专题分层突破练3　抛体运动2025年高考总复习优化设计二轮专题物理课后习题专题分层突破练含答案

专题分层突破练3抛体运动2025年高考总复习优化设计二轮专题物理课后习题专题分层突破练含答案专题分层突破练3抛体运动选择题:1~6题每小题9分,7~9题每小题11分,共87分基础巩固1.(2024湖北卷)如图所示,有五片荷叶伸出荷塘水面,一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处荷叶a、b、c、d和青蛙在同一竖直平面内,a、b高度相同,c、d高度相同,a、b分别在c、d正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动,若以最小的初速度完成跳跃,则它应跳到()A.荷叶a B.荷叶bC.荷叶c D.荷叶d答案C解析本题考查平抛运动规律。青蛙做平抛运动,水平方向为匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动,则有x=vt,h=12gt2,可得v=xg2h,可知水平位移越小、竖直高度越大,初速度越小,因此青蛙以最小的初速度跳跃应跳到荷叶c2.(2024重庆沙坪坝模拟)如图所示,一粗糙的水平木板以速度v1向右做匀速直线运动,一可视为质点的煤块从木板上的某点P以垂直于v1的速度v2滑上木板,则煤块在木板上留下的痕迹可能是()答案A解析由题意可知,木板以速度v1向右做匀速直线运动,则煤块在水平方向相对木板有向左运动的速度,与速度v2的合速度斜向左上方,又煤块在木板上仅受摩擦力,摩擦力方向与相对运动方向相反,因此煤块相对木板做直线运动,则煤块在木板上留下的痕迹可能是A。3.(2024浙江金华模拟)如图所示,景观喷泉喷出的水在空中划出漂亮的抛物线,各喷水口的高度视为相同,则最高点越高的水柱,其()A.喷口处水的速度越大B.喷出的水射得越远C.喷出的水在空中上升时间越长D.喷口处的水柱与水平面的夹角越大答案C解析喷出去的水做斜抛运动,可拆分为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的上抛运动,则可知最高点越高的水柱,竖直分速度越大,在空中上升的时间越长,由于水平分速度未知,则无法判断喷口处水速度的大小关系以及喷出的水射的距离大小,进而无法判断喷口处的水柱与水平面的夹角变化。故选C。4.(2024云南昆明联考)如图为橙子简易筛选装置,两根共面但不平行的直杆倾斜放置,橙子沿两杆向下运动,大、中、小橙落入不同区域。橙子可视为球体,假设细杆光滑,不考虑橙子转动带来的影响。某个橙子从静止开始下滑到离开细杆的过程中,则()A.橙子受到每根杆的弹力不变B.橙子在杆上运动时所受合力为零C.离开杆后,橙子在空中做匀变速直线运动D.离开杆后,大橙的速度变化与小橙的一样快答案D解析橙子受到每根杆的弹力的方向都与杆垂直,但由于两杆不平行,所以弹力的作用点在变化,杆对橙子的弹力大小、方向都在变化,故A错误;两直杆倾斜放置,橙子垂直于杆方向上合力为零,沿两杆向下方向上合力不为零,橙子在杆上运动时所受合力不为零,故B错误;离开杆后,不计阻力,橙子仅受重力作用,加速度为重力加速度,橙子在空中做匀变速曲线运动,故C错误;加速度是表示速度变化快慢的物理量,离开杆后,橙子的加速度相同,大橙的速度变化与小橙的一样快,故D正确。5.(2024山西太原一模)运动员某次发球,将球从离台面高h0处发出,球落在A点反弹后又落在B点,两次擦边。AB间距离为L,球经过最高点时离台面的高度为hh>h0,重力加速度为gA.2B.2C.2D.2答案B解析设乒乓球在运动过程中水平方向的分速度为vx,发球点处竖直方向的分速度为vy1,反弹点处竖直方向的分速度为vy2,反弹后上升到最高点的时间为t,发球点到反弹点运动的时间为t0,则有h=12gt2,L=vx·2t,解得t=2hg,vx=Lg8h,球反弹后,从离台面高h0处到最高点的时间为t1,可得t1=2(h-h0)g,由对称性可得t0=t-t1=2hg-2(h-h0)g,则在竖直方向上,根据速度与时间的关系可得vy2=vy1+gt6.(2024湖北武汉期末)“筋膜枪”利用其内部特制的高速电机带动枪头,产生的高频振动可以作用到肌肉深层,以达到缓解疼痛、促进血液循环等作用。