高中物理新教材同步必修第二册 第5章 专题强化 探究平抛运动的特点

专题强化 探究平抛运动的特点 1.如图1 所示，在粗糙水平桌面上用练习本做成一个斜面，使小钢球从斜面上某一位置滚下， 钢球沿桌面飞出后做平抛运动.用刻度尺测出下列哪一组数据可以求出钢球离开水平桌面时 的速度(重力加速度为g)( ) 图1 A.钢球在练习本上滚下的距离、钢球释放点离桌面的高度 B.水平桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离 C.钢球释放点离桌面的高度、钢球在水平桌面上运动的距离 D.钢球释放点离桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离 答案 B 解析 钢球沿桌面飞出后做平抛运动，根据平抛运动规律得y＝gt2，x＝v0t，联立解得v0＝ x，故要求出钢球离开水平桌面时的速度，需测量水平桌面的高度y、钢球落地点与桌边的 水平距离x，B 项正确. 2.(多选)假设我国宇航员乘坐探月卫星登上月球，如图2 所示是宇航员在月球表面水平抛出 小球的频闪照片的一部分.已知照片上方格的实际边长为a，频闪周期为T，据此可以得出( ) 图2 A.月球上的重力加速度为 B.小球平抛的初速度为 C.照片上A 点一定是平抛的起始位置 D.小球运动到D 点时速度大小为 答案 BC 解析 由频闪照片可知，在竖直方向上，相邻相等时间内小球位移差为2a，由Δy＝gT2可得， 月球上的重力加速度g＝，选项A 错误；由小球在水平方向上做匀速直线运动可得3a＝ v0T，解得v0＝，选项B 正确；小球在抛出后第1 个T 时间内竖直方向位移y1＝gT2＝××T2 ＝a，所以照片上A 点一定是平抛的起始位置，选项C 正确；小球运动到D 点时竖直速度vy ＝g·3T＝×3T＝，水平速度为v0＝，小球运动到D 点时速度大小为v＝＝，选项D 错误. 3.在“探究平抛运动的特点”的实验中： (1)为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择下列的________. A.实心小铁球 B.空心小铁球 C.实心小木球 D.以上三种球都可以 (2)高一某班某同学为了更精确地描绘出小球做平抛运动的轨迹，使用频闪照相机(每隔相等 时间T 拍一次照片)拍摄小球在空中的位置.如图3 所示为一小球做平抛运动的频闪照片的一 部分，图中背景方格的边长表示实际长度8 mm，如果取g＝10 m/s2，那么： 图3 ①照相机的频闪周期T＝________ s； ②小球做平抛运动的水平初速度大小是________ m/s. 答案 (1)A (2)①0.04 ②0.6 解析 (1)为了减小空气阻力对小球的影响，要选择体积较小、质量较大的实心小铁球，故 选项A 正确； (2)①在竖直方向上，根据Δy＝2L＝gT2得： T＝＝0.04 s ②小球平抛运动的初速度大小为：v0＝＝0.6 m/s. 4.(2019·陆川中学高一下学期期末)在做“探究平抛运动的特点”的实验时，通过描点法画出 小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动初速度.实验装置如图4 甲所示. 图4 (1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查斜槽末端是否水平，请简述你 的检查方法：___________________________________________________________________. (2)关于这个实验，以下说法正确的是________. A.小球释放的初始位置越高越好 B.每次小球要从同一高度由静止释放 C.实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直 D.小球在平抛运动时要靠近但不接触木板 (3)在做“探究平抛运动的特点”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中坐标纸 的固定情况与斜槽末端的关系正确的是________. (4)某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示.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＝12.40 cm，取g＝10 m/s2，则小球平抛运动的初速度大小为________ m/s. 答案 (1)将小球放在槽的末端，看小球能否静止 (2)BCD (3)C (4)1.24 5.(2019·蚌埠市第二学期期末学业水平监测)某物理兴趣小组在做“探究平抛运动的特点”的 实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相， 拍摄到如图5 所示的照片，已知每个小方格边长为10 cm，当地的重力加速度g 取10 m/s2， 其中第4 点处的位置被污迹覆盖. 图5 (1)若以拍摄的第1 点为坐标原点，以水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，被拍 摄的小球在第4 点的位置坐标为(________cm，________cm)； (2)小球平抛的初速度大小为________m/s； (3)另一个实验小组的同学正确地进行了实验并正确地描绘了运动轨迹，测量了轨迹上的不 同点的坐标值，根据所测得的数据以y 为纵轴，x2为横轴，在坐标纸上画出对应的图像为过 原点的直线，并测出直线斜率为2，则平抛运动的初速度v0＝________ m/s. 答案 (1)60 60 (2)2 (3) 6.(2019·雅礼中学期中)图6 甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图. 