2024-2025学年高中物理第五章曲线运动2平抛运动课时作业含解析新人教版必修2

PAGE11-平抛运动(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.物体在做平抛运动的过程中,下列哪些量是不变的 ()A.物体运动的加速度B.物体的速度C.物体竖直向下的分速度D.物体位移的方向【解析】选A。平抛运动的加速度大小和方向都不变,故A正确;平抛运动的速度大小和方向时刻变更,故B错误;平抛运动在竖直方向上为自由落体运动,速度增大,故C错误;平抛运动的位移大小和方向时刻变更,故D错误。2.小明玩飞镖嬉戏时,从同一位置先后以速度vA和vB将飞镖水平掷出,依次落在靶盘上的A、B两点,如图所示,飞镖在空中运动的时间分别为tA和tB。不计空气阻力,则 ()A.vA<vB,tA<tB B.vA<vB,tA>tBC.vA>vB,tA>tB D.vA>vB,tA<tB【解题指南】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,知道运动的时间由高度确定,初速度和时间共同确定水平位移。【解析】选D。依据t=知,落在B点的飞镖下降的高度大,则tA<tB,依据v0=知,两飞镖的水平位移相等,落在A点的飞镖运动时间短,则vA>vB,故A、B、C错误,D正确。3.如图所示,A、B两小球从相同高度同时水平抛出,它们在下落高度为9m时,在空中相遇。若两球的抛出速度都变为原来的3倍,不计空气阻力,则自抛出到它们在空中相遇时,两球下落的高度为 ()A.6mB.3mC.3mD.1m【解析】选D。两球同时抛出,竖直方向上做自由落体运动,相等时间内下降的高度相同,始终在同一水平面上,依据x=vAt+vBt知x不变,当两球的抛出速度都变为原来的3倍时,两球从抛出到相遇经过的时间为,依据h=gt2,H=g()2得:H==1m;所以选D。【加固训练】以10m/s的初速度从距水平地面20m高的塔上水平抛出一个石子。不计空气阻力,g取10m/s2,则石子抛出点到落地点位移的大小为 ()A.20mB.30mC.20m D.30m【解析】选C。依据平抛运动的分位移公式,有:x=v0t,y=gt2,联立解得:t==s=2s;x=v0t=10m/s×2s=20m;故合位移为:s==m=20m。4.将一小球从距地面h高处,以初速度v0水平抛出,小球落地时速度为v,它的竖直重量为vy,则下列各式中不能表示小球在空中飞行时间的是 ()A. B. C. D.【解析】选B。依据h=gt2得,平抛运动的时间t=,故A正确;平抛运动的时间t==,故C正确,B错误;在竖直方向上,依据平均速度的推论h=t,则运动的时间t=,故D正确;不能表示小球在空中飞行时间的是B。5.如图所示,三个质量相等的小球A、B、C从图示位置分别以相同的速度v0水平向左抛出,最终都能到达坐标原点O。不计空气阻力,x轴为地面,则可推断A、B、C三个小球 ()A.初始时刻纵坐标之比为1∶4∶9B.在空中运动过程中重力做功之比为1∶2∶3C.在空中运动的时间之比为1∶3∶5D.到达O点时,速度方向与水平方向夹角的正切值之比为1∶4∶9【解析】选A。由图象可得三个小球的水平位移之比为x1∶x2∶x3=1∶2∶3,依据平抛运动的水平位移公式x=v0t,得时间之比为t1∶t2∶t3=1∶2∶3,所以C错误;依据竖直位移公式h=gt2可得竖直位移之比为h1∶h2∶h3=1∶4∶9,又因为三个小球的质量相等,所以在空中运动过程中重力做功之比为W1∶W2∶W3=1∶4∶9,所以A正确,B错误;到达O点时,合位移与水平位移的夹角的正切值为tanα=,又合速度与水平方向夹角的正切值为tanθ=2tanα,所以速度方向与水平方向夹角的正切值之比为tanθ1∶tanθ2∶tanθ3=1∶2∶3,所以D错误。故选A。