高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第四节 生活和生产中的抛体运动综合训练题

第一章　抛体运动

第四节　生活和生产中的抛体运动

基础过关练

题组一　对抛体运动的理解

1.(2021湖北宜昌葛洲坝中学高三月考)一物体做斜抛运动(不计空气阻力),在由抛出到落地的过程中,下列表述中正确的是              (　　)

A.物体的加速度是不断变化的

B.物体的速度不断减小

C.物体到达最高点时的速度等于零

D.物体到达最高点时的速度沿水平方向

2.(多选)斜抛运动与平抛运动相比较,下列说法正确的是 (　　)

A.都是曲线运动,速度方向不断改变,因此不可能是匀变速运动

B.都是加速度为g的匀变速曲线运动

C.平抛运动是速度一直增大的运动,而斜抛运动是速度一直减小的运动

D.都是任意两段相等时间内的速度变化大小相等的运动

题组二　竖直上抛运动的应用——柱形喷泉

3.(2021山西晋中高一上期末)晋中网红打卡地张壁古堡有一项娱乐设施呐喊喷泉(如图),它是通过人发声时间的长短来影响喷泉高度和持续时间。某游客在呐喊中水柱上升最大高度为H,则水柱上离地h高处水的速度大小为(忽略空气阻力,设水柱只在竖直方向运动,重力加速度为g)              (　　)

A.      B.

C. D.

4.(2021江西南昌高一下期末)在风光旖旎的公园往往都有喷泉以增加观赏性。现有一喷泉喷出的竖直水柱高度为h,已知水的密度为ρ,喷泉出口的面积为S,则空中水的质量为              (　易错　)

A.2ρhS B.3ρhS C.4ρhS D.5ρhS

题组三　平抛运动的应用——传送带输送

5.(2021吉林松原高一下月考)物块静止放在一个长为L=1 m的水平传送带一端,传送带传送速度v0=2 m/s,物块与传送带间动摩擦因数μ=0.25。物块脱离传送带后垂直落在了倾角θ=37°的斜面上,不计空气阻力,g取10 m/s2,下列说法正确的是              (深度解析)

A.物块在传送带上运动了0.8 s

B.下落高度H=0.32 m

C.物块由初始到落到斜面上的时间约为1.17 s

D.物块在传送带上做匀加速直线运动

6.(2021天津南开高一下期末)如图所示,长L=0.5 m的水平传送带B端与一固定光滑斜面平滑连接,C端与一小光滑水平平台平滑衔接,其上表面距水平地面h=0.8 m,传送带以0.5 m/s的速率顺时针转动。可视为质点的小物块从斜面顶端A处由静止沿斜面滑到传送带上(无速度损失),并经过传送带最终落到水平地面上的D点。已知斜面倾角为θ=30°,A、B两点间距离d=0.5 m,物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.4,水平平台长度可忽略,空气阻力忽略不计,重力加速度g=10 m/s2。求:

(1)物块滑到传送带上时的速度vB的大小;

(2)D点到传送带C端的水平距离x。

题组四　斜抛运动的应用——跳远

7.某同学参加学校的跳远比赛,其运动轨迹可以简化为如图所示,该同学以速度v沿与水平地面成某一角度方向跳出,运动过程中离开地面的最大高度为H=,若该同学可视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,则该同学本次跳远的成绩为(深度解析)

A. B. C. D.

能力提升练

题组一　竖直上抛运动在生活和生产中的应用

1.(2021安徽合肥八中高一下期中,)如图,跳水运动员在离水面3 m高的跳台上练习跳水,从跳台上竖直向上起跳后经1 s的时间运动员落入水中,已知重力加速度大小为g=10 m/s2,不计空气阻力,则运动员起跳的初速度大小为              (　　)

A.1 m/s B.2 m/s C.3 m/s D.5 m/s

2.(2021浙江桐庐高一下期末,)建筑工人常常徒手抛砖块,当砖块上升到最高点时被楼上的师傅接住用以砌墙。如图所示,若某次以10 m/s的速度从地面竖直向上抛出一个砖块,g取10 m/s2,空气阻力可以忽略,则              (　　)

