第五章5.3实验:平抛 运动的特点同步练习
2022-2023学年下学期高一物理人教版(2019)必修第二册
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.关于平抛运动,下列说法中正确的是( )
A.平抛运动是一种变加速运动 B.做平抛运动的物体加速度随时间逐渐增大
C.做平抛运动的物体每秒内速度增量相等 D.做平抛运动的物体每秒内位移增量相等
2.如下图所示,用小锤打击弹性金属片,金属片将A球沿水平方向击出,同时B球被松开,自由下落,A、B两球同时开始运动,用“听”来判断两球落地时刻的先后,多次改变小球距地面的高度和打击力度,重复这个实验,发现每次两球都同时落地,这说明( )
A.平抛运动在水平方向的分运动是匀加速直线运动
B.平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
C.平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
D.平抛运动在竖直方向的分运动是匀速直线运动
3.二维运动传感器设计原理如图甲所示,通过、两个接收器,计算机可以记录各个时刻运动物体A的位置坐标。计算机可以根据位置坐标,分别绘出物体A的水平分速度大小(用水平虚线表示)和竖直分速度大小(用倾斜实线表示)随时间变化的图像,如图乙所示。根据题中信息,下列说法错误的是( )
A.可以看出物体A在竖直方向的分运动是匀加速运动
B.可以看出物体A在水平方向的分运动是匀速运动
C.可以求出物体A在竖直方向的加速度的大小
D.无法求出物体A做平抛运动初速度的大小
4.如图甲所示,用小锤轻击弹性金属片,A球沿水平方向飞出,同时B球被松开,竖直向下运动。用频闪照相的方法研究A、B两球的运动。如图乙所示是它们运动过程的频闪照片。仅从照片上看,相邻竖直线之间的距离相等,相邻水平线之间的距离不相等,据此,可以认为( )
A.A小球在水平方向做匀速运动
B.A小球在水平方向做匀加速运动
C.A小球在竖直方向做匀速运动
D.A小球在竖直方向做匀加速运动
5.如图所示,将系在细线下的小球拉至A点释放,小球将在A、C两点之间往复摆动,下列分析正确的是( )
A.小球摆至B位置时,如果细线突然断裂,则小球将竖直下落
B.小球摆至B位置时,若一切外力消失,则小球将静止
C.小球摆至C位置时,若细线突然断裂,则小球将沿斜上方飞出
D.小球摆至C位置时,若一切外力消失,小球将静止在C位置
6.某人投掷飞镖,他站在投镖线上从同一点C水平抛出多个飞镖,结果以初速度投出的飞镖打在A点,以初速度投出的飞镖打在B点,始终没有打在竖直标靶中心O点,如图所示。为了能把飞镖打在标靶中心O点,则他可能做出的调整为( )
A.保持初速度不变,升高抛出点C的高度
B.保持初速度不变,升高抛出点C的高度
C.保持抛出点C位置不变,投出飞镖的初速度比大些
D.保持抛出点C位置不变,投出飞镖的初速度比小些
7.在同一点O抛出的三个物体,分别落在A、B、C三点,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vA、vB、vC的关系和三个物体做平抛运动的时间tA、tB、tC的关系分别是( )
A.,
B.,
C.,
D.,
8.如图为平抛运动轨迹的示意图,对轨迹上的A、B两点,下列说法中正确的是( )
A.A点的速度方向沿切线向下,受力方向竖直向下
B.A点的速度方向沿切线向下,受力沿切线向下
C.A、B两点的速度、加速度均不相同
D.A、B两点的速度、加速度均相同
9.如图三个小球做平抛运动,b、c抛出点相同且高于a,下列说法正确的是( )
A.a球飞行的时间最长 B.b球飞行时间最长
C.a球飞行速度最快 D.c球飞行速度最快
10.飞机水平飞行时向下投弹,不计空气阻力,下列四幅图中正确表示炮弹加速度方向的是( )
