2024人教版高中物理必修第二册练习题--分层作业4　实验 探究平抛运动的特点（有解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
2024人教版高中物理必修第二册
第五章分层作业4　实验:探究平抛运动的特点
1.(2023北京西城高一期末)物理实验小组的同学做“探究平抛运动的特点”实验。
甲
乙
丙
(1)用如图甲所示竖落仪装置探究平抛运动的特点。用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,做平抛运动;同时B球被释放,自由下落,做自由落体运动。改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,发现两球总是同时落地。由此可以得到的结论是 　。
(2)在(1)的基础上,用如图乙所示平抛仪装置继续探究平抛运动的规律。得到了小球在竖直平面xOy上的一条运动轨迹,如图丙平面直角坐标系中的OP曲线所示,Ox为水平方向,Oy为竖直方向。为了分析小球在水平方向是否做匀速直线运动,下列操作正确的是　　　　。
A.在OP图线上取四点,让它们在y方向上的距离间隔相等,看它们在x方向上的距离间隔是否近似相等
B.在OP图线上取四点,让它们在y方向上的距离间隔相等,看它们在x方向上的相邻间隔的位移差是否近似相等
C.在OP图线上取四点,让它们在x方向上的距离间隔相等,看它们在y方向上的距离间隔是否近似相等
D.在OP图线上取四点,让它们在x方向上的距离间隔相等,看它们在y方向上的相邻间隔的位移差是否近似相等
2.(2023山东济南开学考试)某同学研究平抛运动的实验装置示意图如图甲所示。小球每次都从斜槽上某位置无初速度释放,并从斜槽末端飞出。改变水平板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,根据一系列的落点位置可描绘出小球的运动轨迹。
甲
(1)该同学在实验中,将水平板依次放在图甲中的1、2、3的位置进行实验,且1与2的间距等于2与3的间距。通过三次实验,得到小球在水平板上自左向右的三个落点,关于三个落点的分布情况,下列选项可能正确的是　　　　;
(2)该同学在坐标纸上确定了小球运动轨迹上a、b和c三个点的位置如图乙所示。已知坐标纸上每个小方格的边长均为l,重力加速度为g,若已探究得出小球在水平方向的分运动为匀速直线运动,竖直方向的分运动为自由落体运动,通过3个点的分布可知a点　　　　(选填“是”或“不是”)小球的抛出点,小球从轨道末端飞出时的初速度v0=　　　　。
乙
3.(2023浙江宁波期中)用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)下列实验条件必须满足的有　　　　。
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末端水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的　　　　　　(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时　　　　　　(选填“需要”或“不需要”)y轴与铅垂线平行。
b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图乙所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”),可求得钢球平抛运动的初速度大小为　　　　　　　　　　(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。
(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,其中可行的是　　　　。
A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹
B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹
C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
4.(2023江苏南通开学考试)小明采用如图甲所示的实验装置研究平抛运动规律,实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t,底板上的标尺可以测得水平位移d。
甲
(1)实验中斜槽轨道末端的切线必须是水平的,这样做的目的是　　　　。
A.保证小球运动的轨迹是一条抛物线
B.保证小球飞出时,速度沿水平方向
C.保证小球在空中运动时的加速度为g
D.保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小
(2)实验中,以下操作可能引起实验误差的是　　　　。
A.安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平
B.没有从轨道同一位置释放小球
C.斜槽不是光滑的
D.空气阻力对小球运动有较大影响
