《抛体模型的运动学问题与功能动量--2024年高考物理二轮热点模型含答案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抛体模型的运动学问题与功能动量--2024年高考物理二轮热点模型含答案.pdf（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1抛体模型的运动学问题与功能动量抛体模型的运动学问题与功能动量目录一平抛运动的运动描述二平抛与斜面、台阶、圆问题三平抛的临界问题四平抛运动与功能动量五、平抛运动的轨迹一平抛运动的运动描述一平抛运动的运动描述1.1.平抛运动中的物理量两个三角形，速度与位移；九个物理量，知二能求一；时间和角度，桥梁和纽带；时间为明线，角度为暗线。2.2.平抛运动时间和水平射程(1)运动时间：由t=2hg知，运动时间取决于下落高度h，与初速度v0无关。(2)水平射程：x=v0t=v02hg，即水平射程由初速度v0和下落高度h共同决定。3.3.速度和位移的变化规律(1)速度的变化规律任一时刻的速度水平分量均等于初速度
2、v0。任一相等时间间隔t内的速度变化量方向竖直向下，大小v=vy=gt。(2)位移的变化规律任一相等时间间隔内，水平位移相同，即x=v0t。连续相等的时间间隔t内，竖直方向上的位移差不变，即y=gt2。4.4.平抛运动常用三种解法正交分解法：分解位移(位移三角形)：若已知h、x，可求出v0=xg2h；分解速度(速度三角形)：若已知v0、，可求出v=v0cos；推论法：若已知h、x，可求出tan=2tan=2hx；动能定理法：若已知h、v0，动能定理：mgh=12mv2-12mv20，可求出v=v20+2gh。5.5.重要推论的两种表述(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任意时刻速度的反向延长线一
3、定通过此时水平位移的中点，如图甲中 A点和B点所示。抛体模型的运动学问题与功能动量-2024年高考物理二轮热点模型2(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻任一位置处，设其速度方向与水平方向的夹角为，位移与水平方向的夹角为，则 tan =2tan，如图乙所示。二平抛与斜面、台阶、圆问题二平抛与斜面、台阶、圆问题1.1.斜面上平抛运动的时间的计算斜面上的平抛(如图)，分解位移(位移三角形)x=v0t，y=12gt2，tan=yx，可求得t=2v0tang。2.2.斜面上平抛运动的推论根据推论可知，tan=2tan，同一个斜面同一个，所以，无论平抛初速度大小如何，落到斜面速度方向相同。3.3.
4、与斜面的最大距离问题两种分解方法：4.4.垂直撞斜面平抛运动的时间的计算5.5.撞斜面平抛运动中的最小位移问题6.6.底端正上方平抛撞斜面中的几何三角形7.7.台阶平抛运动问题方法临界速度法虚构斜面法示意图38.8.半圆模型的平抛运动时间的计算(1)在半圆内的平抛运动(如图)，由半径和几何关系制约时间t:h=12gt2，RR2-h2=v0t，联立两方程可求t。(2)或借助角度，分解位移可得：x:R(1+cos)=v0t，y:Rsin=gt2，联立两方程可求t或v0。9.9.平抛与圆相切问题10.10.半圆模型平抛运动的推论从半圆端点平抛，落在圆面时的速度不可能垂直圆面。根据推论速度的反向延长线
5、交于水平位移的中点，则不可能过圆心，也就不可能垂直圆面。三平抛的临界问题三平抛的临界问题1.1.平抛运动中的临界速度问题从网上擦过的临界速度v1=s1g2(h1-h2)出界的临界速度v2=(s1+s2)g2h12.2.既擦网又压线的双临界问题根据h=12gsv02，可得比值：h1-h2h1=s12(s1+s2)23.3.撞墙平抛运动的时间的计算若已知 x 和 v0。，根据水平方向匀速运动，可求得时间 t=xv0，则竖直速度为 v=gt、高度为 h=12gt2.撞墙末速度的反向延长线，交于水平位移的中点，好像是从同一点沿直线发出来的一样，如图。4.4.平抛的相遇问题4平抛与自由落体平抛与竖直上抛
6、平抛与平抛平抛与匀速x:l=vt;y:空中相遇t2hg联立得lvt2、v1v4；x:l=(v1-t2)t;y:t=2Hg5.5.斜抛运动水平方向-匀速直线运动vx=v0cos；竖直方向-竖直上抛运动vy=v0sin-gt一分为二:从最高点分为两个平抛运动逆向思维四平抛运动与功能动量四平抛运动与功能动量1.1.做平抛运动的物体：WG=mgh=12mv2-12mv20=12mv2y2.2.做平抛运动的物体重力的瞬时功率：PG=mgvcos=mgvy3.3.做平抛运动的物体重力的平均功率：PG=mght=mgvy=mgvy24.4.做平抛运动的物体：mgt=mv-mv0=mv=mvy5.5.做平抛运
