备战2020年高考物理3年高考2年模拟1年原创专题4.2平抛运动（含解析）.docx

专题4.2 平抛运动【考纲解读与考频分析】平抛运动属于II级考点，高考热点，命题频率较高。【高频考点定位】平抛运动考点一：平抛运动【3年真题链接】1.（2019全国理综II卷14）如图（a），在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图像如图（b）所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则（ ）A第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C第一次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D竖直方向速度大小为v1时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大【参考答案】.BD 【命题意图】 本题考查受到空气阻力的平抛运动，牛顿运动定律及其相关知识点，意在考查对速度图像的理解和应用，考查的核心素养是运动和力的观念，从图像中筛选出解题信息。【解题思路】【错误项分析】根据速度图像的面积表示位移，第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次大，选项A错误；根据速度图像的斜率表示加速度可知，第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次小，选项C错误；【正确项分析】运动员做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，由于第二次滑翔过程时间比较长，第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次大，选项B正确；竖直方向上的大小为v1时，根据速度图像的斜率表示加速度可知，第二次滑翔过程中在竖直方向上的加速度比第一次小，由牛顿第二定律，mg-f=ma，可知第二次滑翔过程中在竖直方向上所受阻力比第一次大，选项D正确。【据图析题】此题需要利用速度图像的面积和斜率的物理意义解题。2.（2018高考全国理综III）在一斜面顶端，将甲乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的 ( )A2倍 B4倍 C6倍 D8倍【参考答案】.B【命题意图】 本题考查平抛运动规律、机械能守恒定律及其相关的知识点。【解题思路】设甲球落至斜面时的速率为v1，乙落至斜面时的速率为v2，由平抛运动规律，x=vt，y=gt2，设斜面倾角为，由几何关系，tan=y/x，小球由抛出到落至斜面，由机械能守恒定律，mv2+mgy=mv12，联立解得：v1=v，即落至斜面时的速率与抛出时的速率成正比。同理可得，v2=v/2，所以甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时的速率的2倍，选项A正确。【方法归纳】对于小球在斜面上的平抛运动，一般利用平抛运动规律和几何关系列方程解答。3（2018江苏高考物理）某弹射管每次弹出的小球速度相等在沿光滑竖直轨道自由下落过程中，该弹射管保持水平，先后弹出两只小球忽略空气阻力，两只小球落到水平地面的（ ）（A）时刻相同，地点相同（B）时刻相同，地点不同（C）时刻不同，地点相同（D）时刻不同，地点不同【参考答案】 B【命题意图】本题考查平抛运动及其相关知识点。【解题思路】由于小球随弹射管在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运动， 所以先后弹出两只小球忽略空气阻力，两只小球应该同时落到地面，即落到水平地面的时刻相同；由于弹射管每次弹出的小球速度相等，但是小球在空中运动时间不同，所以落地地点不同，选项B正确。点睛：本题以平抛运动为背景考查合运动与分运动的关系及时刻和位置的概念，解题时要注意弹射管沿光滑竖直轨道向下做自由落体运动，小球弹出时在竖直方向始终具有跟弹射管相同的速度。4. (2017全国理综I卷15)发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网：其原因是（ ）A.速度较小的球下降相同的距离所用的时间较多B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大c.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大【参考答案】C【命题意图】 本题考查平抛运动规律及其相关的知识点。