備戰(zhàn)2020年高考物理 3年高考2年模擬1年原創(chuàng) 專題4.6 平拋運動的相遇問題（含解析）

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1、專題4.6 平拋運動的相遇問題 【考綱解讀與考頻分析】 相遇和平拋運動都是高考考綱要求的考點，平拋運動的相遇問題是高考命題熱點。 【高頻考點定位】 平拋運動的相遇問題 考點一：平拋運動的相遇問題 【3年真題鏈接】 1．（2017高考江蘇物理）如圖所示，A、B兩小球從相同高度同時水平拋出，經(jīng)過時間t在空中相遇，若兩球的拋出速度都變?yōu)樵瓉淼?倍，則兩球從拋出到相遇經(jīng)過的時間為（ ） （A） （B） （C） （D） 【參考答案】C 【名師解析】設第一次拋出時A球速度為v1，B球速度為v2

2、，根據(jù)平拋運動規(guī)律，則A、B之間的水平距離x=（v1+ v2）t。第二次兩球的拋出速度都變?yōu)樵瓉淼?倍，設兩球從拋出到相遇經(jīng)過的時間為t’，根據(jù)平拋運動規(guī)律，則有x=（2v1+2 v2）t’。聯(lián)立解得t’=t/2，選項C正確。 【2年模擬再現(xiàn)】 1．（6分）（2019湖南長郡中學等四校5月模擬）從離水平地面高H處以速度v0水平拋出一個小球A，同時在其正下方地面上斜拋另一個小球B，兩球同時落到地面上同一位置，小球B在最高點時，距地面的高度為h，速度為v，則以下關系正確的是（　?。? A．h＝H，v＝v0 B．h＝ C．h＝ D．h=H/4，v＝v0 【參考答案】D 【命題意圖】本

3、題考查平拋運動、斜拋運動及其相關知識點。 【解題思路】對A球，由平拋運動規(guī)律，H=gtA2，解得做平拋運動的時間為tA=，由xA=v0t解得A球的水平位移為xA=v0t。對B球，由于B球做斜拋運動，根據(jù)運動的對稱性規(guī)律，可將B球的斜拋運動視為兩段平拋運動，由h=gtB’2，可得B球的運動時間為tB=2 tB’=2，在水平方向的分位移為xB= vtB=v·2。由題意有tA＝tB，xA＝xB，則可得h=H/4，v＝v0，選項D正確，ABC錯誤。 【方法歸納】對于平拋運動，可利用平拋運動規(guī)律列方程解答；對于斜拋運動，可根據(jù)對稱性把斜拋運動分為兩段對稱的平拋運動分析解答。平拋運動的質(zhì)點和斜拋運動的

4、質(zhì)點相遇，一定有兩質(zhì)點的運動時間相等。 2.（2018湖北荊州第一次質(zhì)檢）如圖所示，一位同學玩飛鏢游戲。圓盤最上端有一P點，飛鏢拋出時與P等高，且距離P點為L。當飛鏢以初速度v0垂直盤面瞄準P點拋出的同時，圓盤以經(jīng)過盤心O點的水平軸在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動。忽略空氣阻力，重力加速度為g，若飛鏢恰好擊中P點，則v0可能為(　　) A． B． C． D．． 【參考答案】.C 【名師解析】設圓盤的直徑為d，飛鏢恰好擊中P點，根據(jù)平拋運動規(guī)律，d=gt2，L=v0t，根據(jù)勻速圓周運動規(guī)律，t=+= ，聯(lián)立解得：v0=，n=0,1,

5、2,3，···。選項C正確。 3.(2018·江蘇省海安高級中學月考)中央電視臺綜藝節(jié)目《加油向未來》中有一個橄欖球空中擊劍游戲：寶劍從空中B點自由落下，同時橄欖球從A點以速度v0沿AB方向拋出，恰好在空中C點擊中劍尖，不計空氣阻力。下列說法正確的是(　　) A.橄欖球在空中運動的加速度大于寶劍下落的加速度 B.橄欖球若以小于v0的速度沿原方向拋出，一定能在C點下方擊中劍尖 C.橄欖球若以大于v0的速度沿原方向拋出，一定能在C點上方擊中劍尖 D.橄欖球無論以多大速度沿原方向拋出，都能擊中劍尖 【參考答案】C 【名師解析】　橄欖球在空中運動的加速度等于寶劍下落的加速度，均等于重