7、动的物体动量变化率恒定：Pt=mg6.6.做平抛运动的物体处于完全失重状态；只有重力做功机械能守恒。五、平抛运动的轨迹五、平抛运动的轨迹1.1.平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0，因x=v0t，y=12gt2，故v0=xg2y。52.2.平抛轨迹残缺(即无抛出点)如图所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为 t，则h=hBC-hAB=gt2，所以t=hBC-hABg，所以初速度v0=xt=xghBC-hAB。1 1(20232023 山西
8、 统考高考真题)将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于。为了观察到“水漂”，一同学将一石子从距水面高度为 h 处水平抛出，抛出速度的最小值为多少？(不计石子在空中飞行时的空气阻力，重力加速度大小为g)2 2(2023上云南昆明高三云南师大附中校考阶段练习)如图所示，竖直面内有一正方形区域，其 AB边和DC 边水平。一小球 a 自A 点由静止释放，从 D点以速率 v0穿出区域。现将 b、c 等若干个小球自 A 点，先后以不同的水平速度平行该竖直面抛入区域，小球从 BC、DC
9、边上除B、D两点以外的各处穿出 BC、DC边。忽略空气阻力，重力加速度的大小为g。(1)求该正方形区域的边长L；(2)小球b是所有穿过正方形区域过程中动量变化量为mv0的小球中，穿出时速度最大的小球，求其进入正方形区域时速度的大小vb；(3)小球a、c穿过正方形区域的过程中，它们的动能变化量之比为2:1，求小球c穿出正方形区域时速度的大小vc。3 3(20232023 山东潍坊 统考模拟预测)如图甲是风洞实验室全景图，风洞实验室是可量度气流对实体作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。图乙为风洞实验室的侧视图，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间为风洞区域，物体进入该区域会受到水平方向的
10、恒力，自该区域下边界的O点将质量为m的小球以一定的初速度竖直上抛，从M点离开风洞区域，经过最高点Q后小球再次从N点返回风洞区域后做直线运动，落在风洞区域的下边界P处，NP与水平方向的夹角为37，sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度大小为g。求；(1)风洞区域小球受到水平方向恒力的大小；(2)小球运动过程中离风洞下边界OP的最大高度；(3)OP的距离。64 4(20242024 湖北武汉 校联考模拟预测)“中国载人月球探测工程”计划在 2030 年前实现中国人首次登陆月球。设想在地球和月球上有两个倾角相同的山坡，简化为如图所示的足够长的倾角为 的斜面。现分别从这两个山坡上以相同大小
11、的速度v0水平抛出两个完全相同的小球，小球再次落到山坡上时速度大小分别记为v1、v2，速度方向与坡面的夹角分别记为1、2。已知地球与月球表面重力加速度分别为 g、g6，不计小球在地球上运动时的空气阻力，以下关系正确的是()A.21B.21C.v2v1D.v2=v11(20242024上 江苏苏州 高三统考期末)如图甲，我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图乙所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为v1和v2，其中v1方向水平，v2方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是(
12、)A.从O到P两谷粒的动量变化相同B.从O到P两谷粒的动能变化相同C.从O到P两谷粒的运动时间相等D.谷粒2在最高点的速度小于v12(20242024上 江苏常州 高三统考期末)在海边的山坡高处的岸防炮，可以同时向两个方向投出弹丸，射击海面上的不同目标。如图所示，在一次投射中，岸防炮以相同大小的初速度v0在同一竖直面内同时射出两颗弹丸，速度方向与水平方向夹角均为，不计空气阻力。则()7A.到达海面时两炮弹的速度大小相同方向不同B.到达海面前两炮弹之间的距离越来越小C.到达海面前两炮弹的相对速度越来越大D.到达海面前两炮弹总在同一竖直线上3(20242024上 河北保定 高三统考期末)将弹性小球
