第五章　抛体运动 章末检测试卷(一)（含解析）—2023-2024学年高中物理人教版必修二

这是一份第五章　抛体运动 章末检测试卷(一)（含解析）—2023-2024学年高中物理人教版必修二，共12页。
第五章　抛体运动 章末检测试卷(一)(满分：100分)一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。1．下列说法正确的是(　　)A．速度发生变化的运动，一定是曲线运动B．以一定的初速度水平抛出的物体的运动是平抛运动C．运动合成与分解的实质是对描述运动的物理量(位移、速度、加速度)的合成与分解D．做曲线运动的物体，受到的合外力一定在不断改变2.如图，某同学在空旷的地面扔飞镖，曲线为飞镖飞行的轨迹。忽略空气阻力，关于飞镖在空中飞行的过程，下列说法正确的是(　　)A．飞镖速度的大小不变，速度方向时刻发生变化B．飞镖速度的大小不变，加速度方向时刻发生变化C．飞镖速度方向和加速度方向，始终在曲线各点的切线方向上D．飞镖的加速度方向跟它的速度方向不在同一直线上3.如图是做斜抛运动物体的轨迹，C点是轨迹的最高点，A、B是轨迹上等高的两个点。下列叙述中正确的是(不计空气阻力)(　　)A．物体在C点的速度为零B．物体在A点的速度与物体在B点的速度相同C．物体在A点、B点的水平速度均大于物体在C点的水平速度D．物体在A、B、C各点的加速度都相同4．(2022·连云港市高一期末)套圈是一项趣味运动，如图为小朋友准备用套圈套中正前方的玩具。若将套圈与玩具视为质点，套圈距离水平地面1.25 m高，玩具与套圈水平距离为2.5 m，不计空气阻力，g取10 m/s2。水平扔出套圈，若要套中玩具，则套圈的水平速度大小为(　　)A．5.0 m/s B．5.5 m/sC．6.0 m/s D．6.25 m/s5．若一名儿童站在自家的平房顶上，向距离他L处的对面的竖直高墙上投掷西红柿，第一次水平抛出的速度是v0，第二次水平抛出的速度是2v0，则比较前后两次被抛出的西红柿在碰到墙时(不计空气阻力)，下列说法错误的是(　　)A．运动时间之比是2∶1B．下落的高度之比是2∶1C．下落的高度之比是4∶1D．运动的加速度大小之比是1∶16．“小小竹排江中游”，一支竹排以4 m/s的速度垂直河岸航行，水流速度为3 m/s，河岸的宽度为20 m，则这支竹排航行到对岸的过程中的位移大小为(　　)A．15 m B．20 m C．25 m D．30 m7．质量为2 kg的质点在xOy平面上做曲线运动，它在x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像如图所示，下列说法正确的是(　　)A．质点的初速度大小为4 m/sB．2 s末质点速度大小为6 m/sC．质点初速度的方向与合外力方向垂直D．质点所受的合外力大小为3 N8.如图所示，在足够长斜面的上方某处，以大小相等的初速度沿平行于斜面和垂直于斜面共计4个方向抛出小球，则小球落到斜面上所用时间最短的抛出方向是(　　)A．a B．b C．c D．d9.如图所示的半圆形容器，AB为其水平直径，从A点分别以速度v0和2v0水平向右抛出一个小球，不计空气阻力，结果小球两次从抛出到落在容器壁上所用时间相同，重力加速度为g，则容器的半径为(　　)A.eq \f(\r(2)v02,g) B.eq \f(3v02,g) C.eq \f(2\r(2)v02,g) D.eq \f(3\r(2)v02,g)10.如图所示，斜面与水平面之间的夹角为45°，在斜面底端A点正上方高度为6 m处的O点，以1 m/s的初速度水平抛出一个小球，飞行一段时间后撞在斜面上，不计空气阻力，这段飞行所用的时间为(g＝10 m/s2)(　　)A．1 s B．1.2 s C．1.5 s D．2 s11．(2022·江苏省模拟)铯原子钟是精确的计时仪器，图甲中铯原子从O点以100 m/s的初速度在真空中做平抛运动，到达竖直平面MN所用时间为t1；图乙中铯原子在真空条件中从P点做竖直上抛运动，到达最高点Q再返回P点，整个过程所用时间为t2，O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为0.2 m，重力加速度取g＝10 m/s2，则t1∶t2为(　　)A．100∶1 B．1∶100C．1∶200 D．200∶1二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题～第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。