2.3科学探究：平抛运动的特点 同步练习-2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册（word含答案）

2.3科学探究：平抛运动的特点 同步练习（解析版）
1．在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹。
A．通过调节使斜槽的末端保持___________；
B．每次释放小球的位置必须___________（“相同”或者“不同”）
C．每次必须由___________释放小球（“运动”或者“静止”）
D．将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成___________（“折线”或“直线”或“平滑曲线”）
2．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
（1）关于这个实验，以下说法中正确的是___________。
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静止释放
C．斜槽末端必须要求光滑
D．斜槽末端必须要求水平
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球作平抛运动的初速度为___________m/s。（保留两位有效数字，g取9.8m/s2）
3．学抛运动的知识后，某同学设想只用一卷米尺测出玩具步枪所发射的弹丸的飞出枪口是的速度。
（1）你认为该设想___________（选填“可”或“不可”）行，其理由是______________________。
（2）若可行，请说具体步骤，用字母表示所要测出的量及相关常量，所测速度的表达式为vo=___________。
4．（1）某物理兴趣小组在利用频闪照相机研究平抛运动的实验中，得到某一个小钢球做平抛运动的频闪照片，小球在平抛运动途中的几个位置如图a、b、c、d所示（已知每个正方形小格子的边长为0.1m）。重力加速度g取10m/s2，则频闪照片的频率为___________Hz，小球平抛的初速度大小为___________m/s，小球经过b点时的速率为___________m/s。
（2）物体做平抛运动的规律可以概括为两点：①在水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动。
如图所示为一种研究物体做平抛运动规律的实验装置，其中A、B为两个等大的小球，C为与弹性钢片E相连的小平台，D为固定支架，两小球等高。用小锤击打弹性钢片E，可使A球沿水平方向飞出，同时B球被松开，做自由落体运动。在不同的高度多次做上述实验，发现两球总是同时落地，这样的实验结果（______）
A．只能说明上述规律中的第①条
B．只能说明上述规律中的第②条
C．能同时说明上述两条规律
D．不能说明上述两条规律中的任意一条
5．某同学用如图甲所示的实验装置测量重力加速度g的大小。实验步骤如下：
①调节斜槽轨道末端水平，并与斜面体的顶端A点衔接，然后将斜槽和斜面体固定；
②将光电门传感器固定在斜槽轨道末端，并调节其高度，使小球在斜槽轨道末端静止时球心与光电门上的小孔重合；
③先在斜面上铺一层白纸，再在白纸上铺复写纸，并将它们固定好；
④把小球从斜槽轨道上的某一位置由静止释放，使其脱离斜槽轨道后落到复写纸上，记录小球经过光电门的遮光时间，并测量小球落在斜面上的位置与A点的距离；
⑤不断改变小球从斜槽轨道上释放的位置，重复步骤④，得到多组△t和s值，并以为纵坐标，以s为横坐标，建立直角坐标系，描点作图后得如图丁所示的正比例函数图像，图像的斜率为k。
（1）实验过程中，该同学用图乙所示的游标卡尺测量小球的直径d，应该用游标卡尺的______（填“A”“B”或“C”）进行测量，示数如图丙所示，该小球的直径d为______；
（2）为完成该实验，还需测量的物理量有______；
A．小球的释放点到桌面的高度 B．斜面的高度 C．斜面的长度L D．小球的质量m
（3）请用k、d及第（2）问中所选物理量的符号表示重力加速度g的大小：g=______。
6．某次实验中用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，拍摄时，光源的频闪频率为10Hz，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始自由下落，背景的小方格为相同的正方形，重力加速度g取10m/s2，不计阻力。
(1)根据照片显示的信息，下列说法中正确的是（____）
A．只能断定a球的运动是水平方向的匀速直线运动
B．只能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动
C．不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动
D．可以确定a球沿水平方向的运动是匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成
(2)根据照片和已知信息可求出a球的水平速度大小为________m/s；当a球与b球运动了______s时它们之间的距离最小。
7．在做“研究平抛物体运动”的实验中采用了如图1所示的装置。
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线_______________。每次让小球从斜槽上同一位置由静止释放，是为了保证小球抛出时______________。
（2）如图2所示是在一次实验中用的方格纸，方格边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图所示，已知小球质量，则该小球做平抛运动的初速度大小为_____________，小球经过B点时重力的功率为_______________W。（g取）
8．某同学在做平抛运动实验中得出如图所示的小球运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出（g取10m/s2），则：