13、以某初速度从O点水平抛出，与地面发生弹性碰撞(碰后竖直速度与碰前等大反向，水平速度不变)，反弹后在下降过程中恰好经过固定于水平面上的竖直挡板的顶端。已知O点高度为1.25m，与挡板的水平距离为6.5m，挡板高度为0.8m，g=10m/s2，不计空气阻力的影响。下列说法中正确的是()A.小球水平方向的速率为5m/sB.小球第一次落地时速度与水平方向的夹角为30C.小球经过挡板上端时，速度与水平方向夹角的正切值为1D.小球从挡板上端运动到水平地面经历的时间为0.4s4(20242024上 北京昌平 高三统考期末)一小球做平抛运动，小球的速度大小v、加速度大小a、动能Ek和机械能E随时间t的变化关系
14、图像如图所示，其中正确的是()A.B.C.D.5(20242024 广东惠州 统考三模)图(a)为某景区的蛙口喷泉，两次喷出水的轨迹A、B如图(b)所示，最大高度相同，轨迹A的落点M恰好在轨迹B最高点的正下方，不计空气阻力，对轨迹A、B的说法正确的是()8A.水滴在空中运动的时间不相同B.水滴的初速度大小相等C.水滴在最高点速度均为0D.质量相同的水滴在空中运动过程中动量的变化量相同6(20232023上 广东茂名 高三统考阶段练习)在足球场上罚任意球时，防守运动员会在球门与罚球点之间站成一堵“人墙”，以增加防守面积，防守运动员会在足球踢出瞬间高高跃起，以增加防守高度。如图所示，虚线是某次射门
15、时足球的运动轨迹，足球恰好擦着横梁下沿进入球门，忽略空气阻力和足球的旋转，下列说法正确的是()A.足球上升到最高点时的速度为0B.足球下降过程中重力的功率一直在增大C.足球在飞行过程中机械能先减小后增大D.只要防守运动员跳起的最大高度超过轨迹最高点，就一定能“拦截”到足球7(20242024 河南郑州 统考一模)如图所示，正方体框架ABCD-A1B1C1D1的底面A1B1C1D1处于水平地面上。从顶点A沿不同方向水平抛出小球(可视为质点)，不计空气阻力。关于小球的运动，下列说法正确的是()A.落点在CC1上的小球，落在C1点时平抛的初速度最大B.落点在A1B1C1D1内的小球，落在C1点的运动
16、时间最长C.落点在B1D1上的小球，平抛初速度的最小值与最大值之比是1:2D.落点在A1C1上的小球，落地时重力的瞬时功率均不相同8(20232023上 江苏南通 高三江苏省如东高级中学校联考学业考试)如图所示为某名运动员保持固定姿势欲骑车飞跃宽度d=2 m的壕沟AB。已知两沟沿的高度差h=0.4 m，g取10m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是()9A.运动员在空中飞行的过程中，重力的功率逐渐增大B.运动员离开A点时的速度越大，在空中运动的时间越长C.运动员在空中飞行的过程中，动量变化量的方向斜向右下方D.运动员离开A点时的速度大于5m/s就能安全越过壕沟9(20232023上 广西 高
17、三校联考阶段练习)“投壶”是中国古代士大夫宴饮时做的一种投掷游戏。如图所示，若将投壶用的箭(质量均相等)视为质点，投壶时箭距壶口的高度为h，与壶边缘的最近水平距离为20L，壶的口径为L。若将箭的运动视为平抛运动，假设箭都投入壶中，重力加速度为g，则()A.若箭的初速度为v0，则20L2hgv022L2hgB.箭落入壶中前瞬间重力的功率不相同C.箭投入壶中时，最大速度与最小速度之比为11：10D.箭从抛出到刚落入壶的整个过程中动量的变化量都相同10(20232023 湖北 模拟预测)如图所示，在光滑的水平面内建立xOy坐标，质量为m的小球以某一速度从O点出发后，受到一平行于y轴方向的恒力作用，恰
18、好通过A点，已知小球通过A点的速度大小为v0，方向沿x轴正方向，且OA连线与Ox轴的夹角为30，则()A.恒力的方向一定沿y轴正方向B.恒力在这一过程中所做的功为23mv20C.恒力在这一过程中的冲量大小为2 33mv0D.小球从O点出发时的动能为32mv2011(多选)()(20242024上 河南南阳 高三校联考阶段练习)消防车从同一点M分别以不同的初速度沿与水平方向成30和60的夹角喷出甲、乙两水柱，两水柱经过空间同一点N，M、N两点在同一水平线上，如图所示，忽略空气阻力，下列说法正确的是()A.甲、乙水柱喷出时的初速度大小之比为1210B.甲、乙水柱从M点运动到N点的时间之比为3 1C
19、.甲、乙水柱上升的最大高度之比13D.甲、乙水柱从M点运动到N点过程平均速度之比为3 112(多选)()(20232023上 内蒙古呼和浩特 高三统考阶段练习)如图所示，质量相同的两个小球A、B分别从3L和L的高度水平抛出后落地，A、B的水平位移大小分别为L和2L，忽略空气阻力，则下列说法正确的是()A.A、B的飞行时间之比为31B.A、B的初速度大小之比为1:3C.A、B落地时重力的瞬时功率之比为3:1D.A、B从抛出到落地过程中重力的平均功率之比为3:113(多选)()(20242024上 河北 高三雄县第一高级中学校联考期末)云顶滑雪公园位于张家口市境内，这里年平均气温只有3.3C，积雪
