高考物理一轮复习核心考点精讲精练考点15 抛体运动（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理一轮复习核心考点精讲精练考点15 抛体运动（2份，原卷版+解析版），共6页。试卷主要包含了 高考真题考点分布， 命题规律及备考策略，2mD．小球抛出的水平射程为等内容，欢迎下载使用。
1. 高考真题考点分布
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】高考对抛体运动的考查较为频繁，而且大多联系实际生活，题目的形式较为多样，有选择题也有计算题，并且近几年出现了三维空间的抛体运动考题，对学生的空间建构能力要求很高。
【备考策略】
1.掌握平抛运动的规律，能够利用规律处理与平抛运动有关的各类问题。
2.掌握斜抛运动的规律并会应用。
【命题预测】重点关键平抛运动和斜抛运动规律在实际生活中的应用。
一、平抛运动的基本规律
1．定义：以一定的初速度沿水平方向抛出的物体只在重力作用下的运动。
2．性质：平抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动，其运动轨迹是抛物线。
3．平抛运动的条件：(1)v0≠0，沿水平方向；(2)只受重力作用。
4．研究方法：平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
二、一般的抛体运动
1．定义：将物体以初速度v0斜向上方或斜向下方抛出，物体只在重力作用下的运动。
2．性质：斜抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动，运动轨迹是抛物线。
3．研究方法：运动的合成与分解。
(1)水平方向：匀速直线运动。
(2)竖直方向：匀变速直线运动。
考点一 平抛运动的规律
考向1 平抛运动基本规律的应用
1．基本规律(如图所示)
(1)速度关系
(2)位移关系
(3)轨迹方程：y＝ eq \f(g,2v02) x2。
2．四个基本规律
1．某同学观察一平抛小球，发现当小球抛出0.3s后小球的速度与水平方向成37°角，落地时速度方向与水平方向成60°角，小球可看作质点，已知，，下列说法正确的是（ ）
A．小球初速度的大小为5m/sB．小球落地时速度大小为8m/s
C．小球抛出时距离地面的高度为3.2mD．小球抛出的水平射程为
【答案】B
【详解】A．当小球抛出0.3s后小球的竖直分速度为则，水平方向的分速度为故A错误；
B．小球落地时竖直方向的分速度为小球落地时速度大小为故B正确；
C．小球抛出时距离地面的高度为故C错误；
D．小球下落时间为小球抛出的水平射程为故D错误。故选B。
2．如图所示，三个小球从同一高度处的O点分别以水平初速度v1，v2，v3抛出，落在水平面上的位置分别是A，B，C。O′是O在水平面上的投影点，且O′A∶AB∶BC＝1∶3∶5。若不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．三个小球水平初速度之比为v1∶v2∶v3＝1∶4∶9
B．三个小球落地的速度之比为1∶3∶5
C．三个小球通过的位移大小之比为1∶∶
D．三个小球落地速度与水平地面夹角的正切值之比为9∶4∶1
【答案】A
【详解】A．三个小球做平抛运动，竖直高度相同，根据可知运动时间相同，根据可知，水平初速度之比等于水平位移之比，即v1∶v2∶v3＝1∶4∶9选项A正确；
B．根据可知，三个小球落地的竖直速度相等，则落地速度则落地速度之比不等于1∶3∶5，选项B错误；
C．三个小球通过的竖直位移相等，水平位移之比为x1∶x2∶x3＝1∶4∶9则位移可知位移大小之比不等于1∶∶，选项C错误；
D．小球落地速度与水平地面夹角的正切值则三个小球落地速度与水平地面夹角的正切值之比为，选项D错误。故选A。
考向2 平抛运动的两个重要推论的应用
1.做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时刻任一位置处，设其速度方向与水平方向的夹角为α，位移方向与水平方向的夹角为θ，则tan α＝2tan θ。
2.做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图中A点为OB的中点。

