5.3 实验：研究平抛运动的特点（强化提高）检测 （Word版含解析）

1049020010947400第五章抛体运动第三节实验：研究平抛运动的特点强化训练（含解析）
一、单选题
1．关于牛顿运动定律的理解，下列说法正确的是（　　）
A．力是维持物体运动的原因 B．物体做直线运动，一定受恒力作用
C．物体做曲线运动，一定受变力作用 D．物体加速度的方向与合外力方向始终相同
2．下列哪个运动是平抛运动（　　）
A．随电梯一起运动的物体的运动
B．水平抛向空中的细绳的运动
C．水平抛向空中的纸片的运动
D．水平抛向空中的铅球的运动
3．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做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后（　　）
A．水平方向的分运动是匀速直线运动 B．水平方向的分运动是匀加速直线运动
C．竖直方向的分运动是自由落体运动 D．竖直方向的分运动是匀速直线运动
4．如图所示，在探究平抛运动规律的实验中用小锤打击弹性金属片，金属片把P球沿水平方向抛出，同时Q球被松开而自由下落，P、Q两球同时开始运动，则（　　）
A．P球先落地
B．两球同时落地
C．两球落地先后由小锤打击力的大小而定
D．实验现象说明了平抛运动在水平方向的运动规律
5．如图所示，固定在竖直平面内的圆环的圆心为
，半径为，一小球（视为质点）从圆环最高点的正上方的点，沿平行于圆环水平直径的方向抛出，经过时间，小球刚好从圆环的点沿圆环的切线飞过。已知两点的连线与竖直方向的夹角为60°，不计空气阻力，则点到点的高度为（　　）
A． B． C． D．
6．某同学用如图所示的装置研究平抛运动。在实验中，小球每次都从斜面上的同一高度下落，而放有复写纸和白纸的木板离水平桌面的高度依次调为h、2h、3h，根据小球撞击木板时在白纸上留下的点迹，可得小球平抛时的水平位移分别为、、，已知平抛运动在竖直方向的运动规律与自由落体运动相同，则（ ）
A．若，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
B．若，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
C．若，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
D．若，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
7．由平抛运动规律容易证明平抛运动的轨迹方程为抛物线（为常数）。如图所，现有内壁光滑的空心玻璃管竖直放置在直角坐标系中，空心玻璃管刚好与抛物线吻合，竖直方向上的高度。一直径略小于玻璃管直径的小球（可视为质点）以初速度水平射入玻璃管．玻璃管壁光滑，不计空气阻力，取，则下列判断正确的是（　　）
A．从点以水平初速度射出的小球，其运动轨迹与玻璃管重合
B．小球射出管口时速度方向与水平方向的夹角
C．小球到达管口的时间是
D．小球到达管口时速度的竖直分量为
8．在“研究平抛运动”的实验中，通过描点画出平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点为坐标原点，测量它们的横坐标和纵坐标，图中图像能说明小球运动轨迹为抛物线的是（　　）
A． B．
C． D．
9．如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为（　　）
A． B． C． D．
10．如图所示，P是水平地面上的一点，A、B、C、D在同一条竖直线上，且AB=BC=CD.从A、B、C三点分别水平抛出一个物体，这三个物体都落在水平地面上的P点．则三个物体抛出时的速度大小之比为vA∶vB∶vC为(　　)
A．
B．
C．1∶2∶3
D．1∶1∶1
11．如图所示，将一个小钢珠（可视为质点）从平台上沿水平方向弹出，小钢珠落在水平地面上的A点，已知当地的重力加速度．为测出小钢珠离开平台时的初速度v0，只需要下列哪一件器材（　　）
A．天平 B．弹簧测力计 C．刻度尺 D．秒表
12．在“探究平抛运动的规律”的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则下列说法中错误的是(　 　)