6、力加速度，故選項A錯誤；橄欖球若以小于v0的速度沿原方向拋出，則水平方向的速度減小，運動到相遇點的時間t＝增大，橄欖球在相同時間下降的高度增大，可能劍尖落地后橄欖球才到C點所在的豎直線，所以橄欖球可能在C點下方擊中劍尖，故選項B錯誤；橄欖球若以大于v0的速度沿原方向拋出，則水平方向的速度增大，運動到相遇點的時間t＝減小，橄欖球相同時間下降的高度減小，一定能在C點上方擊中劍尖，故選項C正確；若拋出的速度太小，可能橄欖球不會與劍尖相遇，故選項D錯誤。 4.（2019東北三省四市教研綜合體二模）在水平地面上有相距為L的A、B兩點，甲小球以v1=10m/s的初速度，從A點沿與水平方向成30°角的方向

7、斜向上拋出。同時，乙小球以v2的初速度從B點豎直向上拋出。若甲在最高點時與乙相遇，重力加速度g取10m/s2。則下列說法正確的是（ ） A．乙小球的初速度一定是5m/s B．相遇前甲球的速度可能小于乙球的速度 C，L為2.5m D．甲球和乙球始終在同一水平面上 【參考答案】B 【命題意圖】本題以兩小球相遇為情景，考查運動的分解、豎直上拋運動及其相關知識點。 【解題思路】將甲小球的初速度沿水平方向和豎直方向分解，水平分速度v1x=v1cos30°=5m/s，豎直分速度v1y=v1sin30°=5m/s。乙小球

8、的初速度可以是5m/s，恰好運動到最高點與甲球相遇，乙小球也可以以大于5m/s的初速度豎直上拋在下落途中與甲球相遇，選項A錯誤；若乙球豎直上拋的初速度很大，下落途中與甲球相遇，相遇前甲球的速度可能小于乙球的速度，選項B正確；要使甲球在最高點與乙球相遇，由L=v1xt，v1y=gt，解得L=2.5m，選項C錯誤；由于甲球斜向上拋，乙球豎直上拋，要使甲球和乙球相遇，則甲球和乙球始終在同一豎直面內(nèi)，選項D錯誤。 【方法歸納】斜拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的豎直上拋運動，分別應用公式列方程解答。相遇必須使兩小球同時到達同一點。 5.（2019南昌模擬）在公園里我們經(jīng)常可以看到大

9、人和小孩都喜歡玩的一種游戲——“套圈”，如圖所示是“套圈”游戲的場景。假設某小孩和大人從同一條豎直線上距離地面的不同高度處分別水平拋出兩個小圓環(huán)，大人拋出圓環(huán)時的高度為小孩拋出圓環(huán)高度的倍，結(jié)果恰好都套中地面上同一物體。不計空氣阻力，則大人和小孩所拋出的圓環(huán)（ ） A.運動時間之比為9︰4 B.速度變化率之比為4︰9 C.水平初速度之比為2︰3 D.落地時速度之比為3︰2 【參考答案】C 【命題意圖】本題以大人和小孩都喜歡玩的一種游戲——“套圈”切入，考查對平拋運動規(guī)律的理解和運用及其相關知識點。 【解題思路】根據(jù)平拋運動規(guī)

10、律，h=，t=，大人和小孩所拋出的圓環(huán)運動時間之比為3︰2，選項A錯誤；平拋運動只受重力作用，其加速度為g，由g=，可知大人和小孩所拋出的圓環(huán)速度變化率相等，即速度變化率之比為1︰1，選項B錯誤；由x=vt，大人和小孩所拋出的圓環(huán)水平初速度之比為v1︰v2=t2︰t1=2︰3，選項C正確；圓環(huán)落地時的豎直速度v⊥=gt，落地時豎直速度之比為3︰2，落地時速度之比不是3︰2選項D錯誤。 6.（2019·福建省廈門外國語學校高三最后一模）如圖所示，三個質(zhì)量相等的小球A、B、C從圖示位置分別以相同的速度v0水平向左拋出，最終都能到達坐標原點O。不計空氣阻力，x軸所在處為地面，則可判斷A、B、C三個

11、小球（ ） A．在空中運動過程中，重力做功之比為1:2:3 B．在空中運動過程中，動量變化率之比為1:2:3 C．初始時刻縱坐標之比為1:4:9 D．到達O點時，速度方向與水平方向夾角的正切值之比為1:4:9 【參考答案】C 【名師解析】：根據(jù)x=v0t，水平初速度相同，A、B、C水平位移之比為1:2:3，所以它們在空中運動的時間之比為1:2:3，初始時刻縱坐標之比既該過程小球的下落高度之比，根據(jù)，初始時刻縱坐標之比為1:4:9，重力做功之比為h之比，即為1:4:9，故A錯誤，C正確；動量的變化率為合外力即重力，重力相同，則動量的變化率相等，故B錯誤；豎直向速度之

