人教版(2019)物理必修第二册5.3实验:探究平抛运动的特点
一、单选题(共30分)
1.(本题3分)学习物理,不仅要重视物理知识的学习更要重视物理思想方法的领悟,下列关于物理方法正确的是( )
A.牛顿是国际单位制的基本单位
B.牛顿第一定律是从实验现象归纳总结出来的
C.对平抛运动进行分解必须沿水平和竖直两个方向
D.探究合力与分力的关系采用的是等效替代的方法
2.(本题3分)研究平抛运动物体的运动性质可以采用多种方案。图1用小锤打击弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,同时B球被松开,自由下落,A、B两球同时开始运动。图2是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的末端可看作与光滑的水平板相切,现将小铁球P、Q同时释放,关于这两种实验方案,下列说法正确的是( )
A.图1能说明平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动。
B.图1说明平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动
C.图2能同时说明平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做自由落体运动
D.图2仅能说明平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动
3.(本题3分)利用如图所示装置探究平抛运动的规律,两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内,N轨道的末端与光滑水平面相切,两个相同的小球P、Q从轨道M、N上由静止释放,P从M轨道的末端水平抛出,Q从N轨道末端向右匀速运动。下列说法正确的是( )
A.该装置可以研究P抛出后水平方向的运动规律
B.该装置可以研究P抛出后竖直方向的运动规律
C.P、Q的释放点距M、N轨道末端的高度可以不同
D.只做一次实验,发现两球相撞即可得到P球在水平方向做匀速运动
4.(本题3分)用如图所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开,自由下落,不计空气阻力,关于该实验,下列说法中正确的是( )
A.A球的先落地
B.B球的先落地
C.两球同时落地
D.哪个球的先落地与打击力的大小有关
5.(本题3分)从高处水平抛出的物体在各个时刻的速度、加速度方向如图所示,其中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
6.(本题3分)如图所示,在同一竖直面内,两位同学分别以初速度va和vb将小球从高度不同的a、b两点沿水平方向同时抛出,两小球均落到与两抛出点水平距离相等的P点.不计空气阻力,下列说法正确的是(
)
A.va<vb,两球同时落地
B.va>vb,两球同时落地
C.va>vb,小球a先落地
D.va<vb,小球b先落地
7.(本题3分)从水平匀速飞行的直升飞机上向外自由释放一个物体,不计空气阻力,在物体下落过程中,下列说法正确的是( )
A.从飞机上看,物体始终在飞机的正下方
B.从飞机上看,物体始终在飞机的后方
C.从飞机上看,物体做平抛运动
D.从地面上看,物体做自由落体运动
8.(本题3分)关于自由落体运动,下列说法正确的是( )
A.自由落体运动是一种匀速直线运动
B.自由落体运动是一种匀加速直线运动
C.自由落体运动过程中,每秒速度变化量越来越快
D.物体刚下落时,速度和加速度均为零
9.(本题3分)如图所示,从同一位置O点先后水平抛出甲、乙两小球,分别落在水平地面的A、B两点,乙球在B点与地面发生弹性碰撞,反弹后恰好也落在A点,忽略一切阻力。则( )
A.两球质量一定相等
B.两球落在A点的速度大小一定相等
C.从O点到A点两球运动的时间一定相等
D.甲、乙两球水平抛出的初速度大小之比为3∶1
10.(本题3分)如图所示,水平固定半球形碗的球心为O点,最低点为C点。在碗边缘处的A点朝球心O以速度v0水平拋出一个小球,通过调整v0的大小( )
A.可以使小球垂直落在碗的内璧C点上
B.不可能使小球垂直打在碗的内壁上
C.可以使小球垂直落在碗内C点左侧壁
D.只能使小球垂直落在碗内C点右侧壁
二、多选题(共16分)
11.(本题4分)在同一水平直线上的两位置分别沿同一方向水平抛出两个小球A、B,其运动轨迹如图所示。不计空气阻力,要使两球在空中相遇,则必须满足( )
A.A球的初速度大于B球的初速度
B.A球的初速度小于B球的初速度
C.使两球质量相等
D.同时抛出两球
12.(本题4分)随着人们生活水平的提高,高尔夫球将逐渐成为普通人的休闲娱乐。如图所示,某人从高出水平地面h的坡上水平击出一个质量为m的高尔夫球。由于恒定的水平风力的作用,高尔夫球竖直地落入距击球点水平距离为L的A穴。则下列正确的是(
)
A.球被击出后做平抛运动
B.该球从被击出到落入A穴所用的时间为
C.球被击出时的初速度大小为L
D.球被击出后受到的水平风力的大小为
13.(本题4分)如图所示,小球以3m/s的初速度水平抛出,不计空气阻力,0.8s时达到P点,取g=10m/s2则,(
)
A.0.8s内小球下落的高度为4.8m
B.0.8s内小球下落的高度为3.2m
C.小球到达P点时的水平速度为4.8m/s
D.小球到达P点时的竖直速度为8.0m/s
14.(本题4分)如图所示,排球运动员站在发球线上正对球网跳起从O点向正前方先后水平击出两个速度不同的排球。速度较小的排球落在A点,速度较大的排球落在B点,若不计空气阻力,则下列说法正确的是(
)
A.两排球下落相同高度所用的时间相等
B.两排球下落相同高度时在竖直方向上的速度相间
C.两排球通过相等的水平距离,落在A点的排球所用的时间较少
D.两排球在落地前的一小段相等时间内,落在B点的排球下降的高度较小
三、实验题(共8分)
15.(本题8分)如图所示的实验装置,可用来研究平抛物体的运动.