（1）小球平抛的初速度为_______m/s；
（2）小球运动到b点的速度为________m/s。
9．图甲是研究小球做平抛运动的实验装置，水平槽末端固定一光电门传感器并与计算机相连。小明同学将一钢球从斜槽上某一位置由静止释放，计算机记录的挡光时间为，若钢球的直径为，则钢球平抛运动的初速度大小为______。钢球抛出后，根据实验画出钢球的平地运动轨迹如图乙所示，为平抛运动的起点，测得研究点的横坐标为，重力加速度大小为，则纵坐标______。（均用题中给出的物理量符号表示）
10．某学习小组用如下实验装置探究平抛运动规律
（1）用图甲所示装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，B球同时被松开自由下落。不计空气阻力，实验发现两球同时落地，改变装置的高度多次重复实验都有同时落地的现象。这说明（______）
A．A球在水平方向做匀速直线运动
B．A球在竖直方向做自由落体运动
C．A球、B球落地时速度相等
（2）如图乙所示，两个相同的弧形轨道M、位于同一竖直面内，其中M轨道末端水平，N轨道的末端与光滑的水平面相切。两个质量不等的小钢球P、Q，同时从图示位置由静止释放。观察到P落到地面时恰好与Q相碰。向上平移弧形轨道M，多次重复实验，仍能观察到相同的现象这说明（______）
A．P球在水平方向做匀速直线运动
B．P球在竖直方向做自由落体运动
C．P球、Q球相碰时速度相等
（3）某同学用平抛演示仪丙做实验时，忘记标注小球抛出点的位置O，A为小球运动一段时间后的位置，以A点为原点建立坐标系，根据实验数据绘制如图丁所示的图像。可知小球抛出点O的坐标为__________；平抛物体在A点的速度约为_________（保留两位有效数字）（g取）
参考答案
1．水平 相同 静止 平滑曲线
【详解】
A[1] 只有斜槽末端保持水平，小球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动。
B[2] C[3] 每次释放小球的位置必须相同且由静止释放小球，是为了使小球有相同的初速度。
D[4] 为减小实验误差，应将描出的点用平滑的曲线连接起来。
2．BD 1.6
【详解】
(1)[1]A．小球释放的初始位置太高，平抛运动的轨迹超出白纸覆盖范围，无法被记录，故释放的初始位置高度适当即可，A错误；
BC．斜槽不必光滑，只要每次小球要从同一位置静止释放，使每次平抛初速度相等即可，B正确，C错误；
D．斜槽末端必须要求水平，才能使小球做平抛运动，D正确。
故选BD。
(2)[2]水平、竖直方向分别满足
联立解得
3．可行 保持枪管水平，射出的弹丸的运动可视为平抛运动，测出枪管到水平面的高度h，测出弹丸落地点与枪口的水平距离x，由平抛运动规律及重力加速度的值，可算出弹丸飞出枪口时的速度
【详解】
（1）[1]实验可行；
[2]具体步骤：保持枪管水平，射出的弹丸的运动可视为平抛运动，测出枪管到水平面的高度h，测出弹丸落地点与枪口的水平距离x，由平抛运动规律及重力加速度的值，可算出弹丸飞出枪口时的速度。
（2）[3]将玩具枪枪口水平，让子弹做平抛运动，测量子弹平抛运动的高度h和水平位移x，根据
联立可得
4．10 2 2.5 B
【详解】
（1）[1]在竖直方向上，根据
解得
T=0.1s
由频率为
[2]在水平方向上，可得小球平抛运动的初速度
[3]b点的竖直分速度
则b点的速度为
（2）[4] 在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。
故选B。
5．B 11.30 BC
【详解】
（1）[1][2]A用于测量内径，B用于测量外径，C用于测量深度，故填B；根据游标尺的刻度为20格，总长度比主尺短1，故精度为0.05，读数=主尺读数（单位）+游标尺和主尺对齐的格数，所以读数为11.30。
（2）[3]该实验通过对小球落到斜面上之前的平抛运动的研究计算重力加速度，需要知道斜面倾角或倾角的正余弦值，斜面倾角的正弦值
余弦值
故选BC选项。
（3）[4]小球在平抛运动过程中
，
初速度
由几何关系得
，
整理得
因此斜率
得
6．D 1 0.2
【详解】
(1)[1]根据照片显示的信息可知，a球水平方向在相同时间内的位移相同，可知水平方向是匀速直线运动；竖直方向的运动与b相同，可知竖直方向是自由落体运动；故选D。
(2)[2][3]因为
根据
则a球的水平速度大小为
因为两球在竖直方向上都做自由落体运动，所以位移之差恒定，当小球a运动到与b在同一竖直线上时，距离最短，则
7．水平 初速度相同 1.5 40
【详解】
（1）[1]由于研究平抛运动，因此斜槽末端一定调整到水平；
[2]从同一位置由静止释放，是为了保证小球抛出时初速度相同。
（2）[3]由于AB和BC水平距离相等，因此时间间隔相等，竖直方向上，根据
可得相邻两点间的时间间隔
水平方向上
[4]由于B点为AC的中间时刻，因此B点时的竖直速度为AC段竖直方向的平均速度
因此重力的功率
8．2 2.5
【详解】
（1）[1]在竖直方向上
则
则小球平抛运动的初速度
（2）[2]B点在竖直方向上的分速度
小球在B点瞬时速度
9．
【详解】
[1]通过光电门的时间极短，认为通过光电门的平均速度等于瞬时速度，则钢球平抛运动的初速度大小为
[2]在竖直方向上做自由落体运动，则竖直方向的位移
水平方向匀速直线运动有
联立解得
10．B A 2.0
【详解】
（1）[1]AB两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，即A球在竖直方向做自由落体运动，故选B；
（2）[2]因为P落到地面时恰好与Q相碰，说明两球在水平方向的运动相同，即说明P球在水平方向做匀速直线运动，故选A；
（3）[3][4]由图，根据
可得
B点的竖直速度
则抛出点的纵坐标为
y=-(32-24)cm=-8cm
水平初速度
从抛出点到B点的水平距离
则抛出点的横坐标为
x=-(40-20)cm=-20cm
即抛出点的坐标为（-20cm，-8cm）
A点的竖直速度
则A点的速度