2023高中物理 高一下 必修二 第五章 抛体运动 课后练习卷 （含解析）考试试卷

2023高中物理 高一下 必修二
第五章 抛体运动 练习卷
一、单选题（10题共30分）
1．两个物体从空中同一位置开始做平抛运动，它们初速度之比为1/2。则（　　）
A．它们落地时的水平位移大小之比为1/2
B．它们在空中运动的时间为1/2
C．它们落地前的加速度大小之比为1/2
D．它们落地时的速率之比是1/2
2．如图所示，某同学用一个小球在O点对准前方的一块竖直放置的挡板，O与A在同一高度，小球的水平初速度分别是，不计空气阻力。打在挡板上的位置分别是B、C、D，且。则之间的正确关系是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，一物块仅在三个共点恒力F1、F2、F3的作用下以速度v0水平向右做匀速直线运动，其中F1斜向右上方，F2竖直向下，F3水平向左．某时刻撤去其中的一个力，其他力的大小和方向不变，一段时间后恢复该力，则下列说法不正确的是（ ）
A．如果撤去的是F1，则物块先做匀变速曲线运动，恢复该力之后将做匀速直线运动
B．如果撤去的是F1，恢复F1时物块的速度大小可能为v0
C．如果撤去的是F3，物块将向右做匀加速直线运动，恢复该力之后做匀速直线运动
D．如果撤去的是F2，在恢复该力之前的时间内，因物块做曲线运动，故在相等时间间隔内其速度的变化量Δv的方向时刻在改变
4．如图所示，水平地面上不同位置的三个物体沿三条不同的路径抛出，最终落在同一点，三条路径的最高点是等高的，若忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　）
A．沿路径2抛出的物体落地的速率最大
B．沿路径3抛出的物体在空中运动的时间最长
C．三个物体抛出时初速度的竖直分量相等
D．三个物体抛出时初速度的水平分量相等
5．如图所示，射击枪水平放置，射击枪与目标靶中心位于离地面足够高的同一水平线上，枪口与目标靶之间的距离，子弹射出的水平速度，子弹从枪口射出的瞬间目标靶由静止开始释放，不计空气阻力，重力加速度取，下列有关说法正确的是（　　）
A．子弹从枪口射出到击中目标靶经历的时间
B．目标靶由静止开始释放到被子弹击中，下落的距离
C．若子弹从枪口射出的水平速度，一定击不中目标靶
D．若子弹从枪口射出的瞬间目标靶以某速度竖直下抛，子弹可能击中目标靶中心
6．如图所示是排球场的场地示意图，设排球场的总长为L，前场区的长度为，网高为h，在排球比赛中，对运动员的弹跳水平要求很高。如果运动员的弹跳水平不高，运动员的击球点的高度小于某个临界值H，那么无论水平击球的速度多大，排球不是触网就是越界。设某一次运动员站在前场区和后场区的交界处，正对网前竖直跳起垂直网将排球水平击出，不计空气阻力，关于该种情况下临界值H的大小，下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．已知河水流速小于小船在静水中的速度，如果用小箭头表示小船及船头的指向，能正确反映小船渡河位移最小的情景图是（　　）
A． B．
C． D．
8．如图所示。在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为O。一小球（可视为质点）从与圆心等高的圆形轨道上的A点以速度水平向右抛出，落于圆轨道上的C点。已知OC的连线与OA的夹角为，重力加速度为g，则小球从A运动到C的时间为（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示，河宽为d，汽艇在静水中航行速度大小为v1，水流速度大小为v2，若汽艇始终向着与河岸垂直的方向航行，则汽艇渡河的最短时间是（　　）
A． B．
C． D．
10．如图所示，AB杆以恒定角速度绕A点转动，并带动套在水平杆OC上的小环M运动，运动开始时，AB杆在竖直位置，则小环M的加速度将（　　）
A．逐渐增大 B．先减小后增大
C．先增大后减小 D．逐渐减小
二、多选题（4题共16分）
11．在斜面顶端的A点以速度v平抛一小球，经时间t1落到斜面上B点处，若在A点将此小球以速度0.5v水平抛出，经时间t2落到斜面上的C点处，正确的是（　　）
A．t1:t2＝4:1 B．t1:t2＝2:1
C．AB:AC＝4:1 D．AB:AC＝2:1
12．如图所示，相距l的两小球A、B位于同一高度h（l、h均为定值）。将A向B水平抛出的同时，B自由下落。A、B与地面碰撞前后，水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反。不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间，则下列判断正确的是（　　）