如图为某款筋膜枪的内部结构简化图,连杆OB以角速度ω绕垂直于纸面的O轴匀速转动,带动连杆AB,使套在横杆上的滑块左右滑动,从而带动枪头振动。已知AB杆长为L,OB杆长为R,当AB⊥OB时,滑块的速度大小为()A.ωR B.ωRC.ωLL2+R答案B解析当AB⊥OB时,杆AB的速度等于B点的速度,为vB=ωR,滑块沿杆AB方向的速度等于杆AB的速度,则有vB=vcosθ=vLL2+R2,联立解得此时滑块的速度大小为v=综合提升7.(2024浙江金丽衢十二校二模)如图所示,在水平地面上放置一边长为0.8m的正方形水箱,一水管可在ABCD面内绕A点转动角度θ(θ≤90°),已知出水口截面积为5cm2,出水速率为2.5m/s,不计水管管口长度及一切阻力,水落至液面或打至侧壁不再弹起,则()A.任何方向喷出的水柱都能打到DCGH或CGFB侧面B.水在空中运动时间的最大值为0.322sC.空中运动的水的质量最大值为0.5kgD.若保持θ不变,则随着液面上升,水在空中运动的时长逐渐缩短答案C解析根据平抛知识,如果全都落在水平面上,则在竖直方向上h=12gt2,水平方向上x=v0t,求得t=0.4s,x=1m,由几何关系可知lAC=0.82m>1m,所以不是所有方向喷出的水都能打到DCGH或CGFB侧面,水在空中运动时间的最大值为t=0.4s,A、B错误;水的流量为Q=v0S=2.5×5×10-4m3/s=1.25×10-3m3/s,空中运动的水的质量最大值为m=ρQt=1.0×103×1.25×10-3×0.4kg=0.5kg,C正确;若保持θ与AD边一个较小的角或者与AB边一个较小的角不变,使喷出的水打到侧面一个较高位置处,则随着液面上升,水在空中运动的时长先不变,然后再减小,D8.(2024广东惠州一模)如图所示,在某次风洞实验中,一质量为m的轻质小球,在恒定的风力作用下先后以相同的速度大小v经过a、b两点,速度方向与a、b连线的夹角α、β均为45°。已知a、b连线长为d,小球的重力忽略不计。则小球从a点运动到b点过程中,下列说法正确的是()A.风力方向与a、b连线平行B.所用时间为2C.小球做匀速圆周运动D.风力大小为2答案B解析由题意可知小球做匀变速曲线运动,根据加速度的定义可知加速度方向和速度变化量的方向相同,根据几何关系可知,加速度方向垂直于a、b连线,如图所示,所以风力方向垂直于a、b连线,故A错误;小球的速度沿a、b连线方向的分速度为v1=vcosα=22v,所以a运动到b的时间为t=dv1=d22v=2dv,故B正确;小球受到恒定风力的作用,做匀变速曲线运动,不可能做匀速圆周运动,故C错误;沿风力的方向从a点运动到b点的速度变化量为Δv风=vsinβ-(-vsinα)=vsin45°+vsin45°=2v,则加速度为a=Δv风9.(2024湖南长沙一模)将扁平的石子向水面快速抛出,石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方,俗称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果,石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于θ。为了观察到“水漂”,某同学将一石子从距水面高度为h处以速度v0水平抛出,观察到石子在水面跳了n次,第n+1次已不能从水面跳起。石子每次与水面接触后水平方向的速度方向不变、大小减为接触前的一半,竖直方向的速度反向、大小减为接触前的四分之三。不计石子在空中飞行时的空气阻力,重力加速度大小为g,则()A.32n-22B.32n-12C.32n2ghtanD.32n+12gh答案B解析根据vy2=2gh,石子第一次落至水面时,竖直方向的速度为vy0=2gh;石子第n次落至水面时,水平方向的速度为vxn=12n-1v0,竖直方向的速度为vyn=34n-1vy0;石子在水面跳了n次,第n+1次已不能从水面跳起,则vynvxn≤tanθ,vyn+110.(13分)(2024山东联考)某喷灌机进行农田喷灌的示意图如图所示,喷口出水速度的大小和方向均可调节。