2024版新教材高中物理課時分層作業(yè)七平拋運動的臨界問題類平拋運動新人教版必修第二冊

課時分層作業(yè)(七)平拋運動的臨界問題、類平拋運動A組基礎(chǔ)鞏固練1．如圖所示，在水平路面上一運動員駕駛摩托車跨越壕溝，壕溝兩側(cè)的高度差為0.8m，水平距離為8m．則運動員跨過壕溝的初速度至少為(取g＝10m/s2)()A．0.5m/sB．2m/sC．10m/sD．20m/s2．手機上可以玩一種叫“扔紙團”的小游戲．如圖所示，游戲時，游戲者滑動屏幕將紙團從P點以速度v水平拋向固定在水平地面上的圓柱形廢紙簍，紙團恰好從紙簍的上邊沿入簍并直接打在紙簍的底角．若要讓紙團進入紙簍中并直接擊中簍底的正中間，下列做法可行的是()A．在P點將紙團以小于v的速度水平拋出B．在P點將紙團以大于v的速度水平拋出C．在P點正上方某位置將紙團以小于v的速度水平拋出D．在P點正下方某位置將紙團以大于v的速度水平拋出3．如圖所示，M、N是兩塊擋板(寬度忽略不計)，擋板M高h′＝10m，其上邊緣與擋板N的下邊緣在同一水平面．從高h＝15m的A點以速度v0水平拋出一小球(可視為質(zhì)點)，A點與兩塊擋板的水平距離分別為d1＝10m，d2＝20m.擋板N的上邊緣高于A點，若能使小球直接進入擋板M的右邊區(qū)域，則小球水平拋出的初速度v0的大小可能是下列給出數(shù)據(jù)中的(g取10m/s2，空氣阻力不計)()A．8m/sB．4m/sC．15m/sD．21m/s4．(多選)在一些廣場經(jīng)常會有一種拋圈游戲，現(xiàn)簡化模型如圖：細鐵絲繞成的圓圈在界線的正上方水平拋出(圓圈平面一直保持水平)，不計空氣阻力，落地后立即停止運動，且圓圈不能碰到玩具，細圓柱體玩具(直徑忽略)垂直放置在水平地面上．設(shè)圓圈拋出時的離地高度為H，初速度v垂直于界線，界線到玩具的距離d＝1.8m，圓圈的半徑R＝0.1m，玩具的高度為h＝0.2m．為了套中玩具，以下說法正確的是(g取10m/s2)()A．圓圈的拋出點越高，則需要拋出的速度越小B．只要滿足H>h，同時控制好v，則必定可套中玩具C．H至少為eq\f(20,19)m，否則無論v多大都不能套中玩具D．H至少為1.25m，否則無論v多大都不能套中玩具5.在清晨，武漢吉慶街的面香撲鼻而來，其中刀削面引人注目．如圖甲所示，拿一塊面團放在鍋旁邊較高處，用刀片飛快地削下一片片很薄的面片，使面片飛向旁邊的鍋里．假設(shè)某一面片初速度水平，飛出時離鍋內(nèi)水面的豎直距離h＝0.80m，離鍋正中心的水平距離為0.6m，鍋的半徑為0.2m，如圖乙所示．不計空氣阻力，取重力加速度g＝10m/s2.(1)求面片落入鍋中所用的時間t.(2)求面片要落入鍋中初速度大小的取值范圍．B組能力提升練6．[2023·江蘇南通高一期末]如圖所示，將質(zhì)量為m的小球從傾角為θ的光滑斜面上A點以速度v0水平拋出(即v0方向平行于CD)，小球運動到B點．已知A點的高度為h，重力加速度為g.(1)求小球加速度的大小．(2)求小球到達B點的時間．(3)求小球到達B點時的速度大?。?．一支探險隊在探險時遇到一條河溝，河溝的一側(cè)OA豎直，另一側(cè)呈拋物線形狀的坡面OB與一個平臺BC相連，如圖所示．已知河溝豎直一側(cè)OA的高度為2h，平臺離溝底的高度為h，C點到OA的水平距離為2h.以溝底的O點為原點建立坐標系xOy，坡面的拋物線方程為y＝eq\f(x2,2h).質(zhì)量為m的探險隊員在河溝的豎直一側(cè)從A點沿水平方向跳向平臺，人可視為質(zhì)點，忽略空氣阻力，重力加速度為g.(1)若探險隊員從A點以初速度v0水平跳出時，掉在坡面OB的某處，則他在空中運動的時間為多少？(2)為了能跳在平臺上，他在A點的初速度應(yīng)滿足什么條件？8．排球場地的數(shù)據(jù)如圖甲所示．在某次比賽中，一球員在發(fā)球區(qū)從離地高3.5m且靠近底線的位置(與球網(wǎng)的水平距離為9m)將排球水平向前擊出，排球的速度方向與水平方向夾角的正切值tanθ與排球運動時間t的關(guān)系如圖乙所示，排球可看成質(zhì)點，忽略空氣阻力，重力加速度g取10m/s2.(1)求排球擊出后0.2s內(nèi)速度變化量的大小和方向．(2)求排球初速度的大?。?3)通過計算判斷，如果對方球員沒有碰到排球，此次發(fā)球是否能夠直接得分？課時分層作業(yè)(七)平拋運動的臨界問題、類平拋運動1．解析：根據(jù)x＝v0t、y＝eq\f(1,2)gt2，將已知數(shù)據(jù)代入可得v0＝20m/s，故選項D正確．答案：D2．解析：在P點將紙團以小于v的速度水平拋出，紙團下降到紙簍上邊沿的時間內(nèi)，水平位移變小，紙團不能進入紙簍中，故A錯誤；在P點將紙團以大于v的速度水平拋出，則紙團下降到簍底的時間內(nèi)，水平位移增大，不能直接擊中簍底的正中間，故B錯誤；要使紙團進入紙簍且直接擊中簍底的正中間，分析臨界狀態(tài)可知，最可能的入簍點為左側(cè)紙簍上邊沿，若在P點正上方某位置將紙團以小于v的速度水平拋出，根據(jù)x＝veq\r(\f(2h,g))知，紙團水平位移可以減小且不會與紙簍的左邊沿相撞，紙團有可能擊中簍底的正中間，故C正確；同理可得D錯誤．