(1)关于实验过程中的一些做法,以下合理的有______;
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.每次小球应从同一位置由静止释放
D.用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹
(2)某同学在实验操作时发现,将小钢球轻轻放在斜槽末端时,小球能自动滚下.他应该如何调整:__________________________________;
(3)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,如右图所示.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).
四、解答题(共46分)
16.(本题11分)如图所示,在距地面2l高空A处以水平初速度投掷飞镖,在与A点水平距离为l的水平地面上的B点有一个气球,选择适当时机让气球以速度匀速上升,在升空过程中被飞镖击中.飞镖在飞行过程中受到的空气阻力不计,在计算过程中可将飞镖和气球视为质点,已知重力加速度为g.试求:
(1)飞镖是以多大的速度击中气球的?
(2)掷飞镖和放气球两个动作之间的时间间隔Δt应为多少?
17.(本题11分)有A、B两个小球,用长的细绳连接,现将A、B两球从某高度处同一点,先后以相同的水平速度拋出,相隔时间为,取,先抛A球,不计空气阻力,抛出点足够高,求:
(1)
A球抛出后,经多长时间,两球恰好将细绳拉直;
(2)细绳刚拉直时,细绳与水平方向夹角的正弦值。
18.(本题12分)在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有方格的纸记录运动的轨迹,如图所示,方格的边长L=2.5cm,a、b、c、d是轨迹中的四点,求:
(1)平抛运动的初速度;
(2)平抛运动抛出点的位置(g=10m/s2)。
19.(本题12分)如图所示的光滑斜面长为l,宽为b,倾角为θ,一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P水平射入,恰好从底端Q点离开斜面,设重力加速度为.试求:
(1)物块由P运动到Q所用的时间t;
(2)物块由P点水平射入时的初速度;
(3)物块离开Q点时速度的大小.
试卷第1页,总3页
参考答案
答案含解析
1.D
【详解】
A.牛顿不是国际单位制的基本单位,而是导出单位,故A错误;
B.验证牛顿第一定律的实验是一个理想实验,其原因是生活中不受外力的物体是没有的;但该实验是在一定的事实基础上,经分析、合理的科学推理得出的规律,故B错误;
C.对平抛运动进行分解不一定沿水平和竖直两个方向,也可沿任意两个相互垂直的方向分解,故C错误;
D.合力与分力是等效替代的关系,探究合力与分力的关系,用的是“等效替代”的方法,故D正确。
故选D。
2.B
【详解】
AB.图1用小锤打击弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,同时B球被松开,自由下落,A、B两球同时开始运动。同时会听到两小球同时落地的声音,故图1说明平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动,故A错误,B正确;
CD.图2只能说明平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动,不能说明在竖直方向做自由落体运动,故C错误,D错误。
故选B。
3.A
【详解】
P、Q从M、N轨道上由同一高度由静止释放,多次只改变轨道M的高度进行试验,P与Q均能相撞,可知两小球达到轨道末端时具有相同的水平速度,最后P与Q相撞,说明P、Q在水平方向都做匀速直线运动,故A正确,BCD错误。
故选A。
4.C
【详解】
平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,A、B两球高度相同,则运动的时间相同,两球同时落地,故ABD错误,C正确。
故选C。
5.C
【分析】
曲线运动的速度沿轨迹的切线方向,抛体运动的加速度为g,竖直向下,由此分析即可。
解决本题的关键要掌握曲线运动方向特点:速度沿轨迹的切线方向,物体做匀变速曲线运动,加速度为g。
【详解】
在曲线运动中,速度的方向为曲线上该点的切线方向,物体在飞行过程中只受重力,方向竖直向下,所以加速度的方向竖直向下,故C正确,ABD错误。
故选C。
6.D
【详解】
两个小球都作平抛运动,竖直方向作自由落体运动,由h=
,得t=
,则ta>tb.因此小球b先落地.小球水平方向都做匀速直线运动,由x=v0t,由题意x相等,又ta>tb,则知va<vb.故D正确.
