2026年高考物理二轮专题复习：专题05 抛体模型的运动学问题与功能动量（模型与方法讲义）（全国适用）（解析版）

专题05抛体模型的运动学问题与功能动量目录TOC\o"1-3"\h\u一．平抛运动的运动描述 1二．平抛与斜面、台阶、圆问题 2三．平抛的临界问题 3四．平抛运动与功能动量 4五、平抛运动的轨迹 5一．平抛运动的运动描述1．平抛运动中的物理量两个三角形，速度与位移；九个物理量，知二能求一；时间和角度，桥梁和纽带；时间为明线，角度为暗线。2．平抛运动时间和水平射程(1)运动时间：由知，运动时间取决于下落高度h，与初速度v0无关。(2)水平射程：x＝v0t＝v0eq\r(\f(2h,g))，即水平射程由初速度v0和下落高度h共同决定。3．速度和位移的变化规律(1)速度的变化规律①任一时刻的速度水平分量均等于初速度v0。②任一相等时间间隔Δt内的速度变化量方向竖直向下，大小Δv＝Δvy＝gΔt。(2)位移的变化规律①任一相等时间间隔内，水平位移相同，即Δx＝v0Δt。hxvv0θα②连续相等的时间间隔Δt内，竖直方向上的位移差不变，即Δyhxvv0θα4.平抛运动常用三种解法①正交分解法：分解位移（位移三角形）：若已知h、x，可求出；分解速度（速度三角形）：若已知v0、θ，可求出；②推论法：若已知h、x，可求出；③动能定理法：若已知h、v0，动能定理：，可求出。5．重要推论的两种表述(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任意时刻速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图甲中A点和B点所示。(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻任一位置处，设其速度方向与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为α，则tanθ＝2tanα，如图乙所示。二．平抛与斜面、台阶、圆问题1．斜面上平抛运动的时间的计算斜面上的平抛(如图)，分解位移（位移三角形）v0θ()α)αx＝v0t，y＝eq\f(1,2)v0θ()α)αtanθ＝eq\f(y,x)，可求得t＝eq\f(2v0tanθ,g)。2．斜面上平抛运动的推论根据推论可知，tanα=2tanθ，同一个斜面同一个θ，所以，无论平抛初速度大小如何，落到斜面速度方向相同。3．与斜面的最大距离问题两种分解方法：vv0θ(v)θdmxyvv0θ(v)θdm)θgθxy4．垂直撞斜面平抛运动的时间的计算5．撞斜面平抛运动中的最小位移问题v0)v0)θHH-yxv0)θθv0)θθ7．台阶平抛运动问题方法①临界速度法②虚构斜面法示意图vv0hsvv0hsθ()θ8．半圆模型的平抛运动时间的计算（1）在半圆内的平抛运动(如图)，由半径和几何关系制约时间t:h＝eq\f(1,2)gt2，R±eq\r(R2－h2)＝v0t，联立两方程可求t。（2）或借助角度θ，分解位移可得：x:R(1+cosθ)=v0t，y:Rsinθ=½gt2，联立两方程可求t或v0。9．平抛与圆相切问题10．半圆模型平抛运动的推论从半圆端点平抛，落在圆面时的速度不可能垂直圆面。根据推论速度的反向延长线交于水平位移的中点，则不可能过圆心，也就不可能垂直圆面。三．平抛的临界问题h1vh1v2s2h2s1v1从网上擦过的临界速度h1sh1s2h2s12．既擦网又压线的双临界问题v0x根据，可得比值：v0x3．撞墙平抛运动的时间的计算若已知x和v0。，根据水平方向匀速运动，可求得时间，则竖直速度为v=gt、高度为.撞墙末速度的反向延长线，交于水平位移的中点，好像是从同一点沿直线发出来的一样，如图。v0xx/2v0xx/2平抛与自由落体平抛与竖直上抛平抛与平抛平抛与匀速vv2v1vv3v4x:l=vt;y:空中相遇t<联立得x:s=v1t;y:½gt2+v2t-½gt2=H,t=H/v2联立得H/v2=s/t球1比球2先抛t1>t2、v1<v2；球3、4同时抛t1=t2、v3>v4；x:l=(v1-t2)t;y:t=6．