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通用版带答案高中物理必修二第五章抛体运动微公式版重点知识归纳
1
单选题
1、如图所示,某同学用一个小球在O点对准前方的一块竖直放置的挡板,O与A在同一高度,小球的水平初速度分别是v1、v2、v3,不计空气阻力。打在挡板上的位置分别是B、C、D,且AB:BC:CD=1:3:5。则v1、v2、v3之间的正确关系是( )
A.v1:v2:v3=3:2:1B.v1:v2:v3=5:3:1
C.v1:v2:v3=6:3:2D.v1:v2:v3=9:4:1
答案:C
三个小球做平抛运动,水平位移相同,由
x=vt
可得
v=xt
竖直方向有
y1=AB=12gt12
y2=AB+BC=12gt22
y3=AB+BC+CD=12gt32
解得
t1=2ABg
t2=2(AB+BC)g
t3=2(AB+BC+CD)g
所以
v1:v2:v3=1t1:1t2:1t3=1AB:1AB+BC:1AB+BC+CD=1:12:13=6:3:2
故选C。
2、“幸得有你,山河无恙。千里驰援,勇士凯旋”,2020年4月10日,载着最后一批广东援鄂医疗队英雄的客车返回。假设某车在水平公路上转弯,沿曲线MPN行驶,速度逐渐减小,v是汽车经过P点时的速度。图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向,其中可能正确的是( )
A.B.
C.D.
答案:C
AD.汽车在水平公路上转弯,汽车沿曲线由M向P行驶,汽车所受合力F的方向指向运动轨迹的凹侧,故AD错误;
BC.汽车的速度在减小,则合力在做负功,合力的方向与速度方向的夹角大于90°,故B错误,C正确。
故选C。
3、物体a在距地面高度为H处以初速度v0做平抛运动,距a的抛出点水平距离为s且等高的物体b同时开始无初速度下落,两物体在空中相遇。两物体可看做质点,不考虑空气阻力,则以下说法正确的是( )
A.如果增大物体a的初速度v0,则ab在空中不能相遇
B.如果增大物体a的初速度v0,则ab在空中一定相遇
C.如果物体b的竖直初速度不是零,则ab在空中可以相遇
D.如果物体b的水平初速度不是零,则ab在空中不能相遇
答案:B
AB.ab在空中相遇是因为在竖直方向上两物体都是自由落体运动,在相同的时间内竖直位移相同,相遇时a的水平位移为s;如果增大物体a的初速度v0,a在水平位移为s所用的时间变短,但ab的竖直位移相同,所以ab在空中一定相遇,故B正确,A错误;
C.如果物体b的竖直初速度不是零,则ab在相同的时间内竖直位移不相同,ab在空中不能相遇,故C错误;
D.如果物体b的水平初速度不是零,且水平方向相向而行,ab在水平位移的代数和为s,所用的时间变短,ab的竖直位移相同,ab在空中一定相遇,故D错误。
故选B。
4、如图所示,AB杆以恒定角速度绕A点转动,并带动套在水平杆OC上的小环M运动,运动开始时,AB杆在竖直位置,则小环M的加速度将( )
A.逐渐增大B.先减小后增大
C.先增大后减小D.逐渐减小
答案:A
如图所示
环沿OC向右运动,其速度v可分为垂直AB的速度v1,沿AB方向的v2,则
v1=ωr=ωhcosθ
故环的速度
v=v1cosθ=ωhcos2θ
环的加速度
a=ΔvΔt=ΔvΔ(cosθ)⋅Δ(cosθ)Δθ⋅ΔθΔt
即
a=-2ωhsin3θ(-cosθ)⋅ω=2ω2xcosθsin3θ
因为θ变小,则a变大。
故选A。
5、如图所示,以10m/s的水平初速度抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为θ=30°的斜面上,g取10m/s2,这段飞行所用的时间为( )
A.23sB.233sC.3sD.2s
答案:C
物体做平抛运动,当垂直地撞在倾角为θ的斜面上时,把物体的速度分解如图所示
tanθ=v0gt
代入数据解得
t=3s
故选C。
6、已知河水流速小于小船在静水中的速度,如果用小箭头表示小船及船头的指向,能正确反映小船渡河位移最小的情景图是( )
A.B.