A．A、B在第一次落地前能否相碰，取决于A的初速度
B．A、B在第一次落地前若不碰，此后就不会相碰
C．A、B有可能运动到最高处相碰
D．A、B一定不能相碰
13．如图所示，水平地面上不同位置的三个小球斜上抛，沿三条不同的路径运动最终落在同一点，三条路径的最高点是等高的，若忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（ ）
A．沿路径1抛出的小球在空中运动的时间最长
B．沿路径1的小球抛出时的初速度水平分量最大
C．沿路径1抛出的小球落地的速率最大
D．沿路径1的小球抛出时的初速度竖直分量最大
14．如图所示，轻绳的上端系于天花板上的O点，下端系有一只小球。将小球拉离平衡位置一个角度后无初速释放。当绳摆到竖直位置时，与钉在O点正下方P的钉子相碰。在绳与钉子相碰瞬间，以下判断正确的是（　　）
A．小球的线速度突然增大 B．小球的角速度突然增大
C．小球的向心加速度突然减小 D．小球所受拉力突然增大
三、填空题（共4分）
15．如图所示，一条小河河宽d=60m，水速v1=3m/s。甲、乙两船在静水中的速度均为v2=5m/s。两船同时从A点出发，且同时到达对岸，其中甲船恰好到达正对岸的B点，乙船到达对岸的C点，则BC的距离为______m。
四、实验题（共15分）
16．在“探究平抛运动的规律”的实验中，某同学进行了如下实验探究
（1）采用如图甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，使A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，能够观察到的现象及反映的平抛运动的规律是______。
A．A、B两个小球同时落地
B．B小球先落地
C．平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动
D．平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动
（2）采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形轨道M、N，M、N的末端都水平，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度，使得AC＝BD，目的是为了保证小铁球P、Q在轨道出口处的______相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，可观察到P球击中Q球。仅仅改变弧形轨道M离水平板的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明______。
17．为了探究平抛运动规律，实验室用以下实验器材进行实验探究：二维运动传感器、平抛轨道、计算机、数据线、铁架台、重锤线。
如图甲所示，二维运动传感器是由小球A和接收器B组成。接收器B每隔0.02s采集一次小球A发射出的定位信号，并将数据发送给计算机进行处理。
首先，调节平抛轨道，使轨道末端___________；
然后，将小球A从轨道的某高度处由静止释放。计算机接收到的数据如下表所示，并根据数据自动绘出了小球A运动的图甲点迹如图乙所示。
x（cm） 6.60 9.00 11.40 13.80 16.20 18.60 21.00
y（cm） 0.67 1.89 3.50 5.50 7.89 10.67 13.84
根据实验数据可知，小球A水平方向的分运动是___________运动，且速度大小为___________m/s；还可计算出小球A的加速度大小为a=___________m/s2；
进一步分析可知，图乙中的坐标原点___________（填“是”或“不是”）小球A做平抛运动的起始点。
五、解答题（共35分）
18．某跳台滑雪运动员，从斜坡A处沿水平方向飞出，在斜坡B处着陆，测得AB间距离为75m，斜坡与水平方向夹角为37°，不计空气阻力，已知，重力加速度为。试计算：
（1）运动员在A处的速度大小和在空中飞行的时间；
（2）运动员在空中离坡面的最大距离。
19．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的速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。现质量为的某运动员从跳台a处沿水平方向飞出（如图甲所示），在斜坡b处着陆整个过程可简化为图乙。测得ab间的距离，斜坡与水平方向的夹角为，不计空气阻力，g取，求：
