2021届高考物理二轮复习实验精解训练(5)实验：研究平抛运动

1、2021届高考物理二轮复习实验精解训练(5)实验：研究平抛运动三个同学根据不同的实验装置，进行了“探究平抛运动的规律”的实验.甲同学采用如图1所示的装置用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明.乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到小球做平抛运动的照片.小球在平抛运动中的几个位置如图2中的a、b、c、d所示，图中每个小方格的边长L=2.5cm.则小球经过b点时的速度大小v=m/s.(g=10m/s2，结果保留三位有效数字)b丙同学采用如图3所示的装置.关于该实验方法，下列选项中与

2、误差无关的是.槽与小球间有摩擦B.槽未端切线不水平C.小球每次自由滚下时，木板的高度不同D.小球每次自由滚下的位置不同如图是研究平抛运动的实验装置示意图，桌面上的小球经压缩状态的弹簧弹开后，飞出桌面做平抛运动。撞到带有白纸和复写纸的竖直长木板上，并留下痕迹A。重复实验，木板依次后退水平距离相同，都为x，小球撞在木板上，留下痕迹B、C，测量A、B、C点到同一点0的距离yyj歹3，其中。点与小球抛出时圆心位置等高。1)关于此实验，以下说法正确的是重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放小球桌面必须严格保证水平桌面必须尽量光滑，多次重复实验定会有y:y:y=1：4：9123利用题目中所给数据，可

3、得到平抛运动的初速度为v(已知当地重力加速度0为g)。在“研究平抛运动”实验中：图1是横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐TOC o 1-5 h z标原点应选小球在斜槽末端点时的。球心B.球的上端C.球的下端在此实验中，下列说法正确的是。A.斜槽轨道必须光滑B.记录的点应适当多一些C.用光滑线把所有的点连接起来D.y轴的方向根据重垂线确定图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以判断实验操作错误的是。释放小球的初速度不为0释放小球的初始位置不同斜槽末端切线不平如图3所示是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是。频闪摄影是研究变速运动

4、常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙，0为抛出点，P为运动轨迹上某点。则根据平抛运动规律分析下列问题(g取10m/s2):乙图中，摄像头A所拍摄的频闪照片为选填“(a)”或(b)”。测得图乙(a)中OP距离为45cm,(b)中OP距离为30cm,则平抛物体的初速度大小应为m/s，小球在P点速度大小应为m/s.“研究平抛运动”的实验装置如图甲所示。甲

5、Z.为减少空气阻力对小球的影响，应选择的小球是()A.实心小木球B.实心小铁球C.空心小铁球D.以上三种球都可以用小锤打击弹性金属片，a球就水平飞出；同时b球被松开，做自由落体运动。把整个装置放在不同高度进行实验，结果两小球总是同时落地。这个实验说明了a球()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某同学描出了小球做平抛运动的轨迹如图乙所示。他以抛出点为坐标原点0,取水平向右为x轴，竖直向下为y轴，在轨迹上取两点A(x,y)和B(x,y)，且使y:y=1:4，若112212测量发现x:x大约为，则

6、说明小球在水平方向做匀速直线运动。12某同学用如图甲所示的装置做“探究平抛运动规律”的实验,实验中正确记录了小球的印迹,得到如图乙所示的方格纸中a、b、c、d四个位置，小方格的边长为L=1.25cm，不计空气阻力。实验中,下列说法合理的是。斜槽一定要光滑，其末端必须水平每次小球都必须从同一高度自由滑下平板必须竖直，斜槽末端必须水平平板竖直固定，必须取槽口处为坐标原点图乙中若取a点为坐标原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴,小球在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，则小球做平抛运动时的初速度为m/s,小球抛出点的坐标为(保留两位有效数字，g=10m/s2)某学校研究性学习小组设计了如

7、图甲所示的实验装置，用来测定滑块与桌面间的动摩擦因数，水平桌面上固定有一滑槽，其末端与桌面相切，让滑块从滑槽的最高点由静止滑下，滑到桌面上后再滑行一段距离x,随后离开桌面做平抛运动，最后落在上端斜靠在桌边右端点0点的长直木板上的某点，记下该点与O点的距离L。平移滑槽的位置并固定，多次改变滑行的距离x,每次让滑块从滑槽的最高点静止释放，得到不同的L。作出x-L图象如图乙所示，即可根据图象信息得到滑块与桌面间的动摩擦因数Uo回答下列问题:每次让滑块从滑槽上的同一高度释放,是为了o为达到实验目的,除已经测出的x和L夕卜，还需要测量的物理量有A.滑槽最高点与桌面的高度差hB.滑块的质量mC.用量角器测

8、出长直木板与水平面的夹角9D.当地的重力加速度g若x-L图象在横轴上的截距为a,在纵轴上的截距为b,如图乙所示，则滑块与桌面间的动摩擦因数的表达式为。（用本题提供的物理量符号表示）“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。小球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。|對甲图乙匡1丙（1）实验所需的器材有：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、重垂

9、线、有孔的卡片，除此之外还需要的一项器材是。A.天平B.秒表C.刻度尺（2）在此实验中，小球与斜槽间有摩擦（选填“会”或“不会”）使实验的误差增大；如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，那么小球每次在空中运动的时间（选填“相同”或“不同”）。（3）如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原点0水平抛出的，经测量A点的坐标为（40cm,20cm），g取10m/s2，则小球平抛的初速度v=m/s,若B点的横0坐标为x=60cm，则B点的纵坐标为y=m。BB（4）一同学在实验中采用了如下方法：如图丙所示，斜槽末端的正下方为0点。用一块平木板附上复写纸和白纸，