C.D.
答案:B
根据题意,知河水流速小于小船在静水中的速度,故最短位移即为河宽,应使合速度垂直河岸,则小船在静水中的速度应指向河岸上游,实际路线为B所示,B正确,ACD错误。
故选B。
7、如图所示,以9.8m/s的水平初速度v0抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角θ为30°的斜面上,物体完成这段飞行需要的时间是( )
A.33sB.233s
C.3sD.0.2s
答案:C
分解物体末速度,如图所示
由于平抛运动水平方向是匀速运动,竖直方向是自由落体运动,末速度v的水平分速度仍为v0,竖直分速度为vy,则
vy=gt
由图可知
v0vy=tan30∘
所以
t=v0g⋅tan30°=3s
故选C。
8、在24届冬奥会跳台比赛中,设某运动员从跳台B处沿水平方向飞出,在斜坡A处着陆,如图所示。运动员可视为质点,忽略空气阻力的影响。若测得运动员在空中飞行的时间约为4 s,A、B两点间的水平距离约为80m,则运动员从B点飞出时的速度大小约为( )
A.1 m/sB.2 m/sC.10 m/sD.20 m/s
答案:D
运动员在水平方向上做匀速直线运动,则运动员从B点飞出时的速度大小约为
vB=xt=804m/s=20m/s
故ABC错误,D正确。
故选D。
小提示:运动员在空中做平抛运动,水平方向为匀速直线运动。
9、质点Q在xOy平面内运动,其在x轴方向和y轴方向的分运动图像如图甲和图乙所示,下列说法正确的是( )
A.质点Q做匀变速直线运动,初速度为12m/s
B.质点Q做匀变速曲线运动,加速度为5m/s2
C.质点Q做匀变速直线运动,2s末的速度为20m/s
D.质点Q做匀变速曲线运动,2s内的位移为45m
答案:C
AB.根据图像甲可得
xt=k1t+v0x
根据匀变速直线运动位移公式
x=v0t+12at2
可得
xt=12at+v0
所以质点在x轴上的分运动是匀变速直线运动,初速度
v0x=6m/s
加速度为
ax=2k1=2×9-62m/s2=3m/s2
根据图像乙可知,质点在y轴上的分运动是匀变速直线运动,初速度
v0y=8m/s
加速度为
ay=k2=16-82m/s2=4m/s2
因为
v0xv0y=axay=34
可知质点的初速度和加速度在同一条直线上,所以质点做匀变速直线运动,初速度为
v0=v0x2+v0y2=10m/s
加速度为
a=ax2+ay2=5m/s2
故AB错误;
C.质点做匀变速直线运动,2s末的速度为
v=v0+at=(10+5×2)m/s=20m/s
故C正确;
D.质点做匀变速直线运动,2s内的位移为
x=v0t+12at2=(10×2+12×5×22)m=30m
故D错误。
故选C。
10、为了抗击新冠疫情,保障百姓基本生活,许多快递公司推出“无接触配送”。快递小哥想到了用无人机配送快递的方法。某次无人机在配送快递的飞行过程中,水平方向速度vx及竖直方向vy与飞行时间t关系图像如图甲、乙所示。关于无人机运动的说法正确的是( )
A.0~t1时间内,无人机做曲线运动
B.t2时刻,无人机运动到最高点
C.t3~t4时间内,无人机做匀速直线运动
D.t2时刻,无人机的速度为v02+v22
答案:D
A.0~t1时间内,无人机在水平方向做初速度为零的匀加速运动,在竖直方向也做初速度为零的匀加速运动,则合运动为匀加速直线运动,故A错误;
B.0~t4时间内,无人机速度一直为正,即一直向上运动,则t2时刻,无人机还没有运动到最高点,故B错误;
C.t3~t4时间内,无人机水平方向做速度为v0的匀速运动,竖直方向做匀减速运动,则合运动为匀变速曲线运动,故C错误;
D.t2时刻,无人机的水平速度为v0,竖直速度为v2,则合速度为v02+v22,故D正确。
故选D。
