2022届高考物理一轮复习专题突破：03抛体运动复习与检测五（含答案与解析）

这是一份2022届高考物理一轮复习专题突破：03抛体运动复习与检测五（含答案与解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1．一条河宽300m，一艘小船船速为3m/s，水流速度为5m/s，则小船的渡河最短时间及最短航程为（ ）
A．100s，300mB．125s，300mC．100s，500mD．125s，500m
2．如图所示，曲线1和2分别为甲、乙两小球的运动轨迹，甲球从P点水平抛出的同时乙球从M点斜向上抛出，经过一段时间后两球在N点相遇，若M点在P点正下方，M点与N点在同一水平线上，不计空气阻力，可将球视为质点，则（ ）
A．两球相遇时甲的速度大小为乙的两倍
B．甲球在P点速度与乙球在最高点的速度相等
C．乙球相对于M点上升的最大高度为PM长度一半
D．两球相遇时甲的速度与水平方向的夹角为乙的两倍
3．篮球运动员定点罚篮，篮球以与水平面成的倾角准确落入篮筐，速度大小为v，不计空气阻力，篮球从投出到落入篮筐过程中( )
A．速度逐渐减小
B．最小速度为vsin
C．速度变化量的方向向上
D．出手时速度与水平方向夹角大于
4．如图，可视为质点的小球，位于半径为半圆柱体左端点A的正上方某处，以一定的初速度水平抛出小球，其运动轨迹恰好能与半圆柱体相切于B点．过B点的半圆柱体半径与水平方向的夹角为，则初速度为：（不计空气阻力，重力加速度为） （ ）
A． B．C． D．
5．如图所示，将一小球从空中A点以水平速度v0抛出，经过一段时间后，小球以大小为3v0的速度经过B点，不计空气阻力，则小球从A到B（重力加速度为g）（ ）
A．经过的时间为
B．速度增量为2v0，方向竖直向下
C．水平位移为
D．下落高度为
6．如图所示,从地面上同一位置P点抛出两小球A、B,落在地面上同一点Q点,但A球运动的最高点比B球的高.空气阻力不计,在运动过程中,下列说法中正确的是( )
A．A球的加速度比B球的大
B．A球的飞行时间比B球的长
C．A、B两球在最高点的速度大小相等
D．A、B两球落回Q点时的机械能一定相同
7．如图，以5m/s的水平速度抛出的物体，飞行一段时间后垂直撞在倾角为θ=30°的斜面上，空气阻力不计，g= 10m/s²。则物体飞行的时间为（ ）
A．2sB．lsC．1.5sD． s
二、多选题
8．飞机以 150m/s 的水平速度匀速飞行，某时刻让A球下落，相隔 1秒又让B球落下，不计空气阻力，在以后的运动过程中，关于A、B两球相对位置的关系，正确的结论是（ ）
A．A 球总在 B 球的前下方B．A 球总在 B 球的正下方
C．A 球和 B 球的距离保持不变D．A 球和 B 球的距离随时间均匀增大
9．如图所示，从同一位置以不同初速度水平抛出质量相等的甲、乙两小球，分别落到斜面上的A、B两点。下列说法正确的是（ ）
A．甲球比乙球下落用时长一些
B．下落过程中甲球重力的平均功率比乙球的大
C．甲球落到A点时的机械能比乙球落到B点时的机械能大
D．甲球落到A点时重力的功率比乙球落到B点时重力的功率小
10．在某次乒乓球比赛中，乒乓球先后两次落台后恰好在等高处水平越过球网，过网时的速度方向均垂直于球网，把两次落台的乒乓球看成完全相同的两个球，球1和球2，如图所示．不计乒乓球的旋转和空气阻力，乒乓球自起跳到最高点的过程中，下列说法正确的是( )
A．起跳时，球1的重力功率等于球2的重力功率
B．球1的速度变化率小于球2的速度变化率
C．球1的飞行时间大于球2的飞行时间
D．过网时球1的速度大于球2的速度
11．在倾角为θ的斜面上以速度v水平抛出一球，当球与斜面的距离最大时，下列说法中正确的是（已知重力加速度为g）（ ）
A．球与斜面距离最大时，小球速度方向与斜面垂直
B．球与斜面距离最大时，小球的速度为
C．球与斜面距离最大时，小球飞行时间为
D．球与斜面距离最大时，小球飞行的水平距离为
12．如图所示，从倾角为θ的斜面上某点先后将同一小球以不同的初速度水平抛出，小球均落在斜面上，当抛出的初速度为v01时，小球经时间t1离斜面最远，最后到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α1；当抛出的初速度为v02时，小球经时间t2离斜面最远，最后到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α2，则（ ）