A.砖块上升的最大高度为10 m

B.砖块上升的时间为1 s

C.抛出后经0.5 s上升的高度为最大高度的一半

D.抛出后上升过程砖块做变减速直线运动

题组二　平抛运动在生活和生产中的应用

3. (2021山东烟台高一下期末,)如图所示,小明同学将一枚飞镖从高于靶心的位置A点水平投向竖直悬挂的靶盘,结果飞镖打在靶心的正上方。已知飞镖的质量为m,抛出时的初速度为v0,A点与靶心的高度差为h,与靶盘的水平距离为x。若仅改变上述中的一个物理量,不计飞镖运动过程中所受的空气阻力,能使飞镖命中靶心的是              (　　)

A.减小x B.增大h

C.增大m D.减小v0

4.[2021新高考八省(市)联考,江苏卷,]某生态公园的人造瀑布景观如图所示,水流从高处水平流出槽道,恰好落入步道边的水池中。现制作一个为实际尺寸的模型展示效果,模型中槽道里的水流速度应为实际的              (　　)

A.     B. C.  D.

题组三　斜抛运动在生活和生产中的应用

5.()全国多地在欢迎援鄂抗疫英雄凯旋时举行了“飞机过水门”的最高礼仪,寓意为“接风洗尘”。某次仪式中,两条水柱从两辆大型消防车中斜向上射出,左右两条水柱从同一高度射出,射出时速度方向与水平方向的夹角分别为45°和30°,两条水柱恰好在最高点相遇,不计空气阻力和水柱间的相互影响,则左右两条水柱射出时的速度大小之比为              (　　)

A.    B. C.   D.

6.(2021广东广州第二中学高一下月考,)(多选)校运动会铅球比赛中,某同学以初速度v0=4 m/s将铅球推出,初速度方向与水平方向成30°角,推出点所在位置离水平地面1.6 m,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,下列说法正确的是              (　　)

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°角

7.(2021广东深圳实验学校高一下月考,)(多选)某喷泉由横截面积为S的水龙头喷嘴从地面斜向上喷出水流,在空中形成弧形。已知从射出喷嘴到重新落地经历的时间为t0,水流喷嘴与水平地面间的夹角为θ,忽略空气阻力,重力加速度为g,以下说法正确的是              (　　)

A.水流到最高点速度大小为0

B.水流到最高点距离地面高度为

C.空中水柱的体积为

D.水流落地点距喷嘴位移大小为 tan θ

答案全解全析

第一章　抛体运动

第四节　生活和生产中的抛体运动

基础过关练

1.D　任何做抛体运动的物体被抛出后都只受重力作用,其加速度均为重力加速度,大小、方向均不变,选项A错误;物体做斜抛运动时,水平分速度不变,竖直分速度先减小后增大,所以合速度先减小后增大,选项B错误;在最高点时竖直分速度为零,水平速度不为零,即物体的速度沿水平方向,选项C错误,D正确。

2.BD　物体做斜抛运动或平抛运动时,都只受重力作用,故斜抛运动和平抛运动都是加速度恒为g的匀变速曲线运动,选项A错误,B正确;做斜抛运动的物体速度增大还是减小,要看速度与重力的夹角,成锐角时,速度增大,成钝角时,速度减小,选项C错误;根据Δv=gΔt可知斜抛运动和平抛运动都是任意两段相等时间内的速度变化大小相等的运动,选项D正确。

3.C　由逆向思维可知,水柱上离地h高处水的速度大小等于从最高点下落H-h的速度,则v=,选项C正确。

4.C　竖直水柱高度为h,根据h=gt2,得最高处的水下降时间为t=,根据竖直上抛运动的对称性,上升时间等于下降时间,故上抛的总时间为t总=2t=2,根据速度位移公式v2=2gh得初速度为v=,故空中水的体积为V=SL=Svt总=S··2=

4hS,则M=ρV=4ρhS,选项C正确。

易混易错

　　本题中空中的水柱并非圆柱体,空中水的体积不能用V=SL=S·2h求解,空中水的体积等于出口处水的速度乘以水在空中运动的时间,再乘以出口面积。

5.C　物块刚放上传送带时,由牛顿第二定律可得a=μg=2.5 m/s2,由=2ax得x=0.8 m,x<L,可知物块在传送带上先匀加速后匀速。设物块做匀加速运动的时间为t1,则v0=at1,解得t1=0.8 s,对匀速运动的过程有L-x=v0t2,解得t2=0.1 s,则总时间t=t1+t2=0.9 s,选项A、D错误;由于物块垂直落到斜面上,则tan θ=,解得vy≈2.7 m/s,又vy=gt3,解得t3≈0.27 s,物块在竖直方向的位移H=g≈×10×0.272 m≈0.36 m,选项B错误;物块由初始到落到斜面上的时间为t总=t+t3≈1.17 s,选项C正确。

