1.3探究平抛运动的特点 同步练习（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
1.3探究平抛运动的特点 同步练习（解析版）
1．在“探究平抛运动的特点”实验中
（1）利用图1装置进行“探究平抛运动竖直分运动的特点”实验，用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球自由下落，通过______（选填“眼睛看”或“耳朵听”）方式比较它们落地时刻的先后更加合适。
（2）利用图2的装置进行实验，钢球释放后落在倾斜档板上，就会挤压复写纸，并在白纸上留下印迹。多次试验，白纸上留下了10个印迹，如果用画圆法确定钢球的落点，图3中画的三个圆最合理的是______。
A．A B．B C．C
2．用图所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。
（1）对于实验的操作要求，下列说法正确的是（____）
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
（2）根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，部分运动轨迹如图所示，图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为L，、和是轨迹图线上的3个点，和、和之间的水平距离相等。若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，重力加速度为g。可求出小球从运动到所用的时间为__________，小球抛出后的水平速度为_______。
（3）为了探究影响平抛运动水平射程的因素，某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验，实验数据记录如下表。以下探究方案符合控制变量法的是（____）
A．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据
B．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据
C．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
D．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
序号 抛出点高度（m） 水平初速度 水平射程（m）
1 0.20 2.0 0.40
2 0.20 3.0 0.60
3 0.45 2.0 0.60
4 0.45 4.0 1.20
5 0.80 2.0 0.80
6 0.80 6.0 2.40
3．如图，用小锤轻击弹簧金属片，A球向水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动。
(1)用不同的力打击弹簧金属片，可以观察到（____）
A．A、B两球运动线路相同
B．A、B两球同时落地
C．力越大，A、B两球落地时间间隔越大
(2)改变此装置距地面的高度，重复上述实验，仍然可以看到相同的实验现象，根据此现象分析可知（____）
A．小球A在水平方向做匀加速运动
B．小球B在竖直方向做匀加速运动
C．小球A与B在竖直方向运动规律相同
4．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，直到斜槽末端切线水平，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使每次小球平抛的______相同．
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______m/s（g取）
（3）在“研究平抛运动”的实验中，安装实验装置时，斜槽末端的切线必须水平，这样做的目的是_________。
A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小
B．保证小球飞出时，初速度水平
C．保证小球在空中运动的时间每次都相等
D．保证小球运动的轨迹是一条抛物线
5．小明用如图甲所示的装置“研究平抛运动及其特点”，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片使A球水平飞出，同时B球被松开。
(1)他观察到的现象是：小球A、B_______（填“同时”或“先后”）落地；
(2)让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球在空中运动的时间_______（填“变长”“不变”或“变短”）；
(3)上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是_______运动。
(4)然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），结合实验中重锤方向确定坐标系，丙图中小方格的边长均为0.05m，g取10m/s2，则小球运动中水平分速度的大小为_____m/s，小球经过B点时的速度大小为______m/s。
6．（1）下列实验中需要补偿阻力的是___________。
A．“探究小车速度随时间变化的规律”
B．“探究加速度与力、质量的关系”
C．“探究平抛运动的特点”
（2）小明同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验，闭合打点计时器电源开关前一瞬间的照片，不合理之处是___________。
（3）小红同学做了“探究加速度与力、质量的关系”实验。在得到的纸带上选7个计数点，并记录了各计数的位置（单位：），每个计数点间还有四个点，打点计时器的频率为50，则第4个计数点小车的速度___________，小车运动的加速度为___________，（保留2位有效数字）。
7．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Δt，若钢球的直径为d，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抛运动轨迹如图乙所示，图中x1、y1未知，若准确记录了小球从抛出至到达研究点的时间为t，重力加速度大小为g，则横坐标x1=___________，纵坐标y1=___________。（均用题中给出的物理量符号表示）