A. B.
C. D.
11.如图所示,半径为5m的四分之一圆弧ABC固定在水平地面上,O为圆心。在圆心O右侧同一水平线上某点处,水平向左抛出一个小球,小球可视为质点,恰好垂直击中圆弧上的D点,D点到水平地面的高度为2m,g取10 m/s2,则小球的抛出速度是( )
A. B.
C. D.
12.“套圈儿”是许多人喜爱的一种游戏。如图所示,小孩和大人直立在界外同一位置,在同一竖直线上不同高度先后水平抛出小圆环,并恰好套中前方同一物体,假设圆环的运动可视为平抛运动,则:( )
A.小孩抛出的圆环速度大小较小 B.两人抛出的圆环速度大小相等
C.大人抛出的圆环运动时间较短 D.小孩抛出的圆环运动时间较短
二、多选题
13.如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落,改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的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.不能说明水平方向的分运动是匀速直线运动
B.能说明水平方向的分运动是匀速直线运动
C.能说明竖直方向的分运动是自由落体运动
D.不能说明竖直方向的分运动是自由落体运动
14.如图所示,某同学将一小球水平抛出,最后球落在了正前方小桶的左侧,不计空气阻力。为了能将小球抛进桶中,他不可采取的办法是( )
A.保持抛出点高度不变,减小初速度大小
B.保持抛出点高度不变,增大初速度大小
C.保持初速度大小不变,降低抛出点高度
D.减小初速度大小,同时降低抛出点高度
15.两个物体做平抛运动的轨迹如图所示,设它们抛出的初速度分别为va、vb,从抛出至碰到台上的时间分别为ta、tb,则( )
A.va>vb B.vaC.ta>tb D.ta三、填空题
16.研究平抛运动规律的一般方法是:将平抛运动分解到___________方向和___________方向.伽利略根据平抛物体受到重力作用,猜测物体在竖直方向可能做___________运动;根据平抛物体在水平方向不受力的作用,猜测物体在水平方向可能做___________运动.
17.以速度v0沿水平方向抛出一物体,以抛出点为原点,以初速度v0的方向为x轴方向,竖直向下的方向为y轴方向,建立如图所示的平面直角坐标系。
(1)水平方向:不受力,加速度是______,水平方向为______运动,vx=______。
(2)竖直方向:只受重力,由牛顿第二定律得到:mg=ma,所以a=______;竖直方向的初速度为______,所以竖直方向为______运动,vy=______
(3)合速度
大小:v==;
方向:tan θ==(θ是v与水平方向的夹角)。
18.做杂技表演的汽车从高台上水平飞出,在空中运动一段时间后着地.一架相机通过多次曝光,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3.6m,相邻两次曝光的时间间隔相等,第 三个像是汽车着地瞬间的像,由照片可以推算出汽车飞出高台时的速度大小为____m/s,高台离地面的高度为______m.(取g=10m/s2)
四、解答题
19.如图甲所示是一个滑雪赛道的示意图,运动员沿倾斜雪道从A点由静止滑下,经过一段时间后从C点沿水平方向飞出,落在雪道上的D点。已知C点是第二段雪道CD的起点,第二段雪道与水平面的夹角θ=37°,C、D间的距离s=25m,运动员的质量m=60kg,可视为质点,第二段雪道足够长,不计空气阻力,sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)运动员从C点水平飞出到落在D点所用的时间t;
(2)运动员从C点水平飞出时的速度大小v0
(3)运动员飞行过程中,离雪道斜面最远时的速度大小v;
(4)如图乙,若在C点安装一斜向上θ=37°光滑直轨道(长度忽略),以相同速率v0在C点滑出并落至等高平台MN上的E点,求落点E与C点之间的距离s,。
20.假设一架飞机在高空沿水平方向匀速飞行,每隔相同的时间,从飞机上释放一个物体.请根据伽利略对平抛运动的结论推断:
(1)这些物体在落地之前,在空中排列成的几何图形是什么样子?它们在竖直方向的距离之比是多少?
(2)这些物体在落地之后,在地面(假设地面平坦)排列成的几何图形是什么样子?相互之间的距离是多少?