方法技巧

　　解答此题应抓住三个关键点:

6.答案　(1) m/s　(2)0.4 m

解析　(1)物块在光滑斜面上下滑过程中,根据牛顿第二定律有

mg sin θ=ma1

解得a1=g sin θ=5 m/s2

根据速度位移公式有=2a1d

代入数据解得vB= m/s

(2)传送带以0.5 m/s的速率顺时针转动,则物块刚滑上传送带时做匀减速直线运动,由牛顿第二定律得-μmg=ma2

解得a2=-4 m/s2

假设物块匀减速到达传送带另一端,有v2-=2a2L

解得v=1 m/s

假设成立。

物块从C点做平抛运动,则x=vt,h=gt2

解得x=0.4 m

7. A　设速度v与水平方向夹角为θ,则H=,运动时间t=,水平位移x=

v cos θ·t,而H=,联立解得x=,选项A正确。

方法技巧

　　斜抛运动问题的处理技巧

斜抛运动和平抛运动的处理方法相同,均将运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动。

能力提升练

1. B　竖直上抛运动属于匀变速直线运动,根据题意,从起跳到落水,时间t=1 s,选竖直向下为正方向,位移为x=3 m。设初速度为v0,根据匀变速直线运动的规律有x=

-v0t+gt2,代入数据解得v0=2 m/s,选项A、C、D错误,B正确。

2.B　砖块做竖直上抛运动,上升的最大高度为h== m=5 m,选项A错误;砖块上升的时间为t==1 s,选项B正确;砖块竖直向上抛出后只受重力,合外力大小、方向都不变,所以砖块上升过程做匀减速直线运动,选项D错误;砖块上升过程做匀减速直线运动,速度不断减小,所以前0.5 s内上升的高度大于后0.5 s内上升的高度,选项C错误。

3.D　根据平抛运动的规律可知水平方向上x=v0t,竖直方向上y=gt2,解得y=。减小水平距离,初速度不变,则飞镖竖直方向上下落的高度减小,飞镖将不会打在靶心,选项A错误;由y=知,水平距离不变,初速度不变,则飞镖竖直下落的距离不变,增大h,飞镖不会打在靶心,选项B错误;由y=知,飞镖竖直下落的距离与飞镖的质量无关,选项C错误;由y=知,水平距离不变,减小初速度,则飞镖在竖直方向上下落的高度增大,飞镖可能会打在靶心,选项D正确。

4.B　水平流出槽道的水做平抛运动,由x=v0t和y=gt2得v0=x·,模型尺寸为实际的,结合v0的表达式可知,模型中槽道里的水速应为实际的,故B正确。

5.A　依题意,两水柱在竖直方向上的位移相同,则有v1 sin 45°t=v2 sin 30°t,所以=,选项A正确。

6.AD　铅球向上运动的时间为t1==0.2 s,铅球抛出点距最高点的高度为h=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==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,选项A正确,B错误;铅球到达最高点时速度为v水平=v0 cos 30°=2 m/s,选项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值为

tan θ===,则θ=60°,选项D正确。

7.BC　水流斜向上喷出后,水流的速度可以分解在竖直方向和水平方向,在竖直方向做匀减速直线运动,在水平方向做匀速直线运动,所以水流到最高点的竖直方向的速度为零,水平方向的速度不为零,合速度不为零,选项A错误;当水流到达最高点时,竖直方向速度为零,此后水流做平抛运动,水流从地面斜向上喷出到最高点与从最高点到重新落地两个过程的时间相等,则水流到最高点距离地面高度为h=g=,选项B正确;设水流从水龙头喷嘴斜向上喷出的速度为v,则在t0时间内,喷出的水柱长度为L=vt0,v=,则空中水柱的体积V=SL=Svt0=,选项C正确;水流落地点距喷嘴位移大小为x=×t0=,选项D错误。