高中物理人教版第五章曲线运动课时作业3

课时作业(三)实验：研究平抛运动[基础训练]1．在“研究平抛运动”的实验中，为了求平抛物体的初速度，需直接测量的数据有()A．小球开始滚下的高度B．小球在空中飞行的时间C．运动轨迹上某点P的水平坐标D．运动轨迹上某点P的竖直坐标答案：CD解析：由平抛运动规律，竖直方向y＝eq\f(1,2)gt2，水平方向x＝v0t，因此v0＝xeq\r(\f(g,2y))，可见只要测得轨迹上某点P的水平坐标x和竖直坐标y，就可求出初速度v0，故C、D正确．2．平抛物体的运动规律可概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动．为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验．如图所示，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，两球同时落到地面，则这个实验()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答案：B解析：该题考查对平抛运动及其分运动的理解，同时考查探究问题的思维能力．实验中A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两球同时落地说明A球平抛运动的竖直分运动和B球相同，而不能说明A球的水平分运动是匀速直线运动，所以B项正确，A、C、D三项都不对．3．某物理实验小组利用如图所示装置测量小球做平抛运动的初速度．在地面上沿抛出的速度方向水平放置一把刻度尺，让悬挂在抛出点处的重锤的投影落在刻度尺的零刻度线上，则利用小球在刻度尺上的落点位置，就可以直观地得到小球做平抛运动的初速度．下列各图表示四位同学在刻度尺旁边分别制作出的速度标尺(图中P点为重锤的投影位置)，其中可能正确的是()答案：A解析：设小球做平抛运动的竖直高度为h，由h＝eq\f(1,2)gt2，得t＝eq\r(\f(2h,g))；在水平方向有x＝v0t，即平抛运动的水平位移x＝v0eq\r(\f(2h,g))，可见x与v0成正比，在速度标尺上的速度值应该是均匀分布的，选项A正确．4．在做“研究平抛物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球的平抛运动轨迹，并求出平抛运动的初速度．实验装置如图所示．(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，请简述你的检查方法：_____________________________________________________.(2)关于这个实验，以下说法正确的是()A．小球释放的初始位置越高越好B．每次小球要从同一高度由静止释放C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直D．小球的平抛运动要靠近但不接触木板答案：(1)将小球放在斜槽的末端任一位置，看小球能否静止(或用水平仪检查木板是否水平)(2)BCD解析：(1)小球放在斜槽末端的任一位置都静止，说明末端切线水平无倾角．(2)下落高度越高，初速度越大，一是位置不好用眼捕捉观察估测，二是坐标纸上描出的轨迹图线太靠近x轴，坐标纸利用不合理，A错；每次从同一高度释放，保证小球每次具有相同的水平速度，B对；木板要竖直且让球离开木板，以减少碰撞和摩擦，故C、D对．5．如图所示为一小球做平抛运动的频闪照片的一部分，图中背景方格的边长为L＝20cm.如果取g＝10m/s2，那么：(1)闪光频率是________Hz.(2)小球运动中水平分速度的大小是________m/s.(3)小球从抛出点到A点的时间为________s.答案：(1)5(2)3(3)解析：(1)由A→B和B→C水平位移相等，则tAB＝tBC，又hBC－hAB＝gΔt2，得Δt＝s，f＝eq\f(1,Δt)＝5Hz.(2)v0＝eq\f(x,Δt)＝eq\f(3×,m/s＝3m/s.(3)vBy＝eq\f(hAC,2Δt)＝eq\f(8×,2×＝4m/s，tB＝eq\f(vBy,g)＝s，tA＝tB－Δt＝s.6．在做“研究平抛物体的运动”的实验时：(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是：_________________________________________.(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的．(3)某同学通过实验得到的轨迹如图所示，判断O点是否是抛出点________(填“是”或“否”)．(4)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y­x2图象，则此平抛物体的初速度v0＝________m/s.(取g＝10m/s2)答案：(1)看放在斜槽末端的小球是否能静止(2)重垂线(3)是(4)1解析：如果O点是抛出点，则从O点起，相同时间内竖直方向相邻位移之比为1∶3∶5∶7∶…，从轨迹可判断O点是抛出点．