5.3 实验:探究平抛运动的特点
课后作业
1.用图示装置探究平抛运动竖直分运动特点,用小锤击打金属片,A球沿水平方向抛出,同时B球自由下落,空气阻力忽略不计,则( )
A.击打力度大,A先落地 B.击打力度小,A先落地
C.无论击打力度,B先落地 D.无论击打力度,同时落地
2.“探究平抛运动的特点”实验中,下列情况中不会影响实验探究结果的是( )
A.斜槽轨道不光滑 B.斜槽末端不水平
C.装置的背板不竖直 D.小球受到空气阻力不能忽略
3.物体做平抛运动时,下列说法中不正确的是( )
A.物体的加速度不断增大 B.物体水平方向做匀速直线运动
C.物体的竖直方向是自由落体运动 D.物体做匀变速曲线运动
4.关于平抛运动,下列说法正确的是( )
A.平抛运动是一种非匀变速曲线运动
B.平抛运动的加速度方向时刻在改变
C.做平抛运动的物体,在任意相等的时间内速度的变化量相同
D.平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀减速直线运动
5.如图所示,一辆平板车在水平路面上沿方向匀速行驶,固定在车上的箱子顶部用细绳悬挂一小球。某时刻细绳断裂,以地面为参考系,小球在绳子断裂后下落一小段时间内的运动情况可能是( )
A. B.
C. D.
6.在“研究小球做平抛运动的规律”的实验中:
(1)如图甲所示的实验中,观察到两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向做__________;如图乙所示的实验:将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内,滑道末端水平,把两个质量相等的小钢球,从斜面的相同高度由静止同时释放,观察到球1落到水平板上并击中球2,这说明平抛运动在水平方向做__________;
(2)该同学用频闪照相机拍摄到如图所示的小球平抛运动的照片,照片中小方格的边长,小球在平拋运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则照相机每隔__________s曝光一次,小球平拋初速度为__________(当地重力加速度大小)。
7.用图1所示的装置做“探究平抛运动的特点”实验,A球沿水平方向抛出,同时B球自由落下,借助频闪仪拍摄上述运动过程;图2为某次实验的频闪照片,在实验过程中,可以观察到,两个小球__________落地;在误差允许范围内,根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同,可判断A球竖直方向做__________运动。
8.图甲是一个能够定性平抛运动及其特点的实验装置,用小锤敲击弹性金属片,小球A就沿水平方向飞出,做平抛运动;同时小球B被松开,做自由落体运动。然后再采用乙图的方式定量研究平抛运动,得到了如图丙坐标系中的几个点。
(1)甲图所示的实验说明了平抛的小球在竖直方向上做__________运动。
(2)在调节轨道时,发现水平仪中的气泡在右侧,此时应将轨道的右端调__________(选填“高”或“低”)。
(3)同学用专业相机以200帧/秒拍摄照片如图丙所示,并从视频中每n帧选取一帧进行处理得到如图所示的抛体运动“频闪图片”,由图像可知__________(n为整数,),测得坐标纸的方格边长为9mm,由此可得到平抛运动的初速度为__________
m/s。
9.在“探究平抛运动的特点”实验中
(1)用图a装置进行探究,下列说法正确的是______。
A.所用两球的质量必须相等
B.需改变小锤击打的力度,多次重复实验
C.只能探究平抛运动水平分运动的特点
D.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点