11、2022年北京冬奥会在北京和张家口举行,北京成为历史上第一个既举办过夏季奥运会又举办过冬季奥运会的城市。图示为某滑雪运动员训练的场景,运动员以速度v1=10m/s沿倾角α=37°,高H=15m的斜面甲飞出,并能无碰撞地落在倾角β=60°的斜面乙上,顺利完成飞越。将运动员视为质点,忽略空气阻力,已知重力加速度g取10m/s2(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。以下说法正确的是( )
A.运动员落至斜面乙时的速率为16m/s
B.斜面乙的高度为8.2m
C.运动员在空中飞行时离地面的最大高度为20m
D.两斜面间的水平距离约为11.1m
答案:A
A.将速度v1沿水平和竖直方向分解,可得
vx=v1cos37°=8m/s
vy=v1sin37°=6m/s
运动员恰能无碰撞地落在斜面乙顶端,说明运动员此时的速度方向恰好沿着斜面乙向下,设为v2,将v2沿水平和竖直方向分解
v2cosβ=vx=8m/s
v'y=v2sinβ
解得
v2=16m/s
v'y=83m/s
A正确;
B.设斜面乙的高度为h,对运动员从斜面甲运动到斜面乙的过程分析,由动能定理得
mg(H-h)=12mv22-12mv12
解得
h=7.2m
B错误;
C.当运动员竖直方向的速度减为零时,距离地面的最大高度
hmax=H+vy22g=16.8m
C错误;
D.设运动员在空中运动的时间为t,由竖直方向运动规律得
t=vy+v'yg=3+435s
由水平方向运动规律得
x=vxt=8(3+43)5m≈15.9m
D错误;
故选A。
12、如图所示,间距为0.3m的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为θ,匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨斜面向上,大小随时间变化的规律为B=(2+2t)T。将一根长为0.3m、质量为0.2kg的导体棒垂直放置在导轨上,导体棒中通有大小为1A、方向从a到b的电流。t=0和t=2s时刻,导体棒刚好都能处于静止状态。取g=10m/s2,已知sin37°=0.6,则( )
A.平行导轨的倾角θ=30°
B.导体棒对平行导轨的压力大小为1N
C.导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力大小为0.3N
D.t=1s时,导体棒所受的摩擦力为0
答案:D
AC.t=0和t=2s时刻,导体棒刚好都能处于静止状态,可知t=0时,导体棒刚好要沿导轨向下运动,t=2s时,导体棒刚好要沿导轨向上运动,又因为导体棒所受安培力的方向一定沿导轨向上,故根据平衡条件可知,t=0时有
mgsinθ=fmax+B0IL
t=2s时有
mgsinθ+fmax=B2IL
其中
B0=2T,B2=(2+2×2)T=6T
联立解得
fmax=0.6N,sinθ=0.6
即
θ=37°
AC错误;
B.平行导轨对导体棒的支持力大小为
N=mgcos37°=1.6N
根据牛顿第三定律可知,导体棒对平行导轨的压力大小为1.6N,B错误;
D.t=1s时,导体棒受到的安培力为
F安=B1IL=(2+2×1)×1×0.3N=1.2N
又
mgsinθ=mgsin37°=1.2N
可知t=1s时,导体棒受到的安培力与重力沿导轨向下的分力平衡,此时导体棒所受摩擦力为零,D正确。
故选D。
13、如图,摄影师完美的捕获了山猫跃过堰坝的那令人印象深刻的瞬间,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.山猫在最高点速度为零B.上升过程山猫处于失重状态
C.山猫受到重力、跳跃力D.下落过程中山猫没有惯性
答案:B
A.山猫做斜上抛运动,在最高点的速度不等于零,A错误;
B.上升过程中山猫的加速度向下,处于失重状态,B正确;
C.找不到跳跃力的施力物体,所以山猫不受跳跃力,C错误;
D.惯性是物体的基本属性,仅与物体质量有关,物体在任何时候都有惯性,所以下降过程中山猫有惯性,D错误。
故选B。