21.如图所示,一小球从平台上水平抛出后,落在一倾角θ=53°的斜面顶端,并恰好无碰撞的沿斜面滑下,斜面顶端与平台的高度差h=0.8m,g取10m/s2(sin53°=0.8,cos53°=0.6),求:
(1)小球从平台水平抛出落到斜面上所用的时间t;
(2)小球水平抛出的初速度v0。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案:
1.C
【详解】AB.做平抛运动的物体只受重力,故加速度恒定,运动轨迹为曲线,故平抛运动为匀加速曲线运动,故AB错误;
C.由于做平抛运动的物体加速度恒定,故每秒内的速度增量相等,故C正确;
D.由于做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做匀加速直线运动,有
x=v0t
故合位移为
因s与t非线性关系,则每秒位移增量不等,故D错误。
故选C。
2.B
【详解】AC.本实验将A的做平抛运动与竖直方向下落的B的运动对比,只能说明A竖直方向运动情况,不能反映A水平方向的运动情况。故AC错误;
BD.本实验中A做平抛运动,B做自由落体运动,每次两球都同时落地,说明A竖直方向的分运动是自由落体运动。故B正确,D错误。
故选B。
3.D
【详解】AC.由于实线是竖直分速度随时间变化情况,它是一条过原点的直线,说明竖直方向上做的是初速度为0的匀加速直线运动,其加速度的大小等于图线的斜率大小,故竖直方向的加速度可以计算得出,故AC正确;
B.又由于虚线表示水平方向的分速度,看出是一条平行于时间轴的直线,说明它做的是匀速运动,故B正确;
D.由AC选项分析可知物体竖直方向初速度为0,因此水平方向匀速直线运动的速度大小即为物体做平抛运动的初速度的大小,该水平分速度由图可以求出,故D错误。
本题选错误项,故选D。
4.A
【详解】AB.相邻竖直线之间的距离相等,说明平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动,即A小球在水平方向做匀速运动,A正确,B错误;
CD.由图可知竖直方向上位移越来越大,只能说明在竖直方向上A小球做加速运动,不能确定是否为匀加速运动,CD错误。
故选A。
5.D
【详解】A.小球摆至B位置时,如果细线突然断裂,小球将做平抛运动。A错误;
B.小球摆至B位置时,若一切外力消失,则小球将在水平方向做匀速直线运动。B错误;
C.小球摆至C位置时,若细线突然断裂,则小球将做自由落体运动。C错误;
D.小球摆至C位置时,若一切外力消失,小球将静止在C位置。D正确。
故选D。
6.B
【详解】AB.由题意可知,飞镖A打的位置比靶心位置更高,所以为了能打中靶心,在保持初速度不变时,应该降低抛出点的高度;飞镖B打的位置比靶心位置更低,故在保持初速度不变时,要想打中靶心应该将抛出点的高度升高,故A错误,B正确;
CD.保持抛出点C位置不变时,飞镖做平抛运动的水平位移不变,则应该投出飞镖的初速度比小一些,使运动时间变大,竖直分位移增大;或投出飞镖的初速度比大一些,使运动时间变小,竖直位移也就会变小一些,从而打中靶心,故CD错误。
故选B。
7.C
【详解】根据题意可知,三个物体都做平抛运动,竖直方向上,由公式可得
由图可知
则有
竖直方向上,取一个相同的高度,如图所示
此时物体下降的时间相同,水平方向上,由可得
由图可知
则有
故选C。
8.A
【详解】A、B两点的速度方向均沿切线向下,所以两点速度不同,由于物体只受重力,加速度为重力加速度g,方向都是竖直向下,所以两点加速度相同。
故选A。
9.C
【详解】AB.由于物体做平抛运动,在竖直方向上有
由图可知
故a、b、c的运动时间关系为
故AB错误;
CD.在水平方向有
由图可知
则
故C正确,D错误。
故选C。
10.C
【详解】不计空气阻力,炮弹投出后做平抛运动,只受重力作用,所以加速度为重力加速度,方向竖直向下。
故选C。
11.C
【详解】小球在竖直方向做自由落体运动,则竖直分速度
vy=m/s=2m/s
垂直击中D点,速度反向延长线过圆心,如下图所示
根据几何关系,有
sin θ=
解得
θ=37°
