第4章　抛体运动与圆周运动 第5讲　实验 探究平抛运动的特点-【人教版】2025新教材高考物理一轮基础练习

这是一份第4章　抛体运动与圆周运动 第5讲　实验 探究平抛运动的特点-【人教版】2025新教材高考物理一轮基础练习，共7页。试卷主要包含了在“探究平抛运动的特点”实验中，8 m/s2)等内容，欢迎下载使用。
1.用如图甲、乙所示的两种装置来分析平抛运动。
(1)图甲中用小锤击打弹性金属片C,球A沿水平方向飞出后做平抛运动,与此同时,与球A相同的球B被松开做自由落体运动;改变实验装置离地面的高度,多次实验,两球总是 (选填“同时”“A先B后”或“B先A后”)落地,这说明做平抛运动的球A在竖直方向上做 (选填“自由落体运动”或“竖直下抛运动”)。
(2)图乙中,M、N是两个完全相同的轨道,轨道末端都与水平方向相切,其中,轨道N的末端与光滑水平面相切,轨道M通过支架固定在轨道N的正上方。将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,同时切断电源,使两球以相同的初速度v0同时通过轨道M、N的末端,发现两球 (选填“同时”或“先后”)到达E处,发生碰撞。改变轨道M在轨道N上方的高度,再进行实验,结果两球也总是发生碰撞,这说明做平抛运动的P球在水平方向上的运动情况与Q球 (选填“相同”或“不同”),为 (选填“匀速直线运动”或“匀加速直线运动”)。
2.(2023浙江6月选考)在“探究平抛运动的特点”实验中
(1)用图甲装置进行探究,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)用图乙装置进行实验,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上同一位置由静止滚下
(3)用图丙装置进行实验,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点由静止滚下,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.x+d2g2y1
B.x+d2gy2-y1
C.3x-d2g2y4
D.4x-d2g2y4
3.某实验小组利用图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离,让钢球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录钢球的落点。
甲
(1)为了正确完成实验,以下做法必要的是 。
A.实验时应保持桌面水平
B.每次应使钢球从静止开始释放
C.使斜面的底边ab与桌边重合
D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面
(2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m,在白纸上记录了钢球的4个落点,相邻两点之间的距离依次为15.0 cm、25.0 cm、35.0 cm,示意图如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2,钢球平抛的初速度为 m/s。
乙
(3)图甲装置中,木板上悬挂一条铅垂线,其作用是 。
4.(2021全国乙卷)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光,某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板,纸板与小球轨迹所在平面平行,其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。
图(a)
图(b)
完成下列填空:(结果均保留2位有效数字)
(1)小球运动到图(b)中位置A时,其速度的水平分量大小为 m/s,竖直分量大小为 m/s。
(2)根据图(b)中数据可得,当地重力加速度的大小为 m/s2。
5.图甲是研究平抛物体的运动的实验装置图。
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线 。每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛 。
(2)图乙是正确实验取得的数据,其中O为拋出点,则此小球做平抛运动的初速度为 m/s。(g取9.8 m/s2)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L=5 cm,通过实验记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平拋运动的初速度为 m/s,B点的竖直分速度为 m/s。(g取10 m/s2)
6.(2023浙江十校联考)图甲是研究平抛运动的实验装置,图乙是小球做平抛运动的部分频闪照片。
(1)以下是关于本实验的一些做法,其中合理的选项有 。
A.小球运动时不应与背板上的坐标纸相接触
B.斜槽轨道必须选用光滑的
C.斜槽轨道末端切线须调整水平
(2)图乙的频闪照片上总共记录了小球平抛运动过程中的五个位置,照片中位置a~c之间的距离以及c~e之间的距离如下表所示。已知实际距离为照片距离的10倍。运动过程不计空气阻力,g取10 m/s2。
