高中物理必修二—抛体运动专题测试及答案解析(历年高考)(6)

2019-04-13 22:52

分析: (1)保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平,因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,实验要求小球滚下时不能碰到木板平面,避免因摩擦而使运动轨迹改变,最后轨迹应连成平滑的曲线.(2)平抛运动竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动;联立求得两个方向间的位移关系可得出正确的图象.(3)根据平抛运动的处理方法,直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动即可求解. 解答: 解:(1)A、通过调节使斜槽末端保持水平,是为了保证小球做平抛运动,故A正确;

BC、因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,故B错误,C正确;

D、用描点法描绘运动轨迹时,应将各点连成平滑的曲线,不能练成折线或者直线,故D错误. 故选:AC.

(2)物体在竖直方向做自由落体运动,y=gt;水平方向做匀速直线运动,x=vt;

2

2

联立可得:y=,因初速度相同,故为常数,故y﹣x应为正比例关系,故C正确,ABD错误.

故选:C.

(3)根据平抛运动的处理方法,竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动, 所以y1=g y2=

…① …②

…③

水平方向的速度,即平抛小球的初速度为v0=联立①②③代入数据解得:v0=2.0m/s

若C点的竖直坐标y3为60.0cm,则小球在C点的对应速度vC:据公式可得:

=2gh,所以v下=2=3.5m/s

所以C点的速度为:vc==4.0m/s

故答案为:2.0;4.0 点评: 解决平抛实验问题时,要特别注意实验的注意事项,在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理,要注重学生对探究原理的理解,提高解决问题的能力;灵活应用平抛运动的处理方法是解题的关键. 26.(2013?福建模拟)如图所示,用内壁光滑的薄壁细圆管弯的由半圆形APB(圆半径比细管的内径大得多)和直线BC组成的轨道固定在水平桌面上,已知半圆形APB的半径R=1.0m,BC 段L=1.5m.弹射装置将一个质量为1kg的小球(可视为质点)以v0=5m/s的水平初速度从A点弹入轨道,小球从C点离开轨道随即水平抛出,桌子的高度

2

h=1.25m,不计空气阻力,g取10m/s,π取3.14,求:

(1)小球在半圆轨道上运动时的向心力大小及从A运动到C点的时间 (2)小球落地瞬间速度与水平方向的夹角.

考点: 平抛运动;牛顿第二定律;向心力. 专题: 平抛运动专题. 分析: (1)根据向心力的大小公式求出小球做圆周运动的向心力大小,结合小球走过的路程求出运动的时间.

(2)根据平抛运动的高度求出竖直方向上的分速度,结合平行四边形定则求出小球落地时瞬时速度与水平方向的夹角.

解答: 向心力大小F=小球从A到B的时间从B到C的时间

小球从A到C的时间t=t1+t2=0.928s. (2)小球做平抛运动,解得

解:(1)小球做匀速圆周运动

小球落地瞬间速度与水平方向的夹角θ=45°.

答:(1)小球在半圆轨道上运动时的向心力大小为25N,从A运动到C点的时间为0.928s. (2)小球落地瞬间速度与水平方向的夹角为45°. 点评: 本题考查了圆周运动和平抛运动的综合,知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,以及知道圆周运动向心力的来源. 27.(2014?虹口区一模)如图(甲)所示,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t,底板上的标尺可以测得水平位移d.

(1)控制斜槽轨道的水平槽口高度h不变,让小球从斜槽的不同高度处滚下,以不同的速度冲出水平槽口,以下说法正确的是 AD

(A)落地点的水平距离d与初速度v0成正比 (B)落地点的水平距离d与初速度v0成反比 (C)飞行时间t与初速度v0成正比 (D)飞行时间t与初速度v0大小无关

(2)另一位同学做实验时,在装置的后面竖直放置一块贴有方格纸的木板,然后在方格纸上记录了小球某次平抛运动途经的三个位置a、b、c如图(乙)所示.该同学取下方格纸后,发现忘记记录水平和竖直方向了,已知小方格的边长L=1cm,则小球平抛运动的初速度可能为 0.63m/s或0.39m/s .

