2019人教版必修第二册 第五章 第3节 实验:探究平抛运动的特点 提升练习
一、多选题
1.在做“研究平抛运动”的实验时,下列说法正确的是( )
A.安装有斜槽的木板时,一定要注意木板是否竖直
B.安装有斜槽的木板时,只需注意小球不和木板发生摩擦
C.每次实验都要把小球从同一位置由静止释放
D.实验的目的是描出小球的运动轨迹,分析平抛运动的规律
2.用如图所示的装置研究平抛运动。小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开,自由下落。忽略空气阻力。在实验中能够观察到的现象是( )
A.A、B两球同时落地 B.A球做曲线运动,B球做直线运动
C.A球在水平方向做匀速直线运动 D.B球在竖直方向做自由落体运动
二、单选题
3.如图甲所示是“研究平抛物体运动”的实验装置图,图乙是利用该装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作错误的( )
A.斜槽轨道太光滑
B.斜槽轨道末端切线不水平
C.释放小球时速度不为0
D.从不同位置释放小球
三、实验题
4.在“研究平抛运动”实验中:
(1)下列做法正确的是__________;
A.每次释放小球的位置必须相同
B.每次释放小球的位置可以不同
C.斜槽必须是光滑的
D.斜槽末端必须是水平的
(2)某同学建立坐标系,测出A、B、C三个点的坐标如图所示,A点_____平抛的起点(选填“是”或“不是”),小钢球从A运动到B和从B运动到C的时间_____(选填“相等”或“不相等”),平抛的初速度____m/s。(取)
(3)实验中小球经过B点时的瞬时速度大小是__________m/s。
5.两个同学根据不同的实验条件,进行了“探究平抛运动规律”的实验:
(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤打击弹性金属片,金属片把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,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明______________。
(2)乙同学采用频闪摄影的方法拍摄“小球做平抛运动”的照片,如图乙是照片的一部分。图中每个小方格的边长为10cm,则由图可求得拍摄时曝光的时间间隔是_____s,该小球运动到图中位置2时速度大小为________m/s。g取10m/s2。
6.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(已知方格纸的每一小格的边长为5cm,取重力加速度g=10m/s2)
(1)完成下述步骤,将正确的答案填在横线上
A.让小球多次从______(“同一”或“不同”)位置上滚下,在一张印有小方格的纸记下小球碰到水平槽的一系列位置,如右图中a、b、c、d所示
B.按图安装好器材,注意调整轨道末端______,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
(2)上述实验步骤的合理顺序是______;
(3)由图可以计算出小球初速度大小为______m/s;
(4)由图可计算出小球运动到B点的速度大小______m/s。
7.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,下面列出了一些操作要求,将你认为正确的选项前面的字母填在横线上_____.
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置可以不同
C.每次必须由静止释放小球
D.记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降
E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触
F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线
8.用如图甲所示装置研究平抛运动,将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,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,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)本实验必须满足的条件有______。
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末端切线水平
C.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)如图乙所示,在描出的轨迹上取A、B、C三点,三点间的水平间距相等且均为x,竖直间距分别是和,若A点是抛出点,则______;钢球平抛的初速度大小为______(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。
9.(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
10.(1)在探究平抛运动的规律时,可以选用图中所示的各种装置图,操作合理的是_________
A.选用装置1研究平抛物体竖直分运动,应该用眼睛看A、B两球是否同时落地
B.选用装置2时,要获得稳定的细水柱所显示的平抛运动轨迹,竖直管上端A一定要低于水面
C.选用装置3时,要获得钢球平抛运动的轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D.除上述装置外,也能用数码频闪照相机拍摄钢球做平抛运动的每秒十几帧至几十帧的照片,获得平抛运动轨迹
(2)如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分,图中背景方格的边长均为5 cm.如果取g="10" m/s2,那么
①闪光灯的频率是_________ Hz
②小球运动的水平分速度的大小是____m/s
③小球经过B点时的速度是 ________m/s
11.为了探究平抛运动的特点,可做如下实验:如图甲所示,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,同时B球被释放,自由下落,两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向的分运动是_____________运动。如图乙所示,将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内,最下端水平,其中下方的斜滑道与一水平板平滑连接。把两个相同的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放,观察到1球落到水平板上击中2球,说明平抛运动在水平方向的分运动是____________运动。
12.如图甲所示是某同学做“研究平抛运动”实验的装置图。
(1)实验前应对斜槽反复调节,直到其末端________。
(2)图乙是实验后在白纸上作出的小球做平抛运动的轨迹图(点为抛出点),根据图上数据可计算出小球做平抛运动的初速度大小为________(取)。
四、解答题
13.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并证明竖直分运动是自由落体运动的方法;
(2)若g=10 m/s2,试求水流喷出的速度。
五、填空题
14.一物体被水平抛出后1s、2s、3s内竖直下降的距离之比为______________,通过的水平距离之比为__________________.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案
1.ACD
【详解】
安装有斜槽的木板时,必须使斜槽末端切线水平,使木板竖直,以确保小球水平飞出和正确画出小球的运动轨迹,A正确,B错误;小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下,可保证小球初速度不变,C正确;由实验目的可知,本实验需要描绘出小球的运动轨迹,然后通过轨迹来分析平抛运动,D正确.
