5.3、实验:探究平抛运动的特点
一、选择题(共16题)
1.用如图所示的装置进行实验。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,不计空气阻力,关于该实验,下列说法中正确的是( )
A.A球的先落地 B.B球的先落地
C.两球同时落地 D.哪个球的先落地与打击力的大小有关
2.一带有发射机的乒乓球台如图甲所示。水平台面的长和宽分别为L1和L2,中间球网高度为h(图丙)。发射机安装于台面左侧边缘的中点(图乙),能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球,发射点距台面高度为4h,不计空气的作用,不考虑乒乓球旋转,重力加速度大小为g。以地面作为参考系,乒乓球被发射机发射出后,在空中做( )
A.平抛运动 B.斜抛运动 C.匀速直线运动 D.匀减速直线运动
3.在同一点抛出的三个物体,做平抛运动的轨迹如图所示,则三个物体做平抛运动的初速度、、的关系和三个物体做平抛运动的时间、、的关系分别是( )
A.,
B.,
C.,
D.,
4.如图所示,在同一竖直面内,两位同学分别以初速度va和vb将小球从高度不同的a、b两点沿水平方向同时抛出,两小球均落到与两抛出点水平距离相等的P点.不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.va<vb,两球同时落地 B.va>vb,两球同时落地
C.va>vb,小球a先落地 D.va<vb,小球b先落地
5.A、B是竖直墙壁,现从A墙某处以垂直于墙面的初速度v抛出一质量为m的小球,小球下落过程中与A、B进行了多次碰撞,不计碰撞过程中的能量损失.下面四个选项中能正确反映下落过程中小球的水平速度vx和竖直速度vy随时间变化关系的是( )
A. B. C. D.
6.关于做平抛运动的物体,正确的说法是( )
A.速度始终不变 B.加速度始终不变
C.受力始终与运动方向垂直 D.受力始终与运动方向平行
7.将物体以一定的初速度水平抛出,不计空气阻力,经过时间,其速度方向与水平方向夹角为37°,再经过时间,其速度方向与水平方向夹角为53°,已知,,则为( )
A.9:7 B.7:9 C.16∶9 D.9∶16
8.如图所示为某同学研究一钢球做平拋运动时的一段轨迹,在轨迹上取、、三点,和的水平间距相等且均为,测得和的竖直间距分别是和,则的值不可能为( )
A. B. C. D.
9.关于平抛运动的叙述,下列说法不正确的是( )
A.平抛运动是一种在恒力作用下的曲线运动
B.平抛运动的速度方向与恒力方向的夹角保持不变
C.平抛运动的速度大小是时刻变化的
D.平抛运动的速度方向与加速度方向的夹角一定越来越小
10.飞机以某一水平速度匀速飞行,某时刻将甲球释放,相隔1s又将乙球释放,不计空气阻力。在以后的运动过程中(落地前),关于甲、乙的相对位置关系正确的是(g=10m/s2)( )
A.甲球总在乙球的前下方
B.甲球总在乙球的后下方
C.甲球总在乙球的正下方5m处,二者总在同一竖直线上
D.以上说法都不对
11.飞机在水平地面上空的某一高度水平匀速飞行,每隔相等时间投放一个物体。如果以第一个物体a的落地点为坐标原点、飞机飞行方向为横坐标的正方向,在竖直平面内建立直角坐标系。如图所示是第5个物体e离开飞机时,被抛出的5个物体(a、b、c、d、e)在空间位置的示意图,其中不可能的是( )
A. B.
C. D.
12.关于平抛运动,下列说法中正确的是( )
A.平抛运动是一种不受任何外力作用的运动
B.平抛运动是曲线运动,其速度方向不变,是匀速运动
C.做平抛运动的物体质量越小,落点就越远,质量越大,落点就越近
D.平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
13.如图所示,ACB是一个半径为R的半圆柱面的横截面,直径AB水平,C为截面上的最低点,AC间有一斜面,从A点以大小不同的初速度v1、v2沿AB方向水平抛出两个小球,a和b,分别落在斜面AC和圆弧面CB上,不计空气阻力,下列判断正确的是( )
A.初速度v1可能大于v2
B.a球的飞行时间可能比b球长
C.若v2大小合适,可使b球垂直撞击到圆弧面CB上
D.a球接触斜面前的瞬间,速度与水平方向的夹角为45°
14.关于物体的平抛运动,下列说法正确的是( )
A.由于物体受力的大小和方向不变,因此平抛运动是匀变速运动;
B.由于物体速度的方向不断变化,因此平抛运动不是匀变速运动;
C.物体的运动时间只由抛出时的初速度决定,与高度无关;
D.平抛运动的水平距离由抛出点的高度和初速度共同决定.
