2020届高考物理总复习第四章曲线运动万有引力和航天核心素养提升练十一4.2平抛运动的规律及应用新人教版.docx

平抛运动的规律及应用(45分钟100分)(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分，14题为单选题，5题为多选题)1.在竖直墙壁上悬挂一镖靶，某人站在离墙壁一定距离的某处，先后将两只飞镖A、B由同一位置水平掷出，两只飞镖落在靶上的状态如图所示(侧视图)，若不计空气阻力，下列说法中正确的是()A.A、B两镖在空中运动时间相同B.B镖掷出时的初速度比A镖掷出时的初速度小C.A、B镖的速度变化方向可能不同D.A镖的质量一定比B镖的质量小【解析】选B。从两只飞镖在镖靶的位置可以看出，B飞镖在A飞镖在下方，即B飞镖在竖直方向下降的位移大于A飞镖，hAhB，根据A、B飞镖在竖直方向做自由落体运动规律h=gt2有，tAvB，选项B正确；A、B飞镖均做平抛运动，加速度均为g，而速度变化方向是与加速度方向一致的，故A、B飞镖速度变化方向均竖直向下，选项C错误；平抛运动规律与物体质量无关，选项D错误。2.如图所示，将两小球以20 m/s 的初速度分别从A、B两点相差1 s先后水平相向抛出，小球从A点抛出后经过时间t，两小球恰好在空中相遇，且速度方向相互垂直，不计空气阻力，g取10 m/s2，则抛出点A、B间的水平距离是()A.180 mB.140 mC.200 mD.100 m【解题指导】解答本题应注意以下两点：解决平抛运动综合问题的“两点”注意(1)物体做平抛运动的时间由物体被抛出点的高度决定，而物体的水平位移由物体被抛出点的高度和物体的初速度共同决定。(2)两条平抛运动轨迹的相交处是两物体的可能相遇处，两物体要在此处相遇，必须同时到达此处。【解析】选A。经过t时间两球的速度方向相互垂直，此时B运动时间为(t-1) s，如图所示，根据几何关系可得，tan =，解得t=5 s，则B运动时间为(t-1) s=4 s，故A、B两点的水平距离x=v0t+v0(t-1)=180 m，故选项A正确。【加固训练】“套圈”是老少皆宜的游戏，如图，大人和小孩在同一竖直线上的不同高度处分别以水平速度v1、v2抛出铁圈，都能套中地面上同一目标。设铁圈在空中运动时间分别为t1、t2，则()A.v1=v2B.v1v2C.t1=t2D.t1t2【解析】选D。根据平抛运动的规律h=gt2知，运动的时间由下落的高度决定，故t1t2，所以C错误，D正确；由题图知，两圈水平位移相同，再根据x=vt，可得v1vBvCD.必须满足vAvBvBvC，故C正确，D错误。9.(7分)(多选)(2018郑州模拟)如图所示为一半球形的坑，其中坑边缘两点MN与圆心等高且在同一竖直面内。现甲、乙两位同学分别站在MN两点，同时将两个小球以v1、v2的速度沿图示方向水平抛出，发现两球刚好落在坑中同一点Q，已知MOQ=60，忽略空气阻力。则下列说法正确的是()A.两球抛出的速率之比为13B.若仅增大v1，则两球将在落入坑中之前相撞C.两球的初速度无论怎样变化，只要落在坑中的同一点，两球抛出的速率之和不变D.若仅从M点水平抛出小球，改变小球抛出的速度，小球可能垂直坑壁落入坑中【解析】选A、B。根据几何关系知，Q到O点的水平方向的距离等于0.5R，所以M的水平位移xM=R-=，N的水平位移xN=R+=，则落在Q点的水平位移之比为13，运动时间相等，则初速度之比为13，故A正确；若只增大v1，而v2不变，则M运动的轨迹的落点将向右一些，两球可在空中相遇，故B正确；要两小球落在弧面上的同一点，则水平位移之和为2R，则(v1+v2)t=2R，落点不同，竖直方向位移就不同，t也不同，所以v1+v2也不是一个定值，故C错误；根据平抛运动的推论：速度的反向延长线交水平位移的中点，因为球心O并不是水平位移的中点，所以不可能使小球沿半径方向落在圆弧轨道内，故D错误。所以A、B正确，C、D错误。10.(7分)(多选)“嫦娥五号”探月卫星的成功发射，标志着我国航天技术又迈上了一个新台阶。将来我国宇航员还会乘坐探月卫星登上月球，如图所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的闪光照片的一部分。已知照片上小方格代表的实际边长为a，闪光周期为T，据此可知()A.月球上的重力加速度为B.小球平抛的初速度为C.照片上A点一定是平抛的起始位置D.小球运动到D点时速度大小为【解题指导】(1)图中各点间的时间间隔相等，为等时间段；竖直方向上满足y=gT2。(2)计算小球在第1个T时间内竖直方向位移可判断A点是不是初始位置。【解析】选B、C。由闪光照片可知，小球竖直方向位移差y=2a，由y=gT2可得月球上的重力加速度g=，选项A错误；由小球在水平方向做匀速直线运动可得3a=v0T，解得v0=，选项B正确；小球在平抛出后第1个T时间内竖直方向位移y1=gT2=T2=a，所以照片上A点一定是平抛的起始位置，选项C正确；小球运动到D点时竖直速度vy=g3T=3T=，水平速度为v0=，小球运动到D点时速度大小为v=，选项D错误。11.(7分)(多选)如图所示，AB为斜面，BC为水平面，从A点以水平速度v0抛出一小球，此时落点到A的水平距离为s1；从A点以水平速度3v0抛出小球，这次落点到A点的水平距离为s2，不计空气阻力，则s1s2可能等于()A.13B.16C.19D.112【解析】选A、B、C。如果小球两次都落在BC段上，则由平抛运动的规律h=gt2，s=v0t可知，水平位移与初速度成正比，A项正确；如果两次都落在AB段，则设斜面倾角为，由平抛运动的规律可知tan =，解得s=，故C项正确；如果一次落在AB段，一次落在BC段，则位移比应介于13与19之间，故B项正确。12.(15分)如图所示，光滑半圆形轨道处于竖直平面内，半圆形轨道与光滑的水平地面相切于半圆的端点A。一质量为m的小球在水平地面上C点受水平向左的恒力F由静止开始运动，当运动到A点时撤去恒力F，小球沿竖直半圆形轨道运动到轨道最高点B点，最后又落在水平地面上的D点(图中未画出)。已知A、C间的距离为L，重力加速度为g。(1)若轨道半径为R，求小球到达半圆形轨道B点时对轨道的压力FN的大小。(2)为使小球能运动到轨道最高点B，求轨道半径的最大值Rm。(3)轨道半径R多大时，小球在水平地面上的落点D到A点距离最大？最大距离xm是多少？【解析】(1)设小球到B点速度为v，从C到B根据动能定理有FL-2mgR=mv2解得v=在B点，由牛顿第二定律有FN+mg=m解得FN=-5mg根据牛顿第三定律可知FN=FN=-