实验:探究平抛运动的特点同步练习
一、单选题(本大题共8道小题)
1. 如图所示。当金属锤D打击金属片时,A球就水平飞出,B球同时竖直下落,两球同时落到地面。这个实验说明A球( )
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.下列物理知识中,说法正确的是( )
①对于物体运动的原因,亚里士多德认为:必须有力作用在物体上,物体才能运动
②由数学知识可知,平抛运动的轨迹是一条抛物线
③在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,用到的主要实验方法是控制变量法
④在“匀变速直线运动位移公式的推导”中,把整个运动分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加。这里采用了等效法
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
3. 如图所示,P是y轴上一点,Q是x轴上一点.一物体从P点开始做平抛运动,落到Q点,重力加速度沿y轴负向,则下列说法正确的是( )
A.若增大物体平抛的初速度,抛出点P上移,物体将从Q点左侧经过x轴
B.若改变物体平抛的初速度,抛出点P上移,物体有可能落到Q点
C.若增大物体平抛的初速度,抛出点P下移,物体一定落到Q点
D.若改变物体平抛的初速度,抛出点P上移,物体一定不会落到Q点
4. 研究乒乓球发球问题,设球台长2L,网高h,如图乒乓球反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反,且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力(设重力加速度为g),从A点将球水平发出,刚好过网,在B点接到球,则下列说法正确的是( )
A.网高
B.发球时的水平初速度
C.球落到球台上时的速度
D.球从A→B所用的时间
5. 关于平抛运动,以下说法中正确的是( )
A.初速度为零 B.加速度为零
C.加速度为重力加速度 D.运动轨迹为直线
6. 平抛时间由一下哪些物理量决定( )
A.水平速度 B.落地速度 C.高度 D.水平速度和高度
7. 在高处以初速度v0水平抛出一粒石子,当它的速度由水平方向变化到与水平方向的夹角为的过程中,石子竖直分速度的大小为( )
A. B. C. D.
8.关于平抛运动,下列说法中正确的是( )
A.平抛运动是匀速运动
B.平抛运动不是匀变速运动
C.做平抛运动的物体,不同时间内速度的变化量大小不同,但方向一定相同
D.做平抛运动的物体只要时间足够长,落地时速度方向一定可以竖直向下
二、实验题(本大题共2道小题)
9. 在做“研究平抛物体的运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置。
先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C。若测得木板每次移动距离x=10.00cm,A、B间距离y1=5.02cm,B、C间距离y2=14.82cm。请回答以下问题g=9.8m/s2
(1)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=________。用题中所给字母表示。
(2)小球初速度的值为v0=________m/s。
10.在“探究平抛运动的特点”实验中。
(1)采用如图(1)所示装置的实验过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,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
(2)甲同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放,并从斜槽末端水平飞出。改变水平挡板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛,将水平板依次放在如图中1、2、3的位置,且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中,小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3忽略空气阻力的影响,下面分析正确的是____。
A. B.
C. D.无法判断
(3)乙同学通过正确的实验步骤及操作,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,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。重力加速度为g。可求出小球从P1运动到P2所用的时间为____,小球抛出时的水平速度为____。
(4)某同学利用图所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔0.05s发出一次闪光,某次拍摄后得到的照片如图所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板,纸板与小球轨迹所在平面平行,其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图中标出。则小球运动到图中位置A时,其速度的水平分量大小为______m/s;根据图中数据可得,当地重力加速度的大小为______m/s2。
三、解答题(本大题共3道小题)
11. (1)平抛物体的运动规律可以概括为两点:①水平方向做匀速直线运动;②竖直方向做自由落体运动.如图所示为研究平抛运动的实验装置,现把两个小铁球分别吸在电磁铁C、E上,然后切断电磁铁C的电源,使一个小铁球从轨道A射出,并在射出时碰到碰撞开关S,使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球,两铁球同时落到地面.这个实验( )
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.不能说明上述规律中的任何一条
D.能同时说明上述两条规律
(2)做杂技表演的汽车从高台水平飞出,在空中运动一段时间后着地.一架相机通过多次曝光,拍摄得到汽车在着地前后一段时间内的运动照片,如图所示(虚线为正方形格子).
已知汽车长度为3.6 m,相邻两次曝光的时间间隔相等,第三个像是刚好着地的时刻,由照片可以推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为________m/s,高台离地面的高度为________m.(取g=10 m/s2)
12. 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)闪光频率是________Hz。
(2)小球运动中水平分速度的大小是________m/s。
(3)小球经过B点时的速度大小是________ m/s。
13. 在做“研究平抛物体的运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置。
先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C。若测得木板每次移动距离x=10.00cm,A、B间距离y1=5.02cm,B、C间距离y2=14.82cm。请回答以下问题g=9.8m/s2
(1)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=________。用题中所给字母表示。
(2)小球初速度的值为v0=________m/s。
答案
一、单选题(本大题共8道小题)
1. 【答案】C
【详解】
两球的抛出高度相同,故下落时间相同,落地时的竖直分速度相同;两小球的水平位移分别为O′A和O′B,故水平位移之比为1:4,由x=vt可知两小球的初速度之比为1:4; 故A错误;由于未知两小球的下落高度,故无法求出准确的落地时的竖直分速度,无法求得落地速度之比,同理也无法求出位移大小之比,故BD错误;因竖直分速度相等,tanθ=vy/v0,因竖直分速度相等,而水平初速度比值为1:4,故正切值的比值为4:1;故C正确;故选C.
