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第2講 拋體運(yùn)動(dòng)
A組 基礎(chǔ)過(guò)關(guān)
1.如圖所示,在同一豎直平面內(nèi),小球a、b從高度不同的兩點(diǎn)(ha>hb)分別以初速度va和vb沿水平方向拋出,經(jīng)時(shí)間ta和tb后落到與兩拋出點(diǎn)水平距離相等的P點(diǎn),若不計(jì)空氣阻力,則 ( )
A.ta>tb,va
tb,va>vb
C.tavb
答案 A 由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知:h=12gt2,x=v0t,根據(jù)題中條件,因?yàn)閔a>hb,所以ta>tb,又因?yàn)閤a=xb,故vavc;對(duì)于a、b,a的拋出高度小,則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間短,而a的水平位移大,則va>vb;由此可知小球a的初速度最大,故C項(xiàng)正確。由圖知b、c的拋出高度相同,落地時(shí)豎直方向的速度大小相等,而水平方向上b的速度大于c的速度,所以b的末速度大于c的末速度,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2017安徽合肥六校聯(lián)考)有一半圓形軌道在豎直平面內(nèi),如圖所示,O為圓心,AB為水平直徑,現(xiàn)從A點(diǎn)以不同速度水平拋出可視為質(zhì)點(diǎn)的小球,不計(jì)空氣阻力。在小球從拋出到碰到軌道這個(gè)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.初速度越大的小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)
B.初速度不同的小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能相同
C.落在圓形軌道最低點(diǎn)的小球末速度一定最大
D.小球落在半圓形軌道的瞬間,速度方向可能沿半徑方向
答案 B 平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由下落高度決定,與水平初速度無(wú)關(guān),與半圓軌道相碰時(shí),水平初速度大的小球下落的距離不一定比速度小的下落距離大,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;初速度不同的小球下落的高度可能相等,如小球到達(dá)關(guān)于半圓過(guò)O點(diǎn)的豎直軸對(duì)稱的兩個(gè)點(diǎn),運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,故B項(xiàng)正確;落在圓形軌道最低點(diǎn)的小球下落的高度最大,運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),末速度v=v02+vy2=v02+g2t2,由于初速度不是最大,故末速度不一定最大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;小球落到半圓形軌道的瞬間,其速度的反向延長(zhǎng)線一定經(jīng)過(guò)水平位移的中點(diǎn),若速度方向沿半徑方向,則由此推知水平位移等于直徑,不存在這樣的點(diǎn),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.(多選)跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作驚險(xiǎn)而優(yōu)美,其實(shí)滑雪運(yùn)動(dòng)可抽象為物體在斜坡上的平拋運(yùn)動(dòng)。如圖所示,設(shè)可視為質(zhì)點(diǎn)的滑雪運(yùn)動(dòng)員,從傾角為θ的斜坡頂端P處,以初速度v0水平飛出,運(yùn)動(dòng)員最后又落到斜坡上A點(diǎn)處,A、P之間距離為L(zhǎng),在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,改變初速度v0的大小,L和t都隨之改變。關(guān)于L、t與v0的關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.L與v0成正比 B.L與v02成正比
C.t與v0成正比 D.t與v02成正比