12．(15分)图甲是“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球Q离地面的高度均为H，实验时，当小球P从斜槽末端飞出与挡片相碰时，立即断开电路使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地，改变H的大小，重复实验，P、Q仍同时落地。(1)下列关于实验条件的说法，正确的有________。A．斜槽轨道末段N端必须水平B．斜槽轨道必须光滑C．小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放D．小球P每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放(2)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．小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同D．小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动(3)若用一张印有小方格(小方格的边长为L＝2.5 cm)的纸记录小球P的轨迹，小球平抛运动过程中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，重力加速度g＝10 m/s2。则小球P在b点的瞬时速度的大小为v0＝________ m/s。若以a点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，则抛出点的坐标为________(结果以厘米为单位)。13．(6分)某地突降暴雨，道路被淹，需要调用直升机抢运被困人员。如图甲所示，直升机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地，前4 s内被困人员水平方向的vx－t图像和竖直方向的vy－t图像分别如图乙、图丙所示。不计空气阻力，g＝10 m/s2。以t＝0时刻被困人员所在位置为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，竖直向上为y轴正方向，求被困人员：(1)在4 s末的速度v大小；(2)在4 s末的位置坐标(x，y)；(3)在前4 s的轨迹方程。14．(8分)(2022·常州市高一期末)校篮球队的小明同学进行投篮训练，如图所示，篮球出手点高度为1.9 m，与篮板的水平距离为4.5 m，抛出后篮球垂直击中篮板，击中点高度为3.15 m。不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。求篮球：(1)从抛出到击中篮板的时间；(2)抛出时的速度大小(结果可用根式表示)。15.(12分)如图所示，小球从平台上水平抛出，正好无碰撞落在临近平台的一倾角为α＝53°的光滑固定斜面的顶端并沿光滑斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h＝0.8 m，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，求：(1)小球水平抛出的初速度大小v0；(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离s；(3)若斜面顶端高H＝20.8 m，则小球离开平台后经多长时间到达斜面底端。16.(15分)(2022·全国甲卷)将一小球水平抛出，使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光。某次拍摄时，小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光，拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像，每相邻两个球之间被删去了3个影像，所标出的两个线段的长度s1和s2之比为3∶7。重力加速度大小取g＝10 m/s2，忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。章末检测试卷(一)1．