斜抛运动yyv0oθvxvyxvv0cosθvxx水平方向——匀速直线运动；竖直方向——竖直上抛运动①一分为二:从最高点分为两个平抛运动②逆向思维四．平抛运动与功能动量1.做平抛运动的物体：2.做平抛运动的物体重力的瞬时功率：3.做平抛运动的物体重力的平均功率：4.做平抛运动的物体：5.做平抛运动的物体动量变化率恒定：6.做平抛运动的物体处于完全失重状态；只有重力做功机械能守恒。五、平抛运动的轨迹1．平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0，因x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2，故v0＝xeq\r(\f(g,2y))。2.平抛轨迹残缺(即无抛出点)如图所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则Δh＝hBC－hAB＝gt2，所以t＝eq\r(\f(hBC－hAB,g))，所以初速度v0＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,hBC－hAB))。【典例1】如图为小球做平抛运动的示意图。发射口距地面高为h，小球发射的速度为v，落地位置到发射口的水平距离为R，小球在空中运动的时间为t。下列说法中错误的是（

）A．h一定时，v越大，R越大 B．h一定时，v越大，t越长C．v一定时，h越大，R越大 D．v一定时，h越大，t越长【答案】B【详解】A．根据平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，则有水平方向则有联立解得因此h一定时，v越大，R越大，故A正确，不符合题意；B．根据平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，则有解得h一定时，t不变，与v的大小无关，故B错误，符合题意；C．根据平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，则有水平方向则有联立解得v一定时，h越大，R越大，故C正确，不符合题意；D．根据平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，则有解得因此v一定时，h越大，t越长，故D正确，不符合题意。故选B。【典例2】在水平地面上的点将小球1以初速度与水平方向成角斜向右上方抛出，轨迹如图中虚线所示，虚线的最高点与抛出点的水平距离为。若在小球1抛出的同时，在点将小球2以的速度水平向右抛出。不计空气阻力，则两球着地的时间差以及着地点间的距离分别为（

）A． B．C． D．【答案】D【详解】由于小球2在点水平抛出，且平抛的速度，即为小球1做斜抛运动的水平速度，所以小球2做平抛运动的轨迹与小球1的运动轨迹的右半部分重合，所以两小球的着地点重合，即；两球着地的时间差为小球1从到点的时间，所以故选D。【典例3】如图所示，每一级台阶的高度，宽度，将一小球从最上面台阶的边沿以某初速度水平抛出。取重力加速度大小，不计空气阻力。若小球落在台阶3上，则小球的初速度大小可能为（）A． B． C． D．【答案】CD【详解】若小球恰好落到台阶2的右边沿，竖直方向有解得水平方向有解得若小球恰好落到台阶3的右边沿，则有解得又因为解得故小球落在台阶3上初速度大小应满足的条件故选CD。【典例4】如图，空间有一底面处于水平地面上的正方体框架，边长为L，从顶点A以不同速率沿不同方向水平抛出同一小球(可视为质点，不计空气阻力)。关于小球的运动，下列说法正确的是（

