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1、課時跟蹤訓練(五) 平拋運動的三類模型
A級—學考達標
1.如圖所示,一個電影替身演員準備跑過一個屋頂,然后水平地跳躍并離開屋頂,在下一棟建筑物的屋頂上著地。如果他在屋頂跑動的最大速度是4.5 m/s,那么下列關于他能否安全跳過去的說法正確的是(g取10 m/s2)( )
A.他安全跳過去是可能的
B.他安全跳過去是不可能的
C.如果要安全跳過去,他在屋頂水平跳躍速度應大于4.5 m/s
D.如果要安全跳過去,他在屋頂水平跳躍速度應小于4.5 m/s
解析:選B 由h=gt2,x=v0t,將h=5 m,x=6.2 m代入解得,安全跳過去的最小水平速度v0=6.2 m/s。故選
2、項B正確,A、C、D均錯誤。
2.如圖所示,以9.8 m/s的水平初速度v0拋出的物體,飛行一段時間后,垂直地撞在傾角為30°的斜面上,這段飛行所用的時間為(g取9.8 m/s2)( )
A. s B. s
C. s D.2 s
解析:選C 把物體的末速度分解成水平方向的分速度v0和豎直方向的分速度vy,則有tan 30°=,vy=gt,解得t=== s,故C正確。
3.如圖所示,在傾角為θ的斜面上的A點,以水平速度v0拋出一個小球,不計空氣阻力,則小球落到斜面上的B點時所用的時間為( )
A. B.
C. D.
解析:選B 設小球從拋出至落到斜面上的時
3、間為t,在這段時間內水平位移和豎直位移分別為x=v0t,y=gt2。如圖所示,由幾何關系知tan θ===,解得小球運動的時間為t=,選項B正確。
4.如圖所示,相對的兩個斜面,傾角分別為37°和53°,在頂點兩個小球A、B以同樣大小的初速度分別向左、向右水平拋出,小球都落在斜面上。若不計空氣阻力,已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,則A、B兩個小球的豎直位移之比為( )
A.1∶1 B.3∶4
C.9∶16 D.81∶256
解析:選D 根據tan θ==得,平拋運動的時間t=,因為tan 37°∶tan 53°=9∶16,可知兩球平拋運動的時間之比為9∶16
4、,根據h=gt2知,A、B兩球的豎直位移之比為81∶256,故D項正確,A、B、C項錯誤。
5.斜面上有a、b、c、d四個點,如圖所示,ab=bc=cd,從a點正上方的O點以速度v水平拋出一個小球,它落在斜面上b點。若小球從O點以速度2v水平拋出,不計空氣阻力,則它落在斜面上的( )
A.c與d之間某一點 B.c點
C.b與c之間某一點 D.d點
解析:選C 過b作一條與水平面平行的虛線,如圖所示,若沒有斜面,當小球從O點以速度2v水平拋出時,小球落在水平面上時水平位移變?yōu)樵瓉淼?倍,則小球將落在所畫水平線上c點的正下方,但是現在有斜面的限制,小球將落在斜面上的b、c之間,故C
5、正確。
6.從傾角為θ、足夠長的斜面上的M點,以初速度v0水平拋出一小球,不計空氣阻力,落到斜面上的N點,此時速度方向與水平方向的夾角為α,經歷時間為t。下列各圖中,能正確反映t及tan α與v0關系的圖像是( )
解析:選D 球落在斜面上,水平方向與豎直方向位移間的關系為:tan θ===,解得:t=,可知t與初速度v0成正比,故A、B錯誤;速度與水平方向夾角的正切值為:tan α===2tan θ,與時間、初速度無關,為一定值,故C錯誤,D正確。
7.如圖所示,在某次空投演習中,離地距離為H處的飛機發(fā)射一顆導彈,導彈以水平速度v1射出,欲轟炸地面上的目標P,反應靈敏的地面攔截系
6、統(tǒng)同時以速度v2豎直向上發(fā)射導彈進行攔截。設飛機發(fā)射導彈時與攔截系統(tǒng)的水平距離為s,如果攔截成功,不計空氣阻力,則v1、v2的關系應滿足( )
A.v1=v2 B.v1= v2
C.v1= v2 D.v1= v2
解析:選B 設經過時間t攔截成功,此時飛機發(fā)射的導彈在豎直方向上下落了h(導彈做平拋運動),則攔截系統(tǒng)的導彈豎直上升了H-h(huán)。由題意知,水平方向上有s=v1t,豎直方向上有h=gt2,H-h(huán)=v2t-gt2,聯(lián)立以上三式得,v1、v2的關系為v1= v2,故B正確。