【解题思路】发球机从同一高度水平射出两个速度不同的乒乓球，根据平抛运动规律，h=gt2，可知下落相同距离h所用的时间是相同的，选项A错误；由vy2=2gh可知，下落相同距离h时在竖直方向的速度vy相同，选项B错误；由平抛运动规律，x=vt可知，速度较大的球通过同一水平距离所用的时间t较少，选项C正确；由于平抛运动的球在竖直方向做自由落体运动，两球在相同时间间隔内下降的距离相同，选项D错误。【高分要诀】由于高考答题需要争分夺秒，解答单选题只需根据题述的情景，运用平抛运动规律，判断出速度较大的球通过同一水平距离所用的时间t较少，选项C正确即可。5（2017高考江苏物理）如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为（ ） （A） （B） （C） （D）【参考答案】C【名师解析】设第一次抛出时A球速度为v1，B球速度为v2，根据平抛运动规律，则A、B之间的水平距离x=（v1+ v2）t。第二次两球的抛出速度都变为原来的2倍，设两球从抛出到相遇经过的时间为t，根据平抛运动规律，则有x=（2v1+2 v2）t。联立解得t=t/2，选项C正确。【2年模拟再现】1.（6分）（2019湖北武汉武昌5月调研）如图所示，上、下两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处，轨道的末端水平。在两轨道相对于各自轨道末端高度相同的位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B，断开开关，两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道。若某次两个小球相碰的位置恰在水平轨道上的P点处。已知固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为9cm，则可计算出A球刚到达P点的速度大小为（g取10m/s2）（）A4.5m/sBm/sCm/sDm/s【参考答案】A【命题意图】本题考查平抛运动规律及其相关知识点。【解题思路】由于水平轨道光滑，可知B球进入水平轨道后将做匀速直线运动，由于实验现象是A、B两球相遇，故A（或平抛运动）的水平分运动与B球的水平匀速直线运动一样，是匀速直线运动；根据平抛运动规律可以求出A球刚到达P点的速度大小。由图知A球下落的高度为h9L81cm，水平位移x9L81cm，根据平抛运动规律：xv0t，hgt2，vygt，解得：v00.9m/s，vy0.9m/s，所以vp4.5m/s。故选项A正确，BCD错误。【关键点拨】把平抛运动分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动是解决问题的关键。2.（2019四川成都七中质检）套圈游戏是一项很受欢迎的群众运动，要求每次从同一位置水平抛出圆环，套住与圆环前端水平距离为3m的20cm高的竖直细杆，即为获胜一身高1.7m老人从距地面1m高度水平抛出圆环，圆环半径为8cm：要想套住细杆，他水平抛出的速度可能为（g取10m/s2）（ ）A.7.4 m/sB.7.8 m/s C.8.2 m/s D. 8.6 m/s 【名师解析】根据得，。则平抛运动的最大速度，最小速度，则。故B正确。【参考答案】B【名师点拨】根据高度差求出平抛运动的时间，结合水平位移的关系和时间求出平抛运动的初速度范围解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住水平位移的范围得出速度的范围3（2019湖南衡阳三模）如图所示，地画面上固定有一半径为R的半圆形四，O为圆心、AB为水平直径、现将小球（可视为质点）从A处以初速度v1水平抛出后恰好落到D点：若将该小球从A处以初速度v2水平抛出后恰好落到C点，C、D两点等高，OC与水平方向的夹角60，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）Av1：v2l：4B小球从开始运动到落到凹槽上的过程中，其两次的动量变化量相同C小球落在凹槽上时，其两次的重力的瞬时功率不同D小球落到C点时，速度方向可能与该处凹槽切面垂直【参考答案】B【名师解析】过C点和D点分别做水平直径AB的垂线，分别交AB于 M点和N点，如图：则：OMONRcos600.5R，所以：AN0.5R，AM1.5R。由于C与D点的高度是相等的，由：hgt2可知二者运动的时间是相等的。由水平方向的位移：xv0t,可得：=选项A错误；小球平抛运动水平速度不变，它们速度的变化量等于竖直方向速度变化量：vgt，由于二者运动的时间是相等的，则它们速度的变化量也相等，选项B正确；由PG=mgv可知小球落在凹槽上时，其两次的重力的瞬时功率相同，选项C错误；球落到C点时，若速度方向与该处凹槽切面垂直则速度方向为OC，O点应为AM的中点，显然不是，选项D错误。