2025年高考物理第一轮总复习专项训练：23实验五探究平抛运动的特点（附答案）

这是一份2025年高考物理第一轮总复习专项训练：23实验五探究平抛运动的特点（附答案），共6页。试卷主要包含了在“探究平抛运动的特点”实验中等内容，欢迎下载使用。

(1)下列说法正确的是________。
A．实验所用斜槽应尽量光滑
B．画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来
C．求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据
(2)根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝________。
A．eq \r(2gh) B．eq \r(2gy0)
C．x0eq \r(\f(g,2h)) D．x0eq \r(\f(g,2y0))
(3)在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是_______ ___________________________。
[答案] (1)C (2)D (3)确保多次运动的轨迹相同
[解析] (1)斜槽轨道不需要光滑，只需要从同一位置静止释放小球，使其到达斜槽末端的速度相同即可，故选项A错误；由于描点可能出现误差，因此不是把所有的点都用曲线连接起来，选项B错误；求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，这样误差较小，选项C正确。
(2)根据平抛运动规律有x0＝v0t，y0＝eq \f(1,2)gt2，联立可得v0＝x0eq \r(\f(g,2y0))，选项A、B、C错误，D正确。
(3)为了保证能画出同一个平抛运动轨迹上的多个点，必须要在同一位置由静止释放小球，以确保多次运动的轨迹相同(或“保证小球离开斜槽末端的速度v0相同，从而保证其运动轨迹相同”)。
2．(2023·浙江卷)在“探究平抛运动的特点”实验中：
(1)用图1装置进行探究，下列说法正确的是________。
A．只能探究平抛运动水平分运动的特点
B．需改变小锤击打的力度，多次重复实验
C．能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点
(2)用图2装置进行实验，下列说法正确的是________。
A．斜槽轨道M必须光滑且其末端水平
B．上下调节挡板N时必须每次等间距移动
C．小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下
(3)用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为________。
A．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x＋\f(d,2)))eq \r(\f(g,2y1)) B．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x＋\f(d,2)))eq \r(\f(g,y2－y1))
C．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3x－\f(d,2)))eq \r(\f(g,2y4)) D．eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4x－\f(d,2)))eq \r(\f(g,2y4))
[答案] (1)B (2)C (3)D
[解析] (1)题图1装置只能用于研究做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动，A、C错误；改变小锤击打的力度，被击打的小球做平抛运动的水平初速度增大，如果两个小球还是同时落地，说明做平抛运动的物体在竖直方向上的运动为自由落体运动，所以需要改变小锤击打的力度，研究多个不同轨迹的平抛运动的竖直分运动，B正确。
(2)题图2的实验装置，斜槽末端必须水平，但M轨道不必光滑，A错误；调节水平挡板N时，不需要等间距移动，只要清楚地把小球的位置记录下来即可，B错误；为了能保证小球做平抛运动的初速度相同，必须保证小球从M上的同一位置由静止释放，C正确。
(3)小球离开斜槽后在竖直方向上做自由落体运动，水平方向上做匀速直线运动，小球撞到挡板上留下点迹1时，有y1＝eq \f(1,2)gteq \\al(2,1)，x－eq \f(d,2)＝v0t1，解得v0＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x－\f(d,2)))eq \r(\f(g,2y1))，A错误；小球撞到挡板上留下点迹2时，有y2＝eq \f(1,2)gteq \\al(2,2)，2x－eq \f(d,2)＝v0t2，解得v0＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x－\f(d,2)))eq \r(\f(g,2y2))，因为经过点迹0→1与点迹1→2之间的时间不相等，所以不能用Δy＝gt2计算，B错误；同理，小球撞到挡板上留下点迹3时，有v0＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3x－\f(d,2)))eq \r(\f(g,2y3))，小球撞到挡板上留下点迹4时，有v0＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4x－\f(d,2)))eq \r(\f(g,2y4))，C错误，D正确。
3．(2025·广东佛山统考)2023年8月新推出的某国产手机拥有多项先进技术，其连拍功能可实现每隔T＝eq \f(1,30) s拍一张照。某实验探究小组利用该手机的连拍功能来探究平抛运动规律。
(1)该小组用手机对一做平抛运动的小球进行连拍，取从抛出点开始连拍的5张照片进行电脑合成，得到图甲。进一步作图后，得到图乙所示图像，经测量，发现水平方向相邻小球的间距几乎相等，说明小球在水平方向做________运动。