故选D
7.A
【详解】
ABC.飞机和物体在水平方向速度相同,所以在水平方向上一直保持相对静止,但是物体在重力作用下在竖直方向上做自由落体运动,所以,在飞机上看,物体始终在飞机的正下方,A正确,BC错误;
D.从地面上看,物体在做平抛运动,D错误。
故选A。
8.B
【详解】
AB.自由落体运动的加速度恒定为g不变,是一种匀加速直线运动,选项A错误,B正确;
C.自由落体运动加速度是一定的,则运动过程中每秒速度变化量是一定的,选项C错误;
D.物体刚下落时,速度为零,但是加速度不为零,选项D错误。
故选B。
9.D
【详解】
由平抛运动规律可知从O点到A点,甲、乙两球时间之比为,故速度大小之比为,与两球质量无直接联系,故不能判断两球质量是否一定相等,故D正确,ABC均错误。
故选D。
10.B
【详解】
A.因为平抛运动在某点的速度等于水平速度和竖直速度的合速度,合速度的方向一定偏向右下方,不可能垂直撞在C点上,A错误;
BCD.假设小球垂直打在内壁上,速度的反向延长线一定过圆心,设速度与水平方向的夹角为θ,位移与水平方向上的夹角为β,如下图
根据几何关系有
根据平抛运动的推论有
这与相矛盾,所以小球不可能垂直撞在内壁上,可知小球一定不能垂直打在碗内任何一个位置,B正确,C、D错误。
故选B。
11.AD
【详解】
AB.两小球在空中做平抛运动,相遇时,A、B下落的高度相同,根据可知,下落的时间相同;由图知A球的水平位移大于B球的水平位移,根据知,A球的初速度大于B球的初速度,A正确,B错误;
C.平抛运动与物体的质量无关,C错误;
D.相遇时,A、B下落的高度相同,根据可知,下落的时间相同,则两球同时抛出,D正确。
故选AD。
12.BCD
【详解】
A.小球击出后,受重力和水平风力两个力,不是平抛运动,故A错误;
B.球在竖直方向上做自由落体运动,由
知
故B正确;
C.球在水平方向上做匀减速直线运动,由
知
故C正确;
D.水平方向由
知
故D正确。
故选BCD。
13.BD
【详解】
AB.小球下落的高度为
故A错误,B正确.
C.小球在水平方向上的速度不变,为3m/s.故C错误.
D.小球到达P点的竖直速度为
vy=gt=8.0m/s
故D正确.
14.AB
【详解】
A.从同一高度水平发出两个速度不同的排球,根据平抛运动规律,竖直方向上有
可知两排球下落相同高度所用的时间相等,A项正确;
B.由可知两排球下落相同高度时在竖直方向上的速度相同,B项正确;
C.由平抛运动规律可知水平方向上有x=vt,可知速度较大的排球通过相等的水平距离所用的时间较少,C项错误;
D.由于做平抛运动的排球在竖直方向的运动为自由落体运动,两排球在落地前的一小段相等时间内下降的高度相同,D项错误。
故选AB。
15.(1)ABC
(2)调节斜槽末段水平
(3)0.3
1
【详解】
解:(1)A、为了保证小球离开斜槽后做平抛运动,安装斜槽轨道时,使其末端保持水平,故选项A正确;
B、为准确方便确定小球运动轨迹,应调整木板,使之与小球下落的竖直面平行,故选项B正确;
C、为保证小球做平抛运动的初速度相等,每次小球应从斜槽的同一位置由静止释放,故选项C正确;
D、用平滑的曲线连接描绘的点得到小球的运动轨迹,故选项D错误;
(2)
小球能自动滚下说明斜槽末端不水平,应该调整:调节斜槽末端水平,保证小球做平抛运动;
(3)根据,解得小球从O运动到P的时间
水平方向则有,解得小球初速度的大小
16.(1)
;(2)
;
【分析】
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据水平方向上的位移求出击中的时间,从而求出飞镖竖直方向上的分速度,结合平行四边形定则求出飞镖的速度.抓住竖直方向上的位移之和等于2l求出掷飞镖和放气球两个动作之间的时间间隔.
【详解】
(1)飞镖被投掷后做平抛运动,从掷出飞镖到击中气球,经过时间
此时飞镖在竖直方向上的分速度
故此时飞镖的速度大小
(2)飞镖从掷出到击中气球过程中,下降的高度
气球从被释放到被击中过程中上升的高度
气球的上升时间
可见,所以应先释放气球.
释放气球与掷飞镖之间的时间间隔
17.(l)
;(2)。
【详解】
(1)
A球抛出时,水平位移
竖直位移
总位移
小于绳长,可知B球拋出时,细绳还没有拉直。设A球拋出时间后,两球拾好将细绳拉直,A、B两球水平位移之差
A、B两球竖直位移之差
所以有
解得
(舍去)
(2)由(1)可算出
细绳刚拉直时与水平方向夹角的正弦值为
解得
18.(1)1m/s;(2)抛出点在a点的左方一格、上方格
【详解】
(1)在竖直方向:
Δy=L=gT2
在水平方向:
解得:
v0=1m/s
(2)在竖直方向:
又:
解得:
则有:
所以抛出点在a点的左方一格、上方格。
19.(1)
(2)
(3)
【详解】
(1)沿斜面向下有,,联立解得
(2)沿水平方向有
,
(3)物块离开Q点时的速度大小
答案第1页,总2页
答案第1页,总2页