高中物理人教版 (2019)必修 第二册第五章 抛体运动3 实验：探究平抛运动的特点课后练习题

同步学典（3）实验：探究平抛运动的特点

1、(多选)在图示的装置中,有两个相同的处在同一竖直面内的弧形轨道, 其底端切线水平,调节电磁铁的高度,使,实验时,使两小球同时释放,则下列说法正确的是(   )

A.两小球总会相遇

B.轨道M越高,小球P落到平板上时竖直方向的速度就越大,但两小球仍然会相遇

C.只有把轨道M调整到适当的高度,两小球才会相遇

D.两小球在轨道出口处的水平速度即使不相等, 两小球也会相遇

2、某同学用电磁实验装置和数码照相机分別研究平抛运动。

1.如图甲所示，将小球a由斜槽上某一高度处静止释放，沿斜槽滚下，离开斜槽末端（水平）时撞开轻质接触式开关，被电磁铁吸住的小球b同时自由下落。结果看到a、b两球同时落地，这个演示实验说明了________.

2.用频闪照相拍摄小球做平抛运动的轨迹，得到如图乙的图片，图片中a、b、c、d是连续四次拍摄的小球所在的位置。

①方格纸中每个小方格的实际边长为1. 6 cm，则闪光灯闪光的时间间隔为  s，小球做平抛运动的初速度大小为= ________m/s。(重力加速度)

②试分析a点是否为小球的抛出点，说明理由。

3、某实验小组的同学为了探究平抛运动，将塑料管的一端接在水龙头上，另一端固定在水平桌面的边缘，打开水龙头，水沿水平方向喷出，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度为g。该小组的同学首先测出了塑料管的内径d。

1.为了求出水喷出的初速度，还应测量的物理量有______(并写出相对应的符号)，水喷出的初速度应表达为______(用已知的物理量和测量的物理量所对应的符号表示)；

2.当水落地后，请用以上的物理量所对应的符号表示出空中水的总质量为_______。

4、在研究物体做平抛运动时,应通过多次实验确定若干个点,描绘出平抛运动的轨迹.

（1）在实验中,下列操作正确的是(   )
A.实验中所用斜槽末端的切线必须调到水平
B.每次实验中小球必须由静止释放,初始位置不必相同
C.每次实验小球必须从斜槽的同一位置由静止释放,所用斜槽不必光滑
D.在实验之前,须先用直尺在纸上确定y轴方向
（2）实验得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点O为坐标原点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,图中y-x2图象能说明平抛小球运动轨迹为拋物线的是(   )
A.B.C.D.

5、某同学用图示装置研究平抛运动及其特点。他的实验操作是:在小球处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开。

(1)他观察到的现象是:小球_____________ (选填“同时”或“不同时”)落地。

(2) 让球恢复初始状态,用较大的力敲击弹性金属片。A球在空中运动的时间将_____________ (选填“变长”“不变”或“变短”)。

(3)上述现象说明:平抛运动的时间与_____________大小无关,平抛运动的竖直分运动是_____________运动。

6、在做“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图甲所示的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口方向平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口方向平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C。

若测得木板每次移动距离,间距离,间距离,重力加速度,请回答以下问题:

(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?

答:_____________________________________。

(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球的初速度___________m/s。(保留3位有效数字)

(3)如果将木板向远离槽口方向平移的同时还将木板向图甲中垂直纸面方向等间距平移,可以得到几个痕迹点,用平滑的线连起来就是小球平抛运动的轨迹。在轨迹上取一些点,以平抛起点O为坐标原点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,下列中能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是(   )

A. B. C. D.

7、如图为某小球做平抛运动时，用频闪照相的方法获得的相片的一部分，图中背景方格的边长为1.25cm，，则：

（1）小球平抛的初速度 =________m/s；                                                            

（2）闪光频率f =_______Hz。

8、某同学用如图甲、乙两装置探究平抛运动的规律:

(1)如图甲所示,两球处于同一高度静止。用小锤击打弹性金属片,P球就沿水平方向飞出,同时Q球被松开做自由落体运动,则下列关于这个实验的说法正确的是(   )