a点 (选填“是”或“不是”)平抛运动的起点。频闪照相机的闪光周期是 s,小球做平抛运动的初速度是 m/s。
参考答案
第5讲 实验:探究平抛运动的特点
1.答案 (1)同时 自由落体运动
(2)同时 相同 匀速直线运动
解析 (1)与球A相同的球B被松开做自由落体运动,改变实验装置离地面的高度,多次实验,两球总是同时落地,说明做平抛运动的球A在竖直方向上的运动情况与球B相同,为自由落体运动。
(2)两球以相同的初速度v0同时通过轨道M、N的末端,发现两球同时到达E处,发生碰撞。改变轨道M在轨道N上方的高度,再进行实验,结果两球也总是发生碰撞,这说明做平抛运动的P球在水平方向上的运动情况与Q球相同,为匀速直线运动。
2.答案 (1)B (2)C (3)D
解析 (1)两球同时落地,只能探究平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,选项A、C错误;实验时,需要改变小锤击打的力度,多次重复实验,选项B正确。
(2)研究平抛运动,斜槽末端必须水平,但轨道没必要光滑,选项A错误;描绘平抛运动的轨迹,没必要将挡板N等间距移动,选项B错误;为了保证平抛运动的初速度一定,小钢球从斜槽M上同一位置由静止滚下,选项C正确。
(3)钢球抛出的水平距离x-d2=v0t,y1=12gt2,故v0=x-d2g2y1,选项A、B错误;钢球抛出的水平距离4x-d2=v0t',y4=12gt'2,故v0=4x-d2g2y4,选项C错误,D正确。
3.答案 (1)AB (2)2 (3)方便调整木板保持在竖直平面上
解析 (1)实验过程中要保证钢球水平抛出,所以要保持桌面水平,故A正确;为保证钢球抛出时速度相同,每次应使钢球从同一位置由静止释放,故B正确;实验只要每次钢球抛出时速度相同即可,斜面底边ab与桌面是否重合和钢球与斜面间的摩擦力大小无影响,故C、D错误。
(2)每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m,则在白纸上记录的钢球相邻两个落点的时间间隔相等,钢球抛出后在竖直方向上做自由落体运动,根据Δx=gT2可知相邻两点的时间间隔为T=25.0-15.0×10-210 s=0.1 s,钢球在水平方向上做匀速直线运动,所以钢球初速度为v=xT=0.20.1 m/s=2 m/s。
(3)悬挂铅垂线的目的是方便调整木板保持在竖直平面上。
4.答案 (1)1.0 2.0 (2)9.7
解析 本题考查利用平抛运动测量当地的重力加速度,意在考查实验能力。
(1)当小球落到A处时,在水平方向上,vAx=xT=2×5×10-22×0.05 m/s=1.0 m/s;在竖直方向上,根据中间时刻的瞬时速度等于整段的平均速度得vAy=(8.6+11.0)×10-22×0.05 m/s=2.0 m/s。
(2)设竖直方向的位移依次为y1、y2、y3、y4,根据逐差法得g=(y3+y4)-(y1+y2)4T2=9.7 m/s2。
5.答案 (1)水平 初速度相同 (2)1.6 (3)1.5 2
解析 (1)为了保证小球水平飞出,实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线水平;每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛的初速度相同。
(2)由于O为抛出点,所以根据平抛运动规律有x=v0t,y=12gt2,联立可得v0=xg2y=0.32×9.82×0.196 m/s=1.6 m/s。
(3)由图可知,小球由A→B和由B→C所用的时间相等,竖直方向有Δy=gT2,可得T=Δyg=2Lg=2×0.0510 s=0.1 s,根据x=3L=v0T,解得该小球做平拋运动的初速度为v0=3LT=3×0.050.1 m/s=1.5 m/s,竖直方向根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度,则B点的竖直分速度为vBy=yAC2T=8L2T=8×0.052×0.1 m/s=2 m/s。
6.答案 (1)AC (2)不是 0.05 0.5
解析 (1)为了减小误差,小球运动时不应与背板上的坐标纸相接触,故A正确;斜槽轨道是否光滑,不影响小球做平抛运动的初速度是否相同,斜槽轨道不需要光滑,故B错误;为了保持小球抛出后做平抛运动,斜槽轨道末端切线须调整水平,故C正确。
(2)设频闪照相机的闪光周期为T,竖直方向根据Δy=yce-yac=g(2T)2,解得T=yce-yac4g=
(2.5-1.5)×10-2×104×10 s=0.05 s;小球做平抛运动的初速度为v0=xac2T=0.5×10-2×102×0.05 m/s=0.5 m/s;根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度,可知c点的竖直分速度为vcy=yae4T=(1.5+2.5)×10-2×104×0.05 m/s=2 m/s,则a点的竖直分速度为vay=vcy-g·2T=2 m/s-10×2×0.05 m/s=1 m/s>0,可知a点不是平抛运动的起点。
两位置之间距离
位置a~c
位置c~e
水平距离
0.5 cm
0.5 cm
竖直距离
1.5 cm
2.5 cm