1.3探究平抛运动的特点同步练习（含解析）2023——2024学年高物理教科版（2019）必修第二册

1.3 探究平抛运动的特点 同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于抛体运动，下列说法正确的是（　　）
A．平抛运动的物体初速度越大，在空中运动的时间越长
B．平抛运动是一种速率随时间均匀变化的曲线运动
C．竖直上抛运动可以看成竖直向上的匀速直线运动和自由落体运动的合运动
D．抛体运动速度变化率大小恒定，方向随时间变化
2．如图所示，飞机飞行时投出的炸弹做平抛运动，P为炸弹在空中运动轨迹上的一点。忽略空气阻力，炸弹在P点所受合外力的方向是（ ）
A．竖直向上
B．竖直向下
C．水平向左
D．水平向右
3．飞机以100m/s的水平速度匀速飞行，某时刻让A球落下，相隔1s又让B球落下，不计空气阻力。在以后的运动中，关于A球与B球的相对位置关系，正确的是（　　）
A．A球在B球前下方
B．A球在B球后下方
C．A球在B球正下方5m处
D．A球在B球的正下方，距离随时间增加而增加
4．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．图甲中，船相对水垂直河岸匀速行驶，水流速度越大，渡河时间越长
B．图乙中，质点的运动轨迹已知，若该质点在y轴方向做匀速运动，则在x轴方向做加速运动
C．图丙中，篮球经过P时所受合力可能沿图示方向
D．图丁中，若用小锤用力敲击弹性金属片，a球会比水平弹出的b球先落地
5．如图所示，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。下列判断正确的是（　　）
A．可以观察到B球先落地
B．若A、B两球同时落地说明A球在竖直方向上做自由落体运动
C．若A、B两球同时落地说明A球在水平方向上做匀速直线运动
D．若击打弹性金属片力度变小，则B球可能先落地
6．跳台滑雪是一种勇敢者的运动，运动员穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。如图所示，某运动员从跳台a处沿水平方向飞出，经过空中b处，最后在斜坡c处着陆。若不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．运动员在空中速度保持不变
B．运动员在空中加速度保持不变
C．运动员经过图中b处时速度沿水平方向
D．运动员在空中飞行时所受合力方向与速度方向在一条直线上
7．在如图所示的实验中，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，B球同时做自由落体运动。该实验可用来研究平抛运动（　　）
A．水平分运动特点 B．竖直分运动特点
C．水平位移的大小 D．落地速度的大小
8．科学史家猜测图为伽利略研究小球从离水平桌面一定高度的轨道下滑到桌面后做平抛运动的手稿。手稿记录了小球释放点距水平桌面的高度h，落地点与桌子边缘的水平距离x。将手稿中的数据整理如表格所示（长度计量单位为Punti），由表格数据可推断（ ）
…
300 800 2.7 0.0089 0.000030 46.19 …
600 1131 1.9 0.0031 0.000005 46.17 …
800 1306 1.6 0.0020 0.000003 46.17 …
1000 1460 1.5 0.0015 0.000001 46.17 …
A．与成正比 B．与成正比 C．与成正比 D．与成正比
二、多选题
9．关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是（　　）
A．平抛物体运动的速度和加速度都随时间的增加而增大
B．平抛物体的运动是变加速运动
C．做平抛运动的物体仅受到重力的作用，所以加速度保持不变
D．做平抛运动的物体水平方向的速度始终不变
10．亲子游戏有益于家长与孩子之间的情感交流。如图，父亲与儿子站在水平地面玩抛球游戏，两人相向站立，在父子的正中间放一金属框，各持一小球并将球水平抛出，下述抛球方式可能使两球都落在金属框中的有（不计空气阻力）（ ）
A．父亲以比儿子大的初速度将球抛出
B．父亲以比儿子小的初速度将球抛出
C．父亲以和儿子一样大的初速度将球抛出
D．父亲下蹲适当高度后再以和儿子一样大的初速度将球抛出
11．关于下列各图的说法中，正确的是（　　）
A．图甲中，汽车速度计显示的“”是瞬时速度
B．图乙中，桨往后划水，龙舟向前加速运动，说明水对桨的力大于桨对水的力
C．图丙中，静止在光滑水平地面上的两个足球相互间由于接触而产生弹力
D．图丁中，小锤用不同的力击打弹性金属片，A、B两球总是同时落地
12．如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的两个小球a、b的运动轨迹，不计空气阻力，则（ ）

A．a比b的飞行时间长 B．a比b的飞行时间短
C．a的水平速度比b的小 D．a的初速度比b的大