8.如圖所示,質量相同的A、B兩質點,從同一點O分別以相同的水平速度v0沿x軸正方向拋出,
7、質點A在豎直平面內運動,落地點為P1,質點B沿光滑斜面運動,落地點為P2,并且P1和P2在同一水平地面內,不計空氣阻力,則下列說法正確的是( )
A.從拋出到落地,質點A的運動時間長
B.從拋出到落地,質點A、B沿x軸方向的位移相同
C.落地時質點A、B的速率相等
D.落地時質點A的速率大
解析:選C 設斜面的高度為h,斜面傾角為θ,從拋出到落地,質點A、B的運動時間分別為tA、tB,沿x軸方向的位移分別為xA、xB,落地時質點A、B的速率分別為vA、vB,則對質點A,h=gtA2,得tA=,vAy=gtA=;對質點B,=gtB2sin θ,得tB==,則tA<tB。vBy=gtB
8、sin θ=,vA==,vB==,所以選項C正確,A、D錯誤。由于xA=v0tA,xB=v0tB,所以xA<xB,故選項B錯誤。
9.女子跳臺滑雪等6個新項目已加入冬奧會。如圖所示,運動員踏著專用滑雪板,不帶雪杖在助滑路上(未畫出)獲得一速度后水平飛出,在空中飛行一段距離后著陸,這項運動非常驚險。設一位運動員由斜坡頂的A點沿水平方向飛出的速度v0=20 m/s,落點在斜坡上的B點,斜坡傾角θ取37°,斜坡可以看成一斜面。(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)運動員在空中飛行的時間t;
(2)A、B間的距離s。
解析:(1)運動員由A點到B點
9、做平拋運動,
水平方向的位移x=v0t,豎直方向的位移y=gt2,
又=tan 37°,聯(lián)立以上三式得t==3 s。
(2)由題意知sin 37°==,
得A、B間的距離s==75 m。
答案:(1)3 s (2)75 m
B級—選考提能
10.如圖所示,從傾角為θ的斜面上某點先后將同一小球以不同的初速度水平拋出,小球均落在斜面上。當拋出的速度為v1時,小球落在斜面上時速度方向與斜面的夾角為α1;當拋出速度為v2時,小球落在斜面上時速度方向與斜面的夾角為α2,則( )
A.當v1>v2時,α1>α2
B.當v1>v2時,α1<α2
C.無論v1、v2關系如何,
10、均有α1=α2
D.α1、α2的關系與斜面傾角θ有關
解析:選C 小球從斜面上某點拋出后落到斜面上,小球的位移與水平方向的夾角等于斜面的傾角θ,即tan α===,小球落到斜面上時速度方向與水平方向的夾角的正切值tan θ==,故可得tan θ=2tan θ。只要小球落到斜面上,位移方向與水平方向的夾角就總是θ,則小球的速度方向與水平方向的夾角也總是α,故速度方向與斜面的夾角總是相等,與v1、v2的關系無關,C選項正確。
11.如圖所示,窗子上、下沿間的高度H=1.6 m,墻的厚度d=0.4 m,某人在離墻壁距離L=1.4 m、距窗子上沿h=0.2 m處的P點,將可視為質點的小物件以速度
11、v水平拋出,小物件直接穿過窗口并落在水平地面上,取g=10 m/s2。則v的取值范圍是( )
A.v>7 m/s B.v<2.3 m/s
C.3 m/s<v<7 m/s D.2.3 m/s<v<3 m/s
解析:選C 若小物件恰好經窗口上沿,則有h=gt12,L=v1t1,解得v1=7 m/s,若小物件恰好經窗口下沿,則有h+H=gt22,L+d=v2t2,解得v2=3 m/s,所以3 m/s<v<7 m/s,故C正確。
12.如圖所示,傾角為θ的光滑斜面的長和寬分別為l1、l2,一小球從斜面左上方頂點A處水平射入,從斜面右下方頂點B處離開,求小球在斜面上運動的時間以及小球剛射入斜面時的速度大小。
解析:對小球進行受力分析,小球在光滑斜面上受到重力mg和支持力FN的作用,如圖所示,可得小球所受的合力大小為F合=mgsin θ,方向沿斜面向下。由牛頓第二定律得,小球沿斜面向下的加速度為a=gsin θ,由于小球的初速度與a垂直,故可將小球的運動分解為沿初速度方向的勻速直線運動和沿斜面向下的初速度為零的勻加速直線運動。則沿初速度方向有l(wèi)1=v0t
沿斜面向下的方向有l(wèi)2=at2
解得小球在斜面上運動的時間t=
小球剛射入斜面時的速度v0=l1 。
答案: l1
6