该喷灌机的最大功率为2000W,机械效率为80%,喷口的横截面积S=32cm2,水的密度ρ=1×103kg/m3,重力加速度g取10m/s2,π=3.14,忽略喷头距离地面的高度及空气阻力,不考虑供水水压对水速的影响。求:(1)喷灌机的最大喷水速度;(2)该喷灌机的最大喷灌面积。答案(1)10m/s(2)314m2解析(1)研究单位时间的能量转化PΔtη=12·ρvΔtS·v代入数据有v=10m/s。(2)设当喷灌头与地面夹角为θ时对应射程为x,水在空中的运动时间为t竖直方向有vsinθ=gt水平方向有x=vcosθ·t联立得x=v则当θ=45°且v取最大值时,x有最大值10m则最大喷灌面积为Smax=πx2=314m2。专题分层突破练4圆周运动天体的运动选择题:1~7题每小题8分,8~11题每小题11分,共100分基础巩固1.(2024黑吉辽卷)“指尖转球”是花式篮球表演中常见的技巧。如图,当篮球在指尖上绕轴转动时,球面上P、Q两点做圆周运动的()A.半径相等B.线速度大小相等C.向心加速度大小相等D.角速度大小相等答案D解析本题考查定轴转动的运动学特点——角速度相等。2.(2024全国甲卷)2024年5月,嫦娥六号探测器发射成功,开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。将采得的样品带回地球,飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的16。下列说法正确的是(A.在环月飞行时,样品所受合力为零B.若将样品放置在月球表面,它对月球表面的压力等于零C.样品在不同过程中受到的引力不同,所以质量也不同D.样品放置在月球表面时对月球的压力比放置在地球表面时对地球的压力小答案D解析在环月飞行时,样品所受合力提供向心力,A错误;样品放置在月球表面,受到月球引力,它对月球表面压力不为零,B错误;样品质量与所受引力无关,质量不变,C错误;样品放置在月球表面时对月球的压力小于放置在地球表面时对地球的压力,D正确。3.(2024四川德阳二模)三个质量均为m的小物块,用三根长度为L、最大拉力为mg的轻绳连接,置于动摩擦因数为μ=33的粗糙水平圆盘上面,初始时刻轻绳恰好绷直,构成正三角形,正三角形的中心与圆盘的圆心重合。让圆盘绕过O点垂直于圆盘的轴缓慢转动起来,随着角速度的缓慢增加,在轻绳断裂的瞬间,圆盘的角速度大小为(A.2gL B.2C.gL D.答案A解析在绳断裂瞬间,拉力为mg,对任意一个小球,根据力的合成结合牛顿第二定律有3mg+μmg=m·L2cos30°ω2,解得ω=2gL4.(2024辽宁沈阳三模)2024年1月18日,“天舟七号”货运飞船与中国空间站天和核心舱成功对接,“天舟七号”飞船的载货量可达7.4t,是世界上运货能力最强的货运飞船之一。中国空间站绕地球运行轨道可视为圆形,轨道离地面高度约400km,每天绕地球约转15圈,地球半径约为6400km,下列说法正确的是()A.对接后空间站组合体的质量变大,向心加速度会变大B.空间站绕地球运动的线速度比地球的第一宇宙速度大C.空间站绕地球运动的角速度比地球同步卫星的角速度小D.航天员在空间站里所受地球引力比在地面上受到的重力稍小,处于完全失重状态答案D解析根据牛顿第二定律有Gm地mr2=ma,可得a=Gm地r2,对接后空间站组合体的质量变大,向心加速度大小不变,故A错误;地球的第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度,则空间站绕地球运动的线速度比地球的第一宇宙速度小,故B错误;根据万有引力提供向心力有Gm地mr2=mω2r=m4π2T2r,可得ω=Gm地r5.(多选)(2024湖北武汉模拟)我国星际探测事业在一代代中国航天人的持续奋斗中不断开创新高度。下表是几颗星际探测器的相关信息:名称种类发射时间运行周期东方红一号我国首颗人造地球卫星1970年4月24日1.9小时嫦娥一号我国首颗月球探测器2007年10月24日2.1小时天问一号我国首颗火星探测器2020年7月23日49.2小时夸父一号我国首颗太阳探测卫星(绕地运行)2022年10月9日1.7小时根据以上信息可确认()A.“东方红一号”的轨道半径比“夸父一号”的轨道半径大B.“东方红一号”的运行速度比“夸父一号”的运行速度大C.“嫦娥一号”的发射速度比“天问一号”的发射速度小D.