高一抛体运动单元测试卷(含答案解析)

一、第五章抛体运动易错题培优（难）
1．如图，光滑斜面的倾角为θ＝45°，斜面足够长，在斜面上A点向斜上方抛出一小球，初速度方向与水平方向夹角为α，小球与斜面垂直碰撞于D点，不计空气阻力；若小球与斜面碰撞后返回A点，碰撞时间极短，且碰撞前后能量无损失，重力加速度g取10m/s2。

则可以求出的物理量是（）
A．α的值
B．小球的初速度v0
C．小球在空中运动时间
D．小球初动能
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
设初速度v0与竖直方向夹角β，则β＝90°−α（1）；
由A点斜抛至至最高点时，设水平位移为x1，竖直位移为y1，由最高点至碰撞点D的平抛过程Ⅱ中水平位移为x2，竖直位移y2。

A点抛出时：
sin
x
v vβ
=（2）
10
cos
y
v vβ
=（3）
2
1
12
y
v
y
g
=（4）
小球垂直打到斜面时，碰撞无能力损失，设竖直方向速度v y2，则水平方向速度保持0
sin
x
v vβ
=不变，斜面倾角θ＝45°，
20
tan45sin
y x x
v v v vβ
===（5）
2
2
22
y
y
y
g
=（6）
()
222
12
cos sin
2
v
y y y
g
ββ
-
∆=-=（7），
平抛运动中，速度的偏向角正切值等于位移偏向角的正切值的二倍，所以：
()111111tan 90222tan y x v y x v ββ
==-=（8） 由（8）变形化解：
2
011cos sin 2tan v x y g
ββ
β==（9）
同理，Ⅱ中水平位移为：
22022sin 2tan 45v x y g
β
==（10）
()
2012sin sin cos v x x x g
βββ+=+=
总（11） =tan45y
x ∆总
故
=y x ∆总
即
2sin sin cos βββ-=-（12）
由此得
1
tan 3
β=
19090arctan 3
αβ=-=-
故可求得α的值，其他选项无法求出； 故选：A 。

2．一小船在静水中的速度为3m/s ，它在一条河宽150m 、水流速度为4m/s 的河流中渡河，则该小船（ ） A ．能到达正对岸 B ．渡河的时间不少于50s
C ．以最短时间渡河时，它渡河的位移大小为200m
D ．以最短位移渡河时，位移大小为150m 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A ．因为船在静水中的速度小于河水的流速，由平行四边形法则求合速度不可能垂直河岸，小船不可能垂直河岸正达对岸，选项A 错误；
B ．当船在静水中的速度垂直河岸时，渡河时间最短
min 150s 50s 3
d t v =
==船 选项B 正确；
C ．船以最短时间50s 渡河时，沿水流方向的位移大小
450m 200m min x v t ==⨯=水
渡河位移应为水流方向的位移与垂直河岸方向位移的合位移，选项C 错误； D ．因为船在静水中的速度小于河水的流速，由平行四边形法则求合速度不可能垂直河岸，小船不可能垂直河岸正达对岸。

若以最短位移渡河，情景如图
根据三角形相似可知，最短位移
150m 200m v s v =
⨯=水船
选项D 错误。

故选B 。

3．如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M ，长杆的一端放在地上通过铰链连接形成转轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方O 点处，在杆的中点C 处拴一细绳，绕过两个滑轮后挂上重物M ，C 点与O 点距离为L ，现在杆的另一端用力，使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角速度ω缓缓转至水平位置（转过了90︒角），此过程中下述说法中正确的是（ ）
A ．重物M 做匀速直线运动
B ．重物M 先超重后失重
C ．重物M 的最大速度是L ω，此时杆水平
D ．重物M 的速度先减小后增大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
ACD ．设C 点线速度方向与绳子沿线的夹角为θ（锐角），由题知C 点的线速度为
c v L ω=
该线速度在绳子方向上的分速度为1v
1cos v L ωθ=
θ的变化规律是从开始最大（90°）然后逐渐变小，所以1v 逐渐变大，直至绳子和杆垂直，θ变为零度，绳子的速度变为最大，为ωL ；然后，θ又逐渐增大，1v 逐渐变小，绳子的速度变慢。

