一、第五章抛体运动易错题培优（难）1．如图所示，半径为R的半球形碗竖直固定，直径AB水平，一质量为m的小球（可视为质点）由直径AB上的某点以初速度v0水平抛出，小球落进碗内与内壁碰撞，碰撞时速度大小为2gR，结果小球刚好能回到抛出点，设碰撞过程中不损失机械能，重力加速度为g，则初速度v0大小应为（）A．gR B．2gR C．3gR D．2gR【答案】C【解析】小球欲回到抛出点，与弧面的碰撞必须是垂直弧面的碰撞，即速度方向沿弧AB的半径方向．设碰撞点和O的连线与水平夹角α，抛出点和碰撞点连线与水平夹角为β，如图，则由21sin2y gt Rα==，得2sinRtgα=，竖直方向的分速度为2sinyv gt gRα==，水平方向的分速度为22(2)(2sin)42sinv gR gR gR gRαα=-=-，又00tan yv gtv vα==，而20012tan2gt gtv t vβ==，所以tan2tanαβ=，物体沿水平方向的位移为2cosx Rα=，又0x v t=，联立以上的方程可得3v gR=，C正确．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（）A 6m/s 22m/s v <<B ．22m/s 3.5m/s v <≤C 2m/s 6m/s v <<D 6m/s 23m/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4h d =，根据2112h gt =，得 1880.4s 0.32s 10d t g ⨯=== 水平位移14x d = 则平抛的最大速度1112m/s 0.32x v t === 若小球打在第三级台阶的边缘上，高度3h d =，根据2212h gt =，得 260.24s dt g== 水平位移23x d =，则平抛运动的最小速度2226m/s 0.24x v t === 所以速度范围6m/s 22m/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．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/sB ．3.75m/sC ．4m/sD ．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 =5v v θ=乙甲 则3tan =4v v θ=水甲，解得v 水=3.75m/s ，B 正确，ACD 错误。
故选B 。
4．如图所示，在固定的斜面上A 、B 、C 、D 四点，AB=BC=CD 。
三个相同的小球分别从A 、B 、C 三点以v 1、v 2、v 3的水平速度抛出，不计空气阻力，它们同时落在斜面的D 点，则下列判断正确的是（ ）A ．A 球最后才抛出B ．C 球的初速度最大C ．A 球离斜面最远距离是C 球的三倍D ．三个小球落在斜面上速度方向与斜面成30︒斜向右下方 【答案】C【解析】 【详解】A ．设球在竖直方向下降的距离为h ，三球水平抛出后，均做平抛运动，据212h gt =可得，球在空中飞行的时间t =所以A 球在空中飞行时间最长，三球同时落在斜面的D 点，所以A 球最先抛出，故A 项错误；B ．设球飞行的水平距离为x ，三球水平抛出后，球在水平方向做匀速直线运动，则球的初速度0tan30h x v t t ︒===C 球竖直下降的高度最小，则C 球的初速度最小，故B 项错误；C ．将球的运动分解成垂直于斜面和平行于斜面可得，球在垂直斜面方向的初速度和加速度分别为0sin30v v ⊥=︒，cos30a g ⊥=︒当球离斜面距离最远时，球垂直于斜面的分速度为零，球距离斜面的最远距离2220sin 3022cos308v v d h a g ⊥⊥︒===︒A 球在竖直方向下降的距离是C 球的三倍，则A 球离斜面最远距离是C 球的三倍，故C 项正确；D ．三球水平抛出，最终落在斜面上，则2012tan30gt v t=︒ 设球落在斜面上速度方向与水平面成α角，则tan y v gt v v α==解得tan 2tan30α=︒=所以球落在斜面上速度方向与水平面夹角不是60︒，即球落在斜面上速度方向与斜面不是成30︒斜向右下方，故D 项错误。
5．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 ．5.4mB ．6.8mC ．6mD ．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0sin 37cos37y v v v v︒=︒=解得0sin 376m/s cos378m/sy 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212y gt =水平方向0x v t =设P 、Q 间的距离为h ，由几何关系得tan37h y x =+︒解得h =6.8m选项B 正确，ACD 错误。
故选B 。
6．在光滑水平面上，有一质量为m 的质点以速度0v 做匀速直线运动。
t =0时刻开始，质点受到水平恒力F 作用，速度大小先减小后增大，运动过程中速度最小值为012v 。
质点从开始受到恒力作用到速度最小的过程经历的时间为t ，发生位移的大小为x ，则判断正确的是（ ）A ．02mv t F=B ．034mv t F =C ．2034mv x F=D ．2218mv x F=【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】AB ．在t =0时开始受到恒力F 作用，加速度不变，做匀变速运动，若做匀变速直线运动，则最小速度可以为零，所以质点受力F 作用后一定做匀变速曲线运动。