(2)图b中,M、N是两个完全相同的轨道,轨道末端都与水平方向相切,其中,轨道N的末端与光滑水平面相切,轨道M通过支架固定在轨道N的正上方。将小铁球P、Q分别吸在电磁铁 C、D上,然后切断电源,使两球以相同的初速度同时通过轨道M、N的末端,发现两球同时到达E处,发生碰撞。改变轨道M在轨道N上方的高度,再进行实验,结果两球也总是发生碰撞,这说明______。
(3)用图c装置进行实验,下列实验条件必须满足的有______。
A.斜槽轨道P要光滑
B.斜槽轨道P末端要水平
C.每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球
D.图中挡板MN每次必须等间距移动
10.某同学利用如图所示的两种装置探究平抛运动,方案如下:
装置1:用小锤打击金属片,A球水平抛出,同时B球自由下落。仔细观察A、B两球是否同时落到水平地面上。若同时落地,则说明水平分运动是匀速运动,竖直分运动是自由落体运动。
装置2:竖直管A上端要高于水面,这样可在较长时间内得到稳定的细水柱。水平管B喷出水流,在紧靠水流、平行于水流的玻璃板上用彩笔描出水流的轨迹,这就是平抛运动的轨迹。
找出以上叙述中不当之处并写到下面:
装置1______;
装置2______。
11.某同学为探究平抛运动的竖直方向分运动的特点,采用如图所示的实验装置。实验中,用小锤击打弹性金属片,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,观察两球的运动轨迹。
(1)A球与B球 __________落地(选填“先后”或“同时”);
(2)从这个实验看,平抛运动在竖直方向的分运动是__________运动(选填“自由落体”或“匀速直线”)。
12.某种“研究平抛运动”的实验装置如图甲所示。
(1)当球从斜槽末端水平飞出时,与球离地面的高度均为,此瞬间电路断开使电磁铁释放球,最终两小球同时落地,改变大小,重复实验,a、b仍同时落地,该实验结果可表明( )
A.两小球落地速度的大小相同
B.两小球在空中运动的时间相等
C.球在竖直方向的分运动与球的运动相同
D.球在水平方向的分运动是匀加速直线运动
(2)利用该实验装置研究球平抛运动的速度,从斜槽同一位置释放小球,实验得到小球运动轨迹中的三个点A、、,如图乙所示,图中为抛出点,点在两坐标线交点,坐标,,,,,,则从A至所用的时间为______s;小球水平飞出时的初速度大小为______m/s;平抛小球在B点处的瞬时速度的大小为______m/s。(取)(结果可保留根号)
13.学习小组利用不同的实验装置分别研究平抛运动。回答下列问题:
(1)甲同学用频闪照相机拍到小球平抛运动的照片,如图甲所示。照片中小方格的边长,小球在平抛运动中的几个位置如图中的、、、所示、则小球平抛运动的初速度__________(当地重力加速度取)。(保留2位有效数字)
(2)乙同学在家中进行实验。如图乙所示,在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上滚下,垂直于右侧桌边抛出做平抛运动,竖直挡板放置在桌子附近,挡板始终与右桌边平行,使做平抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的挡板上,记录钢球的落点,测量桌边到挡板的距离,小球下落的高度。将挡板左右平移,得到多组数据。
①(单选)关于实验过程下列说法正确的是__________。
A.实验过程中,可以在桌面上向前或向后移动斜面
B.不必每次都从斜面上同一位置释放
C.小球与斜面的摩擦不会影响实验结果
②(单选)乙同学通过图像研究平抛运动的水平位移与竖直位移的关系。下列图像中,符合实际的是__________。
A.B.C.