三、实验题
13．用如图所示的实验方案来研究平抛运动的特点。在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B，用于释放小铁球，斜槽末端切线均水平，板上还装有三个电磁铁C、D、E，其中电磁铁C、D可分别沿轨道A、B移动。在轨道A出口处有一个碰撞开关S，用以控制电磁铁E的电源通断，电磁铁E可以沿水平杆MN移动，当它吸上小铁球时，该小铁球中心与从轨道A射出的小铁球中心在同一水平线上。
调节球3的位置多次实验，发现球1和球3总是在空中相碰，则说明球1 ；
调节电磁铁C、D到斜槽末端等高的不同位置，发现球1和球2总能相碰，则说明球1 。
A．竖直方向做匀速直线运动 B．竖直方向做自由落体运动
C．水平方向做匀加速直线运动 D．水平方向做匀速直线运动
14．小高同学用如图所示的实验装置来验证平抛运动的特征：两个完全相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与水平板相切。两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能同时分别从轨道M、N的顶端滑下。
（1）为完成本实验，弧形轨道M、N的表面 （填“需要”或“不需要”）确保光滑，水平板的表面 （填“需要”或“不需要”）确保光滑。
（2）符合上述实验条件后，仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的水平分运动是 。
四、解答题
15．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？
16．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，多次实验，发现A、B两球总是同时落地。该实验现象说明，A球在离开轨道后，竖直方向的运动有何特点？
17．取两个形状、大小尽量相同的山楂A、B，将山楂B夹在拇指与弯曲的食指之间，山楂A放在中指上，使两山楂尽量处于同一高度，如图所示。用食指弹击放在中指上的山楂A，山楂A沿水平方向抛出，山楂B同时被释放自由下落。它们是否会同时落地？动手做一做，看看与你的判断是否相同，并说明其中的道理。
18．用m、、h分别表示平抛运动物体的质量、初速度和抛出点离水平地面的高度，不考虑空气阻力，以下物理量是由上述哪个或哪几个物理量决定的？为什么？
A．物体在空中运动的时间 B．物体在空中运动的水平位移
C．物体落地时瞬时速度的大小 D．物体落地时瞬时速度的方向
19．在进行风洞实验时，空间存在水平向右的恒定大小的风力，质量为m的小球用轻绳悬挂，当小球静止时，轻绳与竖直方向的夹角为37°。取下小球，给小球一竖直向上的初速度v0。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度为g，求：
(1)风力的大小；
(2)小球到达最高点时距抛出点的距离；
(3)小球重新落到与抛出点等高处时的速度。
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参考答案：
1．C
【详解】A．根据可知，平抛运动在空中运动的时间由高度决定，与初速度无关，故A错误；
B．平抛运动的加速度不变，是一种速度随时间均匀变化的曲线运动，故B错误；
C．竖直上抛运动可以看成竖直向上的匀速直线运动和自由落体运动的合运动，故C正确；
D．抛体运动的加速度恒定不变，则速度变化率大小恒定，方向不变，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】炸弹做平抛运动，炸弹在空中只受重力作用，则炸弹在 P 点所受合外力的方向是竖直向下。
故选B。
3．D
【详解】AB．两球均从匀速飞行的飞机上自由下落，均做平抛运动，水平方向做速度等于飞机速度的匀速直线运动，所以两球在落地前总飞机的正下方。故AB错误。
CD．A先下落，速度大于B的速度，且在B的正下方，则两者距离
所以位移随时间逐渐增大。故C错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】A．图甲中，船相对水垂直河岸匀速行驶，根据
可知渡河时间与水流速度无关，故A错误；
B．图乙中，质点的运动轨迹已知，若该质点在y轴方向做匀速运动，可知质点受到的合力方向沿x轴正方向，则在x轴方向做加速运动，故B正确；
C．图丙中，篮球经过P时合力方向与速度方向的夹角应大于，所受合力不可能沿图示方向，故C错误；
D．图丁中，若用小锤用力敲击弹性金属片，a球与b球应同时落地，故D错误。
故选B。
5．B
【详解】AD．金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地。改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，故AD错误；