答案 BC 運(yùn)動(dòng)員落在斜坡上,則位移與水平方向的夾角就等于斜坡的傾角θ,因此有tan θ=yx,其中y=12gt2,x=v0t,則 t=2v0 tanθg,C正確;L=xcosθ=v0tcosθ=2v02 tanθgcosθ,B正確。
5.如圖所示,戰(zhàn)機(jī)在斜坡上方進(jìn)行投彈演練。戰(zhàn)機(jī)水平勻速飛行,每隔相等時(shí)間釋放一顆炸彈,第一顆落在a點(diǎn),第二顆落在b點(diǎn),斜坡上c、d兩點(diǎn)與a、b共線,且ab=bc=cd,不計(jì)空氣阻力。第三顆炸彈將落在( )
A.b、c之間 B.c點(diǎn)
C.c、d之間 D.d點(diǎn)
答案 A 如圖所示,假設(shè)第二顆炸彈的軌跡經(jīng)過(guò)A、b,第三顆炸彈的軌跡經(jīng)過(guò)P、Q(Q與C點(diǎn)在同一豎直線上),a、A、B、P、C在同一水平線上。由題意可知,設(shè)aA=AP=x0,ab=bc=L,斜面的傾角為θ,三顆炸彈到達(dá)a點(diǎn)所在水平面的豎直分速度為vy,水平分速度為v0,對(duì)第二顆炸彈從A到b過(guò)程:在水平方向上有x1=L cos θ-x0=v0t1,豎直方向上有y1=vyt1+12gt12;對(duì)第三顆炸彈從P到Q過(guò)程:水平方向上有x2=2L cos θ-2x0=v0t2,豎直方向上有y2=vyt2+12gt22,解得t2=2t1,y2>2y1,所以Q點(diǎn)在c點(diǎn)的下方,也就是第三顆炸彈將落在b、c之間,故A項(xiàng)正確,B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.(多選)如圖所示,A、B兩質(zhì)點(diǎn)以相同的水平速度v0拋出,A在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng),落地點(diǎn)為P1,B沿光滑斜面運(yùn)動(dòng),落地點(diǎn)為P2,不計(jì)空氣阻力,比較P1、P2在x軸方向上距拋出點(diǎn)的遠(yuǎn)近關(guān)系及落地瞬時(shí)速度的大小關(guān)系,則( )
A.P1較近
B.P1、P2一樣遠(yuǎn)
C.A落地時(shí)速率大
D.A、B落地時(shí)速率一樣大
答案 AD 設(shè)A、B兩質(zhì)點(diǎn)拋出時(shí)距離水平地面的高度為h,斜面傾角為θ。質(zhì)點(diǎn)A做平拋運(yùn)動(dòng),則xA=v02hg,vyA=2gh,vA=v02+vyA2;質(zhì)點(diǎn)B做類平拋運(yùn)動(dòng),則xB=v02hgsin2θ,vyB=g sin θ2hgsin2θ=2gh,vB=v02+vyB2。聯(lián)立以上各式得xAv2時(shí),α1>α2
B.當(dāng)v1>v2時(shí),α1<α2
C.無(wú)論v1、v2關(guān)系如何,均有α1=α2
D.α1、α2的大小與斜面的傾角θ有關(guān)
答案 CD 小球從斜面上水平拋出,又落到斜面上,位移與水平方向的夾角一定為θ,設(shè)速度偏轉(zhuǎn)角為φ,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)中速度與水平方向的夾角和位移偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系tan φ=2 tan θ,可知無(wú)論v1、v2關(guān)系如何,一定有φ1=φ2,根據(jù)α=φ-θ,有α1=α2,且大小與斜面傾角θ有關(guān),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C、D正確。
8.(多選)如圖所示,一束平行光垂直斜面照射,從斜面底部O以初速度v0拋出一物塊落到斜面上P點(diǎn),不計(jì)空氣阻力。則( )
A.物塊做勻變速運(yùn)動(dòng)
B.物塊速度最小時(shí)離斜面最遠(yuǎn)
C.物塊在斜面上的投影勻速移動(dòng)
D.物塊在斜面上的投影勻變速移動(dòng)
答案 AD 物塊只受重力作用,加速度為g,故做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)正確;物塊做斜拋運(yùn)動(dòng),豎直方向分速度為零時(shí)其速度最小,速度方向與斜面平行時(shí)離斜面最遠(yuǎn),B項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)斜面傾角為θ,把速度和加速度沿著斜面方向和垂直斜面方向進(jìn)行分解,沿斜面方向的加速度為-g sin θ,則物塊沿斜面方向做勻變速運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確。