所以知重物的速度先增大后减小，且最大速度为ωL ，此时杆是与绳垂直，而不是水平的，故ACD 错误；
B ．上面的分析得出，重物的速度先增大后减小，所以重物M 先向上加速后向上减速，即先超重后失重，故B 正确。

故选B 。

【点睛】
解决本题的关键在于掌握运动的合成与分解，把C 点的速度分解为沿绳方向和垂直于绳的方向，沿绳方向的分速度等于重物的速度。

4．不可伸长的轻绳通过定滑轮，两端分别与甲、乙两物体连接，两物体分别套在水平、竖直杆上。

控制乙物体以v =2m/s 的速度由C 点匀速向下运动到D 点，同时甲由A 点向右运动到B 点，四个位置绳子与杆的夹角分别如图所示，绳子一直绷直。

已知sin37°=0.6，cos37°=0.8。

则下列说法正确的是（ ）
A ．甲在A 点的速度为2m/s
B ．甲在A 点的速度为2.5m/s
C ．甲由A 点向B 点运动的过程，速度逐渐增大
D ．甲由A 点向B 点运动的过程，速度先增大后减小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．将甲的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图所示，拉绳子的速度等于甲沿绳子方向的分速度，设该速度为v 绳，
根据平行四边形定则得，B 点的实际速度
cos53B v v =
︒
绳
同理，D 点的速度分解可得
cos37D v v =︒绳
联立解得
cos53cos37B D v v ︒=︒
那么，同理则有
cos37cos53A C v v ︒=︒
由于控制乙物体以2m s v =的速度由C 点匀速向下运动到D 点，因此甲在A 点的速度为
1.5m A v =，AB 错误；
CD ．设甲与悬点连线与水平夹角为α，乙与悬点连线与竖直夹角为β，由上分析可得
cos cos A C v v αβ=
在乙下降过程中，α角在逐渐增大，β角在逐渐减小，则有甲的速度在增大，C 正确，D 错误。

故选C 。

5．在光滑水平面上，有一质量为m 的质点以速度0v 做匀速直线运动。

t =0时刻开始，质点受到水平恒力F 作用，速度大小先减小后增大，运动过程中速度最小值为
01
2
v 。

质点从开始受到恒力作用到速度最小的过程经历的时间为t ，发生位移的大小为x ，则判断正确的是（ ）
A ．0
2mv t F
=
B ．0
34mv t F =
C ．20
34mv x F
=
D ．2
218mv x F
=
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．在t =0时开始受到恒力F 作用，加速度不变，做匀变速运动，若做匀变速直线运动，
则最小速度可以为零，所以质点受力F 作用后一定做匀变速曲线运动。

设恒力与初速度之间的夹角是θ，最小速度
100sin 0.5v v v θ==
解得
sin 0.5θ=
设经过t 质点的速度最小，将初速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解，故在沿恒力方向上有
0cos30-0F
v t m
︒= 解得
32mv t F
=
故AB 错误；
CD ．垂直于恒力F 方向上发生的位移
20
03(sin )4mv x v θt F
==
沿力F 方向上发生的位移
2
22003311()()2228mv mv F
y at m F F
===
位移的大小为
2
22
218mv s x y F
=+=
故D 正确，C 错误； 故选D 。

6．如图所示，竖直墙MN ，小球从O 处水平抛出，若初速度为v a ，将打在墙上的a 点；若初速度为v b ，将打在墙上的b 点．已知Oa 、Ob 与水平方向的夹角分别为α、β，不计空气阻力．则v a 与v b 的比值为（ ）
A ．
sin sin α
β
B ．
cos cos β
α
C tan tan α
β
D tan tan β
α
【答案】D 【解析】
根据平抛运动知识可知：
2
12tan 2a a a
gt
gt v t v α== ，则2tan a a v t g α= 同理可知：2tan b b v t g
β
=
由于两次运动水平方向上的位移相同，根据s vt =
解得：a b v v =
，故D 正确；ABC 错误； 故选D
7．一群小孩在山坡上玩投掷游戏时，有一小石块从坡顶水平飞出，恰好击中山坡上的目标物。