C　[速度发生变化的运动，也可能是直线运动，如加速直线运动，故A错误；以一定的初速度水平抛出，且忽略空气阻力，只受重力作用的运动是平抛运动，故B错误；运动合成与分解的实质是对描述运动的物理量(位移、速度和加速度)的合成与分解，故C正确；受到恒力作用的物体也能做曲线运动，如平抛运动，故D错误。]2．D　[飞镖扔出后做曲线运动，速度方向不断改变，忽略空气阻力，飞镖水平速度不变，竖直速度一直变化，合速度大小变化，故A错误；忽略空气阻力，飞镖只受重力作用，故根据牛顿第二定律可知，加速度恒定，为重力加速度，故B错误；飞镖做曲线运动，速度方向沿曲线的切线方向，合力方向竖直向下，加速度方向竖直向下，飞镖的加速度方向跟它的速度方向不在同一直线上，故C错误，D正确。]3．D　[做斜抛运动的物体在水平方向是匀速直线运动，即水平速度不变，A、C错误；由斜抛运动的对称性可知A、B两点的速度大小相等，方向不同，B错误；斜抛运动的加速度恒为g，D正确。]4．A　[套圈抛出后做平抛运动，水平方向有x＝vt，竖直方向有h＝eq \f(1,2)gt2，联立解得v＝xeq \r(\f(g,2h))＝2.5eq \r(\f(10,2×1.25)) m/s＝5.0 m/s，故选A。]5．B　[由平抛运动的规律得t1∶t2＝eq \f(L,v0)∶eq \f(L,2v0)＝2∶1，故选项A正确；h1∶h2＝(eq \f(1,2)gt12)∶(eq \f(1,2)gt22)＝4∶1，选项B错误，C正确；由平抛运动的性质知，选项D正确。]6．C　[竹排渡河时间为t＝eq \f(d,v船)＝5 s竹排的合速度大小为v＝eq \r(v船2＋v水2)＝5 m/s则竹排航行到对岸的过程中的位移大小为x＝vt＝25 m，故选C。]7．D　[x轴方向初速度为vx＝3 m/s，y轴方向初速度vy＝－4 m/s，质点的初速度大小v0＝eq \r(vx2＋vy2)＝5 m/s，故A错误；2 s末质点速度为v＝eq \r(62＋42) m/s＝2eq \r(13) m/s，故B错误；合外力沿x轴方向，而初速度方向既不沿x轴方向，也不沿y轴方向，质点初速度的方向与合外力方向不垂直，故C错误；x轴方向的加速度a＝1.5 m/s2，质点所受的合外力大小F合＝ma＝3 N，故D正确。]8．D　[设斜面的倾角为θ，则重力沿斜面的分力大小为mgsin θ，重力垂直斜面的分力大小为mgcos θ，可知小球垂直斜面方向的加速度是相同的，设垂直斜面向下为正方向，将a、b、c、d方向的小球的速度分解，垂直斜面的速度分别为0、－v0、0、v0，根据公式x＝v0t＋eq \f(1,2)at2判断可知，小球落到斜面上所用时间最短的抛出方向是d，故D正确，A、B、C错误。]9．D　[设小球下落的时间为t，圆弧的半径为R，由几何关系可得v0t＋2v0t＝2R，(eq \f(1,2)gt2)2＋(R－v0t)2＝R2，联立解得R＝eq \f(3\r(2)v02,g)，故D正确，A、B、C错误。]10．A　[小球做平抛运动，则水平方向有x＝vt，竖直方向有h－xtan 45°＝eq \f(1,2)gt2，解得t＝1 s，故A正确，B、C、D错误。]11．C　[铯原子做平抛运动，水平方向上做匀速直线运动，即x＝vt1，解得t1＝eq \f(x,v)＝eq \f(0.2,100) s，铯原子做竖直上抛运动，运动至最高点用时eq \f(t2,2)，逆过程可视为自由落体运动，即x＝eq \f(1,2)g(eq \f(t2,2))2，解得t2＝eq \r(\f(8x,g))＝eq \r(\f(8×0.2,10)) s＝0.4 s，则eq \f(t1,t2)＝eq \f(\f(0.2,100),0.4)＝eq \f(1,200)，故选C。]12．(1)AC(3分)　(2)BC(3分)　(3)1.25(3分)　(－2.5 cm，－0.312 5 cm)(6分)解析　(1)为了保证小球离开斜槽末端时的初速度的方向沿水平方向，斜槽轨道末段N端必须水平，A正确；斜槽轨道光滑与否对实验没有影响，B错误；这个实验只验证竖直方向是自由落体运动，水平速度无影响，不需要每次水平初速度相同，可以在不同位置释放小球，C正确，D错误。(2)该实验结果可表明小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同，且两小球同时落地，故两小球在空中运动的时间相等，A、D错误，B、C正确。