2019-2020学年高中物理人教版必修2:5.3实验:研究平抛运动 课时作业3(含解析)

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名称 2019-2020学年高中物理人教版必修2:5.3实验:研究平抛运动 课时作业3(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2020-06-20 13:33:05

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5.3实验:研究平抛运动
课时作业(含解析)
1.如图所示的实验装置,可用来研究平抛物体的运动。
(1)关于实验过程中的有些做法,以下合理的是______;
A.安装斜槽轨道,使其末段保持水平
B.调整木板,使之与小球下落的竖直面平行
C.每次小球应从不同位置由静止释放
D.用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹
(2)以抛出点为坐标原点O,利用水平位移x和竖直位移y的多组数据做出小球的运动轨迹图,如图所示。在图线上取一点P,其坐标如图所示。则小球从O运动到P的时间t=_____s;小球初速度的大小v0=_____m/s(重力加速度g取10m/s2)。
2.在“研究平抛物体运动”的实验中,要求描绘平抛运动的轨迹和求物体平抛的初速度,已知重力加速度为:
(1)实验简要步骤如下:
A.安装好器材,反复调试,直到平板竖直且斜槽末端切线________,记下斜槽末端小球的抛出点和过点的竖直线;
B.让小球多次从斜槽上________位置滚下,记下小球穿过卡片孔的一系列位置;
C.取下白纸,以为原点,以竖直线为轴建立坐标系,用平滑曲线画出平抛轨迹;
D.测出曲线上某点的坐标,,便可算出该小球平抛的初速度________;实验需要对多个点求的值,然后再求它们的平均值;
(2)一个小组的同学在实验中只画出了如图所示虫的一部分曲线,他们在曲线上取水平距离相等的三点、、量得,又量出它们之间的竖直距离分别为,,利用这些数据,可求得抛出点与点的水平距离为________。(取)
3.图甲是“研究平抛物体的运动”实验装置图。
(1)在实验前应________。
A.将斜槽的末端切线调成水平
B.将木板校准到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
C.在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O,作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点
D.测出平抛小球的质量
(2)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球作平抛运动的初速度为________m/s;
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L=5cm,通过实验,记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为________m/s。(g取10m/s2)
4.(1)在“研究平抛物体的运动”实验中,固定斜槽时应该使斜槽末端的切线水平,怎样判断斜槽末端的切线是否水平?_______;
(2)如图所示,为“研究平抛物体的运动”实验中一小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中方格的边长均为5cm,如果取g=10m/s2,那么:
①照相机的闪光周期是____s;
②小球作平抛运动的初速度大小是_____m/s;
③小球经过B点时的竖直速度大小是____m/s。
5.(1)在做“探究平抛物体的运动规律”实验中,下列说法正确的是____(填选项前的字母代号)。
A.斜槽轨道与小球之间的摩擦必须尽可能小以减小实验误差
B.斜槽轨道的末端必须调至切线水平以确保小球被水平抛出
C.描绘同一平抛轨迹小球每次从斜槽由静止滑下的位置可以不同
D.用小钢球代替同样质量的玻璃球可以减小空气阻力带来的误差
(2)某同学在坐标纸上描出小球平抛运动中的几个位置,如图中的A、B、C、D所示,图中每个小方格的边长为L,当地重力加速度为g,则:
①小球做平抛运动的初速度大小为____。
②小球运动到B点时的速度大小为_____。
6.采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验
(1)实验时需要下列哪个器材_______。
A.弹簧秤
B.重锤线
C.打点计时器
(2)做实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求,正确的是_______。
A.每次必须由同一位置静止释放小球
B.每次必须严格地等距离下降记录小球位置
C.小球运动时不应与木板上的白纸相接触
D.记录的点应适当多一些
(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,记录下如图所示的频闪照片,在测得,,,后,需要验证的关系是__________,已知频闪周期为T,用下列计算式求得的水平速度,误差较小的是_______。
A.
B.
C.
D.
(4)若用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L,若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0=________(用L、g表示)。
7.如图所示,某同学在研究平抛运动的实验中,在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹以后,又在轨迹上取出a、b、c、d四个点(轨迹已擦去)。已知小方格纸的边长L=1.6cm。g取10m/s2。请你根据小方格纸上的信息,通过分析计算完成下面几个问题:
(1)根据水平位移,求出小球平抛运动的初速度v0=_____。
(2)从抛出点到b点所经历的时间是______。
8.用图1所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验.
①对于实验的操作要求,下列说法正确的是(_____)
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道末端可以不水平
D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些
E.