图6 (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，是为了保证每次小球平抛____________________________. (2)图乙是实验获得的数据，其中O 点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________ m/s.(g＝9.8 m/s2) (3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长L＝5 cm，实验记录了小球在运动中的 三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为________m/s，小球运动到B 点的 竖直分速度为________m/s，平抛运动初位置的坐标为________(如图丙所示，以O 点为原 点，水平向右为x 轴正方向，竖直向下为y 轴正方向，取g＝10 m/s2). 答案 (1)水平 初速度相同 (2)1.2 (3)2.0 2.0 (－0.1 m,0) 解析 (1)平抛物体的初速度方向为水平方向，故应调节实验装置直到斜槽末端切线保持水 平；每次让小球从同一位置由静止释放，小球下落高度相同才能保证每次平抛得到相同的初 速度. (2)根据平抛运动规律h＝gt2，x＝v0t 代入数据解得v0＝1.2 m/s (3)由题图丙可知，从A 到B 和从B 到C，小球水平方向通过的位移相等，故两段运动时间相 同. 由hBC－hAB＝g(Δt)2 可得Δt＝0.1 s 所以v0′＝＝2.0 m/s vBy＝＝2.0 m/s 则小球从抛出点运动到B 点所经过的时间tB＝＝0.2 s，故平抛运动初位置的水平坐标x＝ 6×0.05 m－v0′tB＝－0.1 m，竖直坐标y＝4×0.05 m－gtB 2＝0，所以平抛运动初位置的坐标为 (－0.1 m,0). 7.(2018·太原市高一下期末)在做“探究平抛运动的特点”的实验时： 图7 (1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线________. (2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x 轴和y 轴，竖直线是用________来确定的. (3)某同学通过实验得到的轨迹如图7 甲所示，判断O 点是否是抛出点：________(选填 “是”或“否”). (4)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，确定其坐标，并在直角坐标系内绘出了y－x2图 像，如图乙所示，则此小球平抛的初速度v0＝________ m/s.(取g＝10 m/s2) 答案 (1)水平 (2)重垂线 (3)是 (4)0.5 解析 (1)研究平抛运动时应保证小球的初速度水平，即调整斜槽末端的切线水平； (2)竖直方向用重垂线确定，因为小球在竖直方向所受的重力是竖直向下的； (3)由轨迹可知，在相等的时间内，竖直方向的位移之比为1∶3∶5……，表明竖直方向是自 由落体运动，O 点是抛出点； (4)根据y＝gt2，x＝v0t 得，平抛运动的轨迹方程为y＝x2，则y－x2图像的斜率为＝ m－1＝20 m －1，解得v0＝0.5 m/s. 8.(2018·双流中学高一下期中)某同学设计了一个研究平抛运动的实验.实验装置示意图如图8 甲所示，A 是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0′、P1P1′…)， 槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B 上.实验时依次将B 板插入A 板的各插槽 中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放.每打完一点后，把B 板插入后一槽中同时向 纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，用平滑曲线连接各痕迹点就 可得到平抛运动的轨迹. 图8 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜轨________、A 板________、插槽垂直于斜轨并在 斜轨末端正下方.每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的_____ _____________. (2)每次将B 板向内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在____ ______________. (3)如图乙所示，该同学在实验中记录小球做平抛运动的起点位置O，A 为小球运动一段时间 后的位置，根据图中所示平抛运动的部分轨迹，求出小球做平抛运动的初速度为________ m/s.(结果保留两位有效数字) 答案 (1)末端水平 水平 初速度都相同 (2)水平方向实际运动的距离 (3)2.0 解析 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，保证小球抛出时初速度水平， 做平抛运动，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球水平抛出的初速度相同； (2)平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，每次将B 板向纸面内侧平移距离d，是 为了保持小球在相邻痕迹点的水平距离大小相同，即为获取相等的时间并在x 轴上形成位移 差； (3)由Δy＝gT2，解得T＝＝＝ s＝0.1 s，小球做平抛运动的初速度为v0＝＝ m/s＝2.0 m/s.