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第五章 曲線運(yùn)動(dòng)
2 平拋運(yùn)動(dòng)
1.質(zhì)點(diǎn)從同一高度水平拋出,不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是 ( ).
A.質(zhì)量越大,水平位移越大
B.初速度越大,落地時(shí)豎直方向速度越大
C.初速度越大,空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)
D.初速度越大,落地速度越大
解析 物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí),h=gt2,x=v0t,則t=
所以x=v0,故A、C錯(cuò)誤.由vy=gt=,故B錯(cuò)誤.
由v=,則v0越大,落地速度越大,故D正確.
答案 D
2.物體在做平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,在相等的時(shí)間內(nèi),下列物理量相等的是
( ).
A.速度的增量 B.加速度
C.位移 D.平均速度
解析 平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),加速度為重力加速度g,由加速度定義a=,可知速度增量Δv=gΔt,所以相等時(shí)間內(nèi)速度的增量是相等的,選項(xiàng)A正確;在任意時(shí)刻物體的加速度都等于重力加速度,在相等時(shí)間內(nèi),加速度不變,選項(xiàng)B正確;在相等時(shí)間內(nèi)的水平位移相等,但豎直位移不相等,故合位移不相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;平均速度為合位移與時(shí)間的比值,在相等時(shí)間內(nèi)平均速度不相等,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案 AB
3.關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是 ( ).
A.平拋運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng)
B.平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)
C.速度變化僅在豎直方向上
D.任意相等時(shí)間內(nèi)速度的變化量相等
解析 平拋運(yùn)動(dòng)只受重力作用,加速度為重力加速度恒定不變,所以平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)B正確.水平方向Δvx=0,豎直方向Δvy=gΔt,速度變化僅在豎直方向上,C正確.速度變化量Δv=Δvy=gΔt,任意相等時(shí)間速度變化量相等,D正確.
答案 BCD
4.如圖5-2-10所示,在同一平臺(tái)上的O點(diǎn)水平拋出的三個(gè)物體,分別落到a、b、c三點(diǎn),則三個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的初速度va、vb、vc的關(guān)系和三個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間ta、tb、tc的關(guān)系分別是 ( ).
圖5-2-10
A.va>vb>vc ta>tb>tc
B.va
tb>tc
D.va>vb>vc tatb>tc,故C正確.
答案 C
5.如圖5-2-11所示,P是水平地面上的一點(diǎn),A、B、C、D在一條豎直線上,且AB=BC=CD.從A、B、C三點(diǎn)分別水平拋出一個(gè)物體,這三個(gè)物體都落在水平地面上的P點(diǎn).則三個(gè)物體拋出時(shí)速度大小之比vA∶vB∶vC為
( ).
圖5-2-11
A.∶∶ B.1∶∶
C.1∶2∶3 D.1∶1∶1
解析 由題意及題圖可知DP=vAtA=vBtB=vCtC,所以v∝;又由h=gt2,得t∝,因此有v∝,由此得vA∶vB∶vC=∶∶.
答案 A
6.如圖5-2-12所示,氣槍水平對(duì)準(zhǔn)被電磁鐵吸住的鋼球,并在氣槍子彈射出槍口的同時(shí),電磁鐵的電路恰好斷開(kāi),被釋放的鋼球自由下落,若不計(jì)空氣阻力,則 ( ).
圖5-2-12
A.子彈總是打在鋼球的上方
B.子彈總是打在鋼球的下方
C.只有在氣槍離電磁鐵為一特定距離時(shí),子彈才能擊中下落的鋼球
D.只要?dú)鈽岆x電磁鐵的距離在子彈的射程之內(nèi),子彈一定能擊中下落的鋼球
解析 子彈離開(kāi)氣槍后做平拋運(yùn)動(dòng),在豎直方向上子彈和鋼球都做自由落體運(yùn)動(dòng).設(shè)子彈的初速度為v0,氣槍與鋼球的水平距離為s,則只要?dú)鈽岆x電磁鐵的距離在子彈的射程內(nèi),經(jīng)過(guò)時(shí)間t=,子彈正好擊中下落的鋼球.故選D.
答案 D
7.如圖5-2-13所示,在網(wǎng)球的網(wǎng)前截?fù)艟毩?xí)中,若練習(xí)者在球網(wǎng)正上方距地面H處,將球以速度v沿垂直球網(wǎng)的方向擊出,球剛好落在底線上.已知底線到網(wǎng)的距離為L(zhǎng),重力加速度為g,將球的運(yùn)動(dòng)視為平拋運(yùn)動(dòng),下列表述正確的是 ( ).
圖5-2-13
A.球的速度v等于L
B.球從擊出至落地所用時(shí)間為
C.球從擊球點(diǎn)至落地點(diǎn)的位移等于L
D.球從擊球點(diǎn)至落地點(diǎn)的位移與球的質(zhì)量有關(guān)
解析 球做平拋運(yùn)動(dòng),從擊出至落地所用的時(shí)間為t=,選項(xiàng)B正確;球的速度v==L,選項(xiàng)A正確;球從擊球點(diǎn)至落地點(diǎn)的位移為,這個(gè)位移與球的質(zhì)量無(wú)關(guān),選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.
