备战2025年高考二轮复习物理（广东版）专题分层突破练3 抛体运动（Word版附解析）

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基础巩固
1.(2024湖北卷)如图所示,有五片荷叶伸出荷塘水面,一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处荷叶a、b、c、d和青蛙在同一竖直平面内,a、b高度相同,c、d高度相同,a、b分别在c、d正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动,若以最小的初速度完成跳跃,则它应跳到( )
A.荷叶aB.荷叶b
C.荷叶cD.荷叶d
答案 C
解析 本题考查平抛运动规律。青蛙做平抛运动,水平方向为匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动,则有x=vt,h=12gt2,可得v=xg2h,可知水平位移越小、竖直高度越大,初速度越小,因此青蛙以最小的初速度跳跃应跳到荷叶c上面。故选C。
2.(2024内蒙古呼和浩特二模)“打水漂”是一种常见的娱乐活动,以一定的高度水平扔出的瓦片,会反复在水面上弹跳前进,假设瓦片和水面相撞后,在水平和竖直方向上速度大小均减小,以下四幅图有可能是瓦片轨迹的是( )
答案 C
解析 瓦片和水面相撞后,在竖直方向上速度大小减小,故碰撞后小球竖直方向上升的高度逐渐减小,根据t=22hg可知,瓦片在空中的时间逐渐减小,水平方向有x=vxt,可知瓦片在空中通过的水平位移逐渐减小,C正确。
3.(2024浙江金华模拟)如图所示,景观喷泉喷出的水在空中划出漂亮的抛物线,各喷水口的高度视为相同,则最高点越高的水柱,其( )
A.喷口处水的速度越大
B.喷出的水射得越远
C.喷出的水在空中上升时间越长
D.喷口处的水柱与水平面的夹角越大
答案 C
解析 喷出去的水做斜抛运动,可拆分为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的上抛运动,则可知最高点越高的水柱,竖直分速度越大,在空中上升的时间越长,由于水平分速度未知,则无法判断喷口处水速度的大小关系以及喷出的水射的距离大小,进而无法判断喷口处的水柱与水平面的夹角变化。故选C。
4.(2024广东潮州高三阶段练习)如图所示,甲车自西向东做匀速运动,乙车由南向北做匀加速运动,到达O位置之前,乙车上的人看到甲车运动轨迹大致是( )
答案 B
解析 以乙车为参考系,甲车自西向东做匀速直线运动,同时由北向南做匀加速运动,可知加速度方向与合速度方向不在同一直线上,合运动为曲线运动,且加速度方向由北指向南,指向轨迹的凹侧。故选B。
5.(2024广东高三阶段练习)足球运动员训练罚点球,足球放置在球门中央正前方的O点。两次射门,足球先后打在水平横梁上的a、b两点,a为横梁中点,如图所示。足球两次击中横梁时的速度方向均沿水平方向,不计空气的作用( )
A.若足球从O点运动到a、b点的时间分别为t1和t2,则t1B.若足球击中a、b点的速度分别为v1和v2,则v1=v2
C.若足球先后两次被踢出时的速度分别为v01和v02,则v01D.足球两次被踢出时的速度方向可能相同
答案 C
解析 根据几何关系可知,到达b点的足球水平位移较大,二次运动的竖直位移相等,由于击中a、b两点时的速度方向均沿水平方向,则此过程可看为平抛运动的逆过程,根据竖直方向位移表达式h=12gt2可知,足球从O点运动到a、b点的时间相等,故A错误;由于到达b点的足球水平位移较大,根据x=vxt可知,到达b点的足球水平分速度大于到达a点的足球的水平分速度,即v2>v1,故B错误;根据竖直方向速度vy=gt可知,足球两次运动竖直方向的速度相等,根据速度的合成与分解,可知足球被踢出时的速度为v=vx2+vy2,则v016.(2024湖北武汉期末)“筋膜枪”利用其内部特制的高速电机带动枪头,产生的高频振动可以作用到肌肉深层,以达到缓解疼痛、促进血液循环等作用。如图为某款筋膜枪的内部结构简化图,连杆OB以角速度ω绕垂直于纸面的O轴匀速转动,带动连杆AB,使套在横杆上的滑块左右滑动,从而带动枪头振动。已知AB杆长为L,OB杆长为R,当AB⊥OB时,滑块的速度大小为( )
A.ωRB.ωRL2+R2L
C.ωLL2+R2RD.ωRLL2+R2
答案 B