14、如图所示是消防车利用云梯(未画出)进行高层灭火,消防水炮离地的最大高度H=40m,出水口始终保持水平且出水方向可以水平调节,着火点在高h=20m的楼层,其水平射出的水的初速度在5m/s≤v0≤15m/s之间,可进行调节,出水口与着火点不能靠得太近,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,则( )
A.如果要有效灭火,出水口与着火点的水平距离x最大为40m
B.如果要有效灭火,出水口与着火点的水平距离x最小为10m
C.如果出水口与着火点的水平距离x不能小于15m,则射出水的初速度最小为5m/s
D.若该着火点高度为40m,该消防车仍能有效灭火
答案:B
AB.出水口与着火点之间的高度差为
Δh=20m
又
Δh=12gt2
解得
t=2s
又
5m/s≤v0≤15m/s
因此出水口与着火点的水平距离x的范围
10m≤x≤30m
故B正确,A错误;
C.如果出水口与着火点的水平距离不能小于15 m,则最小出水速度为7.5 m/s,故C错误;
D.如果着火点高度为40 m,保持出水口水平,则水不能到达着火点,故D错误。
故选B。
15、如图所示,物体仅在恒力F的作用下,将会做曲线运动的是(A图中v0=0)( )
A.B.
C.D.
答案:B
合力与速度不共线时物体做曲线运动。
故选B。
多选题
16、将一个石子水平抛出,石子做平抛运动,设石子在运动过程中速度方向与水平方向的夹角为θ。tanθ﹣t图象如图所示。空气阻力忽略不计,平抛高度足够长,g取10m/s2。下列选项正确的是( )
A.石子做平抛运动的初速度大小为1033ms
B.2s时石子速度的大小为15.77m/s
C.0~1s内石子的位移大小为5321m
D.1s时石子位移方向与水平方向夹角的正切值为3
答案:AC
A.由平抛运动规律和题图可知,1s时
tanθ1=gt1v0=3
解得
v0=1033ms
故A正确;
B.2s时石子速度的大小
v2=v02+gt22=10339ms≈20.82ms
故B错误;
C.0~1s内石子的位移大小为
x1=x12+y12=v0t12+12gt122=5321m
故C正确;
D.1s时石子位移方向与水平方向夹角的正切值为
tanα=12gt12v0t1=gt12v0=tanθ2=32
故D错误。
故选AC。
17、2022年2月18日,我国运动员夺得北京冬奥会自由式滑雪女子U型场地技巧赛冠军。比赛场地可简化为如图甲所示的模型:滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道连接而成,轨道的倾角为θ。某次腾空时,运动员(视为质点)以大小为v的速度从轨道边缘上的M点沿轨道的竖直切面ABCD滑出轨道,速度方向与轨道边缘AD的夹角为90°-θ,腾空后沿轨道边缘AD上的N点进入轨道,腾空过程(从M点运动到N点的过程)的左视图如图乙所示。重力加速度大小为g,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.运动员腾空过程中处于超重状态
B.运动员腾空过程中离开AD的最大距离为v2cosθ2g
C.运动员腾空的时间为2vcosθgsinθ
D.M、N两点的距离为4v2sinθg
答案:BD
A.加速度方向向上则超重,加速度方向向下则失重,运动员腾空过程中加速度方向一直向下,运动员一直处于失重状态,故A错误;
B.运动员在M点时垂直AD方向的速度大小
v1=vsin(90°-θ)
设运动员在ABCD面内垂直AD方向的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律有
mgcosθ=ma1
设运动员腾空过程中离开AD的最大距商为d,根据匀变速直线运动的规律有
v12=2a1d
解得
d=v2cosθ2g
故B正确;
C.运动员在M点时平行AD方向的速度大小
v2=vcos(90°-θ)
设运动员在ABCD面内平行AD方向的加速度大小为a2,根据牛顿第二定律有
mgsinθ=ma2
可得运动员从M点到离开AD最远的时间
t0=v2a2=vg
