鲁科版（2019）必修第二册 2.3 科学探究：平抛运动的特点 同步练习卷（含答案）

鲁科版（2019）必修第二册《2.3 科学探究：平抛运动的特点》2022年同步练习卷（1）
一 、单选题（本大题共8小题，共56分）
1.（7分）某同学设计一个测定平抛运动初速度的实验装置，设计示意图如图所示点是小球抛出点，在点有一个点光源。在抛出点的正前方，竖直放置一块毛玻璃，紧贴毛玻璃有一把竖直放置的刻度尺。当小球抛出后，在毛玻璃上有小球的投影。毛玻璃右边用频率为的频闪相机，拍摄投影的照片。照片上有三个连续投影点，由刻度尺读出间距离为，、间距离为未读出。测得图中点与毛玻璃水平距离则
A. B. 小球在毛玻璃上的投影像点做加速运动
C. 小球平抛运动的初速度大小是 D. 小球平抛运动的初速度大小是
2.（7分）研究平抛运动的实验装置如图所示。某同学设想在小球下落的空间中选取三个竖直平面、、，平面与斜槽所在的平面垂直。小球从斜槽末端水平飞出，运动轨迹与平面、、的交点依次为、、小球由运动到，竖直位移为，动能的变化量为，速度的变化量为；小球由运动到，竖直位移为，动能的变化量为，速度的变化量为若，忽略空气阻力的影响，下列关系式正确的是
A. B.
C. D.
3.（7分）某物理兴趣小组采用如图所示的装置进行实验。质量分别为和的、小球处于同一高度，为球中心初始时在水平地面上的垂直投影。用小锤打击弹性金属片，使球沿水平方向飞出，同时球被自动松开，球自由下落。最后球落到水平地面上的点，球落到水平地面上的点；该实验是为了验证
A. 做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动
B. 做平抛运动的小球在水平方向上做匀速直线运动
C. 小球在竖直方向上做自由落体运动
4.（7分）如图所示是利用频闪照相法研究小球运动过程的频闪照片。从照片上看，相邻位置间的小球水平间距相等，竖直间距不相等，以下说法正确的是
A. 小球在水平方向做匀速直线运动 B. 小球在水平方向做匀加速直线运动
C. 小球在竖直方向做匀速直线运动 D. 小球在竖直方向做匀加速直线运动
5.（7分）如图所示，用小锤打击弹性金属片，球沿水平方向抛出，同时球自由下落，改变小球距地面的高度，多次实验均可观察到两球同时落地，这个实验现象说明球
A. 在水平方向上做匀速直线运动 B. 在水平方向上做匀加速直线运动
C. 在竖直方向上做匀速直线运动 D. 在竖直方向上做自由落体运动
6.（7分）为了研究平抛物体的运动，可进行如下实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，球就水平飞出，同时球被松开做自由落体运动，两球同时落到水平地面，改变下落高度依然观察到上述现象，由此说明球离开轨道后
A. 水平方向的分运动是匀速运动 B. 水平方向的分运动是匀加速运动
C. 竖直方向的分运动是匀速运动 D. 竖直方向的分运动是自由落体运动
7.（7分）某学生在做“研究平抛运动”的实验中，描出了如图所示的几个实验点，其中偏差较大的实验点出现的原因可能是
A. 小球滚下的高度较其他各次高 B. 小球滚下的高度较其他各次低
C. 小球滚下时具有一定的初速度 D. 以上说法均有可能
8.（7分）探究平抛运动规律时使用的实验装置如图所示，开始时开关闭合，铁质小球被电磁铁吸引而处于静止状态，将铜质小球从轨道上一定高度处由静止释放，小球离开轨道末端末端切线水平时撞开轻质接触式开关，被电磁铁吸住的小球同时自由下落，轨道末端出口与小球的底端处于同一高度，可以看到、两小球同时落在水平地面上。下列说法正确的是
A. 由该实验可知，平抛运动的水平分运动为匀速直线运动，竖直分运动为自由落体运动
B. 将小球和的位置互换，同样可以达成该实验的探究目标
C. 将小球从轨道上更高的位置由静止释放，可能使两球在空中相撞
D. 增加该装置距离地面的高度，也一定不能使两球在空中相撞
二 、多选题（本大题共4小题，共26分）
9.（7分）在研究究平抛运动的规律时，可以选用下图所示的各种装置图，以下操作或说法合理的是
A. 装置甲只能研究平抛物体的竖直分运动，小球的离地高度可以改变，而打击的力度不能改变
B. 装置乙中要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次必须从斜槽上同一位置由静止释放钢球
C. 装置丙中要获得稳定的细水柱显示平抛运动的轨迹，竖直管上端须低于瓶中的液面
D. 除上述三种装置或方法外，还可以用频闪相机拍摄平抛物体来研究平抛运动的规律
10.（7分）下列会使“研究平抛物体的运动”实验误差增大的是
A. 小球与斜槽之间有摩擦
B. 安装斜槽时，其末端不水平
C. 每次释放小球时的位置不同
D. 计算初速度时，在曲线上取作计算的点离坐标原点较远
