第五章 抛体运动 单元检测(A卷)
一、单选题
1.如图所示,小锐同学正在荡秋千,他经过最低点P时的速度方向是( )
A.a方向 B.b方向 C.c方向 D.d方向
2.跳伞运动员从直升机上由静止跳下,经一段时间后打开降落伞,最终以的速度匀速竖直下落.现在有风,风使他以的速度沿水平方向匀速运动,则跳伞运动员着地时的速度大小约
A.
B.
C.
D.
3.一个半径为R的半圆柱体沿水平方向向右以速度v匀速运动.在半圆柱体上搁置一根竖直杆,此杆只能沿竖直方向运动,如图所示.当杆与半圆柱体的接触点P与柱心的连线与竖直方向的夹角为θ时,竖直杆运动的速度为( )
A.
B.vtan θ
C.vcos θ
D.vsin θ
4.下列说法正确的是( )
A.做平抛运动的物体,每秒内速度的变化量相等
B.做平抛运动的物体的速度方向与加速度方向的夹角保持不变
C.两个初速度均不为零的匀变速直线运动的合运动一定也是匀变速直线运动
D.做平抛运动的物体水平飞行的距离只与初速度大小有关
5.如图所示,某同学练习定点投篮,其中有两次篮球垂直撞在竖直篮板上,篮球的轨迹分别如图中曲线1、2所示。若两次抛出篮球的速度v1和v 2的水平分量分别为v1x和v 2x,竖直分量分别为v1y和v 2y,不计空气阻力,下列关系正确的是( )
A.v1x
6.某人骑自行车以10m/s的速度在大风中向正东方向行驶,他感到风正以相当于车的速度从正北方向吹来,风的实际速度是( )
A.10m/s,方向为正南
B.,方向为东偏南45°
C.10m/s,方向为正北
D.,方向为南偏西45°
7.如图甲所示的直角三角板紧贴在固定的刻度尺上方,现假使三角板沿刻度尺水平向右匀速运动的同时,一支铅笔从三角板直角边的最下端,由静止开始沿此边向上做匀加速直线运动,下列关于铅笔尖的运动及其留下的痕迹的判断中,正确的有( )
A.笔尖留下的痕迹可以是一条如图乙所示的抛物线
B.笔尖留下的痕迹可以是一条倾斜的直线
C.在运动过程中,笔尖运动的速度方向始终保持不变
D.在运动过程中,笔尖运动的加速度方向始终保持不变
8.一只船在静水中的速度为3m/s,它要渡过一条宽度为30m的河,河水的流速为4m/s,则下列说法中正确的是( )
A.船可能沿着垂直河岸的航线到达对岸
B.船渡河的速度一定为5m/s
C.船渡河的位移一定不大于50m
D.船到达对岸所需可能时间为11s
二、多选题
9.如图所示,某人由A点划船渡河,船头指向始终与河岸垂直,关于小船的运动,下列说法中正确的是( )
A.小船到达正对岸的B点
B.小船到达正对岸B点的左侧
C.小船到达正对岸B点的右侧
D.水流速度大小对小船渡河时间没有影响
10.某河流河水的流速与离河岸距离的变化关系如图甲所示,船在静水中的航行速度大小与时间的关系如图乙所示.已知河宽为300m,若要使船以最短时间渡河,则( )
A.船渡河的最短时间是75s
B.船在行驶过程中,船头始终与河岸垂直
C.船在河水中航行的轨迹是一条直线
D.船在河水中的最大速度是5m/s
11.一物体在光滑的水平桌面上运动,在相互垂直的x 方向和y 方向上的分运动速度随时间变化的规律如图所示.关于物体的运动,下列说法正确的是( )
A.物体做曲线运动
B.物体做直线运动
C.物体运动的初速度大小是50m/s
D.物体运动的初速度大小是10m/s
12.如图所示,一个半径的半圆柱体放下水平地面上,一小球从圆柱体左端A点正上方的B点水平抛出(小球可视为质点),恰好从C点切线方向进入,已知O为半圆柱体圆心,与水平方向夹角为53°,重力加速度为,则( )
A.小球从B点运动到C点所用时间为 B.小球从B点运动到C点所用时间为
C.小球做平抛运动的初速度为 D.小球做平抛运动的初速度为
三、实验题
13.如图所示,为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中背景方格的边长均为1.25cm, 如果取g=10m/s2,那么:
(1)照相机的闪光频率是________ Hz;
(2)小球运动的初速度大小是______ m/s;
(3)小球运动至C点的竖直速度是_______ m/s.