12、比為1:2:3，水平向速度相向，而速度方向與水平方向夾角的正切值為，則其比值為1:2:3，故D錯誤。 7.(2018·廣東省七校聯(lián)合體第三次聯(lián)考)如圖，在同一豎直面內(nèi)，小球a、b從高度不同的兩點，分別以初速度va和vb沿水平方向先后拋出，恰好同時落到地面上與兩拋出點水平距離相等的P點，并且落到P點時兩球的速度互相垂直．若不計空氣阻力，則(　　) A．小球a比小球b先拋出 B．初速度va小于vb C．小球a、b拋出點距地面高度之比為vb∶va D．初速度va大于vb 【參考答案】　AB 【名師解析】　h＝gt2，所以

13、t＝，平拋運動的運動時間是由豎直的高度決定的，由于小球a的高度比小球b的大，所以 ta＞tb，由于小球a、b的水平位移相等，由x＝v0t得va＜vb，故A、B正確，D錯誤．h＝gt2＝g，故小球a、b拋出點距地面高度之比為＝，C錯誤． 8.(2019·山西省晉城市模擬)如圖所示，斜面體ABC固定在水平地面上，斜面的高AB為 m，傾角為θ＝37°，且D是斜面的中點，在A點和D點分別以相同的初速度水平拋出一個小球，結(jié)果兩個小球恰能落在地面上的同一點，則落地點到C點的水平距離為(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2，不計空氣阻力)(　　) A. m

14、 B. m C. m D. m 【參考答案】　D 【名師解析】　設AB的高度為h，落地點到C點的距離為x，則＝，求得：x＝ m，選項D正確. 預測考點一：平拋運動的相遇問題 【2年模擬再現(xiàn)】 1.（2018北京密云摸底）右圖為研究平拋運動時使用的裝置，初始時電路閉合，小球B 被電磁鐵吸引處于靜止狀態(tài)。將小球A從軌道頂端釋放，離開軌道末端（末端水平）時撞開輕質(zhì)接觸式開關S，被電磁鐵吸住的小球B同時自由下落，軌道末端出口與小球B處于同一高度?？煽吹紸、B兩球同時落地（ ） A. 該實驗可證明平拋運動的豎直分運動為自

15、由落體運動 B. 該實驗可證明平拋運動的水平分運動為勻速直線運動 C. 將小球A在軌道上更低的位置釋放，可使兩球在空中相撞 D. 增加裝置距離地面的高度H，可使兩球在空中相撞 【參考答案】.AD 【名師解析】根據(jù)題述“可看到A、B兩球同時落地”，說明該實驗可證明平拋運動的豎直分運動為自由落體運動，選項A正確；該實驗不可證明平拋運動的水平分運動為勻速直線運動，選項B錯誤；將小球A在軌道上更高的位置釋放，增大了平拋運動的初速度，可使兩球在空中相撞，選項C錯誤；增加裝置距離地面的高度H，增加了小球自由落體運動的時間，可使兩球在空中相撞，選項D正確。 2.（6分）（2019湖北武漢武昌5月

16、調(diào)研）如圖所示，上、下兩個完全相同的圓弧軌道分別固定在豎直板上的不同高度處，軌道的末端水平。在兩軌道相對于各自軌道末端高度相同的位置上各安裝一個電磁鐵，兩個電磁鐵由同一個開關控制，通電后，兩電磁鐵分別吸住相同小鐵球A、B，斷開開關，兩個小球同時開始運動。離開圓弧軌道后，A球做平拋運動，B球進入一個光滑的水平軌道。若某次兩個小球相碰的位置恰在水平軌道上的P點處。已知固定在豎直板上的方格紙的正方形小格邊長均為9cm，則可計算出A球剛到達P點的速度大小為（g取10m/s2）（　?。? A．4.5m/s B．m/s C．m/s D．m/s 【參考答案】A 【命題意圖】本題考查平拋運動規(guī)律及其相

17、關知識點。 【解題思路】由于水平軌道光滑，可知B球進入水平軌道后將做勻速直線運動，由于實驗現(xiàn)象是A、B兩球相遇，故A（或平拋運動）的水平分運動與B球的水平勻速直線運動一樣，是勻速直線運動；根據(jù)平拋運動規(guī)律可以求出A球剛到達P點的速度大小。由圖知A球下落的高度為h＝9L＝81cm，水平位移x＝9L＝81cm，根據(jù)平拋運動規(guī)律：x＝v0t，h＝gt2，vy＝gt，解得：v0＝0.9m/s，vy＝0.9m/s，所以vp＝＝4.5m/s。故選項A正確，BCD錯誤。 【關鍵點撥】把平拋運動分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動是解決問題的關鍵。 3.（2018湖南長郡中學實驗班選拔考