3．地球和月球上有两个足够长、倾角为的山坡，若分别从两个山坡上以相同初速度各水平抛出一个小球，小球落到山坡上时，速度方向与斜面的夹角分别记为、。地球表面重力加速度大小是月球表面的6倍，不计阻力，下列选项正确的是（ ）
A．B．
C．D．与无确定关系
【答案】C
【详解】因为两个小球在相同大小的速度v0水平抛出，且都落到倾角为θ的斜面，因此两个小球的位移与水平方向夹角是相同的都为θ，根据平抛的角度推论可知，速度角正切值是位移角正切值的两倍，因此两个球落地时的速度角也相等，因此速度方向与斜面的夹角也相等。
故选C。
4．如图所示为一半球形的碗，其中碗边缘两点与圆心等高且在同一竖直面内。现将两个小球在两点，分别以的速度沿图示方向同时水平抛出，发现两球刚好落在碗上同一点，已知，不计空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．两球抛出的速度大小之比为
B．若仅增大，则两球将在落入碗中之前相撞
C．两球的初速度无论怎样变化，只要落在碗上同一点，两球抛出的速率之和就不变
D．若仅从点水平抛出小球，无论如何改变小球抛出的速度，都不可能垂直打在碗上
【答案】C
【详解】A．由几何知识可知，M的水平位移N的水平位移由于二者在空中运动时间相等，所以二者的水平速度之比就等于其水平位移之比，即，A正确；
B．若仅增大，水平运动看相遇时间变短，竖直方向上的位移会变小，故还没落在圆弧上，两小球可能在空中相遇，B正确；
C．要使两小球落在圆弧的同一点上，则有即落点不同，竖直方向上的位移不同，故运动时间不同，所以不是定值，C错误；
D．如果能够垂直落入坑中，速度反向延长线应过圆心，水平位移应为，应打到点，但由平抛运动知识可知，小球不可能打到点，D正确。
本题选择不正确的，故选C。
考点二 落点有约束条件的平抛运动
考向1 平抛运动与斜面相结合
1.与斜面相关的几种的平抛运动
2.与斜面相关平抛运动的处理方法
(1)分解速度
平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,设平抛运动的初速度为v0,在空中运动时间为t,则平抛运动在水平方向的速度为vx=v0,在竖直方向的速度为vy=gt,合速度为v=vx2+vy2,合速度与水平方向的夹角满足tan θ=vyvx。
(2)分解位移
平抛运动在水平方向的位移为x=v0t,在竖直方向的位移为y=12gt2,对抛出点的位移(合位移)为s=x2+y2,合位移与水平方向夹角满足tan φ=yx。
(3)分解加速度
平抛运动也不是一定要分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,在有些问题中,过抛出点建立适当的直角坐标系,把重力加速度g正交分解为gx、gy,把初速度v0正交分解为vx、vy,然后分别在x、y方向列方程求解,可以简化解题过程,化难为易。
5．跳台滑雪是一项勇敢者的运动，运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现有某运动员从跳台A处沿水平方向飞出，在斜坡B处着陆，如图所示。测得A、B间的竖直高度差为20m，斜坡与水平方向的夹角为30°，不计空气阻力，g取。则下列说法错误的是（ ）
A．运动员在A处的速度大小为
B．运动员在空中飞行的时间为2s
C．运动员在空中离坡面的最大距离为
D．运动以从A到B速度变化量为10m/s
【答案】D
【详解】B．运动员做平抛运动，在竖直方向解得，B正确；
A．在水平方向则水平速度为，A正确；
C．运动员沿斜面方向的分加速度为在垂直斜面方向的分加速度为当运动员运动方向与斜面平行时，离斜面最远。此时垂直斜面方向的分速度为零，可得，运动员离斜面最远为其中解得，C正确；
D．运动以从A到B速度变化量为，D错误。本题选择错误的，故选D。
6．将一个小球以水平速度v0=10 m/s从O点向右抛出，经s小球恰好垂直落到斜面上的A点，不计空气阻力，g取10 m/s2，B点是小球做自由落体运动在斜面上的落点，如图所示，以下判断正确的是（ ）
A．斜面的倾角是45°
B．小球的抛出点距斜面的竖直高度是15 m
C．若将小球以水平速度v0=5 m/s向右抛出，则它一定落在AB的中点P的上方
D．若将小球以水平速度v0=5 m/s向右抛出，则它一定落在AB的中点P处
【答案】C
【详解】A．设斜面倾角为θ，对小球在A点的速度进行分解，有解得θ=30°，A错误；