(2)若小球的实际直径为D，照片上相邻小球间水平距离均为x，照片上小球直径为d，则小球平抛的初速度表达式v0＝________。(用题中字母表示)
(3)利用游标卡尺测得小球的实际直径如图丙所示，则小球的直径D＝________cm，用刻度尺测得照片(图乙)中小球直径d＝0.56 cm，通过计算，可得实际长度与照片中的长度之比为________。
(4)用刻度尺测得照片(图乙)中y1＝0.94 cm，y2＝1.21 cm，y3＝1.48 cm，y4＝1.75 cm，通过计算，小球在竖直方向运动的加速度a＝________m/s2(结果保留三位有效数字)，若该值与当地重力加速度大小相近，又因小球做平抛运动竖直方向初速度为零，则说明小球在竖直方向做自由落体运动。
[答案] (1)匀速直线 (2)eq \f(Dx,dT) (3)2.240 4∶1 (4)9.72
[解析] (1)水平方向相邻小球的间距几乎相等，说明小球在水平方向做匀速直线运动。
(2)由题意可知，照片中小球的初速度为v＝eq \f(x,T)
照片与实际的比例为eq \f(d,D)，故有eq \f(d,D)＝eq \f(v,v0)
得v0＝eq \f(Dx,dT)。
(3)游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以小球的直径为D＝22 mm＋8×0.05 mm＝22.40 mm＝2.240 cm。
照片中小球直径d＝0.56 cm，得实际长度与照片中的长度之比为eq \f(D,d)＝eq \f(2.240 cm,0.56 cm)＝eq \f(4,1)。
(4)根据逐差法可得照片中小球运动的加速度
a′＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(y4＋y3))－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(y2＋y1)),4T2)＝2.43 m/s2
实际小球的加速度a＝4a′＝9.72 m/s2。
4．(2025·八省联考山西陕西卷)图(a)为研究平抛运动的实验装置，其中装置A、B固定在铁架台上，装置B装有接收器并与计算机连接。装有发射器的小球从装置A某高处沿着轨道向下运动，离开轨道时，装置B开始实时探测小球运动的位置变化。根据实验记录的数据由数表作图软件拟合出平抛运动曲线方程y＝1.63x2＋0.13x，如图(b)所示。
(1)安装并调节装置A时，必须保证轨道末端________。(填“水平”或“光滑”)
(2)根据拟合曲线方程，可知坐标原点________抛出点。(填“是”或“不是”)
(3)根据拟合曲线方程，可计算出平抛运动的初速度为________m/s。(当地重力加速度g取9.8 m/s2，计算结保留2位有效数字)
[答案] (1)水平 (2)不是 (3)1.7
[解析] (1)安装并调节装置A时，必须保证轨道末端水平，以保证小球做平抛运动。
(2)若坐标原点是抛出点，则曲线方程为y＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x，
可知坐标原点不是抛出点。
(3)设在坐标原点位置小球的水平速度为v0竖直速度为vy0，则根据x＝v0t
y＝v0yt＋eq \f(1,2)gt2
解得y＝v0yeq \f(x,v0)＋eq \f(1,2)geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,v0)))2＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x2＋eq \f(v0y,v0)x
对比y＝1.63x2＋0.13x
可得eq \f(g,2v\\al(2,0))＝1.63
解得v0≈1.7 m/s。
5．如图甲所示，AB是一可升降的竖直支架，支架顶端A处固定一弧形轨道，轨道末端水平。一条形木板的上端铰接于过A的水平转轴上，下端搁在水平地面上。将一小球从弧形轨道某一位置由静止释放，小球落在木板上的某处，测出小球平抛运动的水平射程x和此时木板与水平面的夹角θ，并算出tan θ。改变支架AB的高度，将小球从同一位置释放，重复实验，得到多组x和tan θ，记录的数据如下表：
(1)在图乙的坐标中描点连线，做出x－tan θ的关系图像。
(2)根据x－tan θ图像可知小球做平抛运动的初速度v0＝________m/s；实验中发现θ超过60°后，小球将不会掉落在木板上，则木板的长度为________m。(重力加速度g取10 m/s2)。
(3)实验中有一组数据出现明显错误，可能的原因是_____________________ ___________________________________________________________________。
[答案] (1)见解析图 (2)1.0(0.96～1.04均可) 0.69(0.65～0.73均可) (3)小球释放位置与其他次实验不同(低于其他次实验)
[解析] (1)x－tan θ的关系图像如图所示：
(2)根据tan θ＝eq \f(\f(1,2)gt2,v0t)，得t＝eq \f(2v0tan θ,g)，
则水平射程x＝v0t＝eq \f(2v\\al(2,0)tan θ,g)。
可知图线的斜率k＝eq \f(2v\\al(2,0),g)，
由图可知k＝eq \f(0.290,1.43)≈0.2，
解得v0＝eq \r(\f(kg,2))＝eq \r(\f(0.2×10,2)) m/s＝1.0 m/s。
当θ＝60°时，有t＝eq \f(2v0tan θ,g)＝eq \f(\r(3),5) s，
则斜面的长度s＝eq \f(v0t,cs 60°)＝eq \f(2\r(3),5) m≈0.69 m。
(3)实验中有一组数据出现明显错误，由图可知，水平射程偏小，由x＝v0t＝eq \f(2v\\al(2,0)tan θ,g)知，初速度偏小，即小球释放位置低于其他次实验。
实验次数
1
2
3
4
5
6
tan θ
0.18
0.32
0.69
1.00
1.19
1.43
x/m
0.035
0.065
0.140
0.160
0.240
0.290