20、时间长达150天，2022年冬奥会单板、自由式滑雪比赛在这里成功举行，随着冬季的来临这里成为了小朋友滑雪的天堂。如图所示为滑雪场地的简易图，小朋友由O点静止下滑，从A点沿水平方向离开轨道，经过一段时间落在倾角为的斜坡上的D点，假设小朋友可视为质点，且空气的阻力可忽略。小朋友由A到D的过程，下列说法正确的是()A.在任意相等时间内，小朋友动量的变化量相等B.在下落任意相同的高度，小朋友动量的变化量相等C.小朋友落在D点时速度与水平方向夹角的正切值等于2tanD.若从O点下方静止下滑，则小朋友落在BC段时速度与水平方向的夹角增大14(多选)()(20232023上 云南楚雄 高三云南省楚雄东兴中学
21、校考阶段练习)将一质量为0.1kg的小球水平抛出，其运动轨迹上有A、B、C三点，如图所示。其中A为抛出点，小球从A到B和B到C所用时间均为1s，且位移大小之比为1:5，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()11A.小球从A到C动量变化量大小为1kgm/sB.小球从A到C重力的平均功率为10WC.小球平抛的初速度大小为5m/sD.小球在B点的动量大小为5kgm/s15(20232023 陕西咸阳 校考模拟预测)如图所示的坐标系，x轴水平向右，质量为m=0.5kg的小球从坐标原点O处，以初速度v0=3m/s斜向右上方抛出，同时受到斜向右上方恒定的风力F风=5N的作用，风力与
22、v0的夹角为30，风力与x轴正方向的夹角也为30，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是()A.小球的加速度大小为10m/s2B.加速度与初速度v0的夹角为60C.小球做类斜抛运动D.当小球运动到x轴上的P点(图中未标出)，则小球在P点的横坐标为6 35m16(20242024 福建泉州 统考二模)在2023年杭州亚运会女子铅球决赛中，我国运动员巩立姣以19.58m的成绩成功卫冕。运动员为了寻求最佳效果，训练时会尝试不同质昼和不同夹角的抛球感觉。如图，在某次训练中运动员将质量m=6kg的铅球斜向上抛出，铅球离开手的瞬间速度大小v0=10m/s，方向与水平夹角=37，铅球离开手时离水平地面
23、的高度h=1.8m。取重力加速度g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8，不计空气阻力。求铅球：(1)离开手瞬间的水平分速度大小v0 x和竖直分速度大小v0y；(2)上升到最高点的时间t和离地面的最大高度H；(3)落地前瞬间的动能Ek。17(20232023 全国 统考高考真题)如图，光滑水平桌面上有一轻质弹簧，其一端固定在墙上。用质量为m的小球压弹簧的另一端，使弹簧的弹性势能为Ep。释放后，小球在弹簧作用下从静止开始在桌面上运动，12与弹簧分离后，从桌面水平飞出。小球与水平地面碰撞后瞬间，其平行于地面的速度分量与碰撞前瞬间相等；垂直于地面的速度分量大小变为碰撞前瞬间的45。小
24、球与地面碰撞后，弹起的最大高度为h。重力加速度大小为g，忽略空气阻力。求(1)小球离开桌面时的速度大小；(2)小球第一次落地点距桌面上其飞出点的水平距离。18(20222022 全国 统考高考真题)将一小球水平抛出，使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光。某次拍摄时，小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光，拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像，每相邻两个球之间被删去了3个影像，所标出的两个线段的长度s1和s2之比为3：7。重力加速度大小取g=10m/s2，忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。19(20242024 云南昆明 统考一模)如图所示
25、，将一质量为0.2kg可视为质点的小球从离水平地面3.2m高的P点水平向右击出，测得第一次落点A与P点的水平距离为2.4m。小球落地后反弹，反弹后离地的最大高度为1.8m，第一次落点A与第二次落点B之间的距离为2.4m。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求：(1)小球被击出时的速度大小；(2)小球第一次与地面接触过程中所受合外力的冲量大小。20(20232023上 河南 高三校联考阶段练习)如图所示，风洞实验室中可以产生竖直向上、大小恒定的风力，一个质量为m的小球在O点以水平初速度v0抛出，恰好能沿水平方向运动到P点，O、P间的距离为L，将风力调大，小球仍由O点以水平初速度v0抛出，结