答案 AB
8.人站在平臺(tái)上平拋一小球,球離手時(shí)的速度為v1,落地時(shí)速度為v2,不計(jì)空氣阻力,圖中能表示出速度矢量的演變過(guò)程的是 ( ).
解析 做平拋運(yùn)動(dòng)的物體水平方向的分速度不變,即無(wú)論到哪一時(shí)刻,速度在x軸上的分量始終等于v1.
答案 C
9.如圖5-2-14所示,若質(zhì)點(diǎn)以初速度v0正對(duì)傾角為θ=37°的斜面水平拋出,要求質(zhì)點(diǎn)到達(dá)斜面時(shí)位移最小,則質(zhì)點(diǎn)的飛行時(shí)間為 ( ).
圖5-2-14
A. B. C. D.
解析 要使質(zhì)點(diǎn)到達(dá)斜面時(shí)位移最小,則質(zhì)點(diǎn)的位移應(yīng)垂直斜面,如圖所示,有x=v0t,y=gt2,且tan θ===,所以t===,選項(xiàng)C正確.
答案 C
10.(2012·江蘇卷,6)如圖5-2-15所示,相距l(xiāng)的兩小球A、B位于同一高度h(l、h均為定值).將A向B水平拋出的同時(shí),B自由下落.A、B與地面碰撞前后,水平分速度不變,豎直分速度大小不變、方向相反.不計(jì)空氣阻力及小球與地面碰撞的時(shí)間,則 ( ).
圖5-2-15
A.A、B在第一次落地前能否相碰,取決于A的初速度
B.A、B在第一次落地前若不碰,此后就不會(huì)相碰
C.A、B不可能運(yùn)動(dòng)到最高處相碰
D.A、B一定能相碰
解析 由題意知A做平拋運(yùn)動(dòng),即水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng);B為自由落體運(yùn)動(dòng),A、B豎直方向的運(yùn)動(dòng)相同,二者與地面碰撞前運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1相同,且t1=,若第一次落地前相碰,只要滿足A運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=,所以選項(xiàng)A正確;因?yàn)锳、B在豎直方向的運(yùn)動(dòng)同步,始終處于同一高度,且A與地面相碰后水平速度不變,所以A一定會(huì)經(jīng)過(guò)B所在的豎直線與B相碰.碰撞位置由A球的初速度決定,故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.
答案 AD
11.如圖所示,從某高度水平拋出一小球,經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)地面時(shí),速度與水平方向的夾角為θ,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是( ).
圖5-2-16
A.小球水平拋出時(shí)的初速度大小為gttan θ
B.小球在t時(shí)間內(nèi)的位移方向與水平方向的夾角為
C.若小球初速度增大,則平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)
D.若小球初速度增大,則θ減小
解析 小球落地時(shí)豎直方向和水平方向的分速度大小分別為vy=gt,vx==,所以水平拋出時(shí)的初速度v0=vx=,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;設(shè)小球在t時(shí)間內(nèi)的位移方向與水平方向的夾角為α,則tan α=====tan θ,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由高度決定,與初速度大小無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若小球初速度
增大,則tan θ=減小,θ減小,選項(xiàng)D正確.
答案 D
12.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體,在落地前的最后1 s內(nèi),其速度方向由跟豎直方向成60°角變?yōu)楦Q直方向成45°角,求物體拋出時(shí)的初速度和下落的高度.
解析 設(shè)物體的初速度為v0,根據(jù)題意畫(huà)出反映速度關(guān)系的矢量圖如圖所示.
最后1 s內(nèi)速度的變化Δv=gΔt=9.8 m/s,且方向豎直向下.
分析矢量圖可得v0cot 45°-v0cot 60°=Δv
解得v0=23.2 m/s
物體在豎直方向自由下落,設(shè)下落高度為h,則有h===27.5 m.
答案 23.2 m/s 27.5 m
13.一小球以初速度v0水平拋出,落地時(shí)速度為vt,阻力不計(jì),求:
(1)小球在空中飛行的時(shí)間;
(2)拋出點(diǎn)離地面的高度;
(3)水平射程;
(4)小球的位移的大小及位移與水平方向間的夾角的正切值.
解析 (1)如圖所示,設(shè)經(jīng)時(shí)間t小球落地,此時(shí)小球豎直分速度vy=,且vy=gt,由以上兩式得t=
(2)在豎直方向上小球做自由落體運(yùn)動(dòng),則
y=gt2=g·(v-v)=
(3)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),則x=v0t=
(4)位移大小x= =
位移與水平方向間的夾角的正切值
tan θ==.
答案 (1) (2) (3) (4)
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