A．小球平抛的初速度不同
B．小球每次做不同的抛物线运动
C．小球在空中运动的时间每次均不同
D．小球通过相同的水平位移所用的时间均不同
13．用细绳拴一个质量为m的光滑小球，小球将一固定在墙上的水平轻质弹簧压缩了x(小球与弹簧不拴连)，弹簧劲度系数为k，如图所示。将细绳剪断后（　　）
A．小球立即获得的加速度 B．小球在细绳剪断瞬间起开始做平抛运动
C．小球落地的时间小于 D．小球落地的速度大于
14．如图，小球以一定速度沿水平方向离开桌面后做平抛运动，这样的平抛运动可分解为水平方向和竖直方向的两个分运动，下列说法正确的是（　　）
A．水平方向的分运动是匀加速运动
B．竖直方向的分运动是匀加速运动
C．水平方向的分速度为零
D．竖直方向的分速度不变
15．2019年6月9日，中国组合郑赛赛/段莹莹历史性闯入法国网球公开赛女双决赛，获得亚军。如图所示为某次比赛郑赛赛在发球，如果将网球视为质点，发球后网球以初速度从时刻开始做平抛运动，经过时间，网球的速度大小为，下落的高度为，加速度大小为，忽略空气阻力，则下列图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、解答题
16．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。
17．如图所示，在斜面的点正上方高处的点以水平初速度，抛出一个小球，小球正好垂直地撞在倾角的斜面上，不计空气阻力，求小球的初速度和在空中运动的时间（取）。
18．如图所示，一个少年脚踩滑板沿倾斜街梯扶手从A点由静止滑下，经过一段时间后从C点沿水平方向飞出，落在倾斜街梯扶手上的D点。已知C点是第二段倾斜街梯扶手的起点，倾斜的街梯扶手与水平面的夹角θ=37°，C、D间的距离s=3.0m，少年的质量m=60kg。滑板及少年均可视为质点，不计空气阻力。取sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)少年从C点水平飞出到落在倾斜街梯扶手上D点所用的时间t；
(2)少年从C点水平飞出时的速度大小；
(3)少年飞行过程中，离街梯最远时的速度大小。
参考答案
1．D
【解析】A．力是改变物体运动状态的原因，维持物体运动的原因是物体的惯性，故A错误；
B．当力的方向与速度放在在同一直线上时，物体做直线运动，不一定是恒力，故B错误；
C．曲线运动的条件是合力方向与速度方向不共线，但合力可以是恒定的，如平抛运动中合力为重力，是恒定的，故C错误；
D．根据牛顿第二定律知，物体的加速度与物体所受的合力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合力的方向相同。故D正确。
故选D。
2．D
【解析】A．随电梯一起运动的物体的运动不是平抛运动，因为电梯对物体有作用力，故A错误；
B．抛向空中的细绳，是由于空气阻力的影响较大，不能看成平抛运动，故B错误；
C．抛向空中的纸片的运动，不是平抛运动，由于空气阻力对纸片的运动影响较大不能忽略．故C错误；
D．抛向空中的铅球，空气阻力相比于重力可忽略不计，所以其运动可以看成平抛运动，故D正确。
故选D。
3．C
【解析】改变高度做实验，发现A、B两球仍同时落地，只能说明A球的竖直分运动与B球自由落体运动情况相同；故C正确，ABD错误。
故选C。
4．B
【解析】根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，P做平抛运动，可以分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动，Q做自由落体运动，因此将同时落地，由于两球同时落地，因此说明P、Q在竖直方向运动规律是相同的，故根据实验结果可知，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。
故选B。
5．B
【解析】设小球从A点运动到B点的时间为t，在竖直方向上有
设小球从A点拋出的送度大小为v0。有
Rsinθ=v0t
小球飞过B点时沿竖直方向的分速度大小为
vy=gt
解得
故选B。
6．B
【解析】已知平抛运动在竖直方向的运动规律与自由落体运动相同，根据自由落体运动规律有
得