考点: 研究平抛物体的运动. 专题: 实验题. 分析: (1)平抛运动水平方向做匀速运动,竖直方向自由落体运动,根据基本公式即可求解.

(2)若左右为水平方向,上下为竖直方向,先根据水平方向做匀速运动,判断出水平方向和竖直方向,在竖直方

向上根据△h=gT,求出时间.水平方向上做匀速直线运动,根据v=,求出初速度.若左右为竖直方向,上下为水平方向,则根据匀变速直线运动基本公式求解.

2

解答: 解:(1)平抛运动水平方向做做匀速运动,x=v0t,所以落地点的水平距离d与初速度v0成正比,故A正确,B错误; 竖直方向自由落体运动,h=

,解得:t=

,飞行时间t0与初速度v0大小无关,故C错误,D正确.

故选:AD

(2)若左右为水平方向,上下为竖直方向,则

2

在竖直方向上根据△h=gT得: T=

s

水平方向做运动运动,则

若左右为竖直方向,上下为水平方向,

由水平位移之比为2:1,可知,竖直方向经过相等的两段位移的时间之比为2:1, 设经过c点时,竖直方向速度为vy,从c到b的时间为2t,则从b到a的是为t,则有:

=0.02m ②

水平方向有:由①②③解得:

故答案为:(1)AD;(2)0.63m/s或0.39m/s

点评: 解决本题的关键掌握处理平抛运动的方法,能够灵活运用运动学公式处理水平方向和竖直方向上的运动,第二问要主要分情况讨论,若左右为竖直方向,上下为水平方向,则是从c向a运动,难度适中.

28.(2012?东城区模拟)如图所示,水平桌面距地面的高度h=0.80m.可以看成质点的小金属块C的质量m1=0.50kg,放在厚度不计的长木板AB上.木板长L=0.865m,质量m2=0.20kg,木板的A端跟桌面的边缘对齐.小金属块C到木板B端的距离d=0.375m.假定小金属块与木板间、木板与桌面间、小金属块与桌面间的动摩擦因数都相等,其值μ=0.20.现用力将木板水平向右加速抽出,在小金属块从木板上滑下以前,加在木板上的力为水平向右的恒力F.小金属块落到桌面上后,又在桌面上滑动了一段距离,再从桌面边缘飞出落到水平地面上,小金属块落地点到桌边的水平距离s=0.08m.求:

(1)作用在木板上的恒力F的大小.

(2)若希望小金属块不滑出桌面,则恒力的大小应该如何调整,请说明理由.

考点: 专题:

平抛运动;牛顿第二定律. 平抛运动专题.

分析: (1)金属块经历了在木板上的匀加速直线运动,从木板上滑落后在桌面上的匀减速直线运动,离开桌面后的平抛运动.抓住平抛运动的初速度,即在水平面上运动的末速度,结合牛顿第二定律和运动学公式求出木板的加速度,从而求出拉力的大小.

(2)金属块不滑离桌面的临界速度是到达桌面的末速度速度为零,结合牛顿第二定律和运动学公式,抓住金属块的位移之和等于L﹣d,木板与金属块的位移之差等于d,求出力F的范围. 解答: 解:(1)小金属块经历了三段运动过程:在木板上的匀加速直线运动,从木板上滑落后在桌面上的匀减速直线运动,离开桌面后的平抛运动. 设小金属块做平抛运动的时间为t3,

设平抛运动的初速度为v2,s=v2t3

小金属块在长木板上运动时的受力如图1所示,小金属块这时做匀加速直线运动,设它的加速度为a1. f1=μF1=μm1g=0.20×0.50×10=1.0(N)

小金属块离开长木板后在桌面上运动时的受力如图2所示,小金属块这时做匀减速直线运动,设它的加速度的大小为a'1.

f'1=μF1=μm1g=0.2×0.5×10=1.0(N)

a'1=a1

设小金属块在木板上运动时,相对于地面运动的距离为s1,末速度为v1,所用时间为t1,v1=a1t1②

设小金属块在桌面上运动时,相对于地面运动的距离为s2,末速度为v2,

由题意知s1+s2=L﹣d④

联立以上四式,解得s1=0.25m、s2=0.24m、t1=0.5s、v1=1.0m/s

取木板为研究对象,小金属块在木板上运动时,木板受力如图3所示.f2=μF2=μ(m1+m2)g=0.20×0.70×10=1.4(N) 木板在t1时间内向右运动距离为d+s1,设木板的加速度为a2,则

利用牛顿定律F﹣(f1+f2)=m2a2、 解得F=3.4N.