若抛出点和击中点的连线与水平面成角α，该小石块在距连线最远处的速度大小为
v ，重力加速度为g ，空气阻力不计，则（ ）
A ．小石块初速度的大小为cos v
α
B ．小石块从抛出点到击中点的飞行时间为sin v g
α
C ．抛出点与击中点间的位移大小为22sin v g
α
D ．小石块击中目标时，小石块的速度的方向与抛出点和击中点的连线的夹角也为α 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
A ．石块做的是平抛运动，当石块与连线的距离最远时，石块的速度与山坡斜面平行，所以把石块的速度沿水平和竖直方向分解，水平方向上可得
0cos v
v α
=
即为平抛运动的初速度的大小，选项A 正确；
BC ．设抛出点与击中点间的距离为L ，则由平抛运动的规律得 水平方向上
0cos L v t α=
竖直方向上
21sin 2
L gt α=
由以上两个方程可以解得
232sin cos v L g αα
=
2
2sin cos v t g α
α
=
选项BC 错误；
D ．小石块击中目标时，竖直分速度
2
2sin cos y v v gt α
α
==
则击中目标时速度方向与水平方向的夹角
20
2sin tan 2tan cos y v v v α
βαα
=
=
=
所以小石块击中目标时，小石块的速度的方向与抛出点和击中点的连线的夹角不等于α，选项D 错误。

故选A 。

8．质量为5kg 的质点在x －y 平面上运动，x 方向的速度图像和y 方向的位移图像分别如图所示，则质点（ ）
A ．初速度大小为5m/s
B ．所受合外力大小为3N
C ．做匀变速直线运动
D ．任意1s 内速度的改变量为3m/s
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
A ．由图可知x 方向初速度为4m/s x v =， y 方向初速度
6
-m/s=-3m/s 2
y v =
所以质点的初速度
2205m/s x y v v v =+=
选项A 正确； B ．x 方向的加速度
228-4
m/s =2m/s 2
a =
所以质点的合力
10N F ma ==合
选项B 错误；
C ．x 方向的合力恒定不变，y 方向做匀速直线运动，合力为零，则质点的合力恒定不变，做匀变速曲线运动，选项C 错误；
D ．任意1s 内速度的改变量为
2m/s v at ∆==
选项D 错误。

故选A 。

9．如图所示，斜面ABC 放置在水平地面上，AB =2BC ，O 为AC 的中点，现将小球从A 点正上方、A 与F 连线上某一位置以某一速度水平抛出，落在斜面上．己知D 、E 为AF 连线上的点，且AD=DE=EF ，D 点与C 点等高．下列说法正确的是
A ．若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的飞行时间由初速度大小决定
B ．若小球从D 点抛出，有可能垂直击中O 点
C ．若小球从E 点抛出，有可能垂直击中O 点
D ．若小球从F 点抛出，有可能垂直击中C 点 【答案】AD 【解析】 【详解】
A ．假设∠A 的为θ，若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，将落点的速度分解在水平方向和竖直方向，则：
0tan y θ=
v v
y gt =v
所以，解得：
tan v t g θ=
角度是确定的
1
tan 2
BC AB θ=
= 可以解得：
2v t g
=
所以小球的飞行时间由初速度大小决定．故A 正确．
BCD ．若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的飞行时间由初速度大小决定． 水平方向的位移：
2
000022v v x v t v g g
==⋅=
竖直方向的位移：
2
22002211()22v v y gt g x AD g g
=====
则抛出点距离A 点的距离为：
33
'tan 22
y y x y AD θ=+=
= 所以若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的水平位移和竖直位移相等． 垂直击中O 点，有：
12
o x AB BC AD =
==，则3
'2o y AD =
即在DE 的中点抛出才有可能垂直击中O 点，故小球从D 点、E 点抛出均不能垂直击中O 点，故BC 错误． 垂直击中O 点，有：
2C x AB AD ==，则3'32
C C y x A
D ==
即小球从F 点抛出，有可能垂直击中C 点．故D 正确．
10．高度为d 的仓库起火，现需要利用仓库前方固定在地面上的消防水炮给它灭火。