A．若v01＞v02时，α1＞α2，t1＞t2．
B．若v01＞v02时，α1＜α2，t1＜t2．
C．若v01＜v02时，t1＜t2．α1=α2
D．α1、α2的关系与斜面的倾角θ有关
三、实验题
13．如下图所示是某种“研究平抛运动”的实验装置：
（1）当a小球从斜槽末端水平飞出时与b小球离地面的高度均为H，此瞬间电路断开使电磁铁释放b小球，最终两小球同时落地，改变H大小，重复实验，a、b仍同时落地，该实验结果可表明_______．
A．两小球落地速度的大小相同
B．两小球在空中运动的时间相等
C．a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同
D．a小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
（2）一个学生在做平抛运动的实验时只描出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上任取水平距离Δx相等的三点a、b、c,量得Δx=0.10m，又量得它们之间的竖直距离分别为h1=0.10m，h2=0.20m，取g=10m/s2，利用这些数据可以求出：
①物体被抛出时的初速度为____________m/s
②物体经过点b时的竖直速度为____________m/s
四、解答题
14．如图所示，在斜面底端O点正上方P处将小球以初速度竖直向下拋出，经过时间t小球落到O点。若从P点将小球以相同速度水平拋出，以O为圆心调整斜面倾角可使小球仍经过时间t与斜面相碰。不考虑空气阻力，小球可视为质点，重力加速度取g求
（1）PO之间的距离
（2）斜面倾角θ。
15．如图所示，在距水平地面高h=0.80m的水平桌面左边缘有一质量mA=1.0kg的物块A以v0=5.0m/s的初速度沿桌面运动，经过位移s=1.8m与放在桌面右边缘O点的物块B发生正碰，碰后物块A的速度变为0，物块B离开桌面后落到地面上。设两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.25，物块B的质量mB=1.6kg，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)两物块碰撞前瞬间，物块A沿桌面滑行的时间t；
(2)物块A对B所施的冲量；（要求答出大小和方向）
(3)从物块A由桌面左边缘运动开始到物块B落到水平地面的过程中，系统损失的机械能；
(4)物块B落地的速度。（要求答出大小和方向）
16．如图为“快乐大冲关”节目中某个环节的示意图。参与游戏的选手会遇到一个人造山谷AOB，AO是高h=3m的竖直峭壁，OB是以A点为圆心的圆弧形坡，∠OAB=，B点右侧是一段水平跑道。选手可以自A点借助绳索降到O点后再爬上跑道，但身体素质好的选手会选择自A点以水平向右的速度直接跃到水平跑道。若某选手以水平速度跳出后，能落在水平跑道上，求水平速度的最小值v0。选手可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2。（sin=0.8，cs=0.6）
17．如图所示，在斜面底端的正上方h处水平抛出一个物体，质量为m，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为53°的斜面上。不计空气阻力，，，重力加速度为g，求：
(1)物体完成这段飞行的时间；
(2)物体平抛的初动能。
参考答案
1．C
【详解】
由题可知
，，
当船头垂直与河岸过河时，小船的渡河时间是最短的，则
由于
所以船的合速度方向不可能垂直于河岸过河，那么，要使小船的航程是最短的，要求船速和船的合速度相互垂直，则由几何关系可得，船头与河岸的夹角为，则
即
则可得此时为最短航程，为
所以C正确，ABD错误。
故选C。
2．B
【详解】
AB．由题意得，甲球做平抛运动，乙球做斜抛运动，设甲球初速度为，相遇时甲的速度为，乙的速度为，由题意得，相遇时二者所用时间相等，且
即
可得
因乙球在最高点只有水平方向有速度，竖直方向速度为0，则
即甲球在P点速度与乙球在最高点的速度相等。由题意得
对乙球运行的后半段可得
即
可知两球相遇时甲的速度大小不为乙的两倍，故A错误，B正确；
C．由乙球运行的后半段可知