(2)若金属块不滑出桌面,临界情况是滑块到达桌面的右端速度变为零. 设物块离开木板时的速度为v,有:解得v=0.7

m/s.

s.

则在木板上运动的时间t=

解得木板的加速度

根据牛顿第二定律得,F′﹣(f1+f2)=m2a2 解得F′=3.42N.

即F≥3.42N,小金属块不滑出桌面. 答:(1)作用在木板上的恒力F的大小为3.4N. (2)F≥3.42N,小金属块不滑出桌面.

点评: 解决本题的关键理清金属块的运动情况,以及抓住过程中的临界情况,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解. 29.(2011?连城县模拟)如图所示,某次赛前训练,一排球运动员在网前距离地面高度h=3.2m处用力将球扣出,使排球以vo=6m/s的初速度水平飞出.已知排球的质量m=0.28kg,排球可视为质点,不考虑空气阻力,g取10m/s.问: (1)排球在空中的飞行时间多大?

(2)排球被扣出到落地时的水平位移为多少? (3)排球即将落地的动能为多少?

2

考点: 平抛运动;机械能守恒定律. 专题: 机械能守恒定律应用专题. 分析: (1)排球在做平抛运动,故由平抛运动竖直方向的分运动的性质可求得飞行时间; (2)由平抛运动的水平方向运动规律可求得水平位移;

(3)排球只有重力做功,满足机械能守恒,则由机械能守恒可求得刚飞出的机械能. 解答: 解:(1)排球飞出后做平抛运动,竖直方向的分运动为自由落体运动, 设排球在空中的飞行时间为t

由飞行时间为

s=0.8s

(2)排球被扣出到落地时的水平位移

s=vot=6×0.8m=4.8 m

(2)排球从飞出到落地的过程中只有重力做功,满足机械能守恒. 故落地时的动能等于刚飞出时的机械能.即: 刚飞出的机械能这:

=

J=14 J.

点评: 本题考查平抛运动与机械能守恒的综合,要求掌握好平抛运动的规律,利用好速度的合成与分解规律求解. 30.(2010?如皋市模拟)如图所示,在光滑的平台上,有一质量为m的物体,物体与轻绳的一端相连,轻绳跨过定滑轮(定滑轮的质量和摩擦不计)另一端被滑轮正下方站在地面上的人拉住,人与绳的接触点和定滑轮的高度差为h,若此人以速度v0 向右匀速前进s,求在此过程中人的拉力对物体所做的功.

考点: 运动的合成和分解. 专题: 运动的合成和分解专题. 分析: 对人运动的速度进行分解,分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,在沿绳子方向上的分速度等于物块的速度,根据动能定理求出人对滑块所做的功. 解答: 解:当人向右匀速前进的过程中,绳子与竖直方向的夹角由0°逐渐增大,人的拉力就发生了变化,故无法用W=Fscosθ计算拉力所做的功,而在这个过程中,人的拉力对物体做的功使物体的动能发生了变化,故可以用动能定理来计算拉力做的功.当人在滑轮的正下方时,物体的初速度为零,当人水平向右匀速前进s 时物体的

速度为v1,

由图1可知:v1=v0sinα (1)

根据动能定理,人的拉力对物体所做的功:W=mv1﹣0 (2)

2

由(1)、(2)两式得W=

答:在此过程中人的拉力对物体所做的功W=.

点评: 解决本题的关键知道物块的速度等于绳子收缩的速度,等于人运动的沿绳子方向上的分速度,以及能够灵活运用动能定理.


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