）A．落点在A1B1C1D1内的小球，运动时间可能不同B．落点在A1B1C1D1内的小球，击中C1点的小球初速度最大C．落点在A1B1C1D1内的小球，击中、D1点时速度相同D．运动轨迹与AC1相交的小球，在交点处的速度方向都相同【答案】BD【详解】AB．落点在A1B1C1D1内的小球，运动时间均为但落到C1点的小球水平位移最大，故其初速度最大，故A错误，B正确；C．击中D1点，此时初速度方向沿AD方向，故合速度方向在平面内；若击中点，此时初速度方向沿AB方向，故合速度方向在平面内；故速度方向不同，则速度不同，故C错误；D．运动轨迹与相交的小球，位移的偏向角均相同，均为速度的偏向角可知速度偏向角都相同，即在与交点处的速度方向都相同，故D正确。故选BD。【典例5】图（a）为某景区的蛙口喷泉，两次喷出水的轨迹A、B如图（b）所示，最大高度相同，轨迹A的落点M恰好在轨迹B最高点的正下方，不计空气阻力，对轨迹A、B的说法正确的是（）A．水滴在空中运动的时间不相同B．水滴的初速度大小相等C．水滴在最高点速度均为0D．质量相同的水滴在空中运动过程中动量的变化量相同【答案】D【详解】A．取其中一个质量为m的水滴进行分析，水滴做斜抛运动，根据对称性，可以将其运动看为左右两个对称的平抛运动，令最大高度为h，利用逆向思维，则有解得由于最大高度相同，则水滴在空中运动的时间相同，故A错误；B．水滴竖直方向做竖直上抛运动，令初速度与始终方向夹角为，利用逆向思维，则有解得根据上述，运动时间相等，由图（b）可知，轨迹A的初速度与竖直方向夹角小于轨迹B的初速度与竖直方向夹角，可知，轨迹A的初速度小于轨迹B的初速度，故B错误；C．水滴在水平方向上做匀速直线运动，可知，水滴在最高点速度为，结合上述可知，轨迹A在最高点的速度小于轨迹B在最高点的速度，均不为0，故C错误；D．水滴做斜抛运动，仅仅受到重力作用，根据动量定理有水滴运动时间相等，可知，质量相同的水滴在空中运动过程中动量的变化量相同，故D正确。故选D。1．将同一小球从同一高度以不同水平初速度v1、v2（v1＞v2）水平抛出，忽略空气阻力，下列说法正确的是（）A．小球的落地时间t1＞t2B．小球的水平位移x1＞x2C．小球落地时的竖直分速度vy1＞vy2D．小球落地时的合速度大小v1合＝v2合【答案】B【详解】A．平抛运动竖直方向上是自由落体运动，由，可知平抛运动的落地时间仅由竖直方向的高度决定，两球高度相同，故，故A错误；B．水平位移，因且，故，故B正确；C．竖直分速度，由于高度相同，故，故C错误；D．合速度，因且相同，故，故D错误。故选B。2．中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“山西刀削面”堪称天下一绝，传统的操作手法是一手托面，一手拿刀，直接将面削到开水锅里。如图所示，小面圈刚被削离时距开水锅的高度为h，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，将削出的小面圈的运动视为平抛运动，且小面圈都落入锅中，重力加速度为g，则下列关于所有小面圈在空中运动的描述错误的是（）A．运动的时间都相同B．速度的变化量都相同C．落入锅中时，最大速度是最小速度的3倍D．若初速度为，则【答案】C【详解】A．小面圈的运动视为平抛运动，其竖直方向为自由落体运动，则由可得小面圈在空中运动的时间为由于相同，所以所有小面圈在空中运动的时间也都相同，故A正确，不符合题意；B．根据可得，由于所有小面圈在空中运动的时间都相同，所以所有小面圈的速度变化量都相同，故B正确，不符合题意；D．由题意可知，小面圈运动过程水平位移的取值范围为由于平抛运动水平方向为匀速直线运动，则水平初速度的最小值为同理水平初速度的最大值为所以水平初速度的取值范围为，故D正确，不符合题意；C．落入锅中时，最大速度为最小速度为则即最大速度不是最小速度的3倍，故C错误，符合题意。故选C。3．“高空抛物”是极其危险的行为，监控设备为寻找抛物者提供依据。根据影像中的一段运动轨迹，可测算出水平抛出物体的初速度。在已知和重力加速度g的情况下，若估算抛出点距地面高度，还需测量的下列物理量是（）A．楼房整体的高度 B．抛出物体的质量C．监控设备距地面的高度 D．抛出物体运动全程的水平位移【答案】D【详解】物体做平抛运动，根据平抛运动规律有，可得在已知和重力加加速度g的情况下，若估算抛出点距地面高度，还需测量抛出物体运动全程的水平位移。故选D。4．