PM的长度为
由
可知乙球相对于M点上升的最大高度为PM长度的，故C错误；
D．设甲的速度与水平方向的夹角为，乙的速度与水平方向的夹角为，则有
即
故两球相遇时甲的速度与水平方向的夹角正切值为乙的速度与水平方向的夹角正切值的两倍，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
篮球做斜抛运动，水平方向匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动；
A．篮球水平方向匀速，竖直方向先向上减速，再向下加速，所以A错误；
B．速度最小时竖直方向速度为零，由于水平方向速度不变，由入网时篮球以与水平面成的倾角准确落入篮筐，速度大小为v，得到水平速度
所以B错误；
C．物体只受重力，重力加速度竖直向下，所以速度变化量的方向竖直向下，C错误；
D．竖直方向，球网的位置高于手的位置，根据竖直上抛运动的对称性，球网处竖直方向速率小于出手时竖直方向速率速度与水平方向夹角的正切是竖直速率比上水平速率，出手时竖直速率大，水平速率相同，所以出手时速度与水平方向夹角大于，所以D正确；
故选D。
4．C
【详解】
飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点，知速度与水平方向的夹角为30°，设位移与水平方向的夹角为θ，则有

因为

则竖直位移为


所以
联立以上各式解得
故选C。
5．C
【详解】
A．小球经过B点时竖直分速度
由得
选项A错误；
B．速度增量为
方向竖直向下。选项B错误；
C．水平位移为
选项C正确；
D．下落高度为
选项D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A. 做斜上抛运动的物体只受到重力的作用，加速度等于重力加速度．所以A与B的速度是相等的．故A错误；
B. 如做竖直上抛运动的物体上升的高度为h,则物体在空中的时间：，由于A球上升是高度更高，所以A在空中运动的时间长．故B正确；
C. 二者在水平方向的位移：x=vx⋅t，由于二者在水平方向的位移是相等的，而A运动的时间长，所以A的水平方向的分速度小．又由于在最高点物体只有水平方向的分速度，所以A球在最高点的速度小．故C错误；
D. A在空中运动的时间长，则A在竖直方向的分速度大；又由于A在水平方向的分速度小，所以不能判断出二者开始时合速度的大小关系，不能判断出开始时二者机械能的大小．二者在运动的过程中机械能不变，所以也不能判断出二者落回Q点时的机械能一定相同．故D错误．
故选B．
7．C
【详解】
设垂直地撞在斜面上时速度为v，将速度分解水平的
竖直方向
由以上两个方程可以求得
由竖直方向自由落体的规律得
代入竖直可求得
故选C。
8．BD
【详解】
AB．A球先释放，A球总在B球下方，两小球水平方向做速度相同的匀速直线运动，所以A球总在B球的正下方，A错误，B正确；
CD．两球下落过程中距离差为
可知A球和B球的距离随时间均匀增大，C错误，D正确。
故选BD。
9．CD
【解析】
【详解】
A. 从抛出到落到斜面上，甲球下落的竖直高度小于乙球，小球竖直方向上做自由落体运动，由 知甲球下落的时间比乙球下落的时间短，故A错误。
B. 根据 ，甲球下落的竖直高度小于乙球，所以下落过程中甲球重力的平均功率比乙球的小，故B错误；
C. 根据 得，甲球的时间短，甲球的水平位移大于乙球， 由x=vt知，甲球的初速度比乙球初速度大。由于只有重力做功，故机械能守恒，在初位置甲球的初动能大于乙球的初动能，故甲球落到A点时的机械能比乙球落到B点时的机械能大，故C正确。
D. 根据 ，因为甲球下落的竖直高度小于乙球，竖直方向 ，所以甲球竖直速度小于乙球，甲球落到A点时重力的功率比乙球落到B点时重力的功率小，故D正确。
10．AD
【详解】
A．乒乓球起跳后到最高点的过程，其逆过程可看成平抛运动．重力的瞬时功率等于重力乘以竖直方向的速度，两球起跳后能到达的最大高度相同，由v2＝2gh得，起跳时竖直方向分速度大小相等，所以两球起跳时重力功率大小相等，A正确；
B．速度变化率即加速度，两球在空中的加速度都等于重力加速度，所以两球的速度变化率相同，B错误；
C．由h＝gt2可得两球飞行时间相同，C错误；
D．由x＝vt可知，球1的水平位移较大，运动时间相同，则球1的水平速度较大，D正确．
故选AD.