11.（6分）采用如图所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。关于实验下列说法正确的是
A. 应选择距离点比较远的位置计算小球的初速度
B. 实验中坐标纸的位置可以调整
C. 每次让小球从同一一位置由静止释放是为了每次平抛初速度都相等
D. 实验需要记录抛出点位置
12.（6分）如图所示的实验装置中，小钢球、完全相同。用小锤轻击弹性金属片，球沿水平方向抛出，同时球被松开，自由下落，实验中两球同时落地，图中虚线、代表离地高度不同的两个水平面，则下列说法正确的是
A. 此实验是为了证明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动
B. 球经过面时重力瞬时功率与球经过面时重力的瞬时功率相等
C. A、两球一定同时经过面和面
D. 球从面到面的动能变化小于球从面到面的动能变化
三 、计算题（本大题共1小题，共6分）
13.（6分）在一次摩托车跨越壕沟的表演中，摩托车从壕沟的一侧沿水平方向飞出，壕沟两侧的高度差为，宽度为。如图所示，摩托车可看做质点，不计空气阻力。
摩托车速度至少为多大能跨越壕沟？
摩托车恰好跨过壕沟时速度与水平面的夹角？
四 、实验题（本大题共2小题，共12分）
14.（6分）图示为某同学采用频闪照相的方法拍摄到的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长代表，已知重力加速度，则由图可求得拍摄时每隔________。曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为________。
15.（6分）做杂技表演的汽车从高台水平飞出，在空中运动后着地，一架照相机通过多次曝光，拍摄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，相邻两次曝光的时间间隔相等，取。由照片可推算出：
相邻两次曝光的时间间隔为 ______；
汽车离开高台时的瞬时速度大小为 ______；
高台离地面的高度为 ______。
答案和解析
1.【答案】C;
【解析】解：
、设经过任意时间，小球平抛的水平位移为，竖直位移为，光点在毛玻璃上移动的位移
则有

即
可知小球的投影是匀速直线运动，应为曝光时间相等，所以，故错误；
、曝光的时间间隔为
根据
代入数据可解得
，故正确，错误；
故选：。
根据相似三角形得投影点的位移随时间成正比，知道小球的投影是匀速直线运动根据投影点的位移随时间的表达式得到初速度的表达式，代入数据即可求解。
这个好像是清华大学自主招生的一道题，所用到的方法和思维和我们平时所用的就不大一样，考点涉及平抛，涉及相似三角形的应用，这个的数学思想要多于物理思想。
2.【答案】B;
【解析】解：、由平抛运动的特点可知，小球在竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动。由于水平板竖直方向上的间距相等，故小球经过板的时间大于经过板的时间，由于小球做平抛运动过程中忽略空气阻力的影响，只有重力做功，根据动能定理可知：，故B正确，A错误；
、根据动量定理可知：合外力的冲量等于动量的变化，由于小球经过板的时间大于经过板的时间，所以，而，有，即，故CD错误。
故选：。
根据动能定理，合外力做功等于动能的变化，，从到和到重力做功相同，可以推出从到和到动能变化量相同；
小球经过板的时间大于经过板的时间，根据动量定理，合外力的冲量等于动量的变化，有，从而可以比较和大小。
该题考查了平抛运动、动能定理、动量定理等知识点。关键点：比较动能的变化要看合外力做功的情况，比较速度的变化量要看合外力的冲量，另外也可以用来求解速度变化量的问题。
3.【答案】A;
【解析】解：用小锤打击弹性金属片，使球沿水平方向飞出，同时球被自动松开，球自由下落，球做平抛运动，、两球运动的时间相等，即可验证、两球竖直方向上运动是相同的，故正确，错误，
故选：。
、两球同时运动，同时落地，即可验证、两球竖直方向上运动是相同的。
此题主要考查平抛运动的研究，分解平抛运动竖直方向上做自由落体运动，水平方向上做匀速直线运动。
4.【答案】A;
【解析】解：、频闪照片中相邻两个球间的时间间隔相等，由于相邻位置间小球的水平间距相等，可知小球在水平方向上做匀速直线运动，故正确，错误；
、相邻位置间小球竖直间距不相等，可知小球在竖直方向上做加速运动，但是不能得出做匀加速直线运动，故、错误。
故选：。
频闪照片相邻两个球之间的时间间隔相等，根据水平位移和竖直位移判断出水平方向上和竖直方向上的运动规律。