根据对称性可知,运动员腾空的时间
t=2t0=2vg
故C错误;
D.根据匀变速直线运动的规律可知,M、N两点的距离
x=v2t+12a2t2=4v2sinθg
故D正确。
故选BD。
18、如图所示,地铁站中设有步行楼梯和自动扶梯。步行楼梯每级的高度是0.15m,自动扶梯与水平面的夹角为30°,自动扶梯前进的速度是0.56m/s。两位体重相同的乘客分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼,甲在匀速上行的自动扶梯上站立不动,乙在步行楼梯上以每秒上两个台阶的速度匀速上楼。则( )
A.乙先到达楼上
B.上楼的过程中自动扶梯对甲的支持力大于重力
C.上楼的过程中自动扶梯对甲的摩擦力方向与运动方向相同
D.上楼的过程中自动扶梯对甲的摩擦力方向与运动方向相反
答案:AC
A.两人的速度分别为
v甲=0.56×sin30°m/s=0.28m/s
v乙=2×0.15m/s=0.30m/s
乙先到达楼上,A正确;
B.甲做匀速运动,支持力等于重力沿垂直电梯斜面的分力
mgcos30°=32mg
B错误;
CD.上楼的过程中自动扶梯对甲的摩擦力方向沿电梯斜面向上与运动方向相同,C正确,D错误。
故选AC。
19、如图所示,人在岸上拉船,已知船的质量为m,水的阻力恒为Ff,当轻绳与水平面的夹角为θ时,船的速度为v,人的拉力大小为F,则此时( )
A.人拉绳行走的速度为vcosθB.人拉绳行走的速度为vcosθ
C.船的加速度为Fcosθ-FfmD.船的加速度为Fsinθ-Ffm
答案:AC
AB.船运动的速度是沿绳子收缩方向的速度和垂直绳子方向速度的合速度,如图所示
根据平行四边形定则有
v人=vcosθ
则人拉绳行走的速度为vcosθ,故B错误A正确;
CD.对小船受力分析,如图所示
根据牛顿第二定律有
Fcosθ-Ff=ma
船的加速度大小为
a=Fcosθ-Ffm
故D错误C正确。
故选AC。
20、一小船船头垂直指向河对岸行驶,最后到达河对岸下游180m处。已知两河岸平行,河宽为300m,小船在静水中速度为5m/s。则下列说法正确的是( )
A.不论怎样调整船头方向,小船都不能垂直到达河对岸
B.若小船垂直到达河对岸,小河的渡河时间为75s
C.小船的最短渡河时间为60s
D.水流的速度为4m/s
答案:BC
AD.依题意,设河岸宽为d,船在静水中的速度为v1,水流速度为v2,当船头垂直指向河对岸行驶时,根据分运动与合运动的等时性和独立性,可得船渡河时间为
t=dv1=3005s=60s
则水速为
v2=18060m/s=3m/s
因为
v2<v1
所以,根据矢量合成法则,可知当船头垂直对岸偏向上游角度θ为
sinθ=v2v1=35⇒θ=37∘
时,可使小船垂直到达河对岸,故AD错误;
B.若小船垂直到达河对岸,根据矢量合成法则得船的合速度大小为
v=v12-v22=4m/s
此时小河的渡河时间为
t=dv=75s
故B正确;
C.当船头垂直对岸时,小船的渡河时间最短,为
tmin=dv1=60s
故C正确;
故选BC。
21、在一光滑水平面内建立平面直角坐标系xoy,一物体从t=0时刻起,由坐标原点O(0,0)开始运动,其沿x轴和y轴方向运动的速度-时间图象如图所示,下列说法中正确的是( )
A.前2s内物体沿x轴做匀加速直线运动
B.4s末物体坐标为(4m,4m)
C.4s末物体坐标为(6m,2m)
D.后2s内物体继续做匀加速直线运动,但加速度沿y轴方向
答案:AC
A.前2s内物体沿x轴方向做匀加速直线运动,y轴方向速度为零,因此前2s内物体沿x轴做匀加速直线运动,A正确;
B.速度-时间图像中速度图线与时间轴围成图形的面积表示物体走过的位移,4s末物体沿x轴的位移
x=2+42×2m=6m
4s末物体沿y轴的位移
y=12×2×2m=2m
4s末物体坐标为(6m,2m),B错误;
C.由B项分析可知,C正确;
D.后2s内物体x轴方向做匀速直线运动,但加速度y轴方向,物体做匀变速曲线运动,D错误.