根据x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2，得y＝eq\f(g,2v\o\al(2,0))x2，eq\f(10,2v\o\al(2,0))＝eq\f,，v0＝1m/s.[能力提升]7．试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速度的实验，提供的实验器材：弹射器(含弹丸，见下图)，铁架台(带有夹具)，米尺．(1)在安装弹射器时应注意：________________________.(2)实验中需要测量的量有________________________．(3)计算公式：________________________.答案：见解析解析：根据研究平抛运动的实验及平抛运动的原理，可使弹丸做平抛运动，通过测量下落高度可求出时间，再测水平位移可求出其平抛的初速度，故：(1)弹射器必须保持水平，以保证弹丸初速度沿水平方向；(2)应测出弹丸下降的高度y和水平射程x；(3)因为y＝eq\f(1,2)gt2，所以t＝eq\r(\f(2y,g))，又x＝v0t，故v0＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,2y)).8．如图所示为喷出细水流的数码相片，照片中刻度尺的最小刻度为毫米，细水流是水平喷出的，试根据该照片研究：(1)已知水流做平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，找出研究其竖直分运动的方法，并证明竖直分运动是自由落体运动；(2)若取g＝10m/s2，试求水流喷出的速度．答案：(1)见解析(2)m/s解析：(1)根据水平方向是匀速直线运动，可以按水平方向距离都等于2cm选取几个点，发现这几个点恰好落在坐标纸的交点上，如(2,1)、(4,4)、(6,9)等，可见在相等的时间间隔内，竖直方向的位移之比恰好等于1∶3∶5，从而证明了平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动．(2)观察发现，水流在水平方向的位移是m时，竖直方向的位移也是m，根据h＝eq\f(1,2)gt2，得t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×,10))s＝4s，则水流喷出的速度v0＝eq\f(x,t)＝eq\f,4)m/s＝m/s.9．在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则：(1)求小球平抛运动的初速度的计算式(用L、g表示)，其值是多少？(2)a点是平抛小球抛出点的位置吗？如果不是，那么抛出点的位置怎样确定？答案：(1)v0＝2eq\r(gL)m/s(2)见解析解析：(1)平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，即初速度为零的匀加速直线运动，水平分运动是匀速直线运动，由水平方向ab＝bc＝cd知相邻两点的时间间隔相等，设为T，竖直方向相邻两点间位移之差相等，Δy＝L，由Δy＝gT2得：L＝gT2，时间T内，水平位移为x＝2L，可得v0＝eq\f(x,T)＝eq\f(2L,\r(\f(L,g)))＝2eq\r(Lg)＝2×eq\r×10－2×m/s＝m/s.(2)由于ab、bc、cd间竖直位移之比不满足1∶3∶5的关系，所以a点不是抛出点．设小球运动到b点时竖直方向上的分速度为vb，则有：vb＝eq\f(3L,2T)＝eq\f(3\r(gL),2)＝eq\f(3,2)×eq\r××10－2)m/s＝m/s小球从抛出点运动到b点所用时间为：tb＝eq\f(vb,g)则抛出点到b点的水平距离为：xb＝v0tb＝eq\f(v0vb,g)＝eq\f×,m＝5m＝cm抛出点到b点的竖直距离为：yb＝eq\f(v\o\al(2,b),2g)＝eq\f,2×m＝1m＝cm.10．在“研究平抛物体的运动”的实验中：(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是_______________________________________.(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的．(3)某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是_________________．(4)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，则初速度的测量值为________________，测量值比真实值要________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．答案：(1)将小球放置在槽口处轨道上，小球能保持静止(2)重垂线(3)坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点(4)v0