人教版物理高一下册 抛体运动单元练习(Word版 含答案)

一、第五章 抛体运动易错题培优（难）
1．2022年第24届冬奥会由北京市和张家口市联合承办。

滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图所示。

若斜面雪坡的倾角37θ=︒，某运动员（可视为质点）从斜面雪坡顶端M 点沿水平方向飞出后，在空中的姿势保持不变，不计空气阻力，若运动员经3s 后落到斜面雪坡上的N 点。

运动员离开M 点时的速度大小用0v 表示，运动员离开M 点后，经过时间t 离斜坡最远。

（sin370.60︒=，cos370.80︒=，g 取210m/s ），则0v 和t 的值为（ ）
A ．15m/s 2.0s
B ．15m/s 1.5s
C ．20m/s 1.5s
D ．20m/s 2.0s
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
运动员离开M 点做平抛运动，竖直方向上有
212
h gt =
解得
45m h =
由几何关系有
tan h
x θ
=
又
0x v t =
解得
020m/s v =
运动员离开斜坡最远时速度方向与斜坡平行，有
tan y v v θ=
又
y gt =v
解得
1.5s t =
选项C 正确，ABD 错误。

故选C。

2．一阶梯如图所示，其中每级台阶的高度和宽度都是0.4m，一小球以水平速度v飞出，欲打在第四台阶上，则v的取值范围是（）
A6m/s22m/s
v
<<B．22m/s 3.5m/s
v
<≤
C2m/s6m/s
v
<<D6m/s23m/s
v
<<
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
若小球打在第四级台阶的边缘上高度4
h d
=，根据2
1
1
2
h gt
=，得
1
880.4
s0.32s
10
d
t
g
⨯
===
水平位移14
x d
=则平抛的最大速度
1
1
1
2m/s
0.32
x
v
t
===
若小球打在第三级台阶的边缘上，高度3
h d
=，根据2
2
1
2
h gt
=，得
2
6
0.24s
d
t
g
==
水平位移23
x d
=，则平抛运动的最小速度
2
2
2
6m/s
0.24
x
v
t
===
所以速度范围
6m/s22m/s
v
<<
故A正确。

故选A。

【点睛】
对于平抛运动的临界问题，可以通过画它们的运动草图确定其临界状态及对应的临界条件。

3．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 s 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 。

4．甲、乙两船在静水中航行的速度分别为5m/s 和3m/s ，两船从同一渡口过河，已知甲船以最短时间过河，乙船以最短航程过河，结果两船抵达对岸的地点恰好相同。

则水的流速为（ ） A ．3m/s B ．3.75m/s
C ．4m/s
D ．4.75m/s
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
由题意，甲船以最短时间过河，乙船以最短航程过河，结果两船抵达对岸的地点恰好相同，可知，甲乙实际速度方向一样，如图所示
可得
tan v v θ=
水甲
cos v v θ=
乙
水
两式相乘，得
3sin =5
v v θ=
乙甲 则3
tan =4
v v θ=水
甲，解得v 水=3.75m/s ，B 正确，ACD 错误。

故选B 。

5．如图所示,一铁球用细线悬挂于天花板上,静止垂在桌子的边缘, 细线穿过一光盘的中间孔,手推光盘在桌面上平移, 光盘带动细线紧贴着桌子的边缘以水平速度v 匀速运动,当光盘由
A 位置运动到图中虚线所示的
B 位置时 ,细线与竖直方向的夹角为θ,此时铁球
A ．竖直方向速度大小为cos v θ
B ．竖直方向速度大小为sin v θ
C ．竖直方向速度大小为tan v θ
D ．相对于地面速度大小为v 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
线与光盘交点参与两个运动，一是逆着线的方向运动，二是垂直线的方向运动，则合运动的速度大小为v ，由数学三角函数关系，则有：sin v v v θ==球线，而线的速度的方向，即为小球上升的速度大小，故B 正确，AC 错误；球相对于地面速度大小为
()2
2sin v v v θ'=+，故D 错误．
【点睛】
对线与CD 光盘交点进行运动的合成与分解，此点既有逆着线方向的运动，又有垂直线方向的运动，而实际运动即为CD 光盘的运动，结合数学三角函数关系，即可求解．
6．如图所示，从倾角θ=37°的斜面上方P 点，以初速度v 0水平抛出一个小球，小球以10m/s 的速度垂直撞击到斜面上，过P 点作一条竖直线，交斜面于Q 点，则P 、Q 间的距离为（sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g =10m/s 2）（ ）
A ．5.4m
B ．6.8m
C ．6m
D ．7.2m
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
设小球垂直撞击到斜面上的速度为v ，竖直速度为v y ，由几何关系得
sin37
cos37y
v
v
v
v
︒=
︒=
解得
sin376m/s
cos378m/s
y
v v
v
v
=︒=
=︒=
设小球下落的时间为t，竖直位移为y，水平位移为x，由运动学规律得，竖直分速度
y
gt
=
v
解得
t=0.8s
竖直方向
2
1
2
y gt
=
水平方向
x v t
=
设P、Q间的距离为h，由几何关系得
tan37
h y x
=+︒
解得
h=6.8m
选项B正确，ACD错误。

