浙江专版2021年高考物理一轮复习微专题突破练专题4平抛运动的规律及应用含解析

1、专题4平抛运动的规律及应用(建议用时40分钟)1.(2019温州模拟)小王将手中没有喝完的大半罐可乐水平扔向某垃圾桶,可乐罐的轨迹如图。为了能把可乐罐扔进垃圾桶,小王可以()a.只减小扔可乐罐的水平初速度b.只增加水平扔出可乐罐时的高度c.只减小水平扔出可乐罐时人与垃圾桶的水平距离d.以上说法均不可能实现【解析】选a。设可乐罐平抛运动的初速度为v0,抛出点离桶的高度为h,水平位移为x,则平抛运动的时间:t=2hg,水平位移 x=v0t=v02hg。减小初速度,抛出点位置不变,可减小水平位移,从而能把可乐罐扔进垃圾桶中,故a正确。增加抛出时的高度时,下落时间更长,则水平位移更大,故b错误。只减小

2、水平扔出可乐罐时人与垃圾桶的水平距离时,由于可乐罐水平位移不变,故可乐罐无法落到桶中,故c错误。因a可以实现,故d错误。2.在影片红番区中,成龙在右边楼顶上遭遇围攻,情急之下向左急奔后跳出,落在左侧大楼顶层的阳台上,得以逃生。假设右边楼顶与左侧大楼顶层的阳台的高度差为3 m,水平距离为6.24 m,将上述“跳出”动作看成水平跳出,不考虑空气阻力,g取10 m/s2,则成龙起跳速度大小约为()a.6 m/sb.8 m/sc.11 m/sd.13 m/s【解析】选b。根据h=12gt2得平抛运动的时间为t=2hg=2310 s0.8 s则起跳的速度为v0=xt=6.240.8 m/s=7.8 m/

3、s8 m/s,故b正确。3.网球是一项比较流行的体育运动。两位运动员分别从同一高度同一方向水平发出甲乙两只网球,甲球出界了,乙球恰好越过球网落在界内,不计空气阻力,对于两球的初速度v甲和v乙,飞行时间t甲和t乙,下落过程中的加速度a甲和a乙比较正确的是()a.v甲a乙c.v甲v乙,t甲v乙,t甲=t乙【解析】选d。两球均做平抛运动,则加速度均为g;抛出的高度相同,根据t=2hg可知,飞行的时间相同;因甲出界,乙落在界内,可知甲的水平位移较大,根据v=xt可知,甲的初速度比乙大;故选d。4.(2019绍兴模拟)如图所示,传送带水平部分长l=2 m,传动速率v=1 m/s,在其左端无初速度释放一小

4、木块,若木块与传送带间的动摩擦因数=0.1,传送带离地面的高度h=3.2 m,则木块从左端开始运动至落到地面经过的时间是()a.3.3 sb.2.8 sc.2 sd.4 s【解析】选a。对木块,由牛顿第二定律得:a=mgm=g=0.110 m/s2=1 m/s2,木块加速到与传送带速度相等需要的时间:t1=va=11 s=1 s,此过程木块的位移:x1=v22a=1221 m=0.5 ml=2 m,然后木块与传送带一起做匀速直线运动,运动时间:t2=l-x1v=2-0.51 s=1.5 s,木块离开传送带后做平抛运动,在竖直方向:h=12gt32,t3=2hg=23.210 s=0.8 s,木

5、块的运动时间:t=t1+t2+t3=(1+1.5+0.8) s=3.3 s;故选a。5.某同学用如图所示的装置研究平抛运动。在实验中,钢球每次都从斜面上的同一高度下落,而放有复写纸和白纸的木板离水平桌面的高度依次调为h、2h、3h,根据钢球撞击木板时在白纸上留下的点迹,可得钢球平抛时的水平位移分别为x1、x2、x3,则()a.若x1x2x3=123,则能说明钢球在水平方向做匀速直线运动b.若x1x2x3=123,则能说明钢球在水平方向做匀速直线运动c.若x1x2x3=149,则能说明钢球在水平方向做匀速直线运动d.若x3-x2=x2-x1,则能说明钢球在水平方向做匀速直线运动【解析】选b。钢球

6、离开桌面后在竖直方向上做自由落体运动,放有复写纸和白纸的木板离水平桌面的高度依次调为h、2h、3h,据h=12gt2可得,钢球三次在空中运动时间t1t2t3=123。若x1x2x3=123,据t1t2t3=123知,钢球在水平方向不是做匀速直线运动,故a项错误。若x1x2x3=123,据t1t2t3=123知,钢球在水平方向做匀速直线运动,故b项正确。若x1x2x3=149,据t1t2t3=123知,钢球在水平方向不是做匀速直线运动,故c项错误。若x3-x2=x2-x1,据t1t2t3=123知,钢球在水平方向不是做匀速直线运动,故d项错误。6.(多选)(2019台州模拟)如图所示为一个半径为