（1）运动员从a点水平飞出时的速度大小；
（2）运动员在飞行过程中，何时离斜坡最远？最远距离是多少？此时速度多大？
20．距离北京冬季奥运会越来越近，跳台滑雪是精彩项目之一，运动员从起滑台起滑，在助滑道上获得高速度，于台端水平飞出，之后在着陆坡着陆，滑行直至停止。某着陆坡可看做倾角为的斜面，运动员连同滑雪板的总质量，一次试跳中，通过携带的传感器显示，他离开台端O点的速度为30 m/s，落到了着陆坡上的M点，如图所示。忽略运动员所受空气阻力的影响，重力加速度，，。
（1）求运动员这次试跳中，从台端O点到着陆坡上M点的距离；
（2）若第二次试跳离开台端后落在着陆坡的N点，若落到M、N时的瞬时速度大小分别是v1、v2，瞬时速度方向与斜面的夹角分别为α1、α2，试通过分析说明α1、α2的大小关系。
答案解析：
1．A
【解析】ABC．两个物体从空中同一位置开始做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，加速度都为重力加速度，又下落高度相同，由公式
可知，两物体下落时间相等，水平方向上由公式
初速度之比1:2，又时间相等，所以它们落地时的水平位移大小之比为1:2，故A正确，BC错误；
D．物体落地速率为合速度大小，有
可得出它们落地时的速率之比不满足1:2，故D错误。
故选A。
2．C
【解析】三个小球做平抛运动，水平位移相同，由
可得
竖直方向有
解得
所以
故选C。
3．D
【解析】A．物块在三个共点力F1、F2、F3的作用下以速度v0水平向右做匀速直线运动，说明三个共点力平衡，如果撤去F1，则F2、F3的合力与F1等大反向，合力与初速度不在同一条直线上，物块做匀变速曲线运动，恢复F1，物块又处于平衡状态，做匀速直线运动，故A项正确，不符合题意；
B．撤去F1，F2、F3的合力对物块可能先做负功后做正功，有可能总功为0，即恢复F1时物块的速度大小可能为v0，故B项正确，不符合题意；
C．撤去F3后，合力水平向右，故物块向右做匀加速直线运动，故C项正确，不符合题意；
D．撤去F2之后，合力竖直向上保持恒定，速度变化量
Δv＝aΔt
由牛顿第二定律可知，加速度a是恒定的矢量，故在相等时间间隔内Δv的大小和方向都不变，故D项错误，符合题意。
故选D。
4．C
【解析】BC．物体做斜上抛运动，竖直方向上分运动是竖直上抛运动，由三个物体在竖直方向上升的最大高度相等可知竖直方向上的初速度相等，则在空中飞行时间相同，故B错误，C正确；
AD．因沿路径1抛出的物体在相等时间内通过的水平位移最大，故其抛出时初速度的水平分量最大，抛出时速率也最大；斜上抛运动关于过最高点的竖直线对称，则落地时速度与抛出时速率相等，即抛出时速率大的物体落地时速率也大，故AD错误。
故选C。
5．A
【解析】AB．子弹射出后做平抛运动，子弹水平方向做匀速直线运动，竖直方向子弹和目标靶均做自由落体运动，子弹从枪口射出到击中目标靶经历的时间为
目标靶由静止开始释放到被子弹击中，下落的距离为
故A正确，B错误；
C．若子弹从枪口射出的水平速度，由于竖直方向子弹和目标靶均做自由落体运动，可知子弹和目标靶总是在同一高度，则子弹一定可以击中目标靶，故C错误；
D．若子弹从枪口射出的瞬间目标靶以某速度竖直下抛，可知相同时间内目标靶下落的高度一定大于子弹下落的高度，子弹不可能击中目标靶中心，故D错误。
故选A。
6．C
【解析】将排球水平击出后排球做平抛运动，排球刚好触网到达底线时，则有
联立解得
故选C。
7．B
【解析】根据题意，知河水流速小于小船在静水中的速度，故最短位移即为河宽，应使合速度垂直河岸，则小船在静水中的速度应指向河岸上游，实际路线为B所示，B正确，ACD错误。
故选B。
8．B
【解析】第一步：运动分解
小球从半圆轨迹上的A点水平抛出落在轨道上的C点，可将其运动分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动。
第二步：找限制关系
小球的抛出点与落回点均在半圆轨道上，限定了位移与半圆轨道半径之间的联系
如图所示
第三步：列方程求解
解法一：过C点作竖直线。由平抛运动规律有
解得
故选B。
解法二：由图中几何关系易得小球位移方向与水平方向间的夹角为
则由速度方向与位移方向间关系有
解得
故选B。
9．C
【解析】当船头垂直河岸过河时，船过河时间最短，即
故选C。
10．A
【解析】如图所示
环沿OC向右运动，其速度v可分为垂直AB的速度，沿AB方向的，则
故环的速度
环的加速度
即
因为变小，则a变大。
故选A。
11．BC
【解析】由题可知，小球两次做平抛运动的位移偏向角都是，则有
解得
两次平抛运动的实际位移分别为
解得