2. 【答案】B
【详解】
小球做平抛运动,在水平方向上的位移为
在竖直方向上的位移为
故
故B正确。
3. 【答案】B
【详解】
AB.平抛运动的竖直方向是自由落体运动
由hA=hB>hC,可知C在空中运动的时间最短,故B正确;
水平方向是匀速运动
由hA=hB>hC, xA=xC> xB,可知C的初速度最大,故A错误;
CD.小球落地时竖直方向速度
合速度
速度与水平方向夹角正切值
可知A、B的落地速度大小方向均不同;A的初速度小于C,A的高度大于C,所以A、C的落地速度大小可能相等也可能不等,故CD错误。
故选B。
4. 【答案】A
【详解】
A.小球在竖直方向做自由落体运动,可得
代入数据可解得
故A正确;
B.小球在水平方向做匀速直线运动,可得
代入数据可解得
故B错误;
C.小球在竖直方向的分速度
故小球落地速度
代入数据可解得
故C错误;
D.小球在空中飞行时间等于其竖直分运动时间,取决于下落高度,与水平速度无关,故D错误。
故选A。
5. 【答案】A
【解析】
【详解】
面片的运动如图所示
在竖直方向
代入数据解得面片下落的时间为
t=0.4s
面片的水平位移范围为
0.5m<x<1.5m
根据
可得初速度的范围为
1.25m/s<v0<3.75m/s
故BCD正确,不符合题意;A错误,符合题意。
故选A。
6. 【答案】C
【详解】
由题可知小球A、B做平抛运动时,下落的高度一样,由
可知,两球做平抛运动的时间一样,设为t,对于小球A,落在斜面上时,位移方向与水平方向的夹角等于30°,则根据平抛运动规律的推论有
可得
对于小球B,垂直打在斜面上,可知小球落在斜面上时,速度方向与水平方向的夹角为60°,则由平抛运动规律的推论有
可得
则可得
故选C。
7. 【答案】D
【解析】
【详解】
A.摩托车运动到斜坡顶端时水平方向与竖直方向上的速度之比为
A错误;
C.设初速度为v0,运动时间为t
解得
C错误;
B.斜坡顶端到高台平面的高度差为
B错误;
D.摩托车到达斜坡顶端时的速度大小为
D正确。
故选D。
8. 【答案】B
【详解】
将半圆轨道和斜面重合放置,会发现两轨道交于A点,也就是说当抛出小球的速度恰好为某一值时,两小球会在同时落到半圆轨道上和斜面上,如图中的x和y分别为小球做平抛运动的水平位移和竖直位移
,,
得
故选B。
二、填空题(本大题共1道小题)
9. 【答案】 正确 错误 错误 错误 错误 错误
【解析】
【详解】
(1)[1]抛体运动的加速度是重力加速度,大小和方向都不变,所以抛体运动一定是匀变速运动,该说法正确;
(2)[2]水平抛出的纸团,其所受的空气阻力不能忽略,所以纸团所做的运动不是平抛运动,该说法错误;
(3)[3]根据运动的独立性,平抛运动的物体下落快慢与初速度大小无关,该说法错误;
(4)[4]平抛运动水平方向做匀速直线运动,水平方向速度不变,即使足够高,速度方向最终一定斜向下,该说法错误;
(5)[5]根据平抛运动的推论, ,平抛运动的合位移的方向与合速度的方向一定不相同,该说法错误;
(6)[6]斜上抛运动的物体到达最高点时,速度不为零,该说法错误。
三、解答题(本大题共3道小题)
10. 【答案】
【详解】
将削出的小面圈的运动视为平抛运动,竖直方向有
则每个小面圈在空中运动的时间为
每个小面圈在空中运动的时间相等,确保小面圈能洛入锅中的抛出速度最大时,水平距离最大,根据题意可知,最大水平距离为,根据
确保小面圈能洛入锅中时的最大抛出速度为
11. 【答案】 1 5
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]依题意,物体做平抛运动,则有
求得物体在空中运动的时间为
物体落地点到抛出点的水平距离为
12. 【答案】 1.5m/s 2.5m/s
【详解】
试题分析:在竖直方向:hBC-hAB=g△t2,代入数据解得:;
水平方向是匀速直线运动,
物体在B点时竖直方向的速度;B点的速度大小为
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