如图所示，水炮与仓库的距离为d ，出水口的横截面积为S 。

喷水方向可自由调节，功率也可以变化，火势最猛的那层楼窗户上、下边缘离地高度分别为0.75d 和0.25d ，（要使火火效果最好）要求水喷入时的方向与窗户面垂直，已知水炮的效率为η，水的密度为ρ，重力加速度为g ，不计空气阻力，忽略水炮离地高度。

下列说法正确的是（ ）
A dg
B 2dg
C ．若水从窗户的正中间进入，则此时的水炮功率最小
D ．满足水从窗户进入的水炮功率最小值为()3
21
22S gd ρη
【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】
A ．把抛出水的运动逆向思维为平抛运动，根据平抛运动规律有
0v ==水从上边缘进入0.75h d =，解得
0v ==
故A 错误；
B ．水从下边缘进入0.25h d =，解得
0v ==故B 错误；
C ．逆向思维，水到达水炮时
0x v v =
，y v =则有
v ==根据数学知识可知，当2d h =，即0.5h d =时，v 最小，对应位置为窗户正中间，故C 正确；
D ．由上面的分析可知，当v
的最小值v 最小值为
()223
3212122122mv vt S g Sv W Sv P t t d t ρρηηρη
η===== 故D 正确。

故选CD 。

11．如图所示，在竖直平面内坐标系中的第一象限内有沿x 轴正方向的恒定风力，将质量为0.1kg m =小球以初速度04m/s v =从O 点竖直向上抛出，到达最高点的位置为M 点，落回x 轴时的位置为N （图中没有画出），若不计空气阻力，坐标格为正方形，g 取
210m/s ，则（ ）
A ．小球在M 点的速度大小为5m/s
B ．位置N 的坐标为(120)，
C ．小球到达N 点的速度大小为410m/s
D ．风力大小为10N 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．设正方形的边长为0s ，小球竖直方向做竖直上抛运动有
01v gt =
解得
10.4s t =
0122v s t =
水平方向做匀加速直线运动有
1
0132
v s t =
解得小球在M 点的速度大小为
16m/s v =
选项A 错误；
B ．由竖直方向运动的对称性可知，小球再经过1t 到达x 轴，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，位置N 的坐标为（12，0），选项B 正确；
C ．到N 点时竖直分速度大小为04m/s v =，水平分速度
1212m/s x N v a t v ===水平
小球到达N 点的速度大小为
22
20410m/s x v v v =+=
选项C 正确； D ．水平方向上有
11v at =
解得
215m/s a =水平
所以风力大小
1.5N
F ma
==
水平
选项D错误。

故选BC。

12．如图甲所示是网球发球机。

某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度，然后向竖直墙面发射网球。

假定网球均水平射出，某两次射出的网球碰到墙面时速度与水平方向夹角分别为30°和60°，如图乙所示。

若不考虑网球在空中受到的阻力，则（）
A．两次发射网球的初速度大小之比为3：1
B．网球碰到墙面前在空中运动时间之比为1:3
C．网球下落高度之比为1：3
D．网球碰到墙面时速度大小之比为3：1
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由题知，小球两次平抛运动的水平位移相同，设为x，根据平抛运动规律，位移与水平方向夹角的正切值是速度与水平方向夹角的正切值的一半，可得
1
tan
2
y
x
θ
=
竖直方向做自由落体运动，可得
2
1
2
y gt
=
联立得：
tan
x
t
g
θ
=
所以两次运动的时间之比为：
1
2
tan30
3
tan60
o
o
x
g
t
t x
g
==
根据x=v0t，得：
012
021
3
1
v t
v t
==
故A错误；故B正确；
C．根据2
1
2
y gt
=，得下降高度之比：
2
11
2
22
1
3
y t
y t
==
故C正确；
D．根据平抛运动规律可知，网球碰到墙面时速度大小
cos cos
x
v v
v==
θθ
可得，网球碰到墙面时速度大小之比为
01
1
202
cos601
cos301
v
v
v v
︒
==
︒
故D错误。