7、5 m的圆盘,正绕其圆心做匀速转动,当圆盘边缘上的一点a处在如图所示位置的时候,在其圆心正上方20 m的高度有一小球正在向边缘的a点以一定的速度水平抛出,g取10 m/s2,要使得小球正好落在a点,则()a.小球平抛的初速度一定是2.5 m/sb.小球平抛的初速度可能是2.5 m/sc.圆盘转动的角速度一定是p rad/sd.圆盘转动的角速度可能是p rad/s【解析】选a、d。小球做平抛运动,在竖直方向,有h=12 gt2,解得t=2 s,在水平方向,有r=v0t,解得v0=2.5 m/s。所以a项正确。圆盘上的a点应转过整数圈,有t=2k,解得=2kt=k rad/s(k=0,1,2),所

8、以d项正确。7.如图所示,从o点水平抛出的物体,抵达斜面上端p处时其速度方向恰好沿斜面方向,然后沿斜面无摩擦滑下,下列选项中的图象分别描述的是物体从o点抛出至到达斜面底端q点过程中沿x方向和y方向运动的速度时间图象,其中正确的是()【解析】选c。0tp段,水平方向:vx=v0恒定不变,竖直方向:vy=gt;tptq段,水平方向:vx=v0+a水平t,竖直方向:vy=vpy+a竖直t (a竖直g),选项c正确。8.如图所示,小球从斜面的顶端a处以大小为v0的初速度水平抛出,恰好落到斜面底部的b点,且此时的速度大小vb=5v0,空气阻力不计,该斜面的倾角为()a.60b.45c.37d.30【解析

9、】选b。根据平行四边形定则知,落到底端时竖直分速度为:vy=vb2-v02=2v0,则运动的时间为:t=vyg=2v0g,设斜面的倾角为,则有tan =12gt2v0t=gt2v0=1,解得=45,b正确。9.如图所示,在竖直放置的半球形容器的圆心o点分别以水平速度v1、v2抛出两个小球(可视为质点),最终它们分别落在圆弧上的a点和b点,已知oa与ob相互垂直,oa与竖直方向成角,则两小球初速度之比v1v2为()a.tan b.cos c.tan tand.cos cos【解析】选c。设容器的半径为r。由几何关系可知:小球a下降的竖直高度为:ya=rcos ,小球b下降的竖直高度为:yb=rs

10、in ;由平抛运动规律可知:ya=12gt2a,yb=12gtb2;由以上各式可得:tatb=cossin;由几何关系可知:两小球水平运动的位移分别为:xa=rsin ;xb=rcos ;由平抛运动规律可知:xa=vata,xb=vbtb;由此可得:vavb=sincos3=tan tan,故选c。10.如图所示,在斜面顶端的a点以速度v0平抛一小球,经t1时间落到斜面上b点处,若在a点将此小球以速度0.5v0水平抛出,经t2时间落到斜面上的c点处,以下判断正确的是()a.abac=21b.abac=41c.t1t2=41d.t1t2=21【解析】选b。由平抛运动规律有x=v0t,y=12gt

11、2,则tan =yx=gt2v,将v0、0.5v0分别代入上式,联立解得t1t2=21,c、d均错误;它们的竖直位移之比ybyc=12gt1212gt22=41,所以abac=ybsinycsin=41,故a错误,b正确。11.如图所示,长2l的木板倾斜放置,倾角为45。将一弹性小球自与木板上端等高的某处自由释放,不计空气阻力,小球与木板碰撞前后无机械能的损失。欲使小球经过一次碰撞后恰好落到木板下端,问小球释放点距木板上端的水平距离为多少?【解析】设释放的位置距离木板上端的水平距离为h,由重力做功为mgh=12mv2,v=2gh,碰撞后做平抛运动,竖直高度为l-h=12gt2,l-h=vt,由

12、三个公式联立可知h=l5,则可知小球释放点距木板上端的水平距离为l5。答案:l512.(2019金华模拟)在水平地面上竖直放置一个半径为r=2.5 m的半圆形管道,在管道上端出口处b点与一块水平木板相切,管道半径比管道内径大得多。现有一个比管道内径略小的可视为质点的滑块从管道最低点a进入管道,从b点离开管道滑上水平木板。已知滑块质量为0.5 kg,滑块与水平木板间动摩擦因数为0.05。(1)若滑块进入管道时,在a点对管道的压力为29.2 n,求滑块在a点时的速度大小;(2)若滑块在b点的速度为2 m/s,求滑块在b点对管道的压力;(3)滑块仍以(2)问中的速度滑上水平木板,若水平木板长度可以调节,滑块落在水平地面上的落点c(c点图中未画出)的位置发生变化,求落点c与a点的最大距离。【解析】(1)滑块在a点:fa-mg=mva2r,解得va=11 m/s。(2)滑块在b点:mg-fb=mvb2r,解得fb=4.2 n。根据牛顿第三定律可知,滑块在b点对管道的压力为