11．BC
【分析】
小球做平抛运动，当速度方向与斜面方向平行时，距离斜面最远，根据平行四边形定则求出质点距离斜面最远时的速度的竖直分速度，结合速度时间公式求出运动的时间，再求解水平距离．
【详解】
小球做平抛运动，当小球的速度与斜面方向平行时，距离斜面最远，此时速度与水平方向的夹角为θ，根据平行四边形定则可得此时的速度：，故A错误，B正确；竖直分速度vy=vtanθ，根据vy=gt，可得飞行时间，故C正确；球与斜面距离最大时，小球飞行的水平距离：，故D错误．所以BC正确，AD错误．
【点睛】
本题主要考查了平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道速度方向与斜面平行时，距离斜面最远．
12．CD
【解析】设当将小球以初速度v0平抛时，在斜面上的落点与抛出点的间距为L，则由平抛运动的规律得Lcsθ=v0t，Lsinθ＝gt2，tanθ＝，速度与水平方向的夹角为β，则tanβ＝＝2tanθ，因为θ一定，则β一定，所以小球到达斜面时速度方向与斜面的倾角α=β-θ一定．所以α1=α2．当速度方向与斜面平行时，距离斜面最远，此时vy=v0tanθ=gt，则t=，知初速度越大，距离斜面最远的时间越长．故CD正确，AB错误．故选CD．
点睛：解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道平抛运动的推论，为速度与水平方向的夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的两倍．以及知道当小球速度方向与斜面平行时，距离斜面最远．
13．BC 1.0 1.50
【解析】
（1）两球同时落地，可知两球在空中运动的时间相等，a做平抛运动，b做自由落体运动，落地时竖直分速度相等，但是平抛运动有水平分速度，则落地时速度不等，故A错误B正确；两球同时落地，可知a小球在竖直方向上的运动规律与b小球相同，C正确；根据该实验无法得出a小球在水平方向上的运动规律，故D错误．
（2）在竖直方向上，根据h2−h1=gT2得相等的时间间隔为：
则物体的初速度为：
物体经过b点的竖直分速度为：．
14．（1）v0t+（2）45°
【详解】
（1）如图所示：
小球以v0竖直下抛，由运动学规律，有
h= v0t+
（2）小球平抛，由运动学规律，有
由几何关系
tan +=
联立解得
=45°
15．(1) 0.4s；(2) 4.0N•s，方向水平向右；(3) 7.5J；(4) m/s，方向与水平夹角的正切值为
【详解】
(1)物块A在水平桌面上以v0=5.0m/s的初速度做匀减速直线运动，因物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.25，那么加速度大小是
则物块A的加速度
a=﹣2.5m/s2
物块A沿桌面运动的位移s=1.8m，根据运动学位移公式，有
代入数据，解得
t=0.4s，t=3.6s（舍去）
(2)设物块A与B碰撞前瞬间A的速度为vA，依据运动学速度公式，则有
以A为研究对象，取水平向右为正方向，据动量定理有
那么物块B对物块A的冲量大小4.0N•s，方向水平向左；因此物块A对物块B的冲量大小4.0N•s，方向水平向右。
(3)物块A与物块B碰撞过程中动量守恒，由动量守恒定律，有
解得
vB=2.5 m/s
从物块A开始运动，到碰撞结束，系统存在损失的机械能，而平抛运动过程中，机械能守恒，那么从木块A由桌面左边缘运动开始到木块B落到水平地面的过程中，系统损失的机械能
(4)物块B离开桌面后做平抛运动，则竖直方向有
落地速度大小
设落地速度与水平方向夹角为θ，则有
因此其方向与水平夹角的正切值为。
16．4m/s
【详解】
选手以水平速度跳出后做平抛运动；水平方向做匀速运动，能落在水平跑道上的最小水平位移为
x=hsin=v1t1
竖直方向做自由落体运动
h1=hcs=gt12
解得
v1=4m/s
17．(1)；(2)
【详解】
(1)飞行轨迹如图所示
令飞行的时间为t，则水平距离为
竖直方向
垂直撞上斜面有
由几何关系得
联立以上各式可得
(2)物体平抛的动能为
联立(1)中各式，解得