故宫太和殿每逢大雨就会出现“九龙吐水”的壮观景象。一次雨后，某出水口水平喷出的水落地时到该出水口的水平距离为2m，该出水口到水平地面的高度为5m，出水口的横截面积为，不计空气阻力，重力加速度大小，水的密度，则这次雨后该出水口“吐”出水柱在空中的质量约为（）A．0.2kg B．2kg C．1kg D．0.1kg【答案】A【详解】水从出水口水平喷出后做平抛运动，竖直方向上则有解得水在空中运动的时间水平方向则有解得水喷出的初速度在t=1s时间内流出的水的体积为空中水的质量为故选A。5.台风“桦加沙”影响期间,一架救援飞机在灾区上空沿水平方向做匀减速直线运动，沿途连续投放救灾物资。若不计空气的阻力，则下列四幅图中能反映救灾物资落地前排列的图形是（

）A．B．C． D．【答案】D【详解】因飞机做匀减速直线运动，故抛出的救灾物资都应在飞机的右下方，设某个救灾物资抛出时的速度为，飞机水平方向的加速度大小为，则从这个救灾物资抛出开始经历时间，这个救灾物资与飞机水平方向和竖直方向的距离分别为，则这个救灾物资与飞机的连线和水平方向夹角的正切即任一时刻抛出的所有救灾物资与飞机的连线与水平方向的夹角都相等，故任一时刻空中的救灾物资都应在一条直线上。故选D。6.某同学用无人机练习投弹，无人机在离地高为h处沿水平直线匀速飞行，某时刻无人机开始沿水平方向做匀减速直线飞行并实施投弹，当速度为时释放第一个炸弹，当第一个炸弹击中目标时释放第二个炸弹，结果第二个炸弹也击中目标，重力加速度为g，不计空气阻力，则无人机做匀减速飞行的加速度大小为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】炸弹做平抛运动，竖直方向自由下落，时间由高度决定，在空中运动时间为设第一个炸弹释放时无人机速度为，其水平位移为，击中目标无人机在时间内做匀减速运动，此时无人机速度为这段时间无人机的位移为第二个炸弹释放后，击中目标，运动时间不变，可知其水平位移为根据位移关系可得联立解得故选C。7．（2025·江西·高考真题）如图所示，人形机器人陪伴小孩玩接球游戏。机器人在高度为H的固定点以速率水平向右抛球，小孩以速率水平向左匀速运动，接球时手掌离地面高度为h。当小孩与机器人水平距离为时，机器人将小球抛出。忽略空气阻力，重力加速度为g。若小孩能接到球，则为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】若小孩能接到球，则有，联立解得故选B。8．（2025·浙江·高考真题）如图所示，在水平桌面上放置一斜面，在桌边水平放置一块高度可调的木板。让钢球从斜面上同一位置静止滚下，越过桌边后做平抛运动。当木板离桌面的竖直距离为h时，钢球在木板上的落点离桌边的水平距离为x，则（）A．钢球平抛初速度为 B．钢球在空中飞行时间为C．增大h，钢球撞击木板的速度方向不变 D．减小h，钢球落点离桌边的水平距离不变【答案】B【详解】AB．根据平抛运动的规律可知，钢球在空中飞行时间为钢球平抛初速度为，A错误，B正确；C．钢球撞击木板时速度方向与水平方向的夹角满足可知，增大h，钢球撞击木板的速度方向与水平方向的夹角变大，C错误；D．根据可知，减小h，钢球落点离桌边的水平距离x减小，D错误。故选B。9．（2025·甘肃·高考真题）如图，小球A从距离地面处自由下落，末恰好被小球B从左侧水平击中，小球A落地时的水平位移为。两球质量相同，碰撞为完全弹性碰撞，重力加速度g取，则碰撞前小球B的速度大小v为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】根据题意可知，小球A和B碰撞过程中，水平方向上动量守恒，竖直方向上A球的竖直速度不变，设碰撞后A球水平速度为，B球水平速度为，则有碰撞为完全弹性碰撞，则由能量守恒定律有联立解得，小球A在竖直方向上做匀加速直线运动，则有解得可知，碰撞后，小球A运动落地，则水平方向上有解得故选B。9．（2025·云南·高考真题）如图所示，某同学将两颗鸟食从O点水平抛出，两只小鸟分别在空中的M点和N点同时接到鸟食。鸟食的运动视为平抛运动，两运动轨迹在同一竖直平面内，则（）A．