故选B。

7．如图所示，套在竖直细杆上的轻环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连，施加外力让A沿杆以速度v匀速上升，从图中M位置上升至与定滑轮的连线处于水平N 位置，已知AO与竖直杆成θ角，则（）
A．刚开始时B的速度为
cos
v
θ
B．A匀速上升时，重物B也匀速下降
C．重物B下降过程，绳对B的拉力大于B的重力
D．A运动到位置N时，B的速度最大
【答案】C
【解析】
【详解】
A.对于A，它的速度如图中标出的v，这个速度看成是A的合速度，其分速度分别是
a b
v v
、，其中
a
v就是B的速率（同一根绳子，大小相同），故刚开始上升时B的速度
cos
B
v vθ
=，故A不符合题意；
B.由于A匀速上升，θ在增大，所以B v在减小，故B不符合题意；
C .B做减速运动，处于超重状态，绳对B的拉力大于B的重力，故C符合题意；
D.当运动至定滑轮的连线处于水平位置时90
θ=︒，所以0
B
v=，故D不符合题意。

8．如图所示，在一倾角为ϕ的斜面底端以一额定速率0v发射物体，要使物体在斜面上的射程最远，忽略空气阻力，那么抛射角θ的大小应为（）
A．
42
πϕ
-B．
4
π
ϕ
-C．
42
πϕ
+D．
4
π
ϕ
+
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
以平行于斜面为x轴，垂直于斜面为y轴，发射点为原点，建立平面直角坐标系，由运动学方程得
()
()
2
2
1
cos sin
2
1
sin cos0
2
x v t g t
y v t g t
θϕϕ
θϕϕ
⎧
=-⋅-⋅
⎪⎪
⎨
⎪=-⋅-⋅=
⎪⎩
解得
()
2
2
sin2sin
cos
v
x
g
θϕϕ
ϕ
--
=⋅
显然当
42
πϕ
θ=+时
()
2
max1sin
v
x
gϕ
=
+。

故选C。

9．如图所示，固定斜面AO、BO与水平面夹角均为45°。

现从A点以某一初速度水平抛出一个小球（可视为质点），小球恰能垂直于BO落在C点，若OA=6m，则O、C的距离为（）
A．22m B2m
C．2m D．3m
【答案】C
【解析】
【详解】
ABCD．以A点为坐标原点，AO为y轴，垂直于AO为x轴建立坐标系，x轴正方向斜向
上，y轴正方向斜向下，分解速度和加速度，则小球在x
2
，加速度为
2
2
g的匀减速直线运动，末速度刚好为零，运动时间0
v
t
g
=；在y轴上做初速度为0
2
2
，加速度为
2
2
g的匀加速直线运动，末速度
00
22
2
22
Cy
v v gt v
=+=
利用平均速度公式得位移关系
000
22
(2)
22
::3:1
22
v v t v t
OA OC==
则
1
2m
3
OC OA
==
综上所述，ABD错误C正确。

故选C。

10．如图所示，不计所有接触面之间的摩擦，斜面固定，两物体质量分别为1m 和2m ，且
12m m <．若将质量为2m 的物体从位置A 由静止释放，当落到位置B 时，质量为2m 的物
体的速度为2v ，且绳子与竖直方向的夹角为θ，则这时质量为1m 的物体的速度大小1v 等于（ ）
A ．2sin v θ
B ．
2
sin v θ
C ．2cos v θ
D ．
2
cos v θ
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
当m 2落到位置B 时将其速度分解，作出速度分解图，则有
v 绳=v 2cosθ
其中v 绳是绳子的速度等于m 1上升的速度大小v 1.则有v 1=v 2cosθ 故选C. 【点睛】
当m 2落到位置B 时将其速度分解，作出速度分解图，由平行四边形定则求出m 1的速度大小v 1．
11．如图，小球从倾角为θ 的斜面顶端A 点以速率v 0做平抛运动，则（ ）
A ．若小球落到斜面上，则v 0越大，小球飞行时间越大
B ．若小球落到斜面上，则v 0越大，小球末速度与竖直方向的夹角越大
C ．若小球落到水平面上，则v 0越大，小球飞行时间越大
D ．若小球落到水平面上，则v 0越大，小球末速度与竖直方向的夹角越大 【答案】AD 【解析】
【分析】
若小球落到斜面上，竖直位移与水平位移之比等于tanθ，列式分析时间与初速度的关系．将速度进行分解，求出末速度与竖直方向夹角的正切．
若小球落到水平面上，飞行时间一定．由速度分解求解末速度与竖直方向的夹角的正切，再进行分析．
【详解】
A．若小球落到斜面上，则有
2
00
1
2
tan
2
gt
y gt
x v t v
θ===
得
2tan
v
t
g
θ
=
可知t∝v0，故A正确．
B．末速度与竖直方向夹角的正切
1
tan
2tan
y
v
v
α
α
==
tanα保持不变，故B错误．
C．若小球落到水平面上，飞行的高度h一定，由2
1
2
h gt
=得
2h
t
g
=
可知t不变．故C错误．
D．末速度与竖直方向的夹角的正切
00
tan
y
v v
v gt
β==
t不变，则v0越大，小球末速度与竖直方向的夹角越大，故D正确．
故选AD．
【点睛】
本题关键抓住水平位移和竖直位移的关系，挖掘隐含的几何关系，运用运动的分解法进行研究．
12．如图所示，一光滑宽阔的斜面，倾角为θ，高为h，重力加速度为g。