四、解答题
14.在水平路面上骑摩托车的人,遇到一个壕沟,其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力,可以视为平抛运动。摩托车后轮落到壕沟对面才算安全。摩托车的速度至少要多大才能越过这个壕沟?(g取10m/s2)。
15.一物体在光滑水平面上运动,它在相互垂直的x方向和y方向上的两个分运动的速度-时间图象如图所示。
(1)计算物体的初速度大小;
(2)计算物体在前3 s内的位移大小。
16.某架飞机在进行航空测量时,需要严格按照从南到北的航线进行飞行。如果在无风时飞机相对地面的速度是414,飞行过程中航路上有速度为54的持续东风。
(1)飞机应该朝着哪个方向飞行?可以用三角函数表示偏角的大小。
(2)如果所测地区的南北长度为621,该测量需要多长时间?
17.娃娃机是一款深受青少年喜爱的电子游戏.游戏者操控机器手臂,将毛绒玩具夹住并送往出口D点上方某处投下.如图所示,机器手臂夹住毛绒玩具从A点由静止开始竖直向上以大小为a1的加速度先做匀加速直线运动,再以大小相等的加速度a1做匀减速直线运动,到B点刚好停下;接着以加速度a2沿水平匀加速直线运动到某处C后放开手臂,使毛绒玩具从C点做平抛运动落到D处.已知毛绒玩具的质量m=100g,它的上升距离hAB=0.8m,上升时间t1=2s,出口D点到A点的距离s=0.8m.不计空气阻力重力加速度g=10m/s2.求:
(1)毛绒玩具从A点竖直向上做匀加速直线时的加速度a1和受到机器手臂的抓力F;
(2)若机器手臂夹着毛绒玩具从B点沿水平匀加速运动到C点的加速度a2=1.25m/s2,为使毛绒玩具能成功落入出口D点,则BC的距离为多大?
参考答案:
1.B
【详解】曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向,则他经过最低点P时的速度方向沿b的方向。
故选B。
2.C
【详解】根据运动的合成可知,着地时速度:,ABD错误,C正确
3.B
【详解】竖直杆运动的速度(实际速度)vP是接触点沿切线方向的速度与半圆柱体速度的合速度,如图所示,根据速度的合成,运用平行四边形定则,得
vP=vtan θ
A. 与计算结果不符,故A错误.
B. vtan θ与计算结果相符,故B正确.
C. vcos θ与计算结果不符,故C错误.
D. vsin θ与计算结果不符,故D错误.
4.A
【详解】A.根据平抛运动的规律有
所以做平抛运动的物体在每秒内速度的变化量相等,A正确;
B.根据平抛运动的特点可知,做平抛运动的物体的速度方向与加速度方向的夹角逐渐减小,B错误;
C.对两个初速度均不为零的匀变速直线运动的合运动,若合加速度方向与合初速度方向在同一直线上,则合运动为匀变速直线运动,若合加速度方向与合初速度方向不在同一直线上,则合运动为匀变速曲线运动,C错误;
D.根据平抛运动的规律有
得,所以水平飞行的距离
由此可见,平抛运动的水平位移由初速度和抛出点的竖直高度共同决定,D错误。
故选A。
5.A
【详解】将篮球的运动反向处理,即为平抛运动,由图可知,第二次运动过程中的高度较小,所以运动时间较短,水平射程相等,但第二次用的时间较短,故第二次水平分速度较大,即
在竖直方向上做自由落体运动,由公式可知,第二次运动过程中的高度较小,所以第二次竖直分速度较小,即
故选A。
6.B
【详解】本题易错之处是误认为风的实际速度方向是正南,却不知道人感觉到的风的方向是风对人的相对速度方向。风速沿正东和正南方向分解,分速度分别为,则,
方向为东偏南45°;
故选B。
7.D
【详解】由题意知,笔尖参与两个方向的运动,水平方向的匀速直线运动,竖直向上的匀加速直线运动,则笔尖做匀变速曲线运动,故加速度不变,轨迹是一抛物线,因轨迹的凹向指向加速度方向,则抛物线的开口向上,因做曲线运动,则速度的方向时刻在变,所以ABC错误,D正确。
故选D。
8.D
【详解】A.根据平行四边形定则,由于静水速小于水流速,则合速度不可能垂直于河岸,即船不可能垂直到达对岸,故A错误;
B.因为船的静水速的方向未知,根据平行四边形定则,无法判断船渡河的速度大小,故B错误 ;
C.当船的合速度与静水中的速度垂直时,船的渡河位移最小,根据
解得
因此船渡河的位移可以大于50m,故C错误;
D.当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短为
则渡河的时间可能为11s.故D正确。
故选D。
9.CD
【详解】ABC.因为船速垂直河岸,水流速度沿着河岸方向,船沿河岸方向参与水流运动,所以船会达到对岸B点的右侧,AB错误C正确.