(3)保持水平槽口距底板的高度h=0.420 m不变,改变小球在斜槽轨道上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。
v0/(m·s-1) 0.741 1.034 1.318 1.584
t/ms 292.7 293.0 292.8 292.9
d/cm 21.7 30.3 38.6 46.4
由表中数据可知,在实验误差允许的范围内,当h一定时,以下说法正确的是　　　　。
A.落地点的水平距离d与初速度v0大小成反比
B.落地点的水平距离d与初速度v0大小成正比
C.飞行时间t与初速度v0大小无关
D.飞行时间t与初速度v0大小成正比
(4)图乙是实验中小球从斜槽上不同位置释放获得的两条轨迹,图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置　　　　(选填“较低”或“较高”)。
乙
分层作业4　实验:探究平抛运动的特点
1.答案 (1)平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动　(2)D
解析 (1)两球总是同时落地,且两球在竖直方向上的高度相等,由此可以得出结论:平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
(2)在OP图线上取四点,让它们在x方向上的距离间隔相等,根据x=v0t,因平抛运动初速度不变,则时间t相等,而平抛运动在y方向的分运动是自由落体运动,则相邻间隔的位移差近似相等,即可验证,故选D。
2.答案 (1)B　(2)不是　
解析 (1)平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动,由题意可知竖直方向上的距离y12=y23,则t12>t23,根据x=v0t,可得水平方向位移x12>x23,故选B。
(2)由题图乙可知,水平位移相同,说明tab=tbc,对于初速度为0的自由落体运动,相等时间间隔内的位移之比为1∶3∶5∶7…,而a、b和c三个点的位置竖直位移之比不是1∶3,故a点不是小球的抛出点。
根据匀变速直线运动的推论,相邻相等时间间隔内的位移之差恒定,则ybc-yab=gT2=2l,xab=v0T=3l,联立解得小球从轨道末端飞出时的初速度v0=。
3.答案 (1)BD　(2)球心　需要　大于　x　(3)AB
解析 (1)斜槽不需要光滑,故A错误;斜槽末端水平,钢球才能在竖直方向做初速度为0的自由落体运动,其轨迹为平抛运动轨迹,故B正确;将高度等间距变化只是为了简化计算,不是必须要满足的要求,故C错误;每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球是为了保持平抛运动每次都有相同的初速度,故D正确。
(2)根据题意可知,钢球球心对应原点,研究竖直方向运动规律时y轴与铅垂线方向平行。平抛运动竖直方向上为自由落体运动,初速度为0,则根据平抛运动的规律,相等时间内竖直方向通过的位移之比为1∶3∶5∶7…,由于A点的竖直方向速度大于0,则;在竖直方向上有y2-y1=gt2,水平方向上有t=,联立可得v初=x。
(3)用水平喷管喷出细水柱,并拍摄照片,可得水柱的轨迹是平抛的轨迹,故A正确;频闪照相后再将点连接可以得到平抛轨迹,故B正确;将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,以一定初速度水平抛出,笔尖与白纸板间有摩擦阻力,所以铅笔做的不是平抛运动,故C错误。
4.答案 (1)B　(2)AD　(3)BC　(4)较高
解析 (1)要研究平抛运动规律,轨道末端的切线必须是水平的,这样做的目的是保证小球飞出时速度沿水平方向,使小球做平抛运动,A错误,B正确。小球在空中运动时的加速度和小球飞出时的速度大小与轨道末端是否水平无关,C、D错误。
(2)要研究平抛运动规律,安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平,小球抛出后的运动不是平抛运动,能引起实验误差,A正确;没有从轨道同一位置释放小球,因为有光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t,因此不会产生误差,B错误;因为实验是要研究平抛运动规律,即研究小球从离开水平轨道到落到底板上运动的规律,与斜槽是否光滑无关,C错误;空气阻力对小球运动有较大影响,小球在空中的运动就不是平抛运动了,所以能产生实验误差,D正确。
(3)由表中数据可得d1=0.217 m=0.741×0.292 7 m,d2=0.303 m=1.034×0.293 m,d3=0.386 m=1.318×0.292 8 m,d4=0.464 m=1.584×0.292 9 m,由计算结果可知,在实验误差允许的范围内,落地点的水平距离d与初速度v0大小成正比,A错误,B正确;由表中数据可知,飞行时间t与初速度v0大小无关,C正确,D错误。
(4)由题图乙可知,图线①对应的小球的初速度大于图线②,因此图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置较高。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)