4(2019嘉兴联考)羽毛球运动员林丹曾在某综艺节目中表演羽毛球定点击鼓，如图是他表演时的羽毛球场地示意图。图中甲、乙两鼓等高，丙、丁两鼓较低但也等高。若林丹各次发球时羽毛球飞出位置不变且均做平抛运动，则()A击中甲、乙的两球初速度v甲v乙B击中甲、乙的两球初速度v甲v乙C假设某次发球能够击中甲鼓，用相同速度发球可能击中丁鼓D击中四鼓的羽毛球中，击中丙鼓的初速度最大【参考答案】B【名师解析】由题图可知，甲、乙两鼓的高度相同，所以羽毛球到达两鼓用时相同，但由于离林丹的水平距离不同，甲鼓的水平距离较远，所以由v可知，击中甲、乙的两球初速度v甲v乙，故A错误，B正确；由题图可知，甲、丁两鼓不在同一直线上，所以用相同速度发球不可能到达丁鼓，故C错误；由于丁、丙两鼓高度相同，但由图可知，丁鼓离林丹的水平距离最大，所以击中丁鼓的初速度一定大于击中丙鼓的初速度，故D错误。5（3分）(2019浙江台州模拟)在离地面某高处，第一次将小球以初速度v0水平抛出，第二次沿着小球在空中的运动轨迹设置一条光滑轨道，改为将小球在此轨道上与第一次同一高度静止释放。已知小球运动过程始终不脱离轨道，不计空气阻力。比较两次小球的运动，以下说法正确的是（）A运动时间相等 B着地时的速度大小相等C着地时的速度方向相同 D在竖直方向的分运动都是自由落体运动【参考答案】.C【命题意图】 本题考查对平抛运动和沿光滑抛物线轨道运动的理解及其相关的知识点。【解题思路】由于第一次小球做平抛运动，在竖直方向不受力，做自由落体运动，而第二次时小球受到轨道的作用力沿竖直向上方向的分力，所以第二次运动的时间一定较大，即第二次沿光滑轨道运动的时间长，选项A错误。第一次小球做平抛运动，初速度为v0，第二次小球沿光滑轨道运动，初速度为0，由机械能守恒可知，在光滑轨道的任意位置，第一次时的机械能都大于第二次时的机械能，所以在任意高度第一次小球的速度都大于第二次小球的速度，着地时的速度第一次大，选项B错误；由于两次小球运动轨迹相同，所以两次着地时的速度方向相同，选项C正确；由于第二次沿光滑轨道运动时，在竖直方向小球受到轨道的作用力，竖直方向不是自由落体运动，选项D错误。【关键点拨】该题中，虽然两次运动的轨迹是相同的，但注意到第二次时，小球始终受到轨道对小球的支持力是解答的关键。6. (2018诸暨市调研)a、b两个物体做平抛运动的轨迹如图5所示，设它们抛出时的初速度分别为va、vb，从抛出至碰到台上的时间分别为ta、tb，则()Avavb Bvatb Dtaha，因为hgt2，所以taxb，所以vavb，选项D正确7. (2018年全国第一次大联考15题)如图所示，在距地面高为h=0.4 m处，有一小球A以初速度v0水平抛出如图甲所示，与此同时，在A的右方等高处有一物块B以大小相同的初速度v0沿倾角为45的光滑斜面滑下如图乙所示，若A、B同时到达地面，A、B均可看作质点，空气阻力不计，重力加速度g取10 m/s2，则v0的大小是（ ）A1 m/sB m/sC2 m/sD2 m/s【参考答案】A【名师解析】A球做平抛运动，则，B物块沿斜面做匀变速直线运动，则，根据，由得，。8.(2018河南部分重点中学联考)某同学玩飞镖游戏，先后将两只飞镖a、b由同一位置水平投出，已知飞镖投出时的初速度vavb，不计空气阻力，则两支飞镖插在竖直靶上的状态(俯视图)可能是()【参考答案】A【名师解析】两只飞镖a、b都做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，则有xv0t，它们的水平位移大小相等，由于vavb，所以运动时间关系为tatb，由hgt2知havb，tatb，所以有ab，选项A正确，B错误。预测考点一：平抛运动【2年模拟再现】1（6分）（2019湖北黄冈三模）小孩站在岸边向湖面依次抛出三石子，三次的轨迹如图所示，最高点在同一水平线上。假设三个石子质量相同，忽略空气阻力的影响，下列说法中正确的是（）A三个石子在最高点时速度相等 B沿轨迹3运动的石子落水时速度最小C沿轨迹1运动的石子在空中运动时间最长 D沿轨迹3运动的石子在落水时重力的功率最大【参考答案】B【名师解析】设任一石子初速度大小为v0，初速度的竖直分量为vy，水平分量为vx，初速度与水平方向的夹角为，上升的最大高度为h，运动时间为t，落地速度大小为v。取竖直向上方向为正方向，石子竖直方向上做匀减速直线运动，加速度为ag，由0vy22gh，得： vy，h相同，vy相同，则三个石子初速度的竖直分量相同。由速度的分解知：vyv0sin，由于不同，所以v0不同，沿路径1抛出时的小球的初速度最大，沿轨迹3落水的石子速度最小；由运动学公式有：hg（）2，则得：t2，则知三个石子运动的时间相等，则C错误；根据机械能守恒定律得知，三个石子落水时的速率不等，沿路径1抛出时的小球的初速度最大，沿轨迹3落水的小球速率最小；故B正确；三个石子在最高点时速度等于抛出时水平初速度，vy相同，可知水平初速度不同，则三个石子在最高点时速度不同，故A错误；因三个石子初速度的竖直分量相同，则其落水时的竖直向的分速度相等，则重力的功率相同，则D错误。