设恒力与初速度之间的夹角是θ，最小速度100sin 0.5v v v θ==解得sin 0.5θ=设经过t 质点的速度最小，将初速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解，故在沿恒力方向上有0cos30-0Fv t m︒= 解得3mv t =故AB 错误；CD ．垂直于恒力F 方向上发生的位移2003(sin )4mv x v θt F==沿力F 方向上发生的位移222003311()()2228mv mvFy atm F F===位移的大小为2220218mvs x yF=+=故D正确，C错误；故选D。
7．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 B2mC．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x2，加速度为22g的匀减速直线运动，末速度刚好为零，运动时间0vtg=；在y轴上做初速度为022，加速度为22g的匀加速直线运动，末速度0022222Cyv v gt v=+=利用平均速度公式得位移关系00022(2)22::3:122v v t v tOA OC==则12m3OC OA==综上所述，ABD错误C正确。
故选C。
8．甲、乙两船在静水中航行的速度分别为v 甲、v 乙，两船从同一渡口向河对岸划去。
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，则甲、乙两船渡河所用时间之比为（ ）A ．v v 甲乙B ．v v 乙甲C ．2v v ⎛⎫ ⎪⎝⎭甲乙D ．2v v ⎛⎫ ⎪⎝⎭乙甲【答案】D 【解析】 【详解】如图所示，当v 甲与河岸垂直时，甲渡河时间最短，合速度偏向下游，到达对岸下游某点。
乙船应斜向上游，才有最短航程，因两船抵达对岸的地点恰好相同，所以乙船不是垂直河岸过河，最短航程时v v ⊥乙乙合。
由x vt =知，t 与v 成反比，所以有2sin sin sin v v t v t v θθθ===水甲乙合水乙甲合由图可看出tan cos v v v v θθ==水乙甲水，，代入上式得 2t v t v ⎛⎫= ⎪⎝⎭甲乙乙甲 故D 项正确，ABC 错误。
9．如图所示，斜面倾角为37θ=°，小球从斜面顶端P 点以初速度0v 水平抛出，刚好落在斜面中点处。
现将小球以初速度02v 水平抛出，不计空气阻力，小球下落后均不弹起，sin370.6︒=，cos370.8︒=，重力加速度为g ，则小球两次在空中运动过程中（ ）A．时间之比为1:2B．时间之比为1:2C．水平位移之比为1:4D．当初速度为0v时，小球在空中离斜面的最远距离为2940vg【答案】BD【解析】【详解】AB.设小球的初速度为v0时，落在斜面上时所用时间为t，斜面长度为L。
小球落在斜面上时有：200122gt gttanv t vθ==解得：2v tantgθ⋅=设落点距斜面顶端距离为S，则有22002v t v tanS vcos gcosθθθ==∝若两次小球均落在斜面上，落点距斜面顶端距离之比为1：4，则第二次落在距斜面顶端4L 处，大于斜面的长度，可知以2v0水平拋出时小球落在水平面上。
两次下落高度之比1：2，根据212h gt=得：2htg=所以时间之比为2A错误，B正确；C.根据0x v t =得水平位移之比为：12010122122x x v t v t =⋅=::():选项C 错误；D.当小球的速度方向与斜面平行时，小球到斜面的距离最大。
即在小球距离斜面最远时，垂直于斜面方向的速度等于0。
建立沿斜面和垂直于斜面的平面直角坐标系，将初速度v0和重力加速度g 进行分解，垂直于斜面的最远距离2200()92cos 40v sin v H g gθθ==选项D 正确。
故选BD 。
10．如图所示，斜面ABC 放置在水平地面上，AB =2BC ，O 为AC 的中点，现将小球从A 点正上方、A 与F 连线上某一位置以某一速度水平抛出，落在斜面上．己知D 、E 为AF 连线上的点，且AD=DE=EF ，D 点与C 点等高．下列说法正确的是A ．若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的飞行时间由初速度大小决定B ．若小球从D 点抛出，有可能垂直击中O 点C ．若小球从E 点抛出，有可能垂直击中O 点D ．若小球从F 点抛出，有可能垂直击中C 点 【答案】AD 【解析】 【详解】A ．假设∠A 的为θ，若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，将落点的速度分解在水平方向和竖直方向，则：tan y θ=v vy gt =v所以，解得：tan v t g θ=角度是确定的1tan 2BC AB θ== 可以解得：2v t g=所以小球的飞行时间由初速度大小决定．故A 正确．BCD ．若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的飞行时间由初速度大小决定． 水平方向的位移：2000022v v x v t v g g==⋅=竖直方向的位移：222002211()22v v y gt g x AD g g=====则抛出点距离A 点的距离为：33'tan 22y y x y AD θ=+== 所以若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的水平位移和竖直位移相等． 垂直击中O 点，有：12o x AB BC AD ===，则3'2o y AD =即在DE 的中点抛出才有可能垂直击中O 点，故小球从D 点、E 点抛出均不能垂直击中O 点，故BC 错误． 垂直击中O 点，有：2C x AB AD ==，则3'32C C y x AD ==即小球从F 点抛出，有可能垂直击中C 点．故D 正确．11．高度为d 的仓库起火，现需要利用仓库前方固定在地面上的消防水炮给它灭火。