A.Q球先落地,P球后落地

B.两球落地的先后顺序由小锤打击力的大小而定

C.两球同时落地,说明P球水平方向的分运动为匀速直线运动

D.两球同时落地,说明P球竖直方向的分运动为自由落体运动

(2)如图乙所示,上、下两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处,轨道的末端水平,相同的两个小球分别被电磁铁吸引位于两个圆弧轨道顶端,断开开关,使两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后,A球做平抛运动,B球进入一个光滑的水平轨道,则改变上面轨道的高度,多次重复上述实验过程,总能观察到A球正好落在B球上,则能说明平抛运动________________________。

答案以及解析

1答案及解析：

答案：AB

解析：小球竖直方向上的匀加速直线运动并不影响水平方向上的匀速直线运动，水平方向的分运动和竖直方向的分运动是各自独立进行的。轨道M越高，小球P落到平板上所用的时间就越长，落到平板上时竖直方向的分速度就越大，但小球P在水平方向的分速度没有受影响，两个小球的水平速度仍然相等,所以两小球仍然会相遇。选项AB正确,C错误。如果两小球在轨道出口 处的水平速度不相等，速度小的球在水平方向就会落后于速度 大的球，两小球就不会相遇了，选项D错误。

2答案及解析：

答案：1.做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动  2.①;0.8②见解析

解析：1.演示实验说明了做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动。

2.①由,得到闪光灯闪光的时间间隔,小球的初速度大小；②小球在b点时竖直方向的分速度大小，至此小球运动的时间,所以a点不是小球的抛出点。

3答案及解析：

答案：1.水的射程x，管口离地的高度h；  2.

解析：1.水喷出后做平抛运动，假设塑料管口离地的高度为h，水的射程为x,水在空中运动的时间为t，则在水平方向上有，在竖直方向上有，水喷出的初速度为;2.由于塑料管的内径为d,则空中水的总质量为。
 

4答案及解析：

答案：（1）AC; （2）C

解析：（1）提示:“研究平抛物体的运动”的实验中,为保证小球做平抛运动,必须通过调节使斜梢的末端保持水平,因为要画同一运动的轨迹,所以每次释放小球的位置必须相同, 且由静止释放,以保证获得相同的初速度,故A正确,B错误; 每次实验中小球必须从斜槽的同一位置由静止释放,而斜槽不一定要光滑.故C正确;在实验之前,须先用重垂线在纸上确定y轴方向,故D错误.
（2）小球在竖直方向做自由落体运动,则,在水平方向做匀速直线运动,则联立可得,因初速度v相同，故为常数,故y与x2应成正比关系,故C正确,A,B,D错误.

5答案及解析：

答案：(1)同时(2)不变(3)初速度;自由落体

解析：(1)根据题意，小锤敲击金属片，B球做自由落体运动而A球做平抛运动，两球在竖直方向运动情况一样，故两球同时落地。

(2)根据平抛运动规律可知由高度决定运动时间，虽然初速度变大，但高度不变，所以小球运动时间不变。

(3)平抛运动的时间与初速度大小无关，由高度决定，其竖直分运动是自由落体运动。

6答案及解析：

答案：(1)小球离开斜槽时每次都具有相同的初速度

(2)1.00 (3)D

解析：(1)小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放是为了使小球离开斜槽时每次都具有相同的初速度。

(2)根据平抛运动规律可知,小球在水平方向上做匀速直线运动,故小球在竖直方向从A到B和从B到C运动的时间相等,设这一时间为T,根据竖直方向匀变速直线运动的推论有,且,解得,代入数据解得。

(3)小球做平抛运动的轨迹方程为,D项正确。

7答案及解析：

答案：1.0.75; 2.20

解析：(1)在竖直方向上,根据得相等的时间间隔为：

，

则初速度为：

(2)闪光的频率和周期互为倒数，则有：.

8答案及解析：

答案：(1)D (2)在水平方向上做匀速直线运动

解析：(1)用小锤击打弹性金属片,P球就水平飞出,同时Q球被松开,做自由落体运动,两球同时落到地而,可知P球竖直方向上的运动规律与Q球相同,即平抛运动竖直方向上做自由落体运动,故A、B、C错误,D正确。

(2)让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下,从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球A做平抛运动,小球B做匀速直线运动,当两小球相遇时则说明小球平抛运动中水平方向是匀速直线运动。当同时改变两小球滚下的高度时,仍能相碰,则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动。