9.如圖所示,在斜面頂點(diǎn)以大小相同的速度v0同時(shí)水平向左與水平向右拋出兩個(gè)小球A和B,兩側(cè)斜坡的傾角分別為37和53,小球均落在坡面上,若不計(jì)空氣阻力,則A和B兩小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為( )
A.16∶9 B.9∶16 C.3∶4 D.4∶3
答案 B 對(duì)于A球有tan 37=hx=gtA2v0,解得tA=2v0 tan37g;同理對(duì)B有tB=2v0 tan53g,由此解得tAtB=916,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
10.(多選)(2018安徽六安一中段考)如圖所示,一演員表演飛刀絕技,由O點(diǎn)先后拋出完全相同的3把飛刀,分別依次垂直打在豎直木板M、N、P三點(diǎn)上。假設(shè)不考慮飛刀的轉(zhuǎn)動(dòng),并可將其視為質(zhì)點(diǎn),已知O、M、N、P四點(diǎn)距離水平地面高度分別為h、4h、3h、2h,以下說(shuō)法正確的是( )
A.3把飛刀在擊中木板時(shí)動(dòng)能相同
B.到達(dá)M、N、P三點(diǎn)的飛刀的飛行時(shí)間之比為1∶2∶3
C.到達(dá)M、N、P三點(diǎn)的飛刀的初速度的豎直分量之比為3∶2∶1
D.設(shè)到達(dá)M、N、P三點(diǎn)的飛刀的初速度與水平方向夾角分別為θ1、θ2、θ3,則有θ1>θ2>θ3
答案 CD 將運(yùn)動(dòng)逆向看,可視為3個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)且到達(dá)O點(diǎn)時(shí)水平位移相等。由H=12gt2得t=2Hg,則到達(dá)M、N、P三點(diǎn)的飛刀的飛行時(shí)間之比為3∶2∶1,B錯(cuò)誤。在水平方向有l(wèi)=vMt1=vNt2=vPt3,由Ek=12mv2知3把飛刀在擊中木板時(shí)打在M點(diǎn)處的動(dòng)能最小,打在P點(diǎn)處的動(dòng)能最大,A錯(cuò)誤。由vy=gt可知到達(dá)M、N、P三點(diǎn)的飛刀的初速度的豎直分量之比為3∶2∶1,C正確。作出拋體運(yùn)動(dòng)的軌跡,可知θ1>θ2>θ3,D正確。
11.(多選)(2019湖北宜昌期末)車手要駕駛一輛汽車飛越寬度為d的河流。在河岸左側(cè)建起如圖所示高為h、傾角為α的斜坡,車手駕車從左側(cè)沖上斜坡并從頂端飛出,接著無(wú)碰撞地落在右側(cè)高為H、傾角為θ的斜坡上,順利完成了飛越。已知h>H,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,汽車可看成質(zhì)點(diǎn),忽略車在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的空氣阻力。根據(jù)題設(shè)條件可以確定( )
A.汽車在左側(cè)斜坡上加速的時(shí)間t
B.汽車離開(kāi)左側(cè)斜坡時(shí)的動(dòng)能Ek
C.汽車在空中飛行的最大高度Hm
D.兩斜坡的傾角滿足α<θ
答案 CD 設(shè)汽車從左側(cè)斜坡飛出時(shí)的速度大小為v,飛出后,汽車水平方向以v cos α做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向以v sin α為初速度做豎直上拋運(yùn)動(dòng),則汽車從飛出到最高點(diǎn)的過(guò)程中,豎直方向有Hm-h=v2 sin2α2g,汽車無(wú)碰撞地落在右側(cè)斜坡上,說(shuō)明車落在斜坡上時(shí)速度方向與斜坡平行,故汽車落在斜坡上時(shí)的速度大小為v=vcosαcosθ,對(duì)汽車從最高點(diǎn)到右側(cè)斜坡的過(guò)程,豎直方向有Hm-H=v2 sin2θ2g,聯(lián)立以上三式,解得Hm=htan2θ-Htan2αtan2θ-tan2α,選項(xiàng)C正確;因?yàn)閔>H,汽車落在右側(cè)斜坡上時(shí),豎直方向的分速度vy大于從左側(cè)斜坡飛出時(shí)豎直方向的分速度vy,但水平方向分速度大小相同,故tan α=vyvx
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