“嫦娥一号”的发射速度比“天问一号”的发射速度大答案AC解析根据万有引力提供向心力有Gm0mr2=m4π2T2r,解得r=3Gm0T24π2,由题意可知“东方红一号”的运动周期比“夸父一号”的运动周期大,所以“东方红一号”的轨道半径比“夸父一号”的轨道半径大,故A正确;根据万有引力提供向心力有Gm0mr2=mv2r,解得v=Gm0r,因为“东方红一号”的轨道半径比“夸父一号”的轨道半径大,所以“东方红一号”的运行速度比“夸父一号”的运行速度小,故B错误;“嫦娥一号”绕月飞行,6.(2024江苏卷)生产陶瓷的工作台匀速转动,台面上掉有陶屑,陶屑与台面间的动摩擦因数处处相同(台面够大),则()A.离轴OO'越远的陶屑质量越大B.离轴OO'越近的陶屑质量越大C.只有工作台边缘有陶屑D.离轴最远的陶屑距离轴不超过某一值R答案D解析陶屑随工作台匀速转动,静摩擦力提供向心力,当所需向心力大于最大静摩擦力,即μmg<mω2R时,陶屑将滑动,所以离轴最远的陶屑距离轴不超过某一值R,且离轴远近与质量无关,D正确。7.(2024浙江绍兴二模)根据地球同步卫星,科学家提出了“太空天梯”的设想。“太空天梯”的主体结构为一根巨大的硬质绝缘杆,一端固定在地球赤道,另一端穿过地球同步卫星,且绝缘杆的延长线通过地心。若三个货物分别固定在“太空天梯”的a、b、c三个位置,三个货物与同步卫星一起以地球自转角速度绕地球做匀速圆周运动,以地心为参考系,下列说法正确的是()A.三个货物速度大小关系为va>vb>vcB.如果三个货物从杆上a、b、c三个位置同时脱落,三个货物都将做离心运动C.杆对b处货物的作用力沿Ob方向向上,杆对c处货物的作用力沿cO方向向下D.若有一个轨道高度与b相同的人造卫星绕地球做匀速圆周运动,则其环绕地球的角速度小于位于b处货物的角速度答案C解析根据v=ωr可得,三个货物速度大小关系为vc>v同>vb>va,故A错误;根据题意可知,同步卫星所受的万有引力恰好提供同步卫星做圆周运动所需的向心力,即Gm地m同r同2=m同v同2r同,对于a、b货物,从杆上脱落后,万有引力大于所需的向心力,则做近心运动,对于货物c,从杆上脱落后,万有引力小于所需的向心力,则做离心运动,故B错误;结合B选项分析可知,杆对b处货物的作用力沿Ob方向向上,杆对c处货物的作用力沿cO方向向下,故C正确;根据Gm地mr2=mω2r可得ω综合提升8.(2024山东卷)“鹊桥二号”中继星环绕月球运行,其24小时椭圆轨道的半长轴为a。已知地球同步卫星的轨道半径为r,则月球与地球质量之比可表示为()A.r3a3 BC.r3a3 答案D解析由开普勒第三定律可知,k1=a3T12,k2=r3T22,而k只与中心天体质量有关,由题意知T9.(多选)(2024福建龙岩三模)如图所示,嫦娥五号、天问一号探测器分别在近月、近火星轨道运行。已知火星的质量为月球质量的9倍,火星的半径为月球半径的2倍。假设月球、火星可视为质量均匀分布的球体,忽略其自转影响,则下列说法正确的是()A.月球表面的重力加速度与火星表面的重力加速度之比为2∶3B.月球的第一宇宙速度与火星的第一宇宙速度之比为2∶3C.嫦娥五号绕月球转动的周期与天问一号绕火星转动的周期之比为32∶4D.嫦娥五号绕月球转动轨道半径的三次方与周期的二次方的比值与天问一号绕火星转动轨道半径的三次方与周期的二次方的比值相等答案BC解析在月球表面有Gm月mr月2=mg月,解得g月=Gm月r月2,同理,可得g火=Gm火r火2,所以g月g火=Gm月r月2×r火2Gm火=m月m火×r火2r月2=49,A10.(2024浙江温州二模)图甲是正在做送餐工作的机器人服务员,该机器人正在沿图乙中ABCD曲线给16号桌送餐,已知弧长和半径均为4m的圆弧BC与直线路径AB、CD相切,AB段长度也为4m,CD段长度为12m,机器人从A点由静止匀加速出发,到达B点时速率恰好达到1m/s,接着以1m/s的速率匀速通过BC弧段,通过C点以1m/s的速率匀速运动到某位置后开始做匀减速直线运动,最终停在16号桌旁的D点。已知餐盘与托盘间的动摩擦因数μ=0.2,关于该机器人送餐运动的说法正确的是()A.从B运动到C过程中机器人的向心加速度为0.5m/s2B.为防止餐盘与水平托盘之间发生相对滑动,机器人在BC段运动的最大速率为4m/sC.从A