26、果恰好经过P点正上方的Q点，P，Q间的距离为1312L，重力加速度为g，求：(1)调节后的风力大小；(2)小球运动到Q点时的速度大小和方向。21(20232023 山东 高三专题练习)在光滑水平桌面内建一个直角坐标系如图所示，一个质量为m的小球放在第二象限的A点，给小球沿x轴正方向的初速度v0，同时对小球施加沿y轴负方向的恒力F作用，当小球运动到原点O时，速度方向与x轴正方向的夹角为45，此时突然将力F方向变为沿x轴负方向，大小不变，一段时间后小球经过y轴上的B点。(1)A点的坐标；(2)B点的坐标。1抛体模型的运动学问题与功能动量抛体模型的运动学问题与功能动量目录一平抛运动的运动描述二平抛与
27、斜面、台阶、圆问题三平抛的临界问题四平抛运动与功能动量五、平抛运动的轨迹一平抛运动的运动描述一平抛运动的运动描述1.1.平抛运动中的物理量两个三角形，速度与位移；九个物理量，知二能求一；时间和角度，桥梁和纽带；时间为明线，角度为暗线。2.2.平抛运动时间和水平射程(1)运动时间：由t=2hg知，运动时间取决于下落高度h，与初速度v0无关。(2)水平射程：x=v0t=v02hg，即水平射程由初速度v0和下落高度h共同决定。3.3.速度和位移的变化规律(1)速度的变化规律任一时刻的速度水平分量均等于初速度v0。任一相等时间间隔t内的速度变化量方向竖直向下，大小v=vy=gt。(2)位移的变化规律任
28、一相等时间间隔内，水平位移相同，即x=v0t。连续相等的时间间隔t内，竖直方向上的位移差不变，即y=gt2。4.4.平抛运动常用三种解法正交分解法：分解位移(位移三角形)：若已知h、x，可求出v0=xg2h；分解速度(速度三角形)：若已知v0、，可求出v=v0cos；推论法：若已知h、x，可求出tan=2tan=2hx；动能定理法：若已知h、v0，动能定理：mgh=12mv2-12mv20，可求出v=v20+2gh。5.5.重要推论的两种表述(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任意时刻速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图甲中 A点和B点所示。2(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任一
29、时刻任一位置处，设其速度方向与水平方向的夹角为，位移与水平方向的夹角为，则 tan =2tan，如图乙所示。二平抛与斜面、台阶、圆问题二平抛与斜面、台阶、圆问题1.1.斜面上平抛运动的时间的计算斜面上的平抛(如图)，分解位移(位移三角形)x=v0t，y=12gt2，tan=yx，可求得t=2v0tang。2.2.斜面上平抛运动的推论根据推论可知，tan=2tan，同一个斜面同一个，所以，无论平抛初速度大小如何，落到斜面速度方向相同。3.3.与斜面的最大距离问题两种分解方法：4.4.垂直撞斜面平抛运动的时间的计算5.5.撞斜面平抛运动中的最小位移问题6.6.底端正上方平抛撞斜面中的几何三角形7.
30、7.台阶平抛运动问题方法临界速度法虚构斜面法示意图38.8.半圆模型的平抛运动时间的计算(1)在半圆内的平抛运动(如图)，由半径和几何关系制约时间t:h=12gt2，RR2-h2=v0t，联立两方程可求t。(2)或借助角度，分解位移可得：x:R(1+cos)=v0t，y:Rsin=gt2，联立两方程可求t或v0。9.9.平抛与圆相切问题10.10.半圆模型平抛运动的推论从半圆端点平抛，落在圆面时的速度不可能垂直圆面。根据推论速度的反向延长线交于水平位移的中点，则不可能过圆心，也就不可能垂直圆面。三平抛的临界问题三平抛的临界问题1.1.平抛运动中的临界速度问题从网上擦过的临界速度v1=s1g2(
31、h1-h2)出界的临界速度v2=(s1+s2)g2h12.2.既擦网又压线的双临界问题根据h=12gsv02，可得比值：h1-h2h1=s12(s1+s2)23.3.撞墙平抛运动的时间的计算若已知 x 和 v0。，根据水平方向匀速运动，可求得时间 t=xv0，则竖直速度为 v=gt、高度为 h=12gt2.撞墙末速度的反向延长线，交于水平位移的中点，好像是从同一点沿直线发出来的一样，如图。4.4.平抛的相遇问题4平抛与自由落体平抛与竖直上抛平抛与平抛平抛与匀速x:l=vt;y:空中相遇t2hg联立得lvt2、v1v4；x:l=(v1-t2)t;y:t=2Hg5.5.斜抛运动水平方向-匀速直线运
