專題（28）高熱考點(diǎn)強(qiáng)化訓(xùn)練 與“體育類、生活類”相關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng)（解析版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題（28）高熱考點(diǎn)強(qiáng)化訓(xùn)練與“體育類、生活類”相關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng)（解析版）一、選擇題（共10小題，每題6分，滿分60分）1.如圖所示，A、B兩小球從相同高度同時(shí)水平拋出，在空中相遇時(shí)兩球下落的高度為h，若兩球的拋出速度都變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則兩球從拋出到相遇下落的高度為A． B． C．h D．2h【答案】B2．如圖所示，一個(gè)傾角為37°的斜面固定在水平面上，在斜面底端正上方的O點(diǎn)將一小球以速度v0=3m/s的速度水平拋出，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球垂直斜面打在P點(diǎn)處。（小球可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），則A．小球擊中斜面時(shí)的速度大小為5m/sB．小球擊中斜面時(shí)的速度大小為4m/sC．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是1.6mD．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直位移是1m【答案】A解析小球的速度方向與斜面垂直，根據(jù)平行四邊形定則有，解得，小球擊中斜面時(shí)的速度大小為：，A正確，B錯(cuò)誤；小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：，可知水平位移：，豎直位移：，CD錯(cuò)誤。3．如圖所示，一小球從地面上方某點(diǎn)水平向右拋出，落到水平地面上。若僅將小球拋出點(diǎn)的距地高度增加為原來(lái)的2倍，不計(jì)空氣阻力，則下列關(guān)于這段運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是A．時(shí)間等于原來(lái)的2倍B．水平位移的大小等于原來(lái)的2倍C．落地時(shí)速度的大小等于原來(lái)的倍D．落地時(shí)速度方向與水平方向夾角的正切值等于原來(lái)的倍【答案】D落地時(shí)速度方向與水平方向夾角的正切值等于原來(lái)的倍，選項(xiàng)D正確。4.如圖所示，一名跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的加速滑行后從O點(diǎn)水平飛出，經(jīng)過(guò)3s落到斜坡上的A點(diǎn)。已知O點(diǎn)是斜坡的起點(diǎn)，斜坡與水平面的夾角θ＝37°，不計(jì)空氣阻力(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)。則運(yùn)動(dòng)員落到斜坡上時(shí)速度方向與水平方向的夾角φ滿足()A．tanφ＝1.33 B．tanφ＝1.44C．tanφ＝1.50 D．tanφ＝2.00【答案】C解析運(yùn)動(dòng)員落到斜坡上的瞬間，對(duì)其速度進(jìn)行分解，如圖所示。豎直分速度vy＝gt，與水平分速度v0的比值tanφ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(gt,v0)；豎直分位移y＝eq\f(1,2)gt2，與水平分位移x＝v0t的比值tanθ＝eq\f(y,x)＝eq\f(gt,2v0)，可見(jiàn)tanφ＝2tanθ＝1.50，選項(xiàng)C正確。5．如圖所示，乒乓球的發(fā)球器安裝在足夠大的水平桌面上，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)球器O′A部分水平且與桌面之間的距離為h，O′A部分的長(zhǎng)度也為h.重力加速度為g.打開(kāi)開(kāi)關(guān)后，發(fā)球器可將乒乓球從A點(diǎn)以初速度v0水平發(fā)射出去，eq\r(2gh)≤v0≤2eq\r(2gh).設(shè)發(fā)射出去的所有乒乓球都能落到桌面上，乒乓球可視為質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)．若使該發(fā)球器繞轉(zhuǎn)軸OO′在90°的范圍內(nèi)來(lái)回緩慢地水平轉(zhuǎn)動(dòng)，持續(xù)發(fā)射足夠長(zhǎng)時(shí)間后，乒乓球第一次與桌面碰撞區(qū)域的面積S是()A．