高中物理人教版 (2019)必修 第二册第五章 抛体运动综合与测试达标测试

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册第五章 抛体运动综合与测试达标测试，共9页。试卷主要包含了选择题，填空题，论述等内容，欢迎下载使用。

第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．如图，执行任务的“歼20”战机正沿直线斜向下加速俯冲。将“歼20”简化为质点“O”，用G表示它受到的重力，F表示除重力外其他作用力的等效力，则下图中能正确表示此过程中战机受力情况的是( A )
解析：执行任务的“歼20”战机正沿直线斜向下加速俯冲，则所受的合力方向应该和运动方向在同一直线上，否则就要做曲线运动。
2．(2021·北京朝阳区高一期末)如图所示，在注满清水的竖直密封玻璃管中，红蜡块R正以较小的速度v0沿y轴匀速上浮，与此同时玻璃管沿水平x轴正方向做匀速直线运动。从红蜡块通过坐标原点O开始计时，直至蜡块运动到玻璃管顶端为止。在此过程中，下列说法正确的是( A )
A．红蜡块做匀速直线运动
B．红蜡块做变速曲线运动
C．红蜡块的速度与时间成正比
D．仅增大玻璃管运动的速度，红蜡块将更快运动到顶端
解析：两个匀速直线运动的合运动还是匀速直线运动，则红蜡块做匀速直线运动，所以A正确B错误；红蜡块做匀速直线运动，红蜡块的速度保持不变，所以C错误；根据运动的独立性原理，水平方向的运动不会影响竖直方向的运动，则仅增大玻璃管运动的速度，红蜡块运动到顶端的时间不变，所以D错误。
3．(2021·石家庄市高一上学期期末)“套圈”是老少皆宜的游戏。如图所示，将A、B、C三个套圈分别以速度v1、v2、v3水平抛出，都能套中地面上的同一玩具，已知套圈A、B抛出时距玩具的水平距离相等，套圈A、C抛出时在同一高度，设套圈A、B、C在空中运动时间分别为t1、t2、t3。不计空气阻力，下列说法正确的是( C )
A．v1与v2一定相等 B．v2一定大于v3
C．t1与t3一定相等 D．t2一定大于t3
解析：套圈做平抛运动，竖直分运动是自由落体运动，根据h＝eq \f(1,2)gt2，有：t＝eq \r(\f(2h,g))，故t1＝t3＞t2，故C正确，D错误；A、B水平分位移相同，由于t1＞t2，根据x＝v0t，有：v1＜v2；由于t1＝t3，x1＜x3，根据x＝v0t，有：v1＜v3；v2和v3关系不能确定，故A、B错误；故选C。
4．(2021·临朐县实验中学高一月考)如图所示，利用卷扬机将套在光滑竖直杆上的重物提升到高处。卷扬机以速度v0匀速缠绕钢丝绳，当重物运动到图示位置时，下列说法正确的是( D )
A．重物的速度等于v0
B．重物的速度小于v0
C．钢丝绳对重物的拉力与重物的重力的合力一定沿水平方向
D．钢丝绳对重物的拉力与竖直杆对重物的弹力的合力一定沿着杆向上
解析：假设此时重物的速度为v，绳子与杆的夹角为θ，将重物速度沿绳和垂直于绳分解，如图所示
沿绳方向的速度相等v0＝vcs θ，所以重物的速度大于v0，A错误，B错误；夹角θ将越来越大，v0不变，所以重物的速度越来越大，因此重物向上做加速运动，故合外力竖直向上，重物受到重力、钢丝绳对重物的拉力以及杆提供的向右的弹力，故钢丝绳对重物的拉力与重物的重力的合力一定斜向左上方，故钢丝绳对重物的拉力与竖直杆对重物的弹力的合力一定沿着杆向上，C错误，D正确。
5．(2021·河北卷，2)铯原子钟是精确的计时仪器，图1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2中铯原子在真空中从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＝10m/s2，则t1︰t2为( C )
A．100︰1 B．1︰100
C．1︰200 D．200︰1
解析：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，抛至最高点用时eq \f(t2,2)，逆过程可视为自由落体，即x＝eq \f(1,2)geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(t2,2)))2
解得t2＝eq \r(\f(8x,g))＝eq \r(\f(8×0.2,10))＝0.4 s，则eq \f(t1,t2)＝eq \f(\f(0.2,100),0.4)＝eq \f(1,200)，故选C。
6．(2021·广东省茂名市第一中学高一下学期期中)如图，可视为质点的小球，位于半径为eq \r(3) m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60°，则初速度为(不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2)( C )
A.eq \f(5\r(5),3) m/s B．4eq \r(3) m/s
C．3eq \r(5) m/s D．eq \f(\r(15),2) m/s
解析：由题意知，R＋R·cs 60°＝v0t ①
由速度分解图结合边角关系得tan 60°＝eq \f(v0,gt) ②
由以上两式解得v0＝3eq \r(5) m/s，故选C。
7．(2021·辽宁大连市庄河高中高一开学考试)高一年级某体育生在体育场表演推铅球，铅球运动轨迹如图所示。已知铅球在B点时的速度与加速度相互垂直，则下列说法中正确的是( AD )
A．D点的速率比C点的速率大
B．D点的加速度比C点加速度大