【加固训练】a、b两个物体做平抛运动的轨迹如图所示,设它们抛出的初速度分别为va、vb,从抛出至遇到台上的时间分别为ta、tb,则()A.va=vb B.va<vbC.ta>tb D.ta<tb【解析】选D。依据平抛运动竖直方向是自由落体运动,有:h=gt2,解得t=,因为hb>ha,所以tb>ta,故C错误,D正确;平抛运动在水平方向上是匀速直线运动,有x=v0t,因为xa>xb,可得va>vb,故A、B错误。6.如图所示,某同学以不同的初速度将篮球从同一位置抛出,篮球两次抛出后均垂直撞在竖直墙上。不计空气阻力,下列说法正确的是 ()A.篮球撞墙的速度,第1次较大B.从抛出到撞墙,第1次篮球在空中运动时间较长C.篮球在空中运动时的加速度,第1次较大D.篮球第1次抛出时的初速度较小【解析】选B。篮球运动的逆过程是平抛运动,篮球撞墙的速度即为平抛运动的初速度,依据:h=gt2得:t=知第1次的高度较大,则第1次篮球在空中运动时间较长。两次篮球的水平位移相等,第1次的时间较长,依据x=v0t知,第1次撞墙的速度较小,故A错误,B正确。篮球在空中运动时的加速度都为g,两次加速度相等,故C错误。依据vy=gt知,第1次运动的时间较长,则篮球第1次抛出时竖直分速度较大,而第1次抛出时水平分速度较小,依据速度的合成,不能比较抛出时的初速度大小,故D错误。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)福建省第十六届运动会网球竞赛在宁德东侨网球中心开拍。某次训练中,一位运动员站在场地底线A点,将网球(可视为质点)水平发出打到对方场地B点,已知AB两点水平距离s=18m,击球点在A的正上方且离地高度h=1.8m,空气阻力不计,g取10m/s2。求:(1)网球在空中运动的时间t。(2)网球初速度v0的大小。【解析】(1)网球在竖直方向做自由落体运动,网球在空中运动的时间为t,由自由落体运动规律得;h=gt2解得:t==s=0.6s。(2)网球在水平方向做匀速直线运动,网球初速度的大小为v0,由匀速直线运动位移公式得:s=v0t解得:v0==m/s=30m/s。答案:(1)0.6s(2)30m/s8.(12分)如图所示,将某物体以肯定的速度水平抛出,A、B是其运动轨迹上的两点,物体在A、B两点时的速度方向与水平方向的夹角分别为θ1=37°、θ2=53°,且物体从A点运动到B点所经验的时间Δt=1s。重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求该物体水平抛出时的速度大小v0。(2)求A、B两点间的高度差Δh。【解析】(1)由平抛运动规律有:tanθ1=tanθ2=其中:vyB=vyA+gΔt联立并代入数据解得:v0=m/s,vyB=m/s,vyA=m/s。(2)由速度位移公式有:2gΔh=-代入数据解得:Δh=17.9m。答案:(1)m/s(2)17.9m(15分钟·40分)9.(6分)如图所示,从离水平地面高度40m的同一位置同时水平抛出两个小球,不计空气阻力。其中A、B两点是它们在离水平地面高度为20m时的位置点,相距xAB=2m,g取10m/s2,则两小球落地点的间距为()A.4mB.4mC.2mD.3m【解析】选C。设两个小球平抛初速度分别为vA、vB,下落20m历时为:t1=s=2s则有:xAB=(vB-vA)t1=2m下落到地面时历时为:t2=s=2s落地时相距x=(vB-vA)t2联立解得x=2m。所以选C。【加固训练】(多选)如图为小球做平抛运动的示意图。放射口距地面高为h,小球放射的速度为v,落地位置到放射口的水平距离为R,小球在空中运动的时间为t。下列说法正确的是 ()A.h肯定时,v越大,R越大B.h肯定时,v越大,t越长C.v肯定时,h越大,R越大D.v肯定时,h越大,t越长【解析】选A、C、D。