则下降高度分别为h、2h、3h时，所用的时间之比为，则当水平位移之比为时，说明小球在水平方向上做匀速直线运动，故B正确，ACD错误。
故选B。
7．A
【解析】A．若小球的运动轨迹与玻璃管重合，则其轨迹方程为
将代入，得到，由
解得，则初速度
A正确；
B．小球射出管口时的速度方向沿管口的切线方向，由
解得，B错误；
C．当小球做平抛运动时，小球到达管口的时间为，而题中初速度，所以小球做的不是平抛运动，运动时间不是，C错误；
D．若小球做平抛运动，根据
可知，而小球做的不是平抛运动，所以小球到达管口时速度的竖直分量不是，D错误。
故选A。
8．C
【解析】设轨迹是一条抛物线，由于以平抛起点为坐标原点，故各点的纵坐标与横坐标应满足
其中是常量，根据数学知识可知图像是一条过原点的倾斜直线。
故选C。
9．C
【解析】
【解析】设第一次抛出时A球的速度为v1，B球的速度为v2，则A、B间的水平距离x=(v1+v2)t，第二次两球的速度为第一次的2倍，但两球间的水平距离不变，则x=2(v1+v2)T，联立得T=t∕2，所以C正确；ABD错误．
【点睛】
本题的关键信息是两球运动时间相同，水平位移之和不变．
10．A
【解析】试题分析：竖直方向：水平方向：；解得：，由题意知：,水平射程相同，故
考点:平抛运动．
11．C
【解析】
【解析】小钢珠离开平台后做平抛运动，将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，则有：
，
，
联立得：
，
可知只要用刻度尺测量出钢珠平抛运动的水平距离x和下落高度h，就能测出v，故ABD错误，C正确。
故选C。
【点睛】
本题主要考查了平抛运动规律的理解和应用，平时要加强练习，提高迁移能力．
12．C
【解析】A、根据功能关系可知，小球从斜槽滚下的初始位置不同，则平抛的初速度就不同，故A正确；
B、由于平抛的初速度不同，因此平抛运动的轨迹也不同，故B正确；
C、由于平抛的出位置相同，因此竖直高度相同，根据自由落体运动规律可知，平抛的时间是相同的，故C错误；
D、平抛运动水平方向是匀速直线运动，由于初速度不同，因此小球通过相同的水平位移所用的时间均不同，故D正确．
题目让选错误的，所以选C．
【点睛】
深刻理解平抛运动水平和竖直方向的运动特点，尤其是掌握匀变速直线运动的规律和推论是解决平抛运动问题的关键．
13．D
【解析】
【解析】A．细绳剪断前小球受重力、弹力和拉力的作用，处于平衡状态，故弹力和重力的合力为：
F合=
剪断细线瞬间，弹力和重力不变，则两力的合力不变，根据牛顿第二定律有：
F合==ma
解得：
A错误；
B．平抛运动只受重力；将细绳烧断后，小球受到球的重力和弹簧的弹力的共同的作用，合力斜向右下方，并不是只有重力的作用，所以不是平抛运动，B错误；
C．小球竖直方向只受重力，竖直分运动是自由落体运动，根据自由落体运动规律有：
故小球落地的时间，C错误；
D．如果不受弹簧弹力，小球做自由落体运动，根据自由落体运动规律有：
解得落地速度，由于水平方向有弹簧弹力作用，则水平方向会加速，从而获得水平速度，而竖直方向的速度不变，所以落地速度大于，D正确。
故选D。
14．B
【解析】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自由落体运动。
故选B。
15．B
【解析】A．网球做平抛运动，由动能定理可得
解得
其图像为一次函数图像，故A错误；
B．竖直方向作初速度为零的匀加速直线运动，则有
代入上式可得
其图像为一次函数图像，故B正确；
CD．由于平抛运动的加速度恒为重力加速度，故C、D错误。
故选B。
16．(1)；(2)；(3)，
【解析】(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
17．；
【解析】将小球垂直撞到斜面上的速度沿水平方向和竖直方向进行分解，如图所示，由几何知识知，和竖直方向的夹角为，根据平抛运动的规律得
……①
小球的初速度为，则水平位移为
竖直位移为
由几何知识得
……②
将数据代入①②解得
18．(1) 0.6s；(2) 4.0m/s；(3) 5.0m/s
【解析】(1)少年从点水平飞出做平抛运动，在竖直方向
解得
(2)在水平方向
解得
(3)离街梯最远时，速度方向与水平方向的夹角为，则
合速度为
代入数据得