2.AB
【详解】
根据装置图,两球由相同高度同时运动,能够观察到的现象是A做曲线运动,B做直线运动,两球同时落地;此现象说明A、B在竖直方向运动规律是相同的,即A球在竖直方向的分运动是自由落体运动,但是不能说明A球在水平方向做匀速直线运动,则选项AB正确,CD错误。
故选AB。
3.B
【详解】
由图可知斜槽末端不水平,才会造成斜抛运动,故选B。
4.AD 不是 相等 1.5
【详解】
(1)[1] AB.为了保证每次小球平抛运动的初速度相等,则每次要从斜槽的同一位置由静止释放小球,故A正确,B错误。
C.小球在运动中摩擦力每次都相同,故不需光滑,故C错误;
D.为了保证小球的初速度水平,应调节斜槽的末端水平,故D正确。
故选AD。
(2)[2][3][4] 因为从A点开始,各段相等时间内竖直分位移之比不是1:3:5,所以A点不是抛出点。平抛运动水平方向匀速直线运动,由于小球从A运动到B和B运动到C的水平位移相等,因此运动时间相等;根据平抛运动规律得,竖直方向:小球做自由落体运动,因各段时间相等,由
△h=gt2,
水平方向:匀速运动,则有:x=v0t,所以解得:
(3)[5] B点的竖直分速度
根据平行四边形定则知,B点的速度
5.平抛运动在竖直方向上做自由落体运动 0.1 2.5
【详解】
(1)[1]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。
(2)[2]平抛运动可分解为竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动,在竖直方向
△h=L=gT2
可得
[3]小球的初速度
在竖直方向上
小球经过b点时的速度大小
6.同一 水平 BAC 1.0
【详解】
(1)[1]因为是探究平抛运动的运动规律,小球必须从同一位置进行平抛,才能得出规律;
[2]平抛运动的水平方向的速度方向需要满足是水平方向;
(2)[3]平抛运动实验,首先需要保证轨道的末端水平,并记录平抛的初始位置;然后同一位置进行多次的实验;最后将画出平抛的轨迹图;所以顺序为BAC。
(3)[4]因为竖直方向小球做自由落体运动,有
水平初速度与水平位移的关系
得
(4)[5]由速度和竖直方向的位移关系,有
得
7.ACE
【详解】
A、通过调节使斜槽末端保持水平,是为了保证小球做平抛运动;故A正确.
B、C、因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度;故B错误,C正确.
D、记录小球经过不同高度的位置时,保证点适当多且分布散开,而每次不必严格地等距离下降;故D错误.
E、小球运动时不应与木块上的白纸(或方格纸)相接触,为了防止摩擦改变小球的运动轨迹;故E正确;
F、将球经过不同高度的位置记录在纸上后,取下纸,平滑的曲线把各点连接起来,故F错误;
故选ACE.
8.BC
【详解】
(1)[1]本实验中为了确保钢球每次从斜槽轨道末端抛出后都能做平抛运动,需要斜槽轨道末端切线水平;为了使每次钢球的运动轨迹重合,应使钢球每次抛出时的初速度大小相等,则每次应从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球。斜槽轨道是否光滑对上述要求无影响。综上所述可知A错误,BC正确。
故选BC。
(2)[2]设钢球平抛的初速度大小为v,则根据平抛运动规律可得
则
[3]钢球从A到B的运动时间为
①
根据自由落体运动规律可得
②
联立①②解得
③
9.10 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。
10.BD 10 1.5 2.5
【详解】
试题分析:(1)选用装置图1研究平抛物体竖直分运动,应该是听声音的方法判断小球是否同时落地,故A错误;A管内与大气相通,为外界大气压强,A管在水面下保证A管上出口处的压强为大气压强.因而另一出水管的上端口处压强与A管上出口处的压强有恒定的压强差,保证另一出水管出水压强恒定,从而水速度恒定.如果A管上出口在水面上则水面上为恒定大气压强,因而随水面下降,出水管上口压强 降低,出水速度减小.故B正确;选用装置图3要获得钢球的平抛轨迹,每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球,这样才能保证初速度相同,故C错误;用数码照相机拍摄时曝光时间的固定的,所以可以用来研究平抛运动,故D正确.故选BD
(2)①在竖直方向上有:△h=gT2,其中△h=(5-3)×5cm=10cm=0.1m,代入求得:,闪光灯的频率是f=1/T=10HZ
②水平方向匀速运动,有:s=v0t,其中s=3l=15cm=0.15m,t=T=0.1s,代入解得:.
③根据匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度,在B点有:
所以B点速度为:
考点:研究平抛运动
【名师点睛】
此题是研究平抛运动的实验;解题时要正确应用平抛运动规律:水平方向匀速直线运动,竖直方向自由落体运动;解答本题的突破口是利用在竖直方向上连续相等时间内的位移差等于常数解出闪光周期,然后进一步根据匀变速直线运动的规律、推论求解.
11.自由落体运动 匀速直线运动
【详解】
[1] 用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,同时B球被释放,自由下落,两球同时落地,知B球在竖直方向做自由落体运动,说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。
[2] 将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内,最下端水平,其中下方的斜滑道与一水平板平滑连接。把两个相同的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放,球2在水平方向做匀速直线运动,1球落到水平板上击中2球,说明平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动。
12.水平 1.5
【详解】
(1)[1]实验前应对斜槽反复调节,直到其末端水平。
(2)[2]根据
解得
13.(1)见解析 (2)0.447 m/s
【详解】
(1)在轨迹上画出水平位移相等的三个点,A、B、C,如图所示。
水平分运动是匀速直线运动,可知OA、AB、BC的时间相等,在竖直方向上,根据连续相等时间内竖直方向位移差相等,可知竖直方向上做匀加速直线运动,且
若,则其竖直方向上做自由落体运动。
(2)在竖直方向上有
解得
则初速度
14.1∶4∶9 1∶2∶3
【详解】
平抛运动在竖直方向做自由落体运动,有2,所以抛出后1s,2s,3s内下降的距离之比为1:4:9;
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,有,所以抛出后1s,2s,3s内通过的水平距离之比为1:2:3.
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页