C．从B到D加速度与速度始终垂直
D．从A到D加速度与速度的夹角逐渐减小
解析：由题意可知从B点开始，铅球做平抛运动，只受竖直向下的重力，加速度恒定不变，平抛运动是匀加速曲线运动，所以D点的速率比C点的速率大，故A正确，B错误；由图可知，铅球的速度方向不断向下变化，与加速度的夹角越来越小，故C错误，D正确。
8．(2021·寿县第一中学高一开学考试)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则( BD )
A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
C．质点速度的方向可能总是与该恒力的方向垂直
D．质点单位时间内速度的变化量总是不变
解析：根据题中条件，不能确定质点速度的方向与该恒力的方向的关系，A错误；根据牛顿第二定律可知，质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同，B正确；由于所加的力为恒力，而当物体做曲线运动时速度方向不断变化，则质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直，C错误；质点的加速度不变，根据Δv＝aΔt，可知单位时间内速度的变化量总是不变，D正确。
9．(2021·寿县第一中学高一开学考试)一小船在静水中的速度为3 m/s，它在一条河宽150 m，流速为4 m/s的河流中渡河，则下列说法错误的是( AB )
A．小船可能到达正对岸
B．小船渡河时间可以少于50 s
C．小船以最短时间渡河时，它沿水流方向的位移大小为200 m
D．小船以最短位移渡河时，位移大小为200 m
解析：因为船在静水中的速度小于河水的流速，由平行四边形法则求合速度不可能垂直河岸，小船不可能垂直河岸正达对岸，故A错误，符合题意；当船的静水中的速度垂直河岸时渡河时间最短tmin＝eq \f(d,v船)＝50 s，故B错误，符合题意；船以最短时间50 s渡河时沿河岸的位移x＝v水tmin＝4×50 m＝200 m，即到对岸时被冲下200 m，故C正确，不符合题意；当合速度方向与船速方向垂直时，小船过河的位移最小，最小位移为xmin＝eq \f(v水,v船)d＝eq \f(4,3)×150 m＝200 m，故D正确，不符合题意。
10．(2021·广东广州市第二中学高一月考)校运动会铅球比赛中，某同学以初速度v0＝4 m/s将铅推出，初速度与水平方向成30°，推出点所在位置离水平地面1.6 m 高，重力加速度为10 m/s2，忽略空气阻力的影响，从推出到落地过程中，下列说法中正确的是( AD )
A．铅球在空中运动时间为0.8 s
B．铅球上升时间与下降时间相等
C．铅球到达最高点时速度为2 m/s
D．铅球落地瞬间的速度方向与地面成60°
解析：铅球向上运动的时间为t1＝eq \f(v0sin 30°,g)＝0.2 s，
铅球从抛出点到最高点竖直的高度为h＝eq \f(v0sin θ,2)t1＝0.2 m，最高点到地面的距离为H＝1.8 m，从最高点到地面的时间为t2＝eq \r(\f(2H,g))＝0.6 s，则铅球在空中运动时间为0.8 s，且上升的时间小于下落的时间，故A正确，B错误；铅球到达最高点时速度为vh＝v0cs 30°＝2eq \r(3) m/s，故C错误；铅球落地瞬间竖直方向的速度为vy＝gt2＝6 m/s，速度方向与地面夹角的正切为tan θ＝eq \f(6,2\r(3))＝eq \r(3)，则θ＝60°，故D正确。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(2小题，共14分。把答案直接填在横线上)
11．(6分)频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧B处安装了频闪仪器并进行拍摄，得到的频闪照片如图乙，O为抛出点，P为运动轨迹上某点。根据平抛运动规律回答下列问题：
(1)乙图中，A处拍摄的频闪照片为__b__。(选填“a”或“b”)
(2)测得图乙(a)中OP距离为45 cm，(b)中OP距离为30 cm，则平抛物体的初速度为__1__m/s，P点速度为__eq \r(10)__m/s。(g取10 m/s2)
解析：(1)A处拍摄的是小球水平方向的位移，应是匀速直线运动，所以频闪照片为b
(2)根据平抛运动规律x＝v0t，y＝eq \f(1,2)gt2
将x＝0.30 m，y＝0.45 m代入上式解得t＝0.3 s，v0＝1 m/s；P点速度vP＝eq \r(v\\al(2,0)＋gt2)＝eq \r(10) m/s。
12．(8分)(2021·山东省枣庄市第八中学高二下学期3月调研)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线__水平__。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛__初速度相同__。
(2)图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为__1.6__m/s。(g取9.8 m/s2)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5 cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为__1.5__ m/s；B点的竖直分速度为__2__ m/s。
解析：(2)方法一：取点(19.6,32.0)分析可得：