故选AC。
22、将小球从某点斜向上抛出,初速度大小为v0,方向与竖直方向成30°。在小球运动的速度大小减小到初速度大小一半的过程中,不计空气阻力,重力加速度为g,则小球( )
A.运动的时间为v02gB.上升的高度为3v028g
C.速率的变化量大小为3v02D.速度变化量的方向为竖直向下
答案:BD
A.小球做斜上抛运动,根据速度的合成与分解知识可知,小球水平方向的分速度为
vx=v0sin30°=v02
当小球运动的速度大小变为初速度大小的一半时,小球恰好运动到最高点,小球竖直方向做竖直上抛运动,竖直分速度
vy=v0cos30°=3v02
故运动时间
t=vyg=3v02g
故A错误;
B.上升的高度为
h=vy22g=3v028g
故B正确;
C.速率为标量,计算变化量,运动代数运算,速率变化量大小为
v0-v02=v02
故C错误;
D.小球只受重力,加速度为重力加速度,方向竖直向下,根据Δv=gt可知速度变化量的方向为竖直向下,故D正确。
故选BD。
23、如图所示,x轴在水平地面上,y轴在竖直方向,图中画出了从y轴上不同位置沿x轴正向水平抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹。小球a从(0,2L)抛出,落在(2L,0)处;小球b、c均从(0,L)抛出,分别落在(2L,0)和(L,0)处。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.a和c的初速度相同B.b和c的运动时间相同
C.b的初速度是c的2倍D.a的运动时间是b的2倍
答案:BC
BD.a、b和c小球竖直方向下落高度分别为2L、L、L,由
h=12gt2
可得它们运动时间分别为
ta=4Lg
tb=tc=2Lg
B正确,D错误;
AC.a、b和c小球水平方向位移分别为2L、2L、L,由
x=v0t
可得它们初速度分别为
va=gL
vb=2gL
vc=gL2
可知,b的初速度是c的2倍,A错误,C正确。
故选BC。
24、如图所示,高为h=1.25m的平台上,覆盖一层薄冰,现有一质量为60kg的滑雪爱好者,以一定的初速度v向平台边缘滑去,着地时的速度方向与水平地面的夹角为45° (重力加速度g=10m/s2)。由此可知正确的是( )
A.滑雪者离开平台边缘时的速度大小是5.0m/s
B.滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是2.0m
C.滑雪者在空中运动的时间为0.5s
D.滑雪者着地的速度大小为52m/s
答案:ACD
A.落地时竖直方向的速度
vy=2gh=5m/s
则
tan45∘=vyv0
解得
v0=5m/s
故A正确;
BC.滑雪者在空中运动的时间为
t=2hg=0.5s
则
x=v0t=2.5m
故B错误,C正确;
D.雪者着地的速度大小为
v=v0cos45∘=52m/s
故D正确。
故选ACD。
25、喷泉已经成为很多公园、广场的景观。如图所示为某地的音乐喷泉,喷泉的喷水口紧贴水面,中心的众多喷水口围成一个圆。水滴上升的最大高度h=5m,水滴下落到水面的位置到喷水口的距离d=10m,空气阻力不计,g=10m/s2由此可知( )
A.水从喷水口喷出后做斜抛运动
B.从喷水口喷出的水在空中运动的时间为1s
C.水从喷水口喷出时的速度大小为55m/s
D.水滴喷出后飞到最高点时的重力势能最大,动能为0
答案:AC
A.水从喷水口喷出后做斜抛运动,故A项正确;
B.由
h=12gt2
可得,水滴从最高点落到地面的时间为
t=1s
根据斜抛运动关于最高点的对称性可知,从喷水口喷出的水在空中运动的时间