2（2019湖南株洲一模）在某次跳投表演中，篮球以与水平面成45的倾角落入篮筐，设投球点和篮筐正好在同一水平面上，如图所示。已知投球点到篮筐距离为10m，不考虑空气阻力，则篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度为 ( ) A2.5m B5m C7.5m D10m【参考答案】A【名师解析】设篮球投出时的初速度为v0，根据运动的分解，在水平方向，v0cos45t=s，（v0sin45）2=2gh，v0sin45=gt2/2，解得h=2.5m，选项A正确。3.(2019陕西西安三模)如图所示，倾角为的斜面体固定在水平地面上，将一小球以大小为v0的速度从M点水平抛出，小球落在斜面上的N点，已知小球经过P点时离斜面最远，下列说法正确的是（）AP点在MN连线中点的正上方B小球从M到P与从P到N过程中速度改变量相同C小球经过P点时，速度的大小小于v0D若小球初速度增大为原来的2倍，落到斜面上时的速度方向保持不变【参考答案】ABD【名师解析】根据位移偏转角公式，当小球落在斜面上时，有：tan，解得：t。当速度方向与斜面平行时，小球离斜面最远，故：tan，解得：t，可知小球到达P的时间是到达N时间的一半；小球沿水平方向做匀速直线运动，所以当小球到达P时，P点一定在MN连线中点的正上方，选项A正确；小球到达P的时间是到达N时间的一半，可知小球M到P与从P到N过程中时间是相等的，由于加速度不变，所以M到P与从P到N过程中的速度改变量相等。故B正确；小球做平抛运动，速率一直增大，所以小球经过P点时，速度的大小大于v0故C错误；小球落在斜面上时，设速度方向与水平方向之间的夹角为，则：tan2tan，即小球落在斜面上时，速度方向与水平方向之间的夹角不变，若初速度增大为2倍，则运动的时间也增大为2倍，但落到斜面上时的速度方向保持不变。故D正确。4（3分）(2019浙江稽阳联谊学校联考模拟)如图所示，乒乓球的发球器安装在水平桌面上，竖直转轴OO距桌面的高度为h，发射器OA部分长度也为h。打开开关后，可将乒乓球从A点以初速度v0水平发射出去，其中v02，设发射出的所有乒乓球都能落到桌面上，乒乓球自身尺寸及空气阻力不计。若使该发球器绕转轴OO在90角的范围内来回缓慢水平转动，持续发射足够长时间后，乒乓球第一次与桌面相碰区域的最大面积S是（）A2h2B3h2C4h2D8h2【参考答案】.C【命题意图】 本题以乒乓球发球器发射乒乓球为情景，考查平抛运动规律及其相关的知识点。【解题思路】根据平抛运动规律，h=gt2，解得t=。以最小速度v1=发射的乒乓球，水平位移最小，最小位移为x1= v1t=2h，对应的与桌面相碰区域的1/4圆最小半径为r1=h+ x1=3h；以最大速度v2=2发射的乒乓球，水平位移最大，最大位移为x2= v2t=2=4h，对应的与桌面相碰区域的1/4圆最小半径为r2=h+ x2=5h；乒乓球第一次与桌面相碰区域的最大面积S=（5h）2-（3h）2=4h2，选项C正确。【方法归纳】对于平抛运动问题，要利用平抛运动规律列方程解答。对于平抛运动的初速度在一定范围的问题，可分别将最小速度和最大速度分别代入求得对应的最小水平位移和最大水平位移。5.（2019四川天府大联考5）如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中P点相遇，若仍然同时将两球水平抛出，只是抛出的速度均增大一倍，则两球从抛出到相遇所需时间、相遇点的描述中正确的是A. ，点与P点重合B. ，点与P点重合C. ，点在P点正上方D. ，点在P点正下方【参考答案】C【名师解析】两球同时水平抛出，均做平抛运动，竖直方向上做自由落体运动，相等时间内下降的高度相同，所以两球始终在同一水平面上。当A、B两小球以相同的水平速度v抛出时，有：；当两球的速度均增大一倍时，有：。对比可得：，则点在P点正上方。故C正确，ABD错误故选：C。两球均做平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，抓住两球水平位移之和不变，结合初速度的变化得出两球从抛出到相遇经过的时间由自由落体运动的规律求下落的高度关系。解决本题的关键是知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道平抛运动的时间由高度决定，初速度和时间共同决定水平位移。6（2019浙江七彩阳光联盟联考）如图所示，网球运动员发球时以某一速度将球水平击出，网球飞行一段时间后落地。