10、竖直立于正对槽口前的O处，使小球从斜槽上某一位置由静止滚1下，小球撞在木板上留下痕迹A。将木板向后平移至O处，再使小球从斜槽上同一位置由静2止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B。O、O间的距离为x，O、O间的距离为x，A、B间1122的高度差为y。则小球抛出时的初速度v为。0:空二粋B.,:遅C.T2y2y22答案以及解析答案：（1）平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动（2）1.25（3）A解析：（1）在同一高度，同一时刻开始做平抛运动的小球与自由落体运动的小球总是同时落地，平抛运动在竖直方向上是自由落体运动.（2）取a、b、c三点分析，水平方向间隔均为2L，所以小球从a点到b点、从b点到c点

11、的时间相同，设均为T，在竖直方向上由Ay=gT2，解得T=0.05s.根据水平方向匀速运动3L有2L=vT，解得v=1.0m/s.分析知小球经过b点时竖直方向上的速度v=一=0.75m/s，00y2T所以小球经过b点时的速度大小v=、卩2+v2=1.25m/s.b*0y（3）槽与小球间有摩擦，对本实验没有直接影响，只要小球每次从同一位置静止释放，小球做平拋运动的初速度都相同，故选A.答案：（1）AB（2）x*g23+yi-2y2解析：（1）重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放小球，以保证每次弹出的初速度都相同，选项A正确；桌面必须严格保证水平，以保证小球做平抛运动，选项B正确；桌面光滑

12、与否与实验精度无关，只要弹出时速度相同即可，选项C错误；由于竖直板的初始位移与抛出点的距离不一定也是x,则O、A、B、C四点的时间间隔不一定相同，则不一定会有片讥*1：4：9，选项D错误。2）由平抛运动的规律可知：X=号，(y3-叮-(y2-=gt2，解得v0注+yi-2y2答案：（1）ABDC（4）B解析：（1）确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的球心，故选A。(2)实验过程中，斜槽不一定光滑，只要能够保证从同一位置静止释放，即使轨道粗糙，离开斜槽末端的速度也是一样的，故A错误；记录点适当多一些，用平滑曲线描出的轨迹更准确一些，故B正确；做平滑曲线时应通过尽可能多的点，不

13、在曲线上的点均匀分布在曲线两侧，离曲线较远的点舍去，故C错误；y轴必须是竖直方向，用重垂线确定，故D正确。由题图可知斜槽末端不水平，才会造成斜抛运动，故选C。竖直管与大气相通，为外界大气压强，竖直管在水面下保证竖直管上出口处的压强为大气压强。因而另一出水管的上端口处压强与竖直管上出口处的压强有恒定的压强差，保证另一出水管出水压强恒定，从而水速度恒定。如果竖直管上出口在水面上，则水面上为恒定大气压强，因而随水面下降，出水管上口压强降低，出水速度减小。故选B。答案：(1)(b)；(2)1,空10解析：(1)小球做平抛运动时,水平方向是匀速直线运动,竖直方向是自由落体运动，故摄像头A所拍摄的频闪照片

14、为(b)。(2)竖直方向上y=gt2，得t=s=0.30s,水平方向上2YgH10 x0.3v=m/s=1m/s0t0.3P点小球在竖直方向的速度卩丄=gt=10 x0.3m/s=3m/s，则乙=讥+v2=P10m/s。5答案：(1)BC1:2解析：(1)为减少空气阻力对小球的影响，应选择的小球是实心小铁球，选项B正确。在打击金属片时，两小球同时分别做平抛运动与自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动，选项C正确。竖直方向上做自由落体运动，y:y=1:4，根据h=1gt2知，运到到A、B两点的时122间比为1:2，所以0到A、A到B的时间相等，若水平位移又相等，即如果x

15、:x=1:2，则12说明小球水平方向上做匀速直线运动。答案：(1)BC(2)1.0；(2.5cm,0.31cm)解析：(1)斜槽不一定要光滑，因为每次摩擦力相同，只要小球每次从同一高度自由滑下那么小球每次从槽口飞出的速度都相同，但要保证小球飞出时的初速度方向是水平的，故斜槽末端必须水平，平板必须竖直，A错误,B、C正确;坐标原点应建立在斜槽槽口小球的重心处，而不是槽口处,D错误。2)由题图乙知小球在水平方向有4L=v0T，竖直方向由Ah=gT2知2L=gT2，联立两式得v0=.;2gL=l.Om/s，T=0.05s；小球经过b点时的竖直速度大小v=6L=0.75m/s,由v=gt知t=0.07

16、5s，所以小球从拋出点到a点经历的时间为y2Tyt=0.025s，由x=vt，得x=2.5cm，由y=丄gt2，得y0.31cm，即小球抛出点的坐标为a0a2a(一2.5cm,-0.31cm)。答案：(1)使滑块到达滑槽末端的速度相等(2)C/c、acos20卩=方4bsin0解析：(1)从同一高度释放可保证滑块滑到滑槽末端时的速度相等，即能使滑块在桌面上运动的初速度相同;11=mv2-mv2,220(2)(3)设滑块滑到桌面上时的速度为v0,离开桌面时的速度为v,根据动能定理得根据平抛运动的规律有Lcos0=vt,Lsin0=1gt2,0为长直木板与水2平面的夹角，联立可得v2=卷芽，整理可得x=孟C0S204卩sin0L，所以有bcos20acos20a=兀而-赢俪，所以选C&答案：(1)C2)不会；相同3)2；0.45A解析：(1)此实验中只需描绘出小球做平抛运动的轨迹，根据轨迹进行计算，本实验还需要刻度尺，故选C。(2)只要小球从同一高度、无初速开始运动，在相同的情形下，即使小球与槽之间存在摩