14.(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点:
①水平方向做匀速直线运动;
②竖直方向做自由落体运动。如图所示为研究平抛运动的实验装置,
现把两个小铁球分别吸在电磁铁C、E上,然后切断电磁铁C的电源,使一个小铁球从轨道A射出,并在射出时碰到碰撞开关S,使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球,两铁球同时落到地面。这个实验______。
A.只能说明上述规律中的第①条
B.只能说明上述规律中的第②条
C.不能说明上述规律中的任何一条
D.能同时说明上述两条规律
(2)做杂技表演的汽车从高台水平飞出,在空中运动一段时间后着地。一架相机通过多次曝光,拍摄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,第三个像是刚好着地的时刻。试计算相机两次曝光的时间间隔T=______s,汽车离开高台时的瞬时速度大小v0=______m/s(计算结果均保留两位有效数字,取g=10m/s2)。
试卷第1页,共3页
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1.D
【详解】小球B做自由落体运动,小球A做平抛运动,小球A竖直方向的分运动为自由落体运动,两小球下落高度相同,根据
解得
可知,无论击打力度,两小球均同时落地。
故选D。
2.A
【详解】A.小球每次均从斜槽同一位置静止释放,斜槽对小球摩擦力做功相同,小球飞出斜槽末端速度大小一定,即斜槽轨道的摩擦对实验没有影响,可知,斜槽轨道不光滑不会影响实验探究结果,故A正确;
B.斜槽末端不水平,小球飞出斜槽末端速度方向不水平,小球的运动不是平抛运动,可知,斜槽末端不水平会影响实验探究结果,故B错误;
C.平抛运动轨迹在竖直平面上,若装置的背板不竖直,将影响精确描绘小球轨迹上的位置,可知,装置的背板不竖直会影响实验探究结果,故C错误;
D.若小球受到空气阻力不能忽略,则小球受到重力与空气阻力,小球的运动不是平抛运动,可知,小球受到空气阻力不能忽略会影响实验探究结果,故D错误。
故选A。
3.A
【详解】A.平抛运动的加速度始终为重力加速度g,恒定不变,A错误;
B.平抛运动的水平方向不受力,速度不变,是匀速直线运动,B正确;
C.竖直方向初速度为零,仅受重力,加速度为g,是自由落体运动,C正确;
D.平抛运动的加速度恒定,轨迹为曲线,属于匀变速曲线运动,D正确。
故选A。
4.C
【详解】A.平抛运动的加速度为重力加速度,大小和方向均恒定,因此是匀变速曲线运动,故A错误。
B.平抛运动的加速度始终为,方向竖直向下,不会改变,故B错误。
C.速度变化量,因恒定,任意相等时间内相同,故C正确。
D.竖直方向的分运动是自由落体运动(匀加速直线运动),而非匀减速直线运动,故D错误。
故选C。
5.D
【详解】在平板车匀速行驶时,悬挂小球的细线突然断裂,小球由于惯性仍保持原来的运动状态,继续与列车一起向前运动,沿正方向,水平方向做匀速直线运动,在竖直方向受重力作用,竖直方向做自由落体运动。以地面为参考系,小球做平抛运动,运动轨迹为抛物线。
故选D。
6.(1) 自由落体运动 匀速直线运动
(2)
【详解】(1)[1]用小锤打击弹性金属片,B球就水平飞出,同时A球被松开,做自由落体运动,两球同时落到地面,则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动;
[2]因为观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2,可知球1在水平方向上的运动规律与球2相同,即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
(2)[1]在竖直方向上,根据匀变速直线运动的规律可得
解得
[2]在水平方向,根据匀速直线运动可得
7. 同时 自由落体运动
【详解】通过实验的频闪照片,可以观察到,两个小球同时落地,根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同,可以判断出A球竖直方向做自由落体运动。
8.(1)自由落体
(2)低
(3) 6 0.6
【详解】(1)甲图两球同时落地,说明了平抛的小球在竖直方向上做自由落体运动。
(2)水平仪右端有气泡,说明右端偏高,则应把右侧调低。
(3)[1]小球在竖直方向上做自由落体运动,根据逐差法公式
由图可知
