2025教科版高中物理必修第二册强化练习题--3　探究平抛运动的特点（有解析）

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2025教科版高中物理必修第二册
第一章　抛体运动
3　探究平抛运动的特点
基础过关练
题组一　实验原理与操作
1.在“探究平抛运动的特点”实验中,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉、坐标纸之外,下列器材中还需要的是 (　　)
A.秒表　　　　B.天平
C.重垂线　　　　D.弹簧测力计
2.(2024陕西西安西电中学月考)用如图所示的装置探究平抛运动的特点,在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B,用于发射小铁球,从轨道A射出的小铁球做平抛运动,从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动。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的电源的通断,电磁铁E可以沿水平杆MN移动,当它吸上小铁球时,该小铁球的中心与从轨道A末端射出的小铁球的中心在同一水平线上。
(1)实验中,轨道A末端的切线必须是水平的,这样做的目的是　　　　;
A.保证小铁球飞出时,速度既不太大,也不太小
B.保证小铁球飞出时,初速度水平
C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线
(2)若轨道A、B出口方向平行但略向下倾斜,将小铁球1从某高度静止释放,小铁球落在轨道B的P点,将电磁铁E移至P点正上方,将小铁球1释放,先到达P点的是　　　　;
(3)若轨道A、B末端均水平,调节小铁球3的水平位置多次实验,发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰,则说明小铁球1在竖直方向上做　　　　运动。
题组二　实验数据处理
3.(2024四川成都开学考试)同学利用不同的实验装置探究平抛运动规律。
(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤敲击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球自由下落。关于该实验,下列说法正确的是　　　　(填标号)。
A.两球的质量必须相等
B.两球将同时落地
C.敲击的力度越大,A球在空中运动的时间越长
D.实验说明A球在竖直方向做自由落体运动
　
(2)乙同学拍摄到的小球做平抛运动的频闪照片如图乙所示,图乙中小方格的边长均为5 cm,重力加速度大小取g=10 m/s2,照相机的频闪周期为　　　　s;小球做平抛运动的初速度大小为　　　　m/s。
能力提升练
题组一　实验数据处理与误差分析
1.(2024河南名校联盟联考)某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图(a)所示,A板是一块水平放置的木板,在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽[图(a)中P0P'0、P1P'1……],相邻两槽间距均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板P0P'0、P1P'1、P2P'2……插槽中,每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打下一点后,把B板插入后一槽中。
　
(1)实验前必须调节斜槽末端切线　　　　。
(2)该同学因操作失误直接将B板从A板的某一插槽插入开始实验,并逐一往后面的插槽移动直至完成实验,得到实验结果如图(b)所示,并且在打第3个点[图(b)中的d点]时点迹很不清晰,该同学依然使用这一实验结果完成了实验。他测量出图(b)中bc的距离为y1,ce的距离为y2,则小球平抛初速度的计算式为v0=　　　(用d、y1、y2、g表示)。
(3)若考虑空气阻力作用,则计算出的小球平抛初速度的值比真实值　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
题组二　实验拓展创新
2.(2023辽宁沈阳第一二○中学月考)在做“探究平抛运动的特点”实验时,为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置,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;将木板向远离槽口方向平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板上,得到痕迹B;将木板再向远离槽口方向平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,得到痕迹C。若测得木板每次移动距离x=10.00 cm,A、B间距离y1=5.02 cm,B、C间距离y2=14.82 cm。请回答以下问题:(g=9.80 m/s2)
(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放
(2)每次把木板移动相同的水平距离,原因是: 。
(3)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0=　　　　。(用题中所给字母表示)
(4)小球初速度的值为v0=　　　　m/s。
答案与分层梯度式解析
第一章　抛体运动
3　探究平抛运动的特点
基础过关练
1.C　在做“探究平抛运动的特点”实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉、坐标纸之外,还需要重垂线;本实验中不需要测量力、时间以及质量,故不需要弹簧测力计、秒表和天平,C正确,A、B、D错误。
2.答案　(1)B　(2)小铁球1　(3)自由落体
解析　(1)平抛运动的初速度沿水平方向,故为了保证小铁球飞出时初速度水平,实验中,轨道A末端的切线必须是水平的,B正确;
(2)由于轨道A出口略向下倾斜,射出时,小铁球1有竖直方向上的初速度,并且与小铁球3下降的高度相同,而小铁球3竖直方向上的初速度为零,故小铁球1先到达P点;
(3)小铁球1和小铁球3总是在空中相碰,说明两者在竖直方向上的运动性质相同,故说明小铁球1在竖直方向上做自由落体运动。
3.答案　(1)BD　(2)　0.1　1.5
解析　(1)无论敲击力度多大,A、B两球一定同时落地,该实验现象说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动,两球的质量不需要相等。故选B、D。
(2)由图乙可知,在竖直方向上有h=hbc-hab=2×5 cm=10 cm,根据Δh=gT2可得T=0.1 s,在水平方向上有3L=v0T,解得v0=1.5 m/s。
方法技巧　平抛轨迹残缺(即无法确定抛出点)时的数据处理方法
　　如图所示,在轨迹上任取三点A、B、C,使A、B间及B、C间的水平距离相等,由平抛运动的规律可知,A、B间与B、C间所用时间相等,设为t,则Δh=hBC-hAB=gt2,所以t=。
能力提升练
1.答案　(1)水平　(2)d　(3)偏大
解析　(1)为了保证小球做平抛运动,斜槽的末端切线应水平。
(2)设小球做平抛运动过程中水平方向每经过距离d用时为T,在竖直方向上,bc间用时为T,ce间用时为2T,设b点的竖直速度为。
(3)因空气阻力作用,小球实际加速度小于重力加速度,实际运动时间应比计算出的时间更长,故进一步计算出的小球水平初速度的值比真实值偏大。
2.答案　(1)见解析　(2)见解析　(3)x
(4)1.00
解析　(1)为了确保小球每次做平抛运动的轨迹相同,应该使小球从斜槽的同一位置由静止释放,因此每次都应使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。
(2)因为小球在水平方向做匀速直线运动,由x=v0t知,若x相同,则时间t相等。
(3)在竖直方向上有Δy=y2-y1=gt2,则t=
在水平方向上有x=v0t,初速度v0=。
(4)v0=x,代入数据解得v0=1.00 m/s。
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