故选BC。

13．如图，竖直放置间距为d的两个平行板间存在水平方向的风力场，会对场中的物体产生水平向右的恒定风力作用，与两板上边缘等高处有一个质量为m的小球P（可视为质点）。

现将小球P从两板正中央由静止释放，最终小球运动到右板上的位置O。

已知小球下降的高度为h，小球在竖直方向只受重力作用，重力加速度大小为g，则从开始位置运动到位置O的过程中（）
A．水平风力
2
mgd
F
h
=
B．小球P的运动时间
2h
t
g
=
C．小球P运动的加速度a=g
D．小球P运动的轨迹为曲线
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】
D．由于水平方向风力恒定，竖直方向重力恒定，因此两个力的合力恒定，又由于初速度
为零，因此物体做初速度为零的匀加速直线运动，运动轨迹为直线，D 错误； A ．小球所受力的方向与运动方向相同，因此
2d F
mg h
= 可得
2mgd
F h
=
A 正确；
B ．在竖直方向上，小球做自由落体运动
212
h gt =
运动的时间
2h t g
=
B 正确；
C ，小球竖直方向加速度为
a g =竖
水平方向加速度为
2F gd a m h
=
=水 C 错误。

故选AB 。

14．如图所示，半圆形轨道半径为R ，AB 为水平直径．一个小球从A 点以不同初速度0v 水平抛出．不计空气阻力，则下列判断正确的是( )
A ．想使小球落到轨道上时的竖直分速度最大，小球应该落在轨道的最低点
B ．虽然小球初速度不同，小球落到轨道上时的速度方向和水平方向之间的夹角都相同
C ．若初速度0v 取值适当，可以使小球垂直撞击半圆轨道
D ．无论 0v 取何值，小球都不可能垂直撞击半圆轨道 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
A ．想使小球落到轨道上时的竖直分速度最大，则根据2v gh = 可知小球应该落在轨道的最低点，故A 正确；
B ．小球落在圆弧面上不同点时，结合圆弧可知位移的偏向角tan =
y
x
θ会随着落点的不同而发生变化，根据平抛运动的推论可知速度偏向角tan 2tan αθ=，所以小球落到轨道上时的速度方向和水平方向之间的夹角不相同，故B 错误；
CD ．根据平抛运动的推论：速度反向延长线过水平位移的中点，若小球垂直落在圆弧面上，则速度方向延长线过圆心，违背了速度反向延长线过水平位移的中点，所以无论 0v 取何值，小球都不可能垂直撞击半圆轨道，故D 正确；C 错误；
15．如图所示，水平地面的上空有一架飞机在进行投弹训练，飞机沿水平方向做匀加速直线运动．当飞机飞过观察点B 点正上方A 点时投放一颗炸弹，经时间T 炸弹落在观察点B 正前方1L 处的C 点，与此同时飞机投放出第二颗炸弹，最终落在距观察点B 正前方2L 处的D 点，且21L 3L =，空气阻力不计，以下说法正确的有（ ）
A ．飞机第一次投弹时的速度为1
L T B ．飞机第二次投弹时的速度为1
2L T
C ．飞机水平飞行的加速度为
1
2
L T D ．两次投弹时间间隔T 内飞机飞行距离为1
4L 3
【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
A 、第一次投出的炸弹做平抛运动，在时间T 内水平方向匀速直线运动的位移为L 1，故第一次投弹的初速度为1
1L v T
=
；故A 正确. BC 、设飞机的加速度为a ，第二次投弹时的速度为2v ，由匀变速直线运动的规律可知：
()21211
v T aT L v aT T 2+=-+，而21L 3L =，解得：122L a 3T =，1215L v v aT 3T =+=，
故B 、C 均错误.
D 、两次投弹间隔T 内飞机飞行的距离2114123
L s v T aT =+=；故D 正确. 故选AD.。