相邻两点的时间间隔相等,设为T
因为相机以200帧/秒拍摄照片,即每拍摄一帧,每n帧的时间为,可得
解得
[2]在水平方向上,小球做匀速直线运动,小平抛运动初速度
9.(1)B
(2)见解析
(3)BC
【详解】(1)A.实验目的是探究平抛运动的特点,与小球的质量无关,可知,所用两球的质量不需要保持相等,故A错误;
B.图a中,为了说明A球体在不同初速度做平抛运动竖直方向的分运动相同,需改变小锤击打的力度,多次重复实验,故B正确;
C.实验中B始终做自由落体运动,两小球同时落地,可知,只能探究平抛运动竖直分运动的特点,故C错误;
D.结合上述可知,该实验装置只能够探究平抛运动竖直分运动的特点,故D错误。
故选B。
(2)轨道N的末端与光滑水平面相切,小球Q在水平轨道上做匀速直线运动,小球P飞出后做平抛运动,发现两球同时到达E处,发生碰撞,这说明平抛运动水平方向分运动做匀速直线运动。
(3)A.为了确保小球飞出斜槽末端速度大小一定,小球每次均从斜槽同一位置静止释放,小球克服斜槽摩擦力做功均相同,斜槽的摩擦对实验没有影响,即斜槽轨道P不需要确保光滑,故A错误;
B.为了确保小球飞出斜槽末端速度方向水平,实验中,斜槽轨道P末端要水平,故B正确;
C.为了确保小球飞出斜槽末端速度大小一定,实验中,每次均应从斜槽上相同位置无初速度释放钢球,故C正确;
D.挡板只是为了描绘出小球在不同位置的点迹,实验中,挡板MN不需要每次等间距移动,故D错误。
故选BC。
10. 见解析 竖直管A上端要高于水面
【详解】[1]A球做平抛运动,B球做自由落体运动,若A、B同时落地,则说明平抛运动竖直分运动是自由落体运动,即装置1叙述中不当之处为若同时落地,则说明水平分运动是匀速运动,竖直分运动是自由落体运动;
[2]为了较长时间内得到稳定的细水柱, 水平管B喷口处的压强需要保持不变,若竖直管A上端高于水面,则水面上侧空气的压强始终等于大气压强,令水面到水平管B喷口的竖直高度差为h,则有
随水流的喷出,水面到水平管B喷口的竖直高度差为h减小,则喷口处的压强减小,导致水流喷出速度减小,细水柱变得不稳定。当竖直管A上端低于水面时,竖直管A中液面与水平管B喷口的竖直高度差始终不变,根据
此时,喷口处的压强不变,水流喷出速度不变,水流喷出后可在较长时间内得到稳定的细水柱,可知,装置2叙述中不当之处为竖直管A上端要高于水面。
11.(1)同时
(2)自由落体
【详解】(1)实验中,用小锤击打弹性金属片,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,观察到两球同时落地。
(2)由于两球同时落地,所以两球运动时间是相同的,由于没有规定的竖直高度,所以任何高度时,两球都是同时落地,说明平抛运动的竖直方向运动是自由落体运动。
12.(1)BC
(2) 2
【详解】(1)A.球飞出做平抛运动,球做自由落体运动,两小球落地速度大小不相同,故A错误;
B.两小球同时开始下落,最终两小球同时落地,表明两小球在空中运动的时间相等,故B正确;
C.球飞出做平抛运动,球做自由落体运动,两小球在空中运动的时间相等,表明球在竖直方向的分运动与球的运动相同,故C正确;
D.球飞出做平抛运动,球在水平方向的分运动是匀速直线运动,故D错误。
故选BC。
(2)[1]球做平抛运动,竖直方向上有,
从A至所用的时间
解得
[2]球做平抛运动,水平方向上有
结合上述解得
[3]小球在B点处的分速度
则平抛小球在B点处的瞬时速度的大小为
13.(1)0.70
(2) C A
【详解】(1)小球做平抛,设相邻两个位置间的时间间隔为,水平方向有
竖直方向由有
解得
(2)①A.实验过程中,在桌面上向前或向后移动斜面,由于桌面有摩擦,小球离开桌面后做平抛的初速度会不同,A错误;
B.为保证小球每次做平抛的初速度相同,必须每次都从斜面上同一位置释放,B错误;
C.只要保证小球离开桌面后做平抛的初速度相同即可,故小球与斜面的摩擦不会影响实验结果,C正确。
故选C;
②根据平抛知识,水平方向有,竖直方向有
整理得,A正确,BC错误。
故选A。
14.(1)B
(2) 0.60 12
【详解】(1)由于左端小铁球平抛的同时,右端小铁球开始做自由落体运动,且两球同时落地,说明平抛的小铁球在竖直方向上和右端小铁球做同样的运动,也做自由落体运动,但无法说明平抛小铁球在水平方向的运动,故只有B正确。
(2)[1] 汽车在竖直方向做自由落体运动,由可得,两次曝光的时间间隔为
[2] 水平初速度
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