0.196＝eq \f(1,2)×9.8×teq \\al(2,1) 0.32＝v0t1
解得：v0＝1.6 m/s。
方法二：取点(44.1,48.0)分析可得：
0.441＝eq \f(1,2)×9.8×teq \\al(2,2) 0.48＝v0t2
解得：v0＝1.6 m/s。
(3)由图可知，物体由A→B和由B→C所用的时间相等，且有：Δy＝gT2 x＝v0T
解得：v0＝1.5 m/s vBy＝eq \f(yAC,2T)＝2 m/s。
三、论述、计算题(本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(10分)(2020·浙江1月选考)无人机在距离水平地面高度h处，以速度v0水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。
(1)求包裹释放点到落地点的水平距离x；
(2)求包裹落地时的速度大小v；
(3)以释放点为坐标原点，初速度方向为x轴方向，竖直向下为y轴方向，建立平面直角坐标系，写出该包裹运动的轨迹方程。
答案：(1)v0eq \r(\f(2h,g))；(2)eq \r(v\\al(2,0)＋2gh)；(3)y＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x2
解析：(1)包裹脱离无人机后做平抛运动，在竖直方向做自由落体运动，则
h＝eq \f(1,2)gt2，解得t＝eq \r(\f(2h,g))，
水平方向上做匀速直线运动，所以水平距离为x＝v0t＝v0eq \r(\f(2h,g))。
(2)包裹落地时，竖直方向速度为vy＝gt＝geq \r(\f(2h,g))
落地时速度为v＝eq \r(v\\al(2,0)＋v\\al(2,y))＝eq \r(v\\al(2,0)＋2gh)。
(3)包裹做平抛运动，分解位移x＝v0t′，y＝eq \f(1,2)gt′2
两式消去时间得包裹的轨迹方程为y＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x2。
14．(12分)一条船要在最短时间内渡过宽为300 m的河，已知河水的流速与船离河岸的距离d变化的关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间t的关系如图乙所示，求：
(1)船渡河的时间以及船到达下游的距离；
(2)船在河水中速度的最大值；
(3)船在河水中的加速度大小。
答案：(1)100 s 200 m (2)5 m/s (3)0.08 m/s2
解析：(1)当船头与河岸垂直时，渡河时间最短，
则有t＝eq \f(d,v船)＝eq \f(300,3) s＝100 s。
船到达下游的距离
x＝eq \f(v水,2)tmin＝eq \f(4,2)×100 m＝200 m；
(2)当水流速度最大时，船在河水中的速度最大，
此时v＝eq \r(42＋32)m/s＝5 m/s。
(3)船在静水中的速度是匀速，没有加速度，而水流方向存在加速度，其大小为
a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(4－0,\f(100,2))m/s2＝0.08 m/s2。
15．(12分)如图所示，滑板运动员从倾角为53°的斜坡顶端滑下，滑下的过程中他突然发现在斜面底端有一个高h＝1.4 m、宽L＝1.2 m的长方体障碍物，为了不触及这个障碍物，他必须在距水平地面高度H＝3.2 m的A点沿水平方向跳起离开斜面。忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。(已知sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6)，求：
(1)若运动员不触及障碍物，他从A点起跳后落至水平面的过程所经历的时间；
(2)运动员为了不触及障碍物，他从A点沿水平方向起跳的最小速度。
答案：(1)0.8 s (2)6.0 m/s
解析：(1)运动员从斜面上起跳后沿竖直方向做自由落体运动，根据自由落体公式H＝eq \f(1,2)gt2解得：t＝eq \r(\f(2H,g))＝0.8 s。
(2)为了不触及障碍物，运动员以速度v沿水平方向起跳后竖直下落高度为H－h时，他沿水平方向运动的距离为eq \f(H,tan 53°)＋L，设他在这段时间内运动的时间为t′，则：H－h＝eq \f(1,2)gt′2，eq \f(H,tan 53°)＋L＝vt′，解得v＝6.0 m/s。
16．(12分)(2021·浙江衢州市高一月考)图1是充气弹跳飞人的娱乐装置，玩家在气包上躺着，工作人员从站台上蹦到气包上，使玩家弹起并落入厚重的海洋球中。现有一玩家刚开始静止躺在气包上，被弹起时做抛体运动，玩家躺着的面可视为斜面，用AC表示，与水平方向的夹角θ＝37°，玩家从P点抛起的初速度方向恰好与AC垂直，玩家重心运动的轨迹如图2所示，B为轨迹上的一点，O为轨迹的最高点，B点到O点的竖直高度h＝3.2 m，水平距离l＝2.4 m，忽略空气阻力，已知sin 37°＝0.6。求玩家：
(1)在最高点的速度大小；
(2)被抛出时的速度大小。
答案：(1)3 m/s；(2)5 m/s
解析：(1)从O点到B点，根据h＝eq \f(1,2)gt2，可得t＝0.8 s
由v0＝eq \f(l,t)，可得v0＝3 m/s。
(2)从P点到O点的运动可视为从O点平抛到P点的逆过程，由vP＝eq \f(v0,sin 37°)
可得vP＝5 m/s。