8．（1）如图所示，在研究物体做平抛运动时，让小球A沿曲面轨道滚下，离开轨道末端时（末端水平，小球A离开轨道时和小球B在同一高度），撞开接触式开关S（开关对小球的作用力可忽略不计），被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。多次改变整个装置的高度H重复上述实验，发现A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后（_______）
A．水平方向的分运动是匀速直线运动
B．水平方向的分运动是匀加速直线运动
C．竖直方向的分运动是自由落体运动
D．竖直方向的分运动是匀速直线运动
（2）如题图所示，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上不同高度处，轨道的末端水平.在它们相同位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B，断开开关，两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则：B球进入水平轨道后将做__________运动；改变A轨道距离B轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸在B球上，由此现象可以得出的结论是___________。
9．在“研究小球平抛运动”的实验中：
（1）如图甲所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明______
A．平抛运动在竖直方向上做自由落体运动
B．平抛运动的飞行时间只由高度决定
C．平抛运动水平方向为匀速直线运动
D．平抛运动的轨迹是一条抛物线
（2）某同学设计了如下图乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，末端水平，滑道2与光滑水平板衔接，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平面相遇，这说明__________。
（3）该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图丙所示，图中背景正方形方格的边长为L=4.9cm，A、B、C是小球的三个位置，取g＝9.80m/s2，照相机拍摄时每隔______s曝光一次；小球做平抛运动的初速度v0=_______m/s，小球运动到C点时的竖直分速度vcy=_______m/s。
10．利用如图甲所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对其重叠，固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道MN滑下后从N点水平飞出，落在水平挡板PQ上。由于挡板靠近硬板的一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新在同一位置释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。（g=9.8m/s ）
（1）本实验中，除了木板、重锤线、小球、斜槽、铅笔、图钉、白纸、复写纸外，在图乙所提供的器材中还需要的是（___________）（选择一种图乙中的仪器，填写其下方所对应的字母）；
（2）某位同学通过正确的实验操作得到平抛运动的轨迹如图丙所示，坐标原点为抛出点。该同学在轨迹上选取A、B、C三点，标出了这三个点的位置坐标其中有一个点的位置纵坐标明显有误，这一点是_______点。根据轨迹图，可求出小球做平抛运动的初速度v0=_______m/s。
11．图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
（1）在此实验中，下列说法正确的是________
A．斜槽轨道必须光滑
B．记录的点应适当多一些
C．为描出小球的运动轨迹描绘的点可以用折线连接
D．y轴的方向根据重垂线确定
（2）图乙是某同学通过实验对平抛运动进行研究，记录的抛物线轨迹的一部分。x轴沿水平方向，y轴是竖直方向，由图中所给的数据可求出：平抛物体的初速度是_______，小球从开始抛出到运动至B点过程中，小球重力的平均功率________W。（重力加速度、小球的质量）。
12．在“探究平抛运动规律”的实验中，某同学进行如下实验探：
（1）探究一，采用图1示装置，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。他观察到的现象是：小球A、B___________填“同时”或“不同时”落地；上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是___________运动。
（2）探究二，采用图2实验装置。
①下列实验操作合理的有___________。
A．安装斜槽轨道，需使其末端保持水平
B．背板应保持竖直
C．每次小球需从斜槽同一位置由静止释放
D．每次必须等距离的下降挡板，记录小球位置
②请在图3选择最合理抛出点位置___________（填写“甲”、“乙”或“丙”）。
③在“探究平抛运动水平方向分运动的特点”的实验中，将白纸换成方格1纸，每个小方格边长L=5cm。实验记录了小球在运动中的4个点迹，如图4所示，则tAB___________tBC（填“<”、“=”或“>”），该小球做平抛运动的初速度为___________m/s，g取10m/s2。（计算结果保留两位有效数字）
参考答案
1．耳朵听 C
【详解】
（1）[1]利用图1装置进行“探究平抛运动竖直分运动的特点”实验，用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球自由下落，通耳朵听方式比较它们落地时刻的先后更加合适。利用眼睛看，误差较大。
（2）[2]如果用画圆法确定钢球的落点，应该让所画的圆尽可能把大多数落点包进去，且圆的半径最小，这样所画圆的圆心即为小球落点的平均位置，故选C。
2．AD B
【详解】
（1）AB．为了使小球每次从斜槽末端抛出时的速度相等，应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，而斜槽轨道不必光滑，故A正确，B错误；
C．此实验研究的是小球所做的平抛运动，所以斜槽末端必须水平，故C错误；
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故D正确。
故选AD。
（2）由题意可知小球从P1运动到P2和从P2运动到P3所用的时间相同，均设为T，由于小球在竖直方向上做自由落体运动，故根据运动学规律有
解得
小球抛出后的水平速度为
（3）AD．若探究水平射程与初速度的关系，需要控制抛出点高度不变，通过改变水平初速度来探究水平射程的变化，可用表中序号为1、2的实验数据，故AD错误；