2πh2B．3πh2C．4πh2D．8πh2【答案】C解析設(shè)乒乓球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則t＝eq\r(\f(2h,g)).當(dāng)速度最大時(shí)，水平位移具有最大值xmax＝vmaxt＝2eq\r(2gh)×eq\r(\f(2h,g))＝4h，當(dāng)速度最小時(shí)，水平位移具有最小值xmin＝vmint＝eq\r(2gh)×eq\r(\f(2h,g))＝2h，其中vmax、vmin為v0的最大值和最小值，又因?yàn)榘l(fā)球器O′A部分長(zhǎng)度也為h，故乒乓球的落點(diǎn)距豎直轉(zhuǎn)軸距離的范圍為3h≤x≤5h，乒乓球第一次與桌面碰撞區(qū)域是一個(gè)圓心角為90°的寬度為2h的環(huán)形帶狀區(qū)域，其面積為S＝eq\f(1,4)×π[(5h)2－(3h)2]＝4πh2，故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，C正確．6．發(fā)球機(jī)從同一高度向正前方依次水平射出兩個(gè)速度不同的乒乓球(忽略空氣的影響)。速度較大的球越過(guò)球網(wǎng)，速度較小的球沒(méi)有越過(guò)球網(wǎng)；其原因是()A．速度較小的球下降相同距離所用的時(shí)間較多B．速度較小的球在下降相同距離時(shí)在豎直方向上的速度較大C．速度較大的球通過(guò)同一水平距離所用的時(shí)間較少D．速度較大的球在相同時(shí)間間隔內(nèi)下降的距離較大【答案】C解析由題意知，兩個(gè)乒乓球均做平拋運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)h＝eq\f(1,2)gt2及veq\o\al(2,y)＝2gh可知，乒乓球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、下降的高度及豎直方向速度的大小均與水平速度大小無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)誤；由發(fā)出點(diǎn)到球網(wǎng)的水平位移相同時(shí)，速度較大的球運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，在豎直方向下落的距離較小，可以越過(guò)球網(wǎng)，故選項(xiàng)C正確。7．中國(guó)的面食文化博大精深，種類繁多，其中“山西刀削面”堪稱天下一絕，傳統(tǒng)的操作手法是一手托面，一手拿刀，直接將面削到開(kāi)水鍋里．如圖4所示，小面圈剛被削離時(shí)距開(kāi)水鍋的高度為h，與鍋沿的水平距離為L(zhǎng)，鍋的半徑也為L(zhǎng)，將削出的小面圈的運(yùn)動(dòng)視為平拋運(yùn)動(dòng)，且小面圈都落入鍋中，重力加速度為g，則下列關(guān)于所有小面圈在空中運(yùn)動(dòng)的描述錯(cuò)誤的是()A．運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相同B．速度的變化量都相同C．落入鍋中時(shí)，最大速度是最小速度的3倍D．若初速度為v0，則Leq\r(\f(g,2h))<v0<3Leq\r(\f(g,2h))【答案】C解析削出的小面圈的運(yùn)動(dòng)可視為平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向有h＝eq\f(1,2)gt2，可知所有小面圈在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相同，故選項(xiàng)A正確；由Δv＝gt可知，所有小面圈在空中運(yùn)動(dòng)速度的變化量都相同，故選項(xiàng)B正確；小面圈都落入鍋中的條件為L(zhǎng)<x<3L，即L<v0t<3L，聯(lián)立h＝eq\f(1,2)gt2解得：Leq\r(\f(g,2h))<v0<3Leq\r(\f(g,2h))，故選項(xiàng)D正確；小面圈都落入鍋中時(shí)水平方向的最大速度是最小速度的3倍，但是落入鍋中時(shí)，最大速度不是最小速度的3倍，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．8．（多選）橫截面為直角三角形的兩個(gè)相同斜面如圖緊靠在一起，固定在水平面上，它們的豎直邊長(zhǎng)都是底邊長(zhǎng)的一半。小球從左邊斜面的頂點(diǎn)以不同的初速度向右平拋，最后落在斜面上。其中三個(gè)小球的落點(diǎn)分別是a、b、c。圖中三小球比較，下列判斷正確的是A．落在c點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最短B．