故选BC。
12．AC
【解析】BD．根据题意可知，两小球A、B位于同一高度，A做平抛运动，B做自由落体运动，由于A、B与地面碰撞前后，水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，两球始终在同一高度，水平间距逐渐缩小，则两小球一定能相碰，故BD错误；
A．假设两小球落地时恰好相碰，则有
解得
可知，若小球A的抛出速度大于，则A、B在第一次落地前相碰，若小球A的抛出速度小于，则A、B在第一次落地后相碰，故A正确；
C．假设两小球运动到最高处相碰，则有
解得
即当小球A以速度抛出时，两小球运动到最高处相碰，故C正确。
故选AC。
13．BC
【解析】D．设物体抛出初速度的竖直分量为vy，水平分量为vx，上升的最大高度为h，运动时间为t，落地速度大小为v。三个小球上升高度相同，根据
得
可知三个小球抛出时的初速度竖直分量相等，D错误；
A．由对称性，上升过程时间和下降过程时间相同都等于，由运动学公式有
则得
则知三个球运动的时间相等；A错误；
B．物体水平方向做匀速直线运动
根据图像有
可知
沿路径1的小球抛出时的初速度水平分量最大，B正确；
C．根据对称性，落地速度与抛出速度大小相等，则落地速度为
三个物体初速度的竖直分速度大小相同，水平分速度大小关系满足
得
沿路径1抛出的小球落地的速率最大，C正确。
故选BC。
14．BD
【解析】A．绳碰钉瞬间，球受的重力和拉力都在竖直方向，与速度方向垂直，因此不改变速度大小，即线速度不变，故A错误；
B．该瞬间球做圆周运动的半径突然变小，根据可知，v不变，r变小，则突然增大，故B正确；
C．根据可知，v不变，r变小，则a突然增大，故C错误；
D．此时根据牛顿第二定律有
可知r变小，则F突然增大，故D正确。
故选BD。
15．90
【解析】[1]两船同时从A点出发，且同时到达对岸，可知两船在垂直河岸方向的速度大小相等，由于它们的速度大小相等，因此它们的夹角相等，即
甲船恰好垂直到达正对岸的B点，而甲船在静水中的速度为
v2=5m/s
水速
v1=3m/s
根据速度的合成法则，则船在垂直河岸方向的速度大小为
则船过河时间为
因船过河时间为
t=15s
而乙船在水流方向的速度大小为
则BC的距离为
16． AD##DA 水平初速度 平抛运动的物体在水平方向上是匀速直线运动
【解析】（1）[1]通过对照实验，说明两球具有等时性，由此说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动；故选AD。
（2）[2]两小球从距离轨道相同的高度滚下，以保证它们到达轨道水平出口时的速度大小相同，方便比对它们在水平方向上的运动情况；
[3]两球在水平轨道上相遇，水平方向运动情况相同，说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。
17． 水平 匀速直线 1.2 9.75 不是
【解析】[1]首先，调节平抛轨道，使轨道末端水平，让小球飞出后能做平抛运动。
[2][3]根据实验数据可知，小球A在水平方向每经过相同时间，位移相同，故小球A在水平方向的分运动是匀速直线运动，且速度大小为
[4]还可计算出小球A的加速度大小为
[5]由水平方向的分运动可知，打下第2点时所用时间为
打下第2点时竖直方向的分速度大小为
可得
可知图乙中的坐标原点不是小球A做平抛运动的起始点。
18．（1），；（2）
【解析】（1）在竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动，则
解得
（2）将速度分解在垂直于斜面方向，则
将重力加速度分解在垂直于斜面方向上，可得
则离斜面的最远距离为
解得
19．（1）；（2），，
【解析】（1）依题意，运动员在空中做平抛运动，竖直方向有
解得
水平方向
解得运动员初速度为
（2）将与g向平行斜面方向与垂直斜面方向分解，当运动员垂直斜面方向的速度减为0时高斜面最远，如图
则有
在垂直斜面方向上，速度减为0时高斜面最远，有
解得
最远的距离就是在垂直斜面方向上，速度减为0的位移
此时的速度为
联立解得
20．（1）168.75 m；（2）α1＝α2
【解析】（1）设运动员离开O点的速度为v0，在空中飞行的时间为t，飞行位移
运动员在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，则
代入数据解得
（2）设运动员落到着陆坡上时，速度与水平方向的夹角为φ，则
而位移与水平方向的夹角为斜面的倾角θ，则
即
可知运动员落到着陆坡上时，速度与水平方向的夹角是一定值，由几何关系知，运动员落到M、N点时，速度方向与斜面的夹角