32、动vx=v0cos；竖直方向-竖直上抛运动vy=v0sin-gt一分为二:从最高点分为两个平抛运动逆向思维四平抛运动与功能动量四平抛运动与功能动量1.1.做平抛运动的物体：WG=mgh=12mv2-12mv20=12mv2y2.2.做平抛运动的物体重力的瞬时功率：PG=mgvcos=mgvy3.3.做平抛运动的物体重力的平均功率：PG=mght=mgvy=mgvy24.4.做平抛运动的物体：mgt=mv-mv0=mv=mvy5.5.做平抛运动的物体动量变化率恒定：Pt=mg6.6.做平抛运动的物体处于完全失重状态；只有重力做功机械能守恒。五、平抛运动的轨迹五、平抛运动的轨迹1.1.平抛轨迹完整
33、(即含有抛出点)在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0，因x=v0t，y=12gt2，故v0=xg2y。52.2.平抛轨迹残缺(即无抛出点)如图所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为 t，则h=hBC-hAB=gt2，所以t=hBC-hABg，所以初速度v0=xt=xghBC-hAB。1 1(20232023 山西 统考高考真题)将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方
34、向与水面的夹角不能大于。为了观察到“水漂”，一同学将一石子从距水面高度为 h 处水平抛出，抛出速度的最小值为多少？(不计石子在空中飞行时的空气阻力，重力加速度大小为g)【答案】2ghtan【详解】石子做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有2gh=v2y可得落到水面上时的竖直速度vy=2gh由题意可知vyv0tan即v02ghtan石子抛出速度的最小值为2ghtan。2 2(2023上云南昆明高三云南师大附中校考阶段练习)如图所示，竖直面内有一正方形区域，其 AB边和DC 边水平。一小球 a 自A 点由静止释放，从 D点以速率 v0穿出区域。现将 b、c 等若干个小球自 A 点，先后以不同的水
35、平速度平行该竖直面抛入区域，小球从 BC、DC边上除B、D两点以外的各处穿出 BC、DC边。忽略空气阻力，重力加速度的大小为g。(1)求该正方形区域的边长L；(2)小球b是所有穿过正方形区域过程中动量变化量为mv0的小球中，穿出时速度最大的小球，求其进入正方形区域时速度的大小vb；(3)小球a、c穿过正方形区域的过程中，它们的动能变化量之比为2:1，求小球c穿出正方形区域时速度的大小vc。6【答案】(1)L=v202g；(2)vb=v02；(3)vc=v0【详解】(1)静止释放的小球a从D点以速率v0穿出正方形区域，因AD沿竖直方向，由几何关系可知AD=Lv20=2gL解得L=v202g(2)
36、由题意水平抛出的穿出时速度最大的小球b，应由C点穿出，由运动学公式及几何关系L=vbt1L=12gt21解得vb=v02(3)由题意水平抛出的小球c应由BC边的中点穿出，由运动学公式及几何关系得L=vcxt2L2=12gt22v2cy=2gL2解得vcx=22v0vcy=22v0vc=v2cx+v2cy=v03 3(20232023 山东潍坊 统考模拟预测)如图甲是风洞实验室全景图，风洞实验室是可量度气流对实体作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。图乙为风洞实验室的侧视图，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间为风洞区域，物体进入该区域会受到水平方向的恒力，自该区域下边界的O点将质量为m
37、的小球以一定的初速度竖直上抛，从M点离开风洞区域，经过最高点Q后小球再次从N点返回风洞区域后做直线运动，落在风洞区域的下边界P处，NP与水平方向的夹角为37，sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度大小为g。求；(1)风洞区域小球受到水平方向恒力的大小；(2)小球运动过程中离风洞下边界OP的最大高度；(3)OP的距离。7【答案】(1)43mg；(2)43H；(3)329H【详解】(1)小球再次从N点返回风洞区域后做直线运动，合力方向与速度方向在同一条直线上，受力情况如图所示根据平行四边形定则和几何知识知tan37=mgF解得F=43mg(2)最高点的小球的速度沿水平方向，设该速度为v
