江苏省江阴四校抛体运动专题练习(解析版)
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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.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 。
4.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.
5.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 。
6.如图所示,是竖直平面内的直角坐标系,P 、Q 分别是y 轴和x 轴上的一点,这两点到坐标原点的距离均为L 。从P 点沿x 轴正向抛出一个小球,小球只在重力作用下运动,恰好经过Q 点,现改变抛出点的位置(仍从第一象限抛出),保持抛出速度的大小和方向不变,要使小球仍能经过Q 点,则新的抛出点坐标(x 、y )满足的函数关系式为( )
A .(
)2
L L
x -
B .()2
32L L
x -
C .(
)2
2L L
x -
D .()2
2L L
x -
【答案】A