现有一小球在A 处贴着斜面以水平速度v0射出，最后从B处离开斜面，下列说法中正确的是（）
A ．小球的运动轨迹为抛物线
B ．小球的加速度为g tan θ
C ．小球到达B
D ．小球到达B 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．小球受重力和支持力两个力作用，合力沿斜面向下，与初速度垂直，做类平抛运动，轨迹为抛物线，A 正确；
B ．小球所受合力为重力沿斜面向下的分力，根据牛顿第二定律
sin mg ma θ=
因此加速度
sin a g θ=
B 错误；
小球沿斜面方向做匀加速运动
21
sin sin 2
h g t θθ=⋅ 可得运动时间
t =
C 正确；
D ．水平位移应是AB 线段在水平面上的投影，到达B 点的沿水平x 方向的位移
0x t v ==
沿水平y 方向的位移
cot y h θ=
因此水平位移
s =>
D 错误。

故选AC 。

13．如图，地面上固定有一半径为R 的半圆形凹槽，O 为圆心，AB 为水平直径。

现将小球（可视为质点）从A 处以初速度v 1水平抛出后恰好落到D 点；若将该小球从A 处以初速度v 2水平抛出后恰好落到C 点，C 、D 两点等高，OC 与水平方向的夹角θ=60°，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A ．小球从开始运动到落到凹槽上，前后两次的时间之比为1∶2
B ．v 1：v 2=1∶3
C ．小球从开始运动到落到凹槽上，速度的变化量两次相同
D ．小球从开始运动到落到凹槽上，前后两次的平均速度之比为1∶2 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．平抛运动竖直方向上是自由落体运动，两次都落到同一高度，因此运动时间相同，A 错误；
B ．第一次水平位移
o 11(1cos60)2x R R =-=
第二次水平位移
o 13(1+cos60)2
x R R ==
由于运动时间相同，因此
112213
v x v x == B 正确；
C ．由于两次的加速度相同，运动时间相同，因此速度变化量相同，C 正确；
D ．第一次位移
1s R =
第二次位移
23s R =
平均速度等于位移与时间的比，由于运动时间相同，因此平均速度之比为13 ，D 错误。

故选BC 。

14．如图所示，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑斜面，在斜面底端将一物块以初速度
1v 沿斜面上滑，同时在斜面底端正上方高h 处以初速度2v 水平抛出一小球，已知当物块的
速度最小时，小球与物块恰在斜面中点相撞，忽略空气阻力，那么下列说法正确的有（ ）
A ．物块与小球相遇的时间()
221sin h
t g θ=
+B ．物块初速度212sin 21sin v gh θθ
=⋅+ C ．小球初速度()
222sin 221sin v gh θ
θ=⋅+
D ．斜面的水平长度2sin 21sin L h θ
θ
=⋅+
【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】
设物块在斜面上运动的距离为s ，由牛顿第二定律得
sin mg ma θ=
由运动学方程得
212221sin 2cos v as h s gt s v t
θθ⎧=⎪
⎪
-=⎨⎪
=⎪⎩
又因为
2cos s L θ=⋅
联立解得
()
221sin h
t g θ=
+212
sin 21sin v gh θ
θ
=⋅+ ()
2221sin 2221sin v gh θθ⋅+=
2sin 21sin L h θ
θ
=
⋅+
故ABD 正确，C 错误。

故选ABD 。

15．如图所示，a ，b 两个小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度同时水平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面的竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，则（ ）
A ．一定是b 球先落在斜面上
B ．可能是a 球先落在半圆轨道上
C ．当0210gR
v >时，一定是a 球先落到半圆轨道上 D ．当043gR
v <
时，一定是b 球先落在斜面上 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．将圆轨道和斜面轨道重合在一起，如图所示
交点为A ，初速度合适，小球可做平抛运动落在A 点，则运动的时间相等，即同时落在半圆轨道和斜面上。

若初速度不适中，由图可知，可能小球先落在斜面上，也可能先落在圆轨道上，故A 错误，B 正确；
CD ．斜面底边长是其竖直高度的2倍，由几何关系可知，斜面与水平面之间的夹角
1tan 2
θ=
由图中几何关系可知
42cos sin 5h R R θθ=⋅⋅=
，82cos cos 5
x R R θθ=⋅= 当小球落在A 点时
2
12
h gt =
，0x v t = 联立得
0v =
所以当0v >
a 球先落到半圆轨道上，当0v <时，一定是
b 球先落在斜面上，故C 正确，D 错误。

故BC 正确。