t'=2t=2s
故B项错误;
C.根据题意知,水滴上升的最大高度 h=5 m,水滴从最高点飞出可以看成平抛运动,由
vy2=2gh
可得
vy=10m/s
由
d2=vxt
解得
vx=5m/s
水滴落地时的合速度
v=vx2+vy2=55m/s
由对称性可知,水从喷水口喷出时的速度大小为55m/s,故C项正确;
D.水滴喷出后飞到最高点时,重力势能最大,但是由于水滴有水平方向的分速度,故动能不可能为0,故D项错误。
故选AC。
填空题
26、对小球做平抛运动进行频闪拍照,照片如图所示。图中每个小方格的边长都是0.78cm。已知相机的闪光频率是25Hz,则当地的重力加速度大小为___________m/s2,小球的初速度大小为__________m/s。(结果均保留小数点后两位)
答案: 9.75 0.59
[1]相机的闪光周期为
T=1f=125s=0.04s
小球做平抛运动,竖直方向有
Δy=gT2
解得当地的重力加速度大小为
g=ΔyT2=2×0.78×10-20.042m/s2=9.75m/s2
[2]小球做水平方向做匀速直线运动,则有
x=v0T
解得小球的初速度大小为
v0=xT=3×0.78×10-20.04m/s≈0.59m/s
27、如图所示是网球发球机,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。假定网球水平射出,某两次射出的网球碰到墙面时与水平方向夹角分别为30°和60°,若不考虑网球在空中受到的阻力,网球质量均相同,两次发射下降的高度之比为______,初速度之比为______。
答案: 1︰3 3:1
[1][2]网球在空中做平抛运动,有
h=12gt2
x=v0t
位移与水平方向夹角的正切值
tanα=hx=gt2v0
速度与水平方向夹角的正切值
tanθ=vyv0=gtv0
则
tanθ=2tanα
在平抛运动中,有
h=xtanθ2
所以
h1h2=tan30∘tan60∘=13
由h=12gt2可知
t1t2=h1h2=13
由x=v0t知,水平位移x相同,则
v01v02=t2t1=31
28、在一次漂流探险中,探险者驾驶摩托艇想上岸休息。假设江岸是平直的,江水沿江向下流速恒为r,摩托艇在静水中航速恒为u,且u>v。摩托艇最短的靠岸时间为t,则探险者离岸的最短距离d=___________。如果探险者在最短距离处靠岸,则摩托艇的合速度v合=___________(用题中物理量符号表示)
答案: ut u2-v2
[1]摩托艇最短的靠岸,则需要摩托艇在静水中航速垂直河岸,则探险者离岸的最短距离为
d=ut
[2因u>v,则船速u斜向上方,合速度垂直河岸渡河所走的位移最短,速度满足勾股定律,有
v合=u2-v2
29、高空抛物非常危险,容易引发人身事故。一位小朋友玩耍时失手从自家阳台处以2m/s的初速度水平抛出一物体,经2s恰好砸中地面上趴着的一只小猫,则小朋友家阳台距地面的高度是________m,小猫距抛出点的水平距离是________m。(不计空气阻力,取g=10m/s2)。
答案: 20 4
[1]物体在竖直方向上做自由落体运动,有
h=12gt2=20m
[2]物体在水平方向上做匀速直线运动,有
x=v0t=4m
30、将一物体从空中某处以5m/s的初速度沿水平方向抛出,经1s时间落地,取g=10m/s2,则抛出点到落点的竖直高度为___________m,水平距离为___________m。
答案: 5 5
[1]竖直方向
y=12gt2=5m
[2]水平方向
x=v0t=5m
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