则在D点,分解速度可得
v0=m/s
故选C。
12.D
【详解】CD.竖直方向由位移公式可得
大人抛出的圆环,竖直位移较大,故运动时间较长,小孩抛出的圆环运动时间较短,故C错误,D正确;
AB.水平方向由位移公式可得
两人扔出的圆环水平位移相等,可知小孩抛出的圆环速度大小较大,故AB错误。
故选D。
13.AC
【详解】球A与球B同时释放,同时落地,时间相同;A球做平抛运动,B球做自由落体运动;将球A的运动沿水平方向和竖直方向正交分解,两个分运动同时发生,具有等时性,因而A球的竖直分运动与B球时间相等,改变整个装置的高度做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地,说明在任意时刻在两球同一高度,即A球的竖直分运动与B球完全相同,说明了平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,但不能说明水平方向的分运动是匀速直线运动。
故选AC。
14.ACD
【详解】AB.设小球平抛运动的初速度为,抛出点离桶的高度为,水平位移为,则平抛运动的时间为
水平位移为
由上式分析可知,要增大水平位移,可保持抛出点高度不变,增大初速度,B可取,A不可取;
CD.由上式分析可知,要增大水平位移,可保持初速度大小不变,增大抛出点高度,CD不可取。
本题选择的是不可采取的办法,故选ACD。
15.AD
【详解】物体做平抛运动,根据
,x=v0t
解得
,
由于
hb>ha,xa>xb
可知
tavb
故选AD。
16. 水平 竖直 自由落体 匀速
【详解】[1][2]研究平抛运动规律的一般方法是:将平抛运动分解到水平方向和竖直方向;
[3][4]伽利略根据平抛物体受到重力作用,猜测物体在竖直方向可能做自由落体运动;根据平抛物体在水平方向不受力的作用,猜测物体在水平方向可能做匀速运动。
17. 0 匀速直线 v0 g 0 自由落体 gt
【解析】略
18. 12 11.25
【详解】[1].在竖直方向上,根据△y=gT2得,
T=s=0.6s
则汽车离开平台的速度
v0=x/T=m/s=12m/s.
[2].第二个图竖直方向上的瞬时速度
vy2=m/s=9m/s
则落地的竖直分速度
vy=vy2+gT=9+10×0.6m/s=15m/s
高台离地面的高度
h=m=11.25m.
【点睛】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,根据竖直方向上△h=gT2,求出相等的时间间隔T,再根据水平方向的水平位移,求出平抛运动的初速度;
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出第二个图在竖直方向上的分速度,结合速度时间公式求出落地的速度,根据速度位移公式求出平台离地的高度.
19.(1);(2) ;(3) ;(4)
【详解】(1)平抛运动竖直方向上做自由落体运动
,
解得
(2)水平方向有
,
解得
(3)离斜面最远时,速度方向与斜面平行,有
解得
则
(4)由竖直方向分运动可得飞行时间
则水平方向
代入数据可得
20.(1)这些物体在落地之前,在空中排列成一条竖直直线,它们在竖直方向的距离之比为1:3:5;(2)物体落地后在地面上排成一条直线,相互之间的距离相等。
【详解】(1)物体离开飞机做平抛运动,初速度与飞机的速度相同,平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,所以这些物体在落地前在空中排列成一条竖直直线,因为竖直方向上做自由落体运动,则它们在竖直方向的距离之比为1:3:5;
(2)平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,物体落地后在地面上排成一条直线,相互之间的距离相等。
21.(1)0.4s;(2)3m/s
【详解】(1)竖直方向自由落体运动
解得
(2)竖直方向分速度
由速度的合成与分解有
解得
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