38、，则小球在M、N点的水平方向速度也为v，设小球在M、N点竖直方向的速度大小为vy，在 O点的初速度为v0。由O到M的时间为t，水平方向有v=Fmt=43gt在P点，水平方向有vx1=v+43gt=2v竖直方向速度大小为vy1，则tan37=vy1vx1解得vy1=32v在竖直方向上，小球在从O点到P点做上抛运动，竖直方向上速度相等，可得v0=vy1=32v由N到P小球做直线运动，则有vyv=vy1vx1可得vy=v02最高点为Q点，则在竖直方向上，由Q到N，则v02=gt18由N到P有vy1-vy=gt解得t1=tQN在竖直方向上有v022t=hNP在竖直方向上有v02+v02t1=H可得h=
39、13H小球运动过程中离风洞下边界OP的最大高度hm=H3+H=43H(3)水平方向由O到M有x1=v2t由M到 N有x2=2vt由N到P有x3=v+2v2t又v0=32v，v022t=43H，解得x=x1+x2+x3=329H4 4(20242024 湖北武汉 校联考模拟预测)“中国载人月球探测工程”计划在 2030 年前实现中国人首次登陆月球。设想在地球和月球上有两个倾角相同的山坡，简化为如图所示的足够长的倾角为 的斜面。现分别从这两个山坡上以相同大小的速度v0水平抛出两个完全相同的小球，小球再次落到山坡上时速度大小分别记为v1、v2，速度方向与坡面的夹角分别记为1、2。已知地球与月球表面重
40、力加速度分别为 g、g6，不计小球在地球上运动时的空气阻力，以下关系正确的是()A.21B.21C.v2v1D.v2=v1【答案】D【详解】AB因为两个小球在相同大小的速度v0水平抛出，且都落到倾角为的斜面，因此两个小球的位移角是相同的都为，根据平抛的角度推论可知，速度角正切值是位移角正切值的两倍，因此两个球落地9时的速度角也相等，因此速度方向与坡面的夹角也相等，即2=1AB错误；CD根据位移角可知tan=12gtv0解得t=2v0tang因此在竖直方向的速度为v=gt=2v0tan竖直方向速度与加速度大小无关，因此合速度为v=v02+v2因此v2=v1C错误D正确。故选D。1(2024202
41、4上 江苏苏州 高三统考期末)如图甲，我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图乙所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为v1和v2，其中v1方向水平，v2方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是()A.从O到P两谷粒的动量变化相同B.从O到P两谷粒的动能变化相同C.从O到P两谷粒的运动时间相等D.谷粒2在最高点的速度小于v1【答案】D【详解】C从O到P两谷粒在竖直方向的高度相等，令其为h，谷粒1做平抛运动，则有h=12gt21谷粒2做斜坡运动，令其初速度与竖直方向夹角为，则
42、有-h=v2cost2-12gt22解得10t1=2hg，t2=v2cosg+v22cos2g2+2hg可知t1t2故C错误；A根据动量定理有m1gt1=p1，m2gt2=p2由于两谷粒的质量关系不确定，则从O到P两谷粒的动量变化大小关系也不确定，故A错误；B根据动能定理有m1gh=Ek1，m2gh=Ek2由于两谷粒的质量关系不确定，则从O到P两谷粒的动能变化大小关系也不确定，故B错误；D谷粒2做斜坡运动，水平方向上的分运动是匀速直线运动，则谷粒2在最高点的速度为v2cos，从O到P两谷粒的水平分位移相等，结合上述有xOP=v1t1，xOP=v2cost2由于t1v2cos即谷粒2在最高点的速
43、度小于v1，故D正确。故选D。2(20242024上 江苏常州 高三统考期末)在海边的山坡高处的岸防炮，可以同时向两个方向投出弹丸，射击海面上的不同目标。如图所示，在一次投射中，岸防炮以相同大小的初速度v0在同一竖直面内同时射出两颗弹丸，速度方向与水平方向夹角均为，不计空气阻力。则()A.到达海面时两炮弹的速度大小相同方向不同B.到达海面前两炮弹之间的距离越来越小C.到达海面前两炮弹的相对速度越来越大D.到达海面前两炮弹总在同一竖直线上【答案】D【详解】A如图所示，斜向上飞出的弹丸经过一段时间到达水平位置时与斜下抛速度方向相同，且在此时与斜下抛高度相同，则落水时间相同，故到达海面时两炮弹的速度