两颗鸟食同时抛出 B．在N点接到的鸟食后抛出C．两颗鸟食平抛的初速度相同 D．在M点接到的鸟食平抛的初速度较大【答案】D【详解】AB．鸟食的运动视为平抛运动，则在竖直方向有由于hM<hN，则tM<tN，要同时接到鸟食，则在N点接到的鸟食先抛出，故AB错误；CD．在水平方向有x=v0t，如图过M点作一水平面，可看出在相同高度处M点的水平位移大，则M点接到的鸟食平抛的初速度较大，故C错误，D正确。故选D。10．（2025·湖北·高考真题）某网球运动员两次击球时，击球点离网的水平距离均为L，离地高度分别为、L，网球离开球拍瞬间的速度大小相等，方向分别斜向上、斜向下，且与水平方向夹角均为θ。击球后网球均刚好直接掠过球网，运动轨迹平面与球网垂直，忽略空气阻力，tanθ的值为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】网球水平方向上做匀速直线运动，有设球网高度为h，则对斜向下发出的球，有对斜向上发出的球，有联立以上各式，可得故选C。11.某一冰雪项目的训练场地，分为覆盖着冰层的平台和雪地两部分，如图所示。运动员从距平台边缘处收起滑雪杖，保持姿态不变，以的初速度向平台边缘滑去，离开平台后落至雪地。已知平台和雪地的高度差，运动员与冰面间的动摩擦因数，不计空气阻力，重力加速度。求运动员：(1)在平台上收起滑雪杖后加速度的大小a；(2)滑离平台时速度的大小v；(3)落至雪地时与平台边缘的水平距离x。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）在平台上收起滑雪杖后，由牛顿第二定律得解得加速度大小为（2）设滑雪者离开平台的速度为v，由运动学公式可得代入数据解得滑离平台时的速度大小为（3）滑雪者离开平台做平抛运动，竖直方向有解得则落至雪地时与平台边缘的水平距离为12.如图所示，高为，横截面直径为，内壁光滑的圆钢管竖直固定在水平地面上。一只小球从钢管顶端的A点以某一初速度沿钢管轴心方向水平抛出，运动过程中先后跟钢管内壁的B、C两点相碰（碰撞中没有动能损失，碰撞时间极短可以忽略不计），最后恰好落在底面的圆心D点。取，求小球落在D点时的速度大小。【答案】【详解】由题意可知，小球在竖直方向做自由落体运动，有解得小球在水平方向的速度大小不变，根据对称性，易知轨迹可以“剪贴”成抛物线，如图所示，小球的运动可以等效为从A点平抛到点，其等效的水平位移为由得又有所以13.如图所示，运动员将网球从点以速度水平击出，网球经过点时速度方向与竖直方向的夹角为,落到水平地面上的点时速度方向与竖直方向的夹角为,不计空气阻力，重力加速度大小为，求：(1)网球从点运动到点的时间；(2)、两点间的水平距离；(3)点距水平地面的高度。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）小球做平抛运动，在点速度分解为水平速度和竖直速度，则有解得同理在点速度分解为水平速度和竖直速度，则有解得竖直方向是自由落体运动，则有解得（2）水平方向做匀速直线运动，则有（3）竖直方向根据运动学公式有代入解得14.如图所示，将一小球从点水平抛出，、为其运动轨迹上的两点，两点间的竖直距离为。已知小球在点时速度方向与水平方向的夹角为，小球运动到点时速度方向与水平方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度为。求：(1)小球的初速度大小；(2)、两点间的水平距离。【答案】(1)(2)【详解】（1）设小球做平抛运动的初速度大小为，小球在点时的速度大小为小球在点时的速度大小为小球从点运动到点的过程中，根据动能定理有联立解得（2）小球从点运动到点的过程中，速度的变化量大小为小球从点运动到点所用的时间为小球从点运动到点的过程中，水平方向的位移大小为15．（2025·北京·高考真题）某物体以一定初速度从地面竖直向上抛出，经过时间t到达最高点。在最高点该物体炸裂成两部分，质量分别为和m，其中A以速度v沿水平方向飞出。重力加速度为g，不计空气阻力。