为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点连接起来
②根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹.部分运动轨迹如图2所示.图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l,P1,P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等.若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动,重力加速度为g.可求出小球从P1运动到P2所用的时间为______,小球抛出后的水平速度为_____.
9.在“研究小球做平抛运动”的实验中:
(1)安装实验装置的过程中,斜槽末端切线必须是水平的,这样做的目的是_____。
A.保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小
B.保证小球飞出时,初速度水平
C.保证小球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线
(2)在做“研究平抛运动”实验中,引起实验结果偏差较大的原因可能是_________。
①安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平
②确定轴时,没有用重垂线
③斜槽不是绝对光滑的,有一定摩擦
④空气阻力对小球运动有较大影响
A.①③
B.①②④
C.③④
D.②④
(3)该同学采用频闪照相机拍摄到如图所示的小球做平抛运动的照片,图中背景方格的边长为,是摄下的三个小球位置,如果取,那么照相机拍摄时每_________曝光一次;小球做平抛运动的初速度的大小为_________。
10.如图所示,在探究平抛运动规律的实验中,
(1)用小锤打击弹性金属片,A球沿水平方向抛出,同时B球由静止自由下落,可观察到两小球同时落地;改变小球距地面的高度和打击的力度,多次实验,都能观察到两小球同时落地。根据实验________(选填“能”或“不能”)判断出A球在竖直方向做自由落体运动;________
(选填“能”或“不能”)判断出A球在水平方向做匀速直线运动。
(2)下列说法正确的是_____。
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端必须水平
C.每次必须由静止释放小球
D.每次小球释放的位置必须相同
(3)在"研究平抛物体运动"的实验中,可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下:
A.让小球多次从同一位置上滚下,记下小球穿过卡片孔的一系列位置;
B.安装好器材,注意斜槽末端水平和平板竖直,记下斜槽末端O点和过O点的竖直线,检测斜槽末端水平的方法是_____;
C.测出曲线上某点的坐标x、y,用v0
=___________算出该小球的平抛初速度,实验需要对多个点求v0的值,然后求它们的平均值;
D.取下白纸,以O为原点,如何确定原点位置______________________
,以竖直线为轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛轨迹。
上述实验步骤的合理顺序是___________(只排列序号即可)。
(4)某次实验中,只画出了如图所示的一部分曲线,在曲线上取水平距离x相等的三点A、B、C,量得Δx=0.1m。又量出它们之间的竖直距离分别为h1=0.2m,h2=0.3m,利用这些数据,可求得物体抛出时的初速度为_______m/s;(g=10m/s2)
参考答案
1.AB
0.3
1.0
【解析】
(1)[1].A.安装斜槽轨道,使其末段保持水平,以保证小球做平抛运动,选项A正确;
B.调整木板,使之与小球下落的竖直面平行,选项B正确;
C.每次小球应从相同位置由静止释放,以保证到达底端时速度相同,选项C错误;
D.用平滑的曲线连接描绘的点得到小球的运动轨迹,选项D错误。
故选AB。
(2)[2][3].小球从O运动到P的时间
小球初速度的大小
2.水平
同一
0.1
【解析】
(1)[1]
斜槽的末端保持水平,使得小球有水平初速度.
[2]
每次必须由静止从同一位置滚下,使得小球离开时具有相同的速度.
[3]
竖直方向做自由落体运动,则,解得;,水平方向做匀速运动,则
(2)[4]
在竖直方向上有:△y=gT2,则
所以初速度为:
B点竖直方向的分速度:
抛出点到B点运动时间:
抛出点到B点水平距离
抛出点与点的水平距离为
3.AB
1.6
1.5
【解析】
(1)[1]A.
实验中必须保证小球做平抛运动,而平抛运动要求有水平初速度,所以要将斜槽的末端切线调成水平,故A正确;
B.
根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内,因此在实验前,应使用重锤线调整面板在竖直平面内,即要求木板平面与小球下落的竖直平面平行,故B正确;
C.
在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O,不能作为小球做平抛运动的起点,而应以小球得球心为起点和所建坐标系的原点,故C错误;
D.
此实验不需要测出平抛小球的质量,故D错误.
故选AB.