B．小球距过A点水平面的距离h=gt2=15m所以小球的抛出点距斜面的竖直高度肯定大于15 m，B错误；
CD．若小球的初速度v0′=5 m/s，过A点作水平面，小球落到该水平面的水平位移是小球以初速度v0=10 m/s抛出时的一半，即它一定落在AB的中点P的上方，延长小球运动的轨迹线，得到小球应该落在P、A之间，C正确，D错误。故选C。
考向2 平抛运动与圆面相结合
三种常见情景：
1.如图甲所示，小球从半圆弧左边沿平抛，落到半圆内的不同位置。由半径和几何关系制约时间t：h＝eq \f(1,2)gt2，R±eq \r(R2－h2)＝v0t，联立两方程可求t。
2.如图乙所示，小球恰好沿B点的切线方向进入圆轨道，此时半径OB垂直于速度方向，圆心角α与速度的偏向角相等。

3.如图丙所示，小球恰好从圆柱体Q点沿切线飞过，此时半径OQ垂直于速度方向，圆心角θ与速度的偏向角相等。
7．如图所示竖直截面为半圆形的容器，O为圆心，且AB为沿水平方向的直径。一物体在A点以向右的水平初速度vA抛出，与此同时另一物体在B点以向左的水平初速度vB抛出，两物体都落到容器的同一点P。已知，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．B比A先到达P点
B．两物体一定同时到达P点
C．抛出时，两物体的速度大小之比为
D．抛出时，两物体的速度大小之比为
【答案】B
【详解】AB．两物体同时抛出，都落到P点，由平抛运动规律可知两物体下落了相同的竖直高度，由可得故两物体同时到达P点，故A错误，B正确；
CD．在水平方向，抛出的水平距离之比等于抛出速度之比，设圆的半径为R，连接BP，由几何关系可知
由直角三角形可得A点和B点平抛的物体的水平位移分别为，物体平抛的水平分运动是匀速直线运动，故故CD错误。 故选B。
8．如图所示，一小球（可视为质点）从一半圆轨道的左端A点正上方某处开始做平抛运动，飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点。O点为半圆轨道圆心，半圆轨道的半径为R，OB与水平方向的夹角为37°，重力加速度大小为g，sin37°=0.6，cs37°=0.8，不计空气阻力，则小球被抛出时的初速度大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】小球恰好与半圆轨道相切于B点，则，，解得
故选A。
考点三 平抛运动的临界问题
考向 平抛运动在球类问题中的临界问题
1．平抛运动中临界问题的两种常见情形
(1)物体的最大位移、最小位移、最大初速度、最小初速度；
(2)物体的速度方向恰好达到某一方向。
2．解题技巧：在题中找出有关临界问题的关键字，如“恰好不出界”“刚好飞过壕沟”“速度方向恰好与斜面平行”“速度方向与圆周相切”等，然后利用平抛运动对应的位移规律或速度规律进行解题。
3.典型规律
9．中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“山西刀削面”堪称天下一绝，传统的操作手法是一手托面一手拿刀，直接将面削到开水锅里。如图所示，小面片刚被削离时距开水锅的高度为L，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，若将削出的小面片的运动视为平抛运动，且小面片都落入锅中，重力加速度为g，则下列关于所有小面片的描述正确的是（ ）
A．空中相邻两个面片飞行过程中水平距离可能逐渐变大
B．掉落位置不相同的小面片，从抛出到落水前瞬间速度的变化量不同
C．落入锅中时，最大速度是最小速度的3倍
D．若初速度为，则
【答案】A
【详解】A．面片飞行过程中水平方向做匀速直线运动，若先飞出的面片初速度较大，则空中相邻两个面片飞行过程中水平距离逐渐变大，故A正确；
B．掉落位置不相同的小面片，下落高度相同，由可知，下落的时间相等，由可知，从抛出到落水前瞬间速度的变化量相等，故B错误；
CD．由可知，下落时间为
水平位移的范围为
则初速度的取值范围为
可得
落入锅中时的竖直分速度为
则落入锅中时，最大速度
最小速度为
可知，落入锅中时，最大速度不是最小速度的3倍，故CD错误。
故选A。
10．如图所示，球网高出桌面H，网到两边的距离为L，某人在乒乓球训练中，从左侧处，将球沿垂直于网的方向水平击出，球恰好通过网的上沿落到右侧边缘，设乒乓球的运动为平抛运动，下列判断正确的是（ ）