求：(1)该物体抛出时的初速度大小；(2)炸裂后瞬间B的速度大小；(3)落地点之间的距离d。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）物体竖直上抛至最高点时速度为0，由运动学公式可得（2）爆炸瞬间水平方向动量守恒，爆炸前总动量为0。A速度为v，设B速度为vB，由动量守恒定律得解得即大小为2v（3）根据竖直上抛运动的对称性可知下落时间与上升时间相等为t，则A的水平位移B的水平位移所以落地点A、B之间的距离16．（2025·河北·高考真题）如图，一长为2m的平台，距水平地面高度为1.8m。质量为0.01kg的小物块以3m/s的初速度从平台左端水平向右运动。物块与平台、地面间的动摩擦因数均为0.2。物块视为质点，不考虑空气阻力，重力加速度g取10m/s2。(1)求物块第一次落到地面时距平台右端的水平距离。(2)若物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45m，物块从离开平台到弹起至最大高度所用时间共计1s。求物块第一次与地面接触过程中，所受弹力冲量的大小，以及物块弹离地面时水平速度的大小。【答案】(1)0.6m(2)IN=0.1N·s；vx′=0【详解】（1）小物块在平台做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有a=μg则小物块从开始运动到离开平台有小物块从平台飞出后做平抛运动有，x=vxt1联立解得x=0.6m（2）物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45m，则物块弹起至最大高度所用时间和弹起的初速度有，vy2=gt2则物块与地面接触的时间Δt=t－t1－t2=0.1s物块与地面接触的过程中根据动量定理，取竖直向上为正，在竖直方向有IN－mgΔt=mvy2－m(－vy1)，vy1=gt1解得IN=0.1N·s取水平向右为正，在水平方向有，解得vx′=－1m/s但由于vx′减小为0将无相对运动和相对运动的趋势，故vx′=017（2023·全国·统考高考真题）如图，光滑水平桌面上有一轻质弹簧，其一端固定在墙上。用质量为m的小球压弹簧的另一端，使弹簧的弹性势能为。释放后，小球在弹簧作用下从静止开始在桌面上运动，与弹簧分离后，从桌面水平飞出。小球与水平地面碰撞后瞬间，其平行于地面的速度分量与碰撞前瞬间相等；垂直于地面的速度分量大小变为碰撞前瞬间的。小球与地面碰撞后，弹起的最大高度为h。重力加速度大小为g，忽略空气阻力。求（1）小球离开桌面时的速度大小；（2）小球第一次落地点距桌面上其飞出点的水平距离。

【答案】（1）；（2）【详解】（1）由小球和弹簧组成的系统机械能守恒可知得小球离开桌面时速度大小为（2）离开桌面后由平抛运动规律可得第一次碰撞前速度的竖直分量为，由题可知离开桌面后由平抛运动规律得，解得小球第一次落地点距桌面上其飞出的水平距离为18．（2022·全国·统考高考真题）将一小球水平抛出，使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔发出一次闪光。某次拍摄时，小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光，拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像，每相邻两个球之间被删去了3个影像，所标出的两个线段的长度和之比为3：7。重力加速度大小取，忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。【答案】【详解】频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，每相邻两个球之间被删去3个影像，故相邻两球的时间间隔为设抛出瞬间小球的速度为，每相邻两球间的水平方向上位移为x，竖直方向上的位移分别为、，根据平抛运动位移公式有令，则有已标注的线段、分别为则有整理得故在抛出瞬