本题是探究平抛运动在水平方向上和竖直方向上的运动规律，要注意的是不能直接说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，要看本实验是否能探究出这样的结论。
5.【答案】D;
【解析】解：本实验将的做平抛运动与竖直方向下落的的运动对比，只能说明竖直方向运动情况，不能反映水平方向的运动情况，每次两球都同时落地，说明竖直方向的分运动是自由落体运动。故D正确，、、C错误。
故选：。
球沿水平方向抛出做平抛运动，同时球被松开，自由下落做自由落体运动，发现每次两球都同时落地，只能说明平抛竖直方向的分运动是自由落体运动．
此题主要考查分析推理的能力．本实验采用对比的方法来研究平抛运动水平方向的分运动情况．
6.【答案】D;
【解析】解：、球在水平方向的运动没有可以参照的物体，故无法确定平抛运动的物体在水平方向的运动所遵循的规律，故错误；
、由于两球同时从同一高度开始下落，并且同时到达地面，故在竖直方向两球遵循相同的运动规律：即速度加速度总是相同。由于球做自由落体运动，故球在平抛过程中在竖直方向也做自由落体运动，故错误，正确；
故选：。
球沿水平方向抛出做平抛运动，同时球被松开，自由下落做自由落体运动，发现每次两球都同时落地，只能说明平抛竖直方向的分运动是自由落体运动。
此题主要考查分析推理的能力。本实验采用对比的方法来研究平抛运动水平方向的分运动情况。
7.【答案】B;
【解析】解：、若小球滚下的高度较其它各次高，则平抛的初速度应该偏大，不符，故A错误；
B、若小球滚下的高度较其它各次低，则平抛的初速度偏小，符合，故B正确；
C、小球开始滚下时，实验者已给它一个初速度，则平抛的初速度偏大，不符，故C错误；
D、由上分析，可知，故D错误；
故选：。
由图可以看出点的位置偏左，则由知偏小，从而即可求解。
解决本题的关键实际上还是要知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。
8.【答案】C;
【解析】解：该实验通过观测到、两球总能够同时落地，从而得出平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，但无法判断平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，故错误；
B.由于小球不能被电磁铁吸引，所以将小球和的位置互换，不能达成该实验的探究目标，故错误；
小球离开轨道末端一瞬间，两小球在竖直方向上同时开始做自由落体运动，在任意时刻两小球高度相同，且球还在水平方向上向右运动，即球不断靠近球，所以将小球从轨道上更高的位置由静止释放，当达到一定的水平初速度时，可能使两球在空中相撞，故正确，错误。
故选：。
球与球同时释放，同时落地，由于球做自由落体运动，球做平抛运动，说明球的竖直分运动与球相同。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，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．注意本实验得出平抛运动水平方向上的运动规律。
9.【答案】BCD;
【解析】解：、选用装置图甲研究平抛物体竖直分运动，小球的离地高度可以改变，通过听声音的方法判断小球是否同时落地，而与每次打击的力度无关，故A错误；
B、选用装置图乙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B正确；
C、竖直管内与大气相通，为外界大气压强，竖直管在水面下保证竖直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竖直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，如果竖直管上出口在水面上，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C正确；
D、可以用频闪相机拍摄平抛物体来研究平抛运动的规律，故D正确。
故选：。
平抛运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，实验时，要注意保证初速度处于水平方向，根据研究平抛运动的原理出发分析研究方法是否合理。
解决本题的关键知道探究平抛运动规律的原理，以及掌握研究平抛运动的方法，注意该实验的关键是确保小球能够水平抛出，且平抛运动的初速度相等。
10.【答案】BC;
【解析】解：
A、球和斜槽之间有摩擦不影响实验，只要使小球从同一位置由静止释放，到达斜槽底端的速度相同即可，故A错误；
B、安装斜槽时，其末端需水平，保证小球做平抛运动，因此其末端不水平，会增大误差，故B正确；
C、每次释放小球时的位置不同，到达斜槽底端的速度不相同，会增大误差，故C正确；
