1,2)gt2，解得v＝xeq\r(\f(g,2h))，h相同，则v∝x，则得v1＞v2＞v3，故A错误，B正确．根据速度的分解有tanθ＝eq\f(gt,v)，t相同，v1＞v2＞v3，则得θ1＜θ2＜θ3，故C、D错误．10．如图所示，轮滑运动员从较高的弧形坡面上滑到A处时，沿水平方向飞离坡面，在空中划过一段抛物线后，再落到倾角为θ的斜坡上，若飞出时的速度大小为v0，则()A．运动员落到斜坡上时，速度方向与坡面平行B．运动员落回斜坡时的速度大小是eq\f(v0,cosθ)C．运动员在空中经历的时间是eq\f(v0tanθ,g)D．运动员的落点B与起飞点A的距离是eq\f(2v\o\al(2,0)sinθ,gcos2θ)【答案】D【解析】因为平抛运动某时刻的速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍，可知运动员落在斜坡上时，速度方向与斜面不平行，故A错误；根据tanθ＝eq\f(\f(1,2)gt2,v0t)，得运动员飞行的时间为t＝eq\f(2v0tanθ,g)，则竖直分速度为vy＝gt＝2v0tanθ.根据平行四边形定则可知，落回斜坡时的速度为v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋v\o\al(2,y))＝eq\r(v\o\al(2,0)＋4v\o\al(2,0)tan2θ)＝v0eq\r(1＋4tan2θ)，故B、C错误；AB间的距离为s＝eq\f(v0t,cosθ)＝eq\f(2v\o\al(2,0)sinθ,gcos2θ)，故D正确．B组·能力提升11．如图所示的光滑斜面长为l，宽为b，倾角为θ，一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P以初速度v0水平射入，恰好从底端Q点离开斜面，则()A．物块由P点运动到Q点所用的时间t＝2eq\r(\f(2l,gsinθ))B．物块由P点运动到Q点所用的时间t＝eq\r(\f(2l,g))C．初速度v0＝beq\r(\f(g,2l))D．初速度v0＝beq\r(\f(gsinθ,2l))【答案】D【解析】根据牛顿第二定律，得物体的加速度为a＝eq\f(G1,m)＝eq\f(mgsinθ,m)＝gsinθ.根据l＝eq\f(1,2)at2，有t＝eq\r(\f(2l,a))＝eq\r(\f(2l,gsinθ))，故A、B错误；根据b＝v0t，有v0＝eq\f(b,t)＝eq\f(b,\r(\f(2l,gsinθ)))＝beq\r(\f(gsinθ,2l))，故C错误，D正确．12．如图所示，一名运动员欲骑车越过宽度d＝2m的壕沟AB，现已知两沟沿的高度差h＝0.4m．求车速至少多大才能安全越过壕沟．(g取10m/s2)【答案】5eq\r(2)m/s【解析】运动员骑车过壕沟的过程中，人和车做平抛运动，要安全越过壕沟，则须满足竖直方向下落h时，水平位移s＝v0t≥d竖直方向h＝eq\f(1,2)gt2，联立代入数据解得v0≥5eq\r(2)m/s，即车速至少为5eq\r(2)m/s才能安全越过壕沟．13．如图所示，射击枪水平放置，射击枪与目标靶中心位于同一水平线上，枪口与目标靶之间的距离s＝100m，子弹从枪口水平射出击中目标靶位置离靶中心高度h＝0.2m，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求：(1)子弹从射出到击中目标靶的时间；(2)子弹射出枪口时的速度大小．【答案】(1)0.2s(2)500m/s【解析】(1)根据h＝eq\f(1,2)gt2，可得t＝eq\r(\f(2h,g))＝0.2s.(2)水平方向s＝v0t，解得v0＝500m/s.14．如图所示，在倾角为37°的斜面上从A点以6m/s的初速度水平抛出一个小球，小球落在B点．取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小为g，求：(1)A、B两点间的距离和小球在空中飞行的时间；(2)小球刚碰到斜面时的速度方向与水平方向夹角的正切值．【答案】(1)6.75m,0.9s(2)eq\f(3