若不计空气 阻力，则 （ ）A初速度越大，球在空中飞行的时间越长 B下落过程中球处于超重状态 C下落过程中重力对球做功的功率不变 D下落过程中相同时间内的球速度的变化相同 【参考答案】.D【名师解析】网球运动员发球时以某一速度将球水平击出，网球做平抛运动，根据平抛运动规律，初速度越大，球在空中飞行的时间不变，水平位移越大，选项A错误；网球在运动过程中，加速度方向竖直向下，下落过程中球处于失重状态，选项B错误；下落过程中网球竖直方向的分速度逐渐增大，根据功率公式可知，重力对球做功的功率逐渐增大，选项C错误；网球下落过程中加速度不变，根据加速度的定义可知，相同时间内的球速度的变化相同，选项D正确。【名师点评】本题以网球运动员发球为情景，考查平抛运动规律、超重和失重、重力功率及其相关知识点。7（2019武汉联考）如图所示，是网球比赛场地图，单打区域长MP为a，宽MN 为b，发球线到网的距离为c，一个球员站在发球线的中点发球，将球打到对方左下方死角（单打边线与底线的交点），若球击球点的高度为h网球被顶出后做平抛运动（球可看做质点，不计空气的阻力），重力加速度为g。则下列说法正确的是A. 网球在空中运动的时间 B. 球位移大小C. 人对网球做功 D. 网球初速度的大小【参考答案】C【名师解析】足球运动的时间为: ，故 A错误；足球在水平方向的位移大小为:所以足球的位移大小:;故B错误；球的初速度的大小为:，人对网球做功，故C正确，D错误。8（2019南昌模拟）在公园里我们经常可以看到大人和小孩都喜欢玩的一种游戏“套圈”，如图所示是“套圈”游戏的场景。假设某小孩和大人从同一条竖直线上距离地面的不同高度处分别水平抛出两个小圆环，大人抛出圆环时的高度为小孩抛出圆环高度的倍，结果恰好都套中地面上同一物体。不计空气阻力，则大人和小孩所抛出的圆环A.运动时间之比为94 B.速度变化率之比为49C.水平初速度之比为23 D.落地时速度之比为32【参考答案】C【命题意图】本题以大人和小孩都喜欢玩的一种游戏“套圈”切入，考查对平抛运动规律的理解和运用及其相关知识点。【解题思路】根据平抛运动规律，h=，t=，大人和小孩所抛出的圆环运动时间之比为32，选项A错误；平抛运动只受重力作用，其加速度为g，由g=，可知大人和小孩所抛出的圆环速度变化率相等，即速度变化率之比为11，选项B错误；由x=vt，大人和小孩所抛出的圆环水平初速度之比为v1v2=t2t1=23，选项C正确；圆环落地时的竖直速度v=gt，落地时竖直速度之比为32，落地时速度之比不是32选项D错误。9.（2019烟台市质量调研）在探究平抛运动的规律时，可以选用下列三种装置中的一种。以下操作合理的是_（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分0分）A选用装置1研究平抛物体竖直分运动，观察A、B两球是否同时落地可采用的方法是用耳朵听两球落地的声音B选用装置2要获得稳定细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A应低于水面C选用装置2要获得稳定细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A应高于水面D选用装置3要准确获得钢球平抛轨迹，钢球每次可以从斜槽上不同位置静止释放E选用装置3要准确获得钢球平抛轨迹，应保持木板处于竖直位置【参考答案】ABE【名师解析】显然选项A正确。对于装置2，要获得稳定细水柱所显示的平抛轨迹，需要保障水柱的初速度不变，即要求出水口处水的压强保持不变。当竖直管上端A低于水面时，A处的压强就与外面的大气压强保持相等，而出水口与A的高度差不变，这样就保障了出水口处水的压强不变。所以选项B正确。选用装置3要准确获得钢球平抛轨迹，钢球每次应该从斜槽上同一位置静止释放，以保障钢球平抛的初速度不变。【名师点评】题目中的三个图分别来自人教版高中物理必修2第10页的做一做和第14页的参考案例一和参考案例二。将它们有机整合成了一个优秀的选择题。这提醒我们对于教材中的所有实验都要明确其实验原理，掌握物理实验的灵魂。另外，装置2的原理在高一时不可能明白，只有到了学习完3-3以后才能理解。所以在二轮复习时应该站在整个高中物理知识体系的顶端俯视高中教材的细节。【1年仿真原创】1. 在一场足球比赛中，小明将界外球掷给小华，他将足球水平掷出时的照片如图所示，掷出后的足球可视为做平抛运动。掷出点的实际高度为1.8 m，小华的高度为1.6 m，根据照片进行估算，下列说法正确的是(不计空气阻力，重力加速度g10 m/s2)()A.为使球恰好落在小华头顶，则小明掷足球的初速度应约为30 m/sB.若小明减小掷出点的实际高度，则球落点一定在小华前面C.若小明增大掷出足球的初速度，则球落点一定在小华后面D.为使球恰好落在小华脚下，则小明掷足球的初速度应约