18、試）如圖所示，b是長方形acfd對角線的交點，e是底邊df的中點，a、b、c處的三個小球分別沿圖示方向做平拋運動，下列表述正確的是 A．若a、b、c處三球同時拋出，三球可能在de之間的區(qū)域相遇 B．只要b、c處兩球同時幵始做平拋運動，二者不可能在空中相遇 C．若a、b處兩球能在地面相遇，則a、b在空中運動的時間之比為2:1 D．若a、c處兩球在點相遇，則一定滿足 【參考答案】.BD。 【名師解析】由于三球不是從同一高度水平拋出，三球不可能在任何區(qū)域相遇，選項A錯誤；設ad=2h，a球在空中運動時間為ta，b球在空中運動時間為tb，根據(jù)平拋運動規(guī)律，2h=gta2，h=gtb2，

19、解得：ta=2，tb=，若a、b處兩球能在地面相遇，則a、b在空中運動的時間之比為ta∶tb=2∶=∶1，選項C錯誤；只要b、c處兩球同時幵始做平拋運動，二者不可能在空中相遇，選項B正確；根據(jù)平拋運動規(guī)律，若a、c處兩球在點相遇，則一定滿足，選項D正確。 4.（2019四川天府大聯(lián)考5）如圖所示，A、B兩小球從相同高度同時水平拋出，經(jīng)過時間t在空中P點相遇，若仍然同時將兩球水平拋出，只是拋出的速度均增大一倍，則兩球從拋出到相遇所需時間、相遇點的描述中正確的是　　 A. ，點與P點重合 B. ，點與P點重合 C. ，點在P點正上方 D. ，點在P點正下方 【參考答案】C 【名師解析

20、】兩球同時水平拋出，均做平拋運動，豎直方向上做自由落體運動，相等時間內(nèi)下降的高度相同，所以兩球始終在同一水平面上。 當A、B兩小球以相同的水平速度v拋出時，有：； ； 當兩球的速度均增大一倍時，有： 。 對比可得：，，則點在P點正上方。故C正確，ABD錯誤 故選：C。 兩球均做平拋運動，在水平方向上做勻速直線運動，抓住兩球水平位移之和不變，結(jié)合初速度的變化得出兩球從拋出到相遇經(jīng)過的時間由自由落體運動的規(guī)律求下落的高度關系。 【1年仿真原創(chuàng)】 1．如圖所示，水平地面上有相距為d的M、N兩點，在M點的正上方某高度處有一A點。現(xiàn)在A點以速度v1水平拋出一個小球的同時，從水平

21、地面上的N點以速度v2向左上方拋出另一個小球，其速度方向與水平地面的夾角為，兩球恰好能在M、N連線中點的正上方相遇，不計空氣阻力，則下列說法中正確的是（ ） A．從點拋出的小球做勻變速曲線運動，從N點拋出的小球做變加速曲線運動 B．兩小球拋出時的初速度之比為 C．A、M兩點間的豎直距離為 D．兩小球從拋出到相遇的過程中，速度變化量相同 【參考答案】CD 【名師解析】兩小球拋出后只受重力作用，在運動過程中的加速度均為重力加速度，故兩小球均做勻變速曲線運動，選項A錯誤。設兩小球相遇所用時間為t，d/2=v1t=v2cosθ·t，解得兩小球拋出時的初速度之比為=cosθ，選項

22、B錯誤。hAM=gt2+ v2sinθ·t -gt2= v2sinθ·t，與d/2= v2cosθ·t聯(lián)立解得，hAM=tanθ，選項C正確。由g=△v/△t，可知兩小球從拋出到相遇的過程中，速度變化量相同，選項D正確。 2．如圖示，在豎直線OM上某點A水平向右拋出一小球A的同時在B點水平向左拋出另一小球B，兩小球恰好在斜線ON上的Q點相遇，已知A球是第一次經(jīng)過斜線ON且Q點離O點的距離是最遠的，，B球是以最短位移到達Q點的，，求： （1）OA間距離； （2）A、B球的初速度、。 【名師解析】理解的關鍵點在于Q點離O點最遠的含義及B球是以最短位移到達Q點的含義，即小球A的運動軌跡在Q點正好與OQ相切且，為此利用這一特征，再利用幾何關系及相關公式便可求解。 （1），由題意知小球A的運動軌跡在Q點正好與OQ相切，小球B的位移與ON垂直（）， 兩小球運動時間相同，設為，小球A到達Q點時豎直方向分速度為，由速度矢量圖知 由平拋規(guī)律知小球A在水平方向位移 小球A與小球B在豎直方向位移均為 由圖知且 聯(lián)立得， 所以 （2）由（1）知， 即 由（1）知， 即 由圖知， 即有 11