落在a點(diǎn)的小球飛行過(guò)程速度的變化量最大C．落在c點(diǎn)的小球飛行過(guò)程速度變化最快D．無(wú)論小球拋出時(shí)初速度多大，落到兩個(gè)斜面上的瞬時(shí)速度都不可能與斜面垂直【答案】ABD解析小球水平拋出（不計(jì)空氣阻力）后做平拋運(yùn)動(dòng)，可分解為水平向右的勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直向下的自由落體運(yùn)動(dòng)。設(shè)小球下落的高度為h，根據(jù)知，小球在空中飛行時(shí)間由豎直方向上下落的高度決定，落在c點(diǎn)的小球下落高度最小，飛行時(shí)間最短，故A正確；落在a的小球下落高度最大，飛行時(shí)間最長(zhǎng)，根據(jù)知，落在a的小球飛行過(guò)程速度變化量最大，故B正確；三小球做平拋運(yùn)動(dòng)的加速度都為重力加速度g，速度變化快慢相同，故C錯(cuò)誤；根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知，小球的速度是豎直向下的速度與水平向右的速度的合成，所以落在左側(cè)斜面上的小球的瞬時(shí)速度無(wú)論如何不會(huì)與斜面垂直，設(shè)斜面的傾角為α，假設(shè)落在右側(cè)面的小球的瞬時(shí)速度與斜面垂直，則有，由題設(shè)知，，所以，水平位移為，豎直位移為，由此可見(jiàn)水平位移和豎直位移是一樣的，這與題設(shè)落在右側(cè)面的小球水平位移必定大于豎直位移相矛盾，假設(shè)不成立，因此無(wú)論小球拋出時(shí)初速度多大，落到兩個(gè)斜面上的瞬時(shí)速度都不可能與斜面垂直，故D正確。9.（多選）如圖，兩位同學(xué)同時(shí)在等高處拋出手中的籃球A、B，A以速度v1斜向上拋出，B以速度v2豎直向上拋出，當(dāng)A到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)恰與B相遇．不計(jì)空氣阻力，A、B質(zhì)量相等且均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g，以下判斷正確的是()A．相遇時(shí)A的速度一定為零B．相遇時(shí)B的速度一定為零C．A從拋出到最高點(diǎn)的時(shí)間為eq\f(v2,g)D．從拋出到相遇A、B動(dòng)量的變化量相同【答案】BCD解析：A做斜上拋運(yùn)動(dòng)，B做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，A到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)恰好相遇，據(jù)分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，A球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)和B球的運(yùn)動(dòng)相同，A球在最高點(diǎn)只具有水平方向的分速度，故A錯(cuò)誤；A球在最高點(diǎn)豎直方向的速度為零，所以相遇時(shí)B的速度也為零，故B正確；同時(shí)拋出后相遇，所以用時(shí)相同，t＝eq\f(v2,g)，故C正確；據(jù)動(dòng)量定理Δp＝F合t＝mgt，故D正確．10．（多選）如圖所示，一演員表演飛刀絕技，由O點(diǎn)先后拋出完全相同的3把飛刀，分別依次垂直打在豎直木板M、N、P三點(diǎn)上．假設(shè)不考慮飛刀的轉(zhuǎn)動(dòng)，并可將其視為質(zhì)點(diǎn)，已知O、M、N、P四點(diǎn)距離水平地面高度分別為h、4h、3h、2h，以下說(shuō)法正確的是()A．3把飛刀在擊中木板時(shí)動(dòng)能相同B．到達(dá)M、N、P三點(diǎn)的飛行時(shí)間之比為1∶eq\r(2)∶eq\r(3)C．到達(dá)M、N、P三點(diǎn)的初速度的豎直分量之比為eq\r(3)∶eq\r(2)∶1D．設(shè)到達(dá)M、N、P三點(diǎn)，拋出飛刀的初速度與水平方向夾角分別為θ1、θ2、θ3，則有θ1＞θ2＞θ3【答案】CD解析：將運(yùn)動(dòng)逆向看，可視為3個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)且到達(dá)O點(diǎn)時(shí)水平位移相等．由H＝eq\f(1,2)gt2得t＝eq\r(\f(2H,g))，則到達(dá)M、N、P三點(diǎn)的飛行時(shí)間之比為eq\r(3)∶eq\r(2)∶1，B錯(cuò)誤．在水平方向有l(wèi)＝vMt1＝vNt2＝vPt3，由Ek＝eq\f(1,2)mv2知3把飛刀在擊中木板時(shí)打在M點(diǎn)處的動(dòng)能最小，打在P點(diǎn)處的動(dòng)能最大，A錯(cuò)誤．