D、根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点较远，能减小实验的误差，故D错误。
故选：。
在实验中让小球能做平抛运动，并能描绘出运动轨迹。因此要求从同一位置多次无初速度释放，同时由运动轨迹找出一些特殊点利用平抛运动可看成水平方向匀速直线运动与竖直方向自由落体运动去解题。
掌握如何让小球做平抛运动及平抛运动轨迹的描绘，并培养学生利用平抛运动规律去分析与解决问题的能力，注意理解实验原理与操作是分析实验误差根源的突破口。
11.【答案】AC;
【解析】解：、应选择距离点比较远的位置计算小球的初速度，这样测量位移误差较小，故A正确；
B、实验中坐标纸的位置，不可以调整，故B错误；
C、而为了让小球每次做同样的平抛运动，小球每次应从同一位置滚下，故C正确；
D、实验不一定需要记录抛出点位置，故D错误；
故选：。
保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，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，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线，记录的点应适当多一些。
解决平抛实验问题时，要特别注意实验的注意事项，在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理，要注重学生对探究原理的理解，提高解决问题的能力。
12.【答案】ABC;
【解析】解：、两球同时落地，可知球在竖直方向上的运动规律与球相同，即平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，故A正确。
B、两球经过面时下降的高度相同，所用的时间相同，则竖直分速度相同，根据知，重力的瞬时功率相等，故B正确。
C、平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，由于下降的高度相同，则运动的时间相同，即、两球一定同时经过面和面，故C正确。
D、两球从面到面，由于下降的高度相同，则重力做功相同，根据动能定理知，动能的变化量相同，故D错误。
故选：。
抓住两球始终同时落地得出平抛运动在竖直方向上做自由落体运动；根据下降的高度比较竖直分速度，结合瞬时功率公式比较重力的瞬时功率大小；根据下降的高度比较运动的时间，确定是否同时经过面和面；根据下降高度比较重力做功，结合动能定理比较动能变化量。
此题主要考查了平抛运动与功率、动能定理的综合运用，求解瞬时功率时注意力与速度方向的关系。知道平抛运动在水平方向和竖直方向的运动规律。
13.【答案】解：（1）由于摩托车做平抛运动，根据平抛运动的规律
解得
因为摩托车水平方向做匀速运动，则摩托车能越过壕沟的临界值为
（2）摩托车竖直方向的速度大小为=gt=10×1m/s=10m/s
则恰好跨过壕沟时速度与水平面的夹角为θ=
代入数据解得：θ=
答：（1）摩托车速度至少为18m/s能跨越壕沟？
（2）摩托车恰好跨过壕沟时速度与水平面的夹角为。;
【解析】
根据平抛运动规律，结合题意求出摩托车能跨越壕沟的最小速度；
利用竖直方向运动规律求出摩托车竖直方向分速度大小，利用速度的合成求出夹角。
在处理平抛运动问题时，通常把平抛运动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来处理。
14.【答案】；;
【解析】
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。
对于平抛运动问题，一定明确其水平和竖直方向运动特点，尤其是在竖直方向熟练应用匀变速直线运动的规律和推论解题。

在竖直方向上有：，
其中，
代入求得：
水平方向：，其中，，
故
故答案为：； 。

15.【答案】0.6 12 11.25;
【解析】解：汽车长度为，由图示可知，正方形格子的边长
由图示可知，汽车在竖直方向在相等时间间隔内的位移差
汽车在竖直方向做自由落体运动，在竖直方向上，由匀变速直线运动的推论得：
代入数据解得：
汽车离开高台后在水平方向做匀速直线运动，离开高台时的瞬时速度大小为
第二次曝光时车的竖直速度
此时，车下落的时间
从开始到落地的总时间
故高台离地面的高度
故答案为：；；。
汽车在竖直方向做自由落体运动，应用匀变速直线运动的求出曝光的时间间隔。
汽车在水平方向做匀速直线运动，应用运动学公式求出汽车离开平台时的速度大小。
应用运动学公式求解。
解决本题的关键知道平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运动，且分运动和合运动具有等时性，结合运动学公式和推论灵活求解。