答案：C3．解析：要讓小球落到擋板M的右邊區(qū)域，下落的高度為Δh＝h－h(huán)′＝5m，由t＝eq\r(\f(2Δh,g))得t＝1s，由d1＝v01t，d2＝v02t，得v0的范圍為10m/s<v0<20m/s.故C正確，A、B、D錯誤．答案：C4．解析：圓圈的拋出點越高，由t＝eq\r(\f(2h,g))可知運動時間越長，由x＝v0t知，拋出的速度越小，A正確；臨界軌跡如圖所示，設(shè)從拋出點到玩具頂端的時間為t1，從拋出點到地面時間為t2，根據(jù)平拋規(guī)律有H－h(huán)＝eq\f(1,2)gteq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))，得t1＝eq\r(\f(H－0.2,5))，同理H＝eq\f(1,2)gteq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))，得t2＝eq\r(\f(H,5))，初速度v＝eq\f(d,t1)＝eq\f(d＋2R,t2)，代入數(shù)據(jù)解得t1＝0.9t2，即eq\r(\f(H－0.2,5))＝0.9eq\r(\f(H,5))，解得H＝eq\f(20,19)m，如果H<eq\f(20,19)m，無論如何也不能套中玩具，C正確，B、D錯誤．答案：AC5．解析：(1)面片飛出時做平拋運動，在豎直方向面片做自由落體運動，h＝eq\f(1,2)gt2解得t＝0.4s.(2)在水平方向面片做勻速直線運動，則有v1＝eq\f(x1,t)＝eq\f(0.6－0.2,0.4)m/s＝1m/sv2＝eq\f(x2,t)＝eq\f(0.6＋0.2,0.4)m/s＝2m/s故面片要落入鍋中初速度大小的取值范圍為1m/s≤v≤2m/s.答案：(1)0.4s(2)1m/s≤v≤2m/s6．解析：(1)小球從A點拋出后在斜面上做類平拋運動．由牛頓第二定律得mgsinθ＝ma得a＝gsinθ.(2)小球在沿斜面向下的方向做初速度為零的勻加速直線運動，有eq\f(h,sinθ)＝eq\f(1,2)at2解得t＝eq\f(1,sinθ)eq\r(\f(2h,g)).(3)小球沿水平方向做勻速直線運動，有vx＝v0小球在沿斜面向下的方向做初速度為零的勻加速直線運動，有vy＝at小球到達B點時的速度大小vB＝eq\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(x))＋veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(y)))＝eq\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＋2gh).答案：(1)gsinθ(2)eq\f(1,sinθ)eq\r(\f(2h,g))(3)eq\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＋2gh)7．解析：(1)設(shè)探險隊員在OB坡面上的落點坐標為(x，y)，由平拋運動規(guī)律可得x＝v0t，2h－y＝eq\f(1,2)gt2，又y＝eq\f(x2,2h)，聯(lián)立解得t＝eq\f(2h,\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＋gh)).(2)將y＝h代入y＝eq\f(x2,2h)可求得B點的橫坐標xB＝eq\r(2)h，而C點的橫坐標xC＝2h.由平拋運動規(guī)律得xB＝v0Bt1，xC＝v0Ct1，2h－h(huán)＝eq\f(1,2)gteq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))，解得v0B＝eq\r(gh)，v0C＝eq\r(2gh)，所以為了能跳到平臺上，他在A點的初速度應(yīng)滿足eq\r(gh)≤v初≤eq\r(2gh).答案：(1)eq\f(2h,\r(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＋gh))(2)eq\r(gh)≤v初≤eq\r(2gh)8．解析：(1)速度變化量為Δv＝gΔt＝10×0.2m/s＝2m/s，方向與重力加速度方向相同，即豎直向下．(2)由平拋運動規(guī)律有tanθ＝eq\f(vy,v0)，vy＝gt由圖像可知k＝eq\f(tanθ,t)聯(lián)立解得v0＝20m/s.(3)由平拋運動規(guī)律，排球運動到中線上方時，有x1＝v0t1，h1＝eq\f(1,2)gteq\o\al(\s\up1