依据t=可知,h肯定时,下落的时间t肯定,R=vt,v越大则R越大,故A项正确,B项错误;v肯定时,h越大下落时间t越长,则R越大,故C、D项正确。10.(6分)在视频网站上流传着一段名字叫“牛人超强篮球技巧秀,高塔投球完爆NBA球星”的视频,在这个视频中“牛人”站在高度约为37m的高塔上,篮筐离高塔的水平距离约为45m,那么这个人要以多大的水平速度投出篮球才能刚好命中(g取10m/s2,不计空气阻力) ()A.12m/sB.17m/sC.22m/sD.27m/s【解析】选B。将篮球的运动看成平抛运动,依据平抛运动下落高度h=gt2水平位移x=v0t代入已知数据,可以计算出平抛的初速度(即投出篮球的速度)v0≈17m/s,故选B。11.(6分)(多选)飞镖运动是一种全身性的运动,对于现代办公族来说可以达到全方位的健身效果。若每次练习都是将飞镖水平投出,飞镖在空中的运动可视为平抛运动。如图所示,某次将飞镖水平投出后正中靶心,下列说法正确的是 ()A.投出的飞镖质量大,在空中飞行的时间会更长B.仍在原位置投掷,增加出手高度,适当减小出手速度仍可正中靶心C.人后退两步,出手高度不变,适当增大出手速度仍可正中靶心D.人前进两步,出手速度不变,适当增加出手高度仍可正中靶心【解析】选B、C。平抛运动竖直方向为自由落体运动,下落的高度:h=gt2,解得:t=,飞镖在空中飞行的时间和质量无关,故A错误;水平位移:x=v0t=v0,所以仍在原位置投掷,增加出手高度,适当减小出手速度仍可正中靶心,故B正确;依据x=v0可得h=所以人后退两步,出手高度不变,适当增大出手速度仍可正中靶心,故C正确;依据x=v0,人前进两步,出手速度不变,增加出手高度,不能正中靶心,故D错误,故选B、C。【加固训练】在竞赛中,一运动员将地面上静止的足球踢起射门时,足球水平垂直撞击到球门的横梁上原速率反弹,反弹后球恰好落到起球点(足球原静止在地面上的位置),如图所示。已知球门的高度为h,起球点到球门的水平距离为s,忽视足球在空中飞行过程中受到的阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是 ()A.足球飞向球门过程中飞行的时间为B.足球飞向球门过程中的位移大小为s+hC.足球在撞击球门时的速度大小为sD.足球被踢起时的速度大小为【解析】选C。足球飞向球门过程中飞行的时间为t,由h=gt2,解得:t=,故A错误;足球飞向球门过程中位移为:x=,故B错误;足球水平方向做匀速直线运动则有:vx===s,故C正确;足球在反弹后在竖直方向做自由落体运动,落地时竖直方向的速度为:vy=gt=g=,所以足球被踢起时的速度为:v==,故D错误。12.(22分)如图所示,水平台AB距地面CD高h=1.8m。有一可视为质点的滑块从A点以8m/s的初速度在平台上做匀变速直线运动,并从平台边缘的B点水平飞出,最终落在地面上的D点。已知A、B间距为2.1m,落地点到平台的水平距离为3.6m。(不计空气阻力,g取10m/s2)。(1)求滑块从平台边缘的B点水平飞出的速度大小。(2)求滑块从A到B所用的时间。【解析】(1)滑块在B、D间做平抛运动,由h=g,解得:tBD=0.6s水平方向xCD=vBtBD,解得vB=6m/s。(2)滑块在AB过程做匀变速运动,由xAB=tAB解得:tAB=0.3s。答案:(1)6m/s(2)0.3s【加固训练】如图所示,一小球从平台上水平拋出,恰好落在接近平台的一倾角为α=53°的固定斜面顶端,并刚好沿斜面下滑,小球与斜面间摩擦因数μ=0.5,已知斜面顶端与平台的髙度差h=0.8m,g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,则:(1)小球水平拋出的初速度是多大?(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离s是多少?(3)若平台与斜