高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点综合训练题

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  三　实验：探究平抛运动的特点 (25分钟　50分)1．(6分) (2021·浙江1月选考)如图所示是小球平抛运动的频闪照片，频闪时间间隔相等。若不计空气阻力，当小球在不同位置时，下列说法正确的是(　　)A．加速度相同B．速度大小相等C．速度方向相同D．速度竖直分量大小相等【解析】选A。平抛物体的加速度恒定为竖直向下的重力加速度g，即加速度相同，A正确；平抛物体的水平速度不变，竖直速度逐渐变大，则在不同位置速度大小和方向均不相同，B、C错误；平抛物体竖直方向做自由落体运动，则速度竖直分量逐渐变大，在不同位置的竖直速度分量大小不相等，D错误。2．(9分)在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：A．让小球多次从__________位置自由滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。B．按图安装好器材，注意____________，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。完成上述步骤，正确的实验顺序是________________。【解析】安装器材时，应使斜槽末端水平，以保证小球做平抛运动。实验中，每次小球应从同一位置下落，以保证每次的运动轨迹都相同。答案：同一　斜槽末端水平　BAC3．(9分)两个同学根据不同的实验条件，进行了“研究平抛运动”的实验：(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片，使A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明____________________________________________________________________________________。(2)乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看作与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是____________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明_______________________________________________________________________________________________。【解析】 (1)通过对照实验，说明两球具有等时性，由此说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。(2)两球在水平轨道上相遇，水平方向运动情况相同，说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。答案：(1)做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动　(2)P球击中Q球　做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动4．(6分)某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图所示。在曲线上取A、B、C三个点，测量得到A、B、C三点间竖直距离h1＝10.20 cm，h2＝20.20 cm，A、B、C三点间水平距离x1＝x2＝x＝12.40 cm，g取10 m/s2，则小球平抛运动的初速度v0的计算式为____________(用字母h1、h2、x、g表示)，代入数据得其大小为__________m/s。【解析】小球在竖直方向做匀变速直线运动，连续相等时间内的位移差为常数，因此有h2－h1＝ gt2，所以t＝，小球平抛运动的初速度大小为v0＝＝x，代入数据，解得v0＝1.24 m/s。答案：x　1.245. (8分)(2021·张家界高一检测)某同学用频闪照相机拍摄小石子平抛运动的频闪照片，照片背景为一堵贴近的竖直砖墙，如图所示，已知当地重力加速度为g。该同学根据所学平抛运动的知识，求取频闪照片的拍摄周期和小石子的水平初速度。(1)他已经测出砖块的长度为a，还需要测量哪个数据(写出测量物理量及其物理符号)__________；(2)B点的竖直方向速度vBy＝__________(用题设条件和测量的物理量的符号表示)；(3)照相机频闪周期T＝__________，小石子水平初速度v0＝__________(用题设条件和测量的物理量的符号表示)。【解析】(1)因为已经测出了砖块的长度a，根据题设条件要求周期与初速度还需要测出砖块的厚度h；(2)根据在竖直方向上做匀变速直线运动：3h－2h＝gT2可知T＝①又在竖直方向上根据平均速度公式有：vBy＝②联立①②解得：vBy＝(3)由(2)问①可知T＝，水平方向做匀速直线运动有：v0＝＝＝a答案：(1)砖块的厚度h　(2)(3)　a6．(12分)如图所示为喷出细水流的数码相片，照片中刻度尺的最小刻度为毫米，细水流是水平喷出的，试根据该照片研究：(1)已知水流做平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，找出研究其竖直分运动的方法，并证明竖直分运动是自由落体运动；(2)若取g＝10 m/s2，试求水流喷出的速度(保留三位有效数字)。【解析】(1)根据水平分运动是匀速直线运动，可以按水平方向的距离都等于2 cm选取几个点，发现这几个点恰好落在坐标纸格线的交点上，如(2，1)、(4，4)、(6，9)等，可见在相等的时间间隔内，竖直方向的位移之比恰好等于1∶3∶5，证明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。(2)观察发现，水流在水平方向的位移是0.04 m时，竖直方向的位移也是0.04 m，根据h＝gt2，得水流喷出的速度v0＝＝x≈0.447 m/s。答案：(1)见解析　(2)0.447 m/s