D.船速垂直河岸,渡河时间:,与水速无关,D正确.
10.BD
【详解】AB、当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短,.故A错误.故B正确.
C、船在沿河岸方向上做变速运动,在垂直于河岸方向上做匀速直线运动,由运动的合成可知,航行的轨迹是一条曲线.故C错误.
D、船在河水中的最大速度为5m/s,故D正确.
故选BD.
11.AC
【详解】由图线可知x轴方向物体做匀速直线运动,合力为零,在y轴方向物体做匀变速直线运动,合力恒定,所以物体做匀变速曲线运动,在t=0时,,由勾股定理合速度为50m/s,AC对
12.AC
【详解】小球做平抛运动,飞行过程中恰好与半圆轨道相切于点,由几何关系知速度与水平方向的夹角为,设位移与水平方向的夹角为,则有
因为
又
解得
根据
解得
水平位移
解得
故AC正确,BD错误。
故选AC。
13. 20; 0.75; 1.25;
【详解】(1)在竖直方向上有 代入数据得 则
(2)水平方向 代入数据得: ,
(3)竖直方向上做匀加速运动,利用中点时刻的速度等于平均速度得: ,
则
代入数据解得:
故本题答案是:(1). 20; (2). 0.75; (3). 1.25;
【点睛】正确应用平抛运动规律:水平方向匀速直线运动,竖直方向自由落体运动;解答本题的突破口是利用在竖直方向上连续相等时间内的位移差等于常数解出闪光周期,然后进一步根据匀变速直线运动的规律、推论求解.
14.20m/s
【详解】由平抛运动规律得,摩托车竖直方向分运动为自由落体:
水平方向分运动为匀速运动:
联立两式,代入数据解得:v=20m/s
15.(1)50m/s; (2)
【详解】(1)由图可看出,物体沿x方向的分运动为匀速直线运动,沿y方向的分运动为匀变速直线运动。x方向的初速度 vx0=30m/s,y方向的初速度为 vy0=-40m/s; 则物体的初速度大小为
(2)在前3s内,x方向的分位移大小
x3=vx t=30×3m=90m
y方向的分位移大小
故
16.(1) 飞机应该朝着北偏东,与正北方的夹角方向飞行;(2)1.51h
【详解】(1)飞机相对地面的速度
414km/h=115m/s
风的速度为
54km/h=15m/s
根据速度合成的平行四边形法则,如图所示
合速度的方向是从南向北的,所以飞机应该向着北偏东的方向飞行,设北偏东为θ角,则有
所以偏转角大小为
(2)飞机实际的速度为
所测地区的南北长度为621km,该测量需要的时间为
17.(1)8m/s2;1.08N(2)0.4m
【详解】(1)毛绒玩具上升过程中,根据对称性可得加速运动和减速运动的时间相等,均为t==1s
根据位移时间关系可得:=
解得:a1=8m/s2;
对毛绒玩具进行受力分析,根据牛顿第二定律可得:F-mg=ma1,
解得:F=1.08N;
(2)设毛绒玩具水平匀加速运动的距离为x,放开时的速度为v,匀加速过程中,根据运动学公式可得:v2=2a2x,
从C点抛出后做平抛运动,竖直方向:hAB=
解得:t2=0.4s
水平方向:s-x=vt2,
解得:x=0.4m.
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