15.甲、乙两物体从同一位置开始做平抛运动,并落在同一水平面上。甲的初速度是乙的两倍。下列分析正确的有( )
A.甲、乙在水平方向上的位移相等
B.甲在水平方向上的位移是乙的两倍
C.甲、乙在空中运动的时间相同
D.甲在空中运动的时间是乙的两倍
16.一物体做平抛运动,在两个不同时刻的速度大小分别为v1和v2,时间间隔为,v2是后一时刻的速度大小,不计空气阻力,重力加速度为g.下列说法正确的是:
A.v2的速度方向可能竖直向下( )
B.v1<v2
C.在时间内物体速度变化量的大小为g·
D.在时间内物体下降的高度为
二、填空题
17.平抛运动的特点:
(1)初速度沿______方向;
(2)只受______作用。
18.做平抛运动的物体质量越大,水平位移越大.( )
19.用如图所示的装置研究平抛运动,用小锤打击弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,同时B球被松开,自由下落。A、B两球同时开始运动,观察到两球___ _落地(填“同时”或“不同时”); 此实验说明____
20.飞机投弹时,炸弹做___________运动。地面上的观察者看到炸弹的运动轨迹是___________。飞行员以飞机为参考系看到炸弹的运动轨迹是___________。
三、综合题
21.在光滑水平面上,建立一个直角坐标系,一个质量为的物体受沿轴正方向的水平恒力从静止开始运动,该恒力作用了的时间,物体运动的图像为一段抛物曲线,如图所示。末撤去该力,改为一个沿轴正方向、大小为的水平恒力,作用时间,求:
(1)该物体在末的速度大小;
(2)该物体在末的速度大小及方向。
22.有A、B两个小球,用长的细绳连接,现将A、B两球从某高度处同一点,先后以相同的水平速度拋出,相隔时间为,取,先抛A球,不计空气阻力,抛出点足够高,求:
(1) A球抛出后,经多长时间,两球恰好将细绳拉直;
(2)细绳刚拉直时,细绳与水平方向夹角的正弦值。
23.如图中是一小球做平抛运动时被拍下的频闪照片的一部分,背景标尺每小格表示 5cm。g=10 m/s2。由这张照片可得:
(1)闪光周期为多大?
(2)小球做平抛运动的初速度多大
(3)试在图中画出第四次拍照时小球的位置。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,A、B两球高度相同,则运动的时间相同,两球同时落地,故ABD错误,C正确。
故选C。
2.A
【详解】
乒乓球被发射机发射出后,有水平方向的速度,竖直方向受到重力,因此在空中做平抛运动,故选A。
3.C
【详解】
平抛运动在竖直方向做自由落体运动
可知时间只与高度有关,即
根据题图可知时间关系为
水平方向做匀速直线运动
根据题图的水平位移关系结合时间关系可知初速度
ABD错误,C正确。
故选C。
4.D
【详解】
两个小球都作平抛运动,竖直方向作自由落体运动,由h= ,得t= ,则ta>tb.因此小球b先落地.小球水平方向都做匀速直线运动,由x=v0t,由题意x相等,又ta>tb,则知va<vb.故D正确.
故选D
5.B
【详解】
小球在竖直方向上仅受重力,做自由落体运动,速度随时间均匀增大.在水平方向除了碰撞,不受作用力,速度的大小不变,方向碰撞时发生改变.故B正确,ACD错误.故选B.
点睛:解决本题的关键掌握处理曲线运动的方法,关键将小球分解为水平方向和竖直方向,通过两个方向上的受力,判断物体的运动规律.
6.B
【详解】
A.平抛运动是匀变速曲线运动,速度大小与方向都不断变化,故A错误;
B.平抛运动是匀变速运动,加速度为重力加速度,加速度始终不变,故B正确;
C.做平抛运动的物体受到重力方向,受力方向与运动方向间的夹角不断变化,并不总是垂直,故C错误;
D.做平抛运动的物体受到重力方向,受力方向与运动方向间的夹角不断变化,受力方向与运动方向不平行,故D错误。
故选B。
7.A
【详解】
设初速度为,则
解得
,
且
解得
则
则
故选:A。
8.C
【详解】
钢球在竖直方向做初速度为0的匀加速运动,如果A点为拋出点,则根据连续相等时间间隔内的竖直位移比为,可知最小为,故不可能为选项C。
故选C。
9.B
【详解】
A.平抛运动过程中,只受重力作用,所以A正确,不符合题意;
B.平抛运动的速度方向与竖直方向夹角为,则,随着时间的变化而变化,B错误,符合题意;
C.平抛运动的速度,随着时间的变化而变化,C正确,不符合题意;
D.由可得随着时间的变大,正切值在减小,即夹角在减小,D正确,不符合题意。
故选B。
10.D
【详解】
飞机做匀速直线运动,所以甲、乙两球水平方向都是匀速直线运动,因此两球始终在一条竖直线上。由于相隔1 s释放乙球,因此竖直方向上,释放乙球时,甲球竖直方向的速度为
以乙为参考系,竖直方向上甲做匀速直线运动,所以两者之间的距离随着时间的推移会越来越大。
故选D。
11.B
【详解】