(3)小球P在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向，根据匀变速直线运动的推论可得Δy＝gT2代入数据解得T＝eq \r(\f(Δy,g))＝eq \r(\f(ybc－yab,g))＝eq \r(\f(2.5×10－2,10)) s＝0.05 s水平方向的速度为vx＝eq \f(Δx,T)＝eq \f(2.5×2×10－2,0.05) m/s＝1 m/s竖直方向，根据匀变速直线运动的推论，即中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，可得vby＝eq \f(yac,2T)＝eq \f(7.5×10－2,2×0.05) m/s＝0.75 m/s则小球P在b点的瞬时速度的大小为v0＝eq \r(vby2＋vx2)＝1.25 m/s小球运动到b点的时间为t＝eq \f(vby,g)＝eq \f(0.75,10) s＝0.075 s所以，小球运动到b点时，竖直方向的位移y＝eq \f(1,2)gt2解得y＝2.812 5 cm小球运动到b点时，水平方向的位移为x＝vxt解得x＝7.5 cm若以a点为坐标原点，则抛出点的坐标为(－2.5 cm，－0.312 5 cm)。13．(1)5 m/s　(2)(12 m,8 m)(3)y＝eq \f(x2,18)(0≤x≤12 m)解析　(1)由题图乙、丙知4 s末的速度大小为v＝eq \r(vx2＋vy2)＝5 m/s(2分)(2)根据速度—时间图像与t轴围成的面积表示位移，4 s末水平方向的位移和竖直方向的位移分别为：x＝3×4 m＝12 m，y＝eq \f(4×4,2) m＝8 m(1分)故在4 s末的位置坐标为(12 m,8 m)(1分)(3)在前4 s内：x＝3t(m)，y＝eq \f(1,2)at2a＝eq \f(4,4) m/s2＝1 m/s2 (1分)可得前4 s的轨迹方程为y＝eq \f(x2,18)(0≤x≤12 m)。(1分)14．(1)0.5 s　(2)eq \r(106) m/s解析　(1)因篮球垂直击中篮板，其逆过程为平抛运动，根据平抛运动的规律可得h＝eq \f(1,2)gt2(2分)解得t＝eq \r(\f(2h,g))＝eq \r(\f(2×3.15－1.9,10)) s＝0.5 s(2分)(2)根据x＝v0t，可得v0＝eq \f(x,t)＝eq \f(4.5,0.5) m/s＝9 m/s(2分)则篮球抛出时的速度大小为：v＝eq \r(v02＋gt2)＝eq \r(92＋10×0.52) m/s＝eq \r(106) m/s。(2分)15．(1)3 m/s　(2)1.2 m　(3)2.4 s解析　(1)小球从平台抛出后，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动则h＝eq \f(1,2)gt12，vy＝gt1(2分)根据已知条件结合速度的合成与分解有tan 53°＝eq \f(vy,v0)(1分)代入数值解得：v0＝3 m/s，t1＝0.4 s。(2分)(2)s＝v0t1，则s＝1.2 m。(2分)(3)设小球落到斜面顶端的速度大小为v1，sin 53°＝eq \f(vy,v1)(1分)小球在光滑斜面上的加速度大小为a＝gsin 53°(1分)小球在斜面上的运动过程满足：eq \f(H,sin 53°)＝v1t2＋eq \f(1,2)at22(1分)故小球离开平台后到达斜面底端经历的时间为t＝t1＋t2(1分)联立以上各式解得：t＝2.4 s。(1分)16.eq \f(2\r(5),5) m/s解析　频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，每相邻两个球之间被删去3个影像，故相邻两球的时间间隔为t＝4T＝4×0.05 s＝0.2 s(1分)设抛出瞬间小球的速度大小为v0，每相邻两球间在水平方向上的位移为x，竖直方向上的位移分别为y1、y2，根据平抛运动的规律有x＝v0t(1分)y1＝eq \f(1,2)gt2＝eq \f(1,2)×10×0.22 m＝0.2 m(2分)y2＝eq \f(1,2)g(2t)2－eq \f(1,2)gt2＝eq \f(1,2)×10×(0.42－0.22) m＝0.6 m(2分)令y1＝y，则有y2＝3y1＝3y(1分)已标注的线段s1、s2分别为s1＝eq \r(x2＋y2)(1分)s2＝eq \r(x2＋3y2)＝eq \r(x2＋9y2)(1分)则有eq \r(x2＋y2)∶eq \r(x2＋9y2)＝3∶7(2分)整理得x＝eq \f(2\r(5),5)y(2分)故在抛出瞬间小球的速度大小为v0＝eq \f(x,t)＝eq \f(2\r(5),5) m/s。(2分)