44、大小相同方向相同，A错误；B由题知，初速度大小相等，与水平方向夹角相同，则水平分速度相同，所以始终保持同一竖直线上，一个斜向上运动，一个斜向下运动，竖直方向位移方向相反，距离增大，如果高度较低，到达海面前两炮弹之间11的距离越来越大，B错误；C到达海面前两炮弹的水平分相对速度为0，斜向上飞出的弹丸先减速，达到最高点后加速运动，竖直方向相对速度先增大，后减小，C错误；D由题知，初速度大小相等，与水平方向夹角相同，则水平分速度相同，所以始终保持同一竖直线上，D正确。故选D。3(20242024上 河北保定 高三统考期末)将弹性小球以某初速度从O点水平抛出，与地面发生弹性碰撞(碰后竖直速度与碰前等大
45、反向，水平速度不变)，反弹后在下降过程中恰好经过固定于水平面上的竖直挡板的顶端。已知O点高度为1.25m，与挡板的水平距离为6.5m，挡板高度为0.8m，g=10m/s2，不计空气阻力的影响。下列说法中正确的是()A.小球水平方向的速率为5m/sB.小球第一次落地时速度与水平方向的夹角为30C.小球经过挡板上端时，速度与水平方向夹角的正切值为1D.小球从挡板上端运动到水平地面经历的时间为0.4s【答案】A【详解】A反弹后在下降过程中恰好经过固定于水平面上的竖直挡板的顶端，则从 O点抛出到反弹上升到最高点所用时间为t1=22hg=221.2510s=1s从最高点下降经过竖直挡板的顶端所用时间为t
46、2=2(h-h0)g=2(1.25-0.8)10s=0.3s则小球水平方向的速率为v0=xt1+t2=6.51+0.3m/s=5m/s故A正确；B小球第一次落地时竖直方向分速度为vy=2gh=2101.25=5m/s则小球第一次落地时速度与水平方向的夹角满足tan=vyv0=1解得=45故B错误；C小球经过挡板上端时，竖直方向分速度为vy=gt2=3m/s则速度与水平方向夹角的正切值为tan=vyv0=35故C错误；12D小球从挡板上端运动到水平地面经历的时间为t=vyg=vy-vyg=5-310s=0.2s故D错误。故选A。4(20242024上 北京昌平 高三统考期末)一小球做平抛运动，小
47、球的速度大小v、加速度大小a、动能Ek和机械能E随时间t的变化关系图像如图所示，其中正确的是()A.B.C.D.【答案】D【详解】A平抛运动的水平速度不变，竖直速度随时间增加而增加，则速度大小随时间增加而增加，则选项A错误；B平抛运动的加速度恒定为 g，不随时间变化，选项B错误；C平抛物体的动能Ek=12mv2=12mv20+12mg2t2则Ek随时间不是线性关系，选项C错误；D平抛物体的机械能守恒，则E-t图像是平行于t轴的直线，选项D正确。故选D。5(20242024 广东惠州 统考三模)图(a)为某景区的蛙口喷泉，两次喷出水的轨迹A、B如图(b)所示，最大高度相同，轨迹A的落点M恰好在轨
48、迹B最高点的正下方，不计空气阻力，对轨迹A、B的说法正确的是()A.水滴在空中运动的时间不相同B.水滴的初速度大小相等C.水滴在最高点速度均为0D.质量相同的水滴在空中运动过程中动量的变化量相同【答案】D13【详解】A取其中一个质量为m的水滴进行分析，水滴做斜抛运动，根据对称性，可以将其运动看为左右两个对称的平抛运动，令最大高度为h，利用逆向思维，则有h=12gt22解得t=8hg由于最大高度相同，则水滴在空中运动的时间相同，故A错误；B水滴竖直方向做竖直上抛运动，令初速度与始终方向夹角为，利用逆向思维，则有v0cos=gt2解得v0=gt2cos根据上述，运动时间相等，由图(b)可知，轨迹A
49、的初速度与竖直方向夹角小于轨迹B的初速度与竖直方向夹角，可知，轨迹A的初速度小于轨迹B的初速度，故B错误；C水滴在水平方向上做匀速直线运动，可知，水滴在最高点速度为v0sin，结合上述可知，轨迹A在最高点的速度小于轨迹B在最高点的速度，均不为0，故C错误；D水滴做斜抛运动，仅仅受到重力作用，根据动量定理有mgt=p水滴运动时间相等，可知，质量相同的水滴在空中运动过程中动量的变化量相同，故 D正确。故选D。6(20232023上 广东茂名 高三统考阶段练习)在足球场上罚任意球时，防守运动员会在球门与罚球点之间站成一堵“人墙”，以增加防守面积，防守运动员会在足球踢出瞬间高高跃起，以增加防守高度。如
50、图所示，虚线是某次射门时足球的运动轨迹，足球恰好擦着横梁下沿进入球门，忽略空气阻力和足球的旋转，下列说法正确的是()A.足球上升到最高点时的速度为0B.足球下降过程中重力的功率一直在增大C.足球在飞行过程中机械能先减小后增大D.只要防守运动员跳起的最大高度超过轨迹最高点，就一定能“拦截”到足球【答案】B【详解】A足球做斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，故足球在最高点时的速度不为 0，故A错误；B足球在下降过程中，重力的瞬时功率P=mgvy一直在增大，故B正确；C由于忽略空气阻力，只有重力做功，故飞行过程中足球的机械能守恒，故C错误；D即使防守运动员跳起的最大高度超过轨迹最高点，若起跳时机不对，