解析 当AB⊥OB时,杆AB的速度等于B点的速度,为vB=ωR,滑块沿杆AB方向的速度等于杆AB的速度,则有vB=vcs θ=vLL2+R2,联立解得此时滑块的速度大小为v=ωRL2+R2L,故选B。
综合提升
7.(多选)(2024广东佛山二模)如图所示,在一条玻璃生产线上,宽3 m的待切割玻璃板以0.4 m/s的速度向前匀速平移。在切割工序处,切割刀的移动速度为0.5 m/s,下列说法正确的是( )
A.切割一块矩形玻璃需要10 s
B.切割得到的矩形玻璃长为2.4 m
C.切割刀的移动轨迹与玻璃板平移方向夹角为37°时,可使割下的玻璃板呈矩形
D.切割刀的移动轨迹与玻璃板平移方向夹角为143°时,可使割下的玻璃板呈矩形
答案 AC
解析 切割刀的移动速度v2是切割刀相对地面的速度,切割刀的移动轨迹也是切割刀相对地面的轨迹,为使割下的玻璃板呈矩形,则切割刀相对玻璃板的速度v3方向应垂直于玻璃板侧边,速度的合成如图所示。则有cs θ=v1v2=0.8,解得θ=37°,故C正确,D错误;切割一块矩形玻璃需要的时间为t=dv3=dv22-v12=10 s,故A正确;切割得到的矩形玻璃长为s=v1t=4 m,故B错误。
8.(2024广东惠州一模)如图所示,在某次风洞实验中,一质量为m的轻质小球,在恒定的风力作用下先后以相同的速度大小v经过a、b两点,速度方向与a、b连线的夹角α、β均为45°。已知a、b连线长为d,小球的重力忽略不计。则小球从a点运动到b点过程中,下列说法正确的是( )
A.风力方向与a、b连线平行
B.所用时间为2dv
C.小球做匀速圆周运动
D.风力大小为2mv2d
答案 B
解析 由题意可知小球做匀变速曲线运动,根据加速度的定义可知加速度方向和速度变化量的方向相同,根据几何关系可知,加速度方向垂直于a、b连线,如图所示,所以风力方向垂直于a、b连线,故A错误;小球的速度沿a、b连线方向的分速度为v1=vcs α=22v,所以a运动到b的时间为t=dv1=d22v=2dv,故B正确;小球受到恒定风力的作用,做匀变速曲线运动,不可能做匀速圆周运动,故C错误;沿风力的方向从a点运动到b点的速度变化量为Δv风=vsin β-(-vsin α)=vsin 45°+vsin 45°=2v,则加速度为a=Δv风t=2v2dv=v2d,根据牛顿第二定律,从a点运动到b点的风力为F=ma=mv2d,故D错误。
9.(2024广东汕尾高三期末)“挑射”是足球运动员常用的一种射门方式,如图所示,一运动员在距离球门线8 m远的位置,采用挑射的方式使足球恰好越过其正前方2 m处的守门员,落到球门线的中点上,已知守门员的防守高度可达2.4 m,挑射时,足球与守门员都在球门线的中垂线上,忽略空气阻力的影响,g取10 m/s2,则足球( )
A.在空中飞行的时间为1 s
B.在最高点时的速率为5 m/s
C.落地时的水平分速度比竖直分速度大
D.经过守门员正上方时水平分速度与竖直分速度大小相等
答案 B
解析 足球射出后做斜抛运动,水平方向做匀速直线运动,足球距离球门线8 m,距离守门员2 m,则足球射出后到守门员的时间是到最高点的时间的一半,所以斜抛最高点的高度h=12gt2,守门员的防守高度h1=h-12g·12t2,联立解得t=0.8 s,h=3.2 m,则足球在空中飞行的时间t总=2t=1.6 s,故A错误;在最高点时的速率为v=st总=81.6 m/s=5 m/s,故B正确;落地时竖直分速度vy=gt=8 m/s>v=5 m/s,故C错误;经过守门员正上方时竖直分速度大小vy'=g·12t=4 m/s10.(13分)(2024山东联考)某喷灌机进行农田喷灌的示意图如图所示,喷口出水速度的大小和方向均可调节。该喷灌机的最大功率为2 000 W,机械效率为80%,喷口的横截面积S=32 cm2,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,π=3.14,忽略喷头距离地面的高度及空气阻力,不考虑供水水压对水速的影响。求:
(1)喷灌机的最大喷水速度;
(2)该喷灌机的最大喷灌面积。
答案 (1)10 m/s
(2)314 m2
解析 (1)研究单位时间的能量转化PΔtη=12·ρvΔtS·v2
代入数据有v=10 m/s。
(2)设当喷灌头与地面夹角为θ时对应射程为x,水在空中的运动时间为t
竖直方向有vsin θ=gt2
水平方向有x=vcs θ·t
联立得x=v2sin2θg
则当θ=45°且v取最大值时,x有最大值10 m
则最大喷灌面积为Smax=πx2=314 m2。