BC．若A、B两球同时落地说明A球在竖直方向上与B球运动情况相同，即做自由落体运动，故C错误，B正确。
故选B。
6．B
【详解】AB．运动员在空中做平抛运动，加速度为重力加速度，恒定不变；运动员在空中速度大小逐渐增大，方向时刻发生变化，故A错误，B正确；
C．运动员经过图中b处时速度沿着轨迹切线斜向下，故C错误；
D．运动员在空中做平抛运动，轨迹为曲线运动，所以运动员在空中飞行时所受合力方向与速度方向不在一条直线上，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】本实验将A球的平抛运动与竖直方向自由下落的B球的运动对比，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。因为同时落地，所以说明平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。
故选B。
8．A
【详解】由表格可得，的结果近似相等，故可以推断出：与成正比。
故选A。
9．CD
【详解】ABC．做平抛运动的物体仅受到重力的作用，加速度为重力加速度，保持不变，所以平抛物体的运动是匀变速曲线运的，故AB错误，C正确；
D．做平抛运动的物体，水平方向不受力，水平做匀速直线运动，则水平方向的速度始终不变，故D正确。
故选CD。
10．BD
【详解】ABC．根据平抛运动的研究方法可知，物体做平抛运动时，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，设父子两人距正中间金属框的距离为，父亲抛球高度为，抛球速度为，儿子抛球高度为，抛球速度为，根据身高差距可知
父子两人抛球都进入金属框，则在水平方向有
，
在竖直方向有
，
解得
，
则可得
因此必须满足
故AC错误，B正确；
D．父亲下蹲适当高度后再以和儿子一样大的初速度将球抛出，若此高度和儿子抛球高度相同，则以和儿子一样大的初速度将球抛出，两人均可将球抛入金属框，故D正确。
故选BD。
11．AD
【详解】A．图甲中，汽车速度计显示的“”是瞬时速度，故A正确；
B．水对桨的力与桨对水的力是一对相互作用力，大小总是相等，故B错误；
C．图丙中，静止在光滑水平地面上的两个足球，根据受力平衡可知，两个足球相互间不存在弹力作用，故C错误；
D．图丁中，小锤用不同的力击打弹性金属片，A、B两球总是同时落地，故D正确。
故选AD。
12．BD
【详解】AB．由图像可以看出，a球抛出的高度小；根据可知，a球的运动时间短，故A错误、B正确；
CD．由图像可以看出，a、b两球的水平位移相比较，a的大，根据x = v0t可知，a球的初速度大，故C错误、D正确。
故选BD。
13． B D
【详解】[1]调节球3的位置多次实验，发现球1和球3总是在空中相碰，则说明两球在竖直方向的运动完全相同，则球1在竖直方向做自由落体运动，故选B；
[2]调节电磁铁C、D到斜槽末端等高的不同位置，发现球1和球2总能相碰，则说明两球在水平方向的运动相同，则球1水平方向做匀速直线运动，故选D。
14． 不需要 需要 匀速直线运动
【详解】（1）[1]实验要求两球到达斜槽末端的速度相同即可，所以弧形轨道M、N的表面不需要光滑。
[2]实验要验证平抛运动水平方向是否为匀速直线运动，所以水平面板需要确保光滑，确保Q为匀速直线运动才能对比。
（2）[3]仅仅改变弧形轨道M的高度，不影响小球P平抛的初速度。重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明两球在水平方向的运动完全相同，说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
15．（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。
16．竖直方向的运动是自由落体运动
【详解】小球A做平抛运动，同时小球B做自由落体运动，A、B两球总是同时落地，说明两球在竖直方向的运动是相同的，即说明平抛运动竖直方向的运动是自由落体运动。
17．见解析
【详解】由题意可知，山楂A被弹出后做平抛运动，山楂B同时做自由落体运动，两者在竖直方向的运动相同，均为自由落体运动，则两个山楂将同时落地。
18．见解析
【详解】A．根据
可知，物体在空中运动的时间
则运动时间由抛出点离水平地面的高度h决定；
B．物体在空中运动的水平位移
则物体在空中运动的水平位移由初速度v0和竖直高度h共同决定；
C．物体落地时瞬时速度的大小
则物体落地时瞬时速度大小由初速度v0和竖直高度h共同决定；
D．物体落地时瞬时速度的方向
则物体落地时瞬时速度的方向由初速度v0和竖直高度h共同决定；
19．(1)；(2)；(3)，
【详解】(1)由平衡条件可得
(2)竖直方向：上升时间
上升高度
水平方向
解得
水平位移
最高点与抛出点的距离
(3)回到抛出点时间
，，
则
与水平成α角，有
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