(2)[2]根据可得
所以初速度
(3)[3]
在竖直方向上,2L=gT2,解得:
则平抛运动的初速度为:
4.让小球放在斜槽的末端,看小球是否滚动判断斜槽是否水平
0.1
1.5
2.0
【解析】
(1)[1]让小球放在斜槽的末端,看小球是否滚动判断斜槽是否水平;
(2)[2]在竖直方向上,根据

[3]小球平抛运动的初速度
[4]B点的竖直分速度
5.BD
【解析】
(1)[1]ABC.描绘同一平抛轨迹,为了使小球每次从斜槽末端平抛,需要每次从斜槽的同一高度静止释放小球,且保持斜槽末端切线水平,减小斜槽的摩擦力不影响实验,AC错误,B正确;
D.用小钢球代替同样质量的玻璃球可以减小空气阻力带来的误差,D正确。
故选BD。
(2)[2]小球在竖直方向做自由落体运动,根据可知
水平初速度为
[3]匀变速直线运动的某段时间内,中间时刻速度等于平均速度,所以点竖直方向速度为
则点速度为
6.B
ACD
1∶2∶3∶4
D
【解析】
(1)[1]实验时需要重锤线保证木板与白纸是在竖直平面,确保与小球运动的平面平行,不需要计时工具打点计时器和弹簧测力计,AC错误,B正确。
故选B。
(2)[2]A.每次必须由同一位置静止释放小球,保证小球每次平抛初速度相等,A正确;
B.记录小球的落点位置适当多一点,使描绘的轨迹更接近真实运动,不必严格地等距离下降记录小球位置,B错误,D正确;
C.小球若与白纸接触,运动过程中受到阻力,会产较大实验误差,所以小球运动时不应与木板上的白纸相接触,C正确。
故选ACD。
(3)[3]频闪的时间间隔相同,小球在水平方向上做匀速直线运动,根据可知
[4]水平长度越长,计算水平速度误差越小,所以选择,即D。
(4)[5]根据可知
水平方向满足
解得
7.0.8m/s
0.06s
【解析】
(1)[1]根据
变形可得
则初速度为
代入数据得
(2)[2]b点竖直方向那个上的分速度为
由于竖直方向属于自由落体运动
代入数据得
8.AD
【解析】
(1)应让小球从同一位置释放,获得相同的水平初速度,A正确.因为我们要获得水平的初速度,斜槽的光滑与否不影响这个结果,但必须保持斜槽末端切口水平BC错.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些,D正确.因为实验误差的不可避免性,所以记录的点不一定都在抛物线轨迹上,所以不用将所有点都连接起来,E错误.
故选AD。
(2)小球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,因两段对应的水平距离相等,故两段运动的时间相等,根据,解得:t=,再根据,可算出。
9.B
B
0.1
1.5
【解析】
(1)[1]斜槽末端切线必须是水平的,这样做的目的是保证小球飞出时初速度水平,故选B。
(2)[2]①当斜槽末端切线没有调整水平时,小球脱离槽口后做斜抛运动,但在实验中,仍按平抛运动分析处理数据,会造成较大误差,故斜槽末端切线不水平会造成误差;
②确定轴时,没有用重垂线,就不能调节斜槽末端切线水平,和①类似,所以②会引起实验误差;
③只要让它从同一高度、无初速开始运动,在相同的情形下,即使球与槽之间存在摩擦力,仍能保证球做平抛运动的初速度相同,因此,斜槽轨道不必要光滑,所以③不会引起实验误差;
④空气阻力对小球运动有较大影响时,物体做的就不是平抛运动了,平抛的规律就不能用了,所以④会引起实验误差。综上所述会引起实验误差的有①②④,故ACD错误,B正确。
故选B。
(3)[3]在竖直方向上,根据

[4]则小球初速度为
10.能
不能
BCD
将小球放在水平槽中,若能静止则可认为水平
小球在轨道末端时球心的位置为坐标原点
BADC
1.0
【解析】
(1)[1][2].用小锤打击弹性金属片,A球沿水平方向抛出,同时B球由静止自由下落,可观察到两小球同时落地;改变小球距地面的高度和打击的力度,多次实验,都能观察到两小球同时落地。根据实验可知两小球在竖直方向上运动相同,则能判断出A球在竖直方向做自由落体运动;但是不能判断出A球在水平方向做匀速直线运动。
(2)[3].A.斜槽轨道没必要必须光滑,只要到达底端时的速度相同即可,选项A错误;
B.斜槽轨道末端必须水平,以保证小球做平抛运动,选项B正确;
CD.为了保证小球到达底端时的速度相同,则每次必须由同一位置由静止释放小球,选项CD正确。
故选BCD。
(3)
[4].B.检测斜槽末端水平的方法是将小球放在水平槽中,若能静止则可认为水平;
C.[5].测出曲线上某点的坐标x、y,用
算出该小球的平抛初速度,实验需要对多个点求v0的值,然后求它们的平均值;
D.[6].确定原点位置的方法:小球在轨道末端时球心的位置为坐标原点。
[7].上述实验步骤的合理顺序是BADC。
(4)[8].在竖直方向上根据△y=gT2则有
所以抛出初速度为