BC．若探究水平射程与高度的关系，需要控制水平初速度不变，通过改变抛出点高度来探究水平射程的变化，可用表中序号为1、3、5的实验数据，故B正确，C错误。
故选B。
3．B BC
【详解】
(1)[1]A．用力打击弹簧金属片，A球做自由落体运动，B球做平抛运动，打击的力度不同，则B球平抛运动的初速度不同，则B球的运动线路不同，A球的运动线路相同，故A错误；
BC．平抛运动的时间与初速度无关，竖直方向上的运动规律与自由落体运动规律相同，则两球同时落地，故B正确，C错误。
故选B。
(2)[2] 改变高度，仍看到相同现象说明小球A与B在竖直方向运动规律相同，故BC正确，A错误。
故选BC。
4．初速度 1.6 B
【详解】
（1）[1]这样做就是使小球平抛的初速度相同，保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放。
（2）[2] O为抛出点， 在竖直方向上，根据
则下降的时间
初速度为
。
（3）[3]平抛运动的初速度一定要水平，因此安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平目的就是保证小球飞出时初速度水平。
故选B。
5．同时 不变 自由落体 1.5m/s 2.5m/s
【详解】
(1)[1]因A做平抛运动，B作自由落体运动，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，故AB同时落地。
(2)[2]用较大的力敲击弹性金属片，将使得A球的水平初速度变大，但平抛运动的高度仍然不变，由可知，A球在空中运动的时间不变。
(3)由上面的实验可知，A、B两球同时落地，可以平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。
(4)[4]小球竖直方向是匀变速直线运动，由可知，它们的时间间隔为
小球在水平方向是匀速直线运动，由题图可知，水平初速度为
[5]小球经过B点时竖直方向的速度为
故小球经过B点时的速度为
6．B 小车离打点计时器过远
【详解】
(1)[1]A．探究小车速度随时间变化的规律的实验中，只要能通过纸带测出小车的加速度即可，是否有受到阻力及阻力大小无关，A错误；
B．探究加速度与力、质量的关系实验中，为了方便测量合力，需先平衡摩擦力，B正确；
C．探究平抛运动的特点实验中，只需每次从同一位置静止释放小球，则小球每次抛出时速度大小相同，C错误。
故选B。
(2)[2]闭合打点计时器电源开关前一瞬间的照片，不合理之处是小车离打点计时器过远。
(3)[3]由题意可知，两计数点间时间间隔为T=0.1s，第4个计数点小车的速度
[4]由逐差法可得，小车运动的加速度为
7．
【详解】
[1] 钢球平抛运动的初速度近似等于经过光电门过程的平均速度，即
[2]小球水平方向做匀速直线运动，则
[3] 小球竖直方向做自由落体运动，则
8．C 匀速直线 A球在水平方向的运动是匀速直线运动
【详解】
（1）[1] A球与B总是同时落地，说明A球竖直方向的分运动与B球的运动相同，B球做的是自由落体运动，所以A球竖直方向的分运动是自由落体运动。
故选C。
（2）[2] B球进入水平轨道后将做匀速直线
[3] 让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度，小球A做平抛运动，小球B做匀速直线运动，改变A轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸在B球上，则说明小球A平抛运动水平方向是匀速直线运动。
9．A 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动 0.1 1.47 2.94
【详解】
解：（１）[1] 如图甲所示的演示实验中，小锤击打弹性金属片，B球水平抛出，同时A球被松开，做自由落体运动，A、B两球同时落地，说明B球在竖直方向上的运动规律与A球相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，A正确，BCD错误。
故选A。
（２）[2]如图乙所示，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平面相遇，这说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
（３）[3]由图丙可知，小球在竖直方向上有
Δh=5L 3L=gT2
解得
照相机拍摄时每隔0.1s曝光一次。
[4]小球在水平方向有
Δx=v0T=3L
[5]小球在B点时竖直方向的分速度
所以小球在C点时竖直方向的分速度
10．C C
【详解】
（1）[1] 在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、重锤线、小球、斜槽、铅笔、图钉、坐标纸之外，下列器材中还需要刻度尺，便于测量水平位移和竖直位移。
故选C。
（2）[2] A、B、C三点之间水平位移相等，知时间间隔相等，竖直方向上做自由落体运动，三点的纵坐标之比为1：4：9，可知C点的纵坐标为44.1cm。
[3] 根据
解得
则平抛运动的初速度为
11．BD 4 2
【详解】
（1）[1] A．在“研究平抛物体运动”的实验中，由于每次在斜槽轨道上运动情况相同，因此斜槽是否光滑与试验结果无关，A错误；
B．记录的点应适当多一些，可以将运动轨迹画的更准确，B正确；
C．小球的运动轨迹必须用平滑的曲线连接，C错误；
D．利用重锤线来确定y轴的方向，D正确
故选BD。
（2）[2]由于水平方向间隔相等，因此记录的时间间隔相等，竖直方向上，根据
可得
时间间隔
由于水平方向做匀速运动，因此
可得平抛初速度
[3]B点的竖直速度为AC段竖直方向的平均速度
因此小球重力的平均功率
12．同时 自由落体 ABC 乙 > 2.0
【详解】
（1）[1][2]小锤轻击弹性金属片时，A球做抛运动，同时B球做自由落体运动。通过实验可以观察到它们同时落地，上述现象说明:平抛运动的时间与初速度大小无关，且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。
（2）①[3]A．为了保证小球做平抛运动，斜槽的末端需保持水平，故A正确；
B．因为小球下落的平面竖直，所以记录小球平抛轨迹位置的木板平面必须竖直，故B项正确;
C．为了保证小球初速度相等，每次让小球从斜槽的同一高度由静止释放，故C项正确;
D．记录小球经过不同高度的位置时，每次不必严格地等距离下降，故D错误。
②[4]小球抛出点的位置需要考虑小球的直径大小，所以选择图乙比较合理。
③[5]小球在水平方向做匀速直线运动，根据
可知
[6]由图可知AC、CD两段过程中时间相同，设其时间为t则有水平方向
竖直方向
联立可解得