A．击球点的高度与网高度之比为4︰3
B．乒乓球在网左右两侧运动时间之比为2︰1
C．乒乓球过网时与落到右侧桌边缘时速率之比为1︰3
D．乒乓球在左、右两侧运动速度变化量之比为1︰2
【答案】D
【详解】AB．设乒乓球到网的时间为t1，水平距离为x1，击球点的高度为h，乒乓球到右侧边缘的水平距离为x，根据平抛运动规律，则，，，联立得则乒乓球在网左右两侧运动时间之比为击球点的高度与网高度之比故AB错误；
C．乒乓球过网时与落到右侧桌边缘时速率之比为
故C错误；
D．因乒乓球在网左右两侧运动时间之比为所以乒乓球在左、右两侧运动速度变化量之比为故D正确。故选D。
考点四 类平抛运动和斜抛运动
考向1 类平抛运动
1.类平抛运动的受力特点:
物体所受的合外力为恒力,且与初速度的方向垂直。
2.类平抛运动的运动特点:
在初速度v0方向上做匀速直线运动,在合外力方向上做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a=F合m。
3.类平抛运动的求解方法:
(1)常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合外力的方向)的匀加速直线运动。两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性。
(2)特殊分解法:对于有些问题,可以过抛出点建立适当的直角坐标系,将加速度a分解为ax、ay,初速度v0分解为vx、vy,然后分别在x、y方向列方程求解。
11．如图所示，光滑斜面ABCD为边长a=2.5m的正方形，斜面与水平面的倾角为30°。现将一小球从B处水平向左射出，小球沿斜面恰好到达底端D点。重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．小球在斜面上运动的时间为0.5s
B．小球在B点的速度大小为2.5m/s
C．小球在D点的速度大小为5m/s
D．小球的速度变化量大小为10m/s
【答案】B
【详解】AB．对小球受力分析，受到重力和斜面的支持力，根据牛顿第二定律，可得解得m/s2方向沿斜面向下；小球从B到D做类平抛运动，水平方向有沿斜面向下方向有联立方程解得s，m/s故A错误，B正确；
C．沿斜面向下方向有m/s在D点的速度为m/s故C错误；
D．速度的变化量为m/s故D错误。故选B。
12．如图所示，一物体在某液体中运动时只受到重力和恒定的浮力的作用，且。如果物体从点以水平初速度开始运动，最后落在点，间的竖直高度为，其中为重力加速度，则下列说法正确的是（ ）

A．从运动到的时间为
B．与之间的水平距离为
C．从运动到的轨迹不是抛物线
D．减小水平初速度，运动时间将变长
【答案】B
【详解】ACD．根据题意可知，物体水平方向不受力，以做匀速直线运动，竖直方向上，由牛顿第二定律有解得竖直方向做匀加速直线运动，可知，物体做类平抛运动，则从运动到的轨迹是抛物线，竖直方向上有解得可知，飞行时间与初速度大小无关，故ACD错误；
B．根据题意，结合上述分析，由可得，物体运动到点时，竖直速度为设与之间的水平距离为，由平抛运动规律有解得故B正确。故选B。
考向2 斜抛运动
13．如图所示，射水鱼发现前方有一昆虫，就将嘴露出水面对昆虫喷水，斜向上射出的水柱恰好水平击中昆虫。已知鱼嘴距离昆虫，两者连线与水平方向夹角为（，），忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．水滴在空中运动0.5s后击中昆虫
B．击中昆虫时，水滴速度大小为2m/s
C．斜向上射出的水柱，初速度大小为3m/s
D．斜向上射出的水柱，初速度与水平方向夹角为53°
【答案】B
【详解】A．由水滴竖直方向的运动可得解得水滴从发射到击中昆虫的时间故A错误；B． 由水滴水平方向的运动可得解得初速度的水平分速度故B正确；
由水滴竖直方向的运动可得初速度的竖直分速度斜向上射出的水柱，初速度大小故C错误；
D．斜向上射出的水柱，初速度与水平方向夹角，则又斜向上射出的水柱，初速度与水平方向夹角不等于53°，故D错误。故选B。
14．如图，一运动员站在水平地面上射箭时，保持人拉弓的力及出射点位置不变，箭与水平方向夹角为θ（0°H，不计空气阻力。为了使球能落到对方场地且不被对方运动员拦住，则球离开手的速度v的范围是（排球压线不算出界）（ ）
A．