AB.不计空气阻力,以地面为参考系,每个物体都做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,所以在水平方向上,四个物体的速度总是与飞机速度相同的,水平位移相同,故没有位移差,看起来在一条竖直线上;竖直方向做自由落体运动,最先释放的物体间的距离大些,相当于同一个物体做自由落体运动在不同时刻的位置,故A正确,不符合题意;B错误,符合题意;
CD.若第5个物体e离开飞机时,c刚好落地,此时对于C图,若第5个物体e离开飞机时,d刚好落地,此时对于D图,故CD正确,不符合题意。
故选B。
12.D
【详解】
A.平抛运动的物体受到重力作用,故A错误;
B.平抛运动的物体的加速度为重力加速度,加速度恒定,是匀变速曲线运动,故B错误;
C.由平抛运动规律可知,做平抛运动的物体的落点远近只与其初速度和下落的高度有关,和质量无关,故C错误;
D.平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,故D正确。
故选D。
13.B
【详解】
A.两个小球都做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,由x=v0t得知t相同时,水平位移越大,对应的初速度越大,则知初速度v1一定小于v2。故A错误;
B.竖直方向上做自由落体运动,由,得
若a球下落的高度大于b球的高度,则a球的飞行时间比b球长,故B正确;
C.根据平抛运动的推论:平抛运动瞬时速度的反向延长线交水平位移的中点,作出b球垂直撞击到圆弧面CB上速度的反向延长线,与AB的交点一定在O点的左侧,速度的反向延长线不可能通过O点,所以b球不可能与CB面垂直,即b球不可能垂直撞击到圆弧面CB上,故C错误。
D.由几何知识得知AC面的倾角为45°,运用与C项同样的分析方法:作出a球接触斜面前的瞬间速度反向延长线,可知此瞬时速度与水平方向的夹角大于45°。故D错误。
故选B。
14.AD
【详解】
AB.平抛运动所受的合力大小和方向不变,则加速度不变,可知平抛运动是匀变速曲线运动,故A正确,B错误;
C.根据
t=
知,平抛运动的时间由高度决定,与初速度无关,故C错误.
D.根据
知,平抛运动的水平距离由高度和初速度共同决定,故D正确。
故选AD。
15.BC
【详解】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动。则有,得,h相同,则t相同。水平位移,t相同,可知甲的初速度是乙的两倍,甲在水平方向上的位移是乙的两倍。
故选BC。
16.BC
【详解】
平抛运动水平方向做匀速运动,竖直方向自由落体运动,末速度等于水平方向速度和竖直方向速度的合速度,根据矢量合成原则可知,末速度不可能竖直向下,故A错误;平抛运动是匀加速曲线运动,若v2是最后一时刻的速度大小,则v1<v2,故B正确;平抛运动的加速度为g,所以△v=g △t,故C正确;物体下降的高度应是竖直方向的高度差,竖直方向自由落体运动,而v1和v2不是竖直方向的速度,故D错误.故选BC.
17. 水平 重力
【详解】
略
18.×
【详解】
做平抛运动物体的水平位移与物体的质量无关,只与初速度和竖直高度有关,此说法错误.
19. 同时 平抛运动在竖直方向的运动是自由落体运动
【详解】
[1]由于两球同时运动,A球做平抛运动,B球自由落体运动,发现每次两球都同时落地。
[2]由于两球同时落地,因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的,故根据实验结果可知,平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。
20. 平抛 曲线 直线
【详解】
[1]炸弹被投出后只受重力,并且速度水平,所以物体做平抛运动。
[2]地面上的人看到炸弹做平抛运动,是一条曲线。
[3]由于惯性,保持与飞机相同的水平速度,所以飞行员看到炸弹做自由落体运动,是一条直线。
21.(1);(2),与轴正方向成角并偏向轴正方向
【详解】
(1)前内物体沿轴正方向做匀加速直线运动,有
由图像可知,当时,,解得
故物体在末的速度大小
(2)5-15s内,物体做类平抛运动
末物体沿轴正方向、轴正方向的分速度分别为
则物体在末的速度
与轴正方向成角并偏向轴正方向。
22.(l) ;(2)。
【详解】
(1) A球抛出时,水平位移
竖直位移
总位移
小于绳长,可知B球拋出时,细绳还没有拉直。设A球拋出时间后,两球拾好将细绳拉直,A、B两球水平位移之差
A、B两球竖直位移之差
所以有
解得
(舍去)
(2)由(1)可算出
细绳刚拉直时与水平方向夹角的正弦值为
解得
23.(1)0.1s(2)1.5m/s(3)图见解析。
【详解】
(1)竖直方向,根据解得
(2)小球做平抛运动的初速度
(3)小球在连续相等时间内的竖直位移之比为1:3:5,则第四次拍照时的位移如图;
答案第1页,共2页