由vy＝gt可知到達(dá)M、N、P三點(diǎn)的初速度的豎直分量之比為eq\r(3)∶eq\r(2)∶1，C正確．作出拋體運(yùn)動(dòng)的軌跡，可知θ1＞θ2＞θ3，D正確．11．（多選）車手要駕駛一輛汽車飛越寬度為d的河流．在河岸左側(cè)建起如圖所示高為h、傾角為α的斜坡，車手駕車從左側(cè)沖上斜坡并從頂端飛出，接著無(wú)碰撞地落在右側(cè)高為H、傾角為θ的斜坡上，順利完成了飛越．已知h＞H，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，汽車可看成質(zhì)點(diǎn)，忽略車在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的空氣阻力．根據(jù)題設(shè)條件可以確定()A．汽車在左側(cè)斜坡上加速的時(shí)間tB．汽車離開(kāi)左側(cè)斜坡時(shí)的動(dòng)能EkC．汽車在空中飛行的最大高度HmD．兩斜坡的傾角滿足α＜θ【答案】CD解析：設(shè)汽車從左側(cè)斜坡飛出時(shí)的速度大小為v，飛出后，汽車水平方向以vcosα做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向以vsinα為初速度做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，則汽車從飛出到最高點(diǎn)的過(guò)程中，豎直方向有Hm－h(huán)＝eq\f(v2sin2α,2g)，汽車無(wú)碰撞地落在右側(cè)斜坡上，說(shuō)明車落在斜坡上時(shí)速度方向與斜坡平行，故汽車落在斜坡上時(shí)的速度大小為v′＝eq\f(vcosα,cosθ)，對(duì)汽車從最高點(diǎn)到右側(cè)斜坡的過(guò)程，豎直方向有Hm－H＝eq\f(v′2sin2θ,2g)，聯(lián)立以上三式，解得Hm＝eq\f(htan2θ－Htan2α,tan2θ－tan2α)，選項(xiàng)C正確；因?yàn)閔＞H，汽車落在右側(cè)斜坡上時(shí)，豎直方向的分速度v′y大于從左側(cè)斜坡飛出時(shí)豎直方向的分速度vy，但水平方向分速度大小相同，故tanα＝eq\f(vy,vx)＜eq\f(v′y,vx)＝tanθ，所以α＜θ，選項(xiàng)D正確；因汽車的質(zhì)量未知，故汽車離開(kāi)左側(cè)斜坡時(shí)的動(dòng)能無(wú)法求解，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因汽車在左側(cè)斜坡運(yùn)動(dòng)過(guò)程的初速度及加速度均未知，故運(yùn)動(dòng)時(shí)間無(wú)法求解，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．二、計(jì)算題（共2小題，每題20分，滿分40分）12.如圖所示，高H＝0.8m的桌面上固定一半徑R＝0.45m的四分之一光滑圓弧軌道AB，軌道末端B與桌面邊緣水平相切，地面上的C點(diǎn)位于B點(diǎn)的正下方。將一質(zhì)量m＝0.04kg的小球由軌道頂端A處?kù)o止釋放，取g＝10m/s2。(1)求小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大?。?2)求小球落地點(diǎn)距C點(diǎn)的距離；(3)若加上如圖所示的恒定水平風(fēng)力，將小球由A處?kù)o止釋放，要使小球恰落在C點(diǎn)，作用在小球上的風(fēng)力應(yīng)為多大？【答案】(1)1.2N(2)1.2m(3)0.3N解析(1)小球由A運(yùn)動(dòng)至B有mgR＝mv，F(xiàn)N－mg＝0，根據(jù)牛頓第三定律，軌道壓力大小FN′＝FN，解得FN′＝1.2N。(2)小球從B點(diǎn)飛出做平拋運(yùn)動(dòng)。豎直方向H＝gt2，水平方向x＝v0t，解得x＝1.2m。(3)設(shè)風(fēng)力大小為F，小球從A運(yùn)動(dòng)至B，mgR－FR＝mv，小球從B運(yùn)動(dòng)至C處，水平位移x1＝0，x1＝v1t－a1t2，水平方向F＝ma1，解得F＝0.3N。13．如圖所示，在傾角為37°的斜坡上有一人，前方有一動(dòng)物沿斜坡勻速向下奔跑，速度v＝15m/s，在二者相距L＝30m時(shí)，此人以速度v0水平拋出一石塊，擊打動(dòng)物，人和動(dòng)物都可看成質(zhì)點(diǎn)．(已知sin37°＝0.6，g＝10m/s2)(1)若動(dòng)物在斜坡上被石塊擊中，求v0的大??；(2)若動(dòng)物在斜坡末端時(shí)，動(dòng)物離人的高度h＝80m，此人以速度v1水平拋出一石塊打擊動(dòng)物，同時(shí)動(dòng)物開(kāi)始沿