高考物理一轮复习专题02实验研究平抛运动

2022届高考一轮复习专题02实验研究平抛运动1．(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是__________。A．游标卡尺B．秒表C．坐标纸D．天平E．弹簧秤F．重垂线(2)实验时，让小球多次沿同一轨道运动。下列说法正确的是____A．调节斜槽轨道，使其末端水平B．每次由静止释放小球的位置必须相同C．斜槽必须光滑D．小球运动时不应与木板上的坐标纸接触E．将小球的位置记录在坐标纸上，取下坐标纸用直尺将点连成折线2．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛________．（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s．（g取9．8m/s2）3．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图,在下列选项中选择正确的选项填在相应的横线上．(1)选用装置1是为了______(2)选用装置2时注意______(3)选用装置3要准确获得钢球的平抛轨迹,______A．选用装置1是为了研究平抛的竖直分运动B．选用装置1是为了研究平抛的水平分运动C．选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要比水面高D．选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要比水面低E.钢球每次可以从装置3上的斜槽不同位置静止释放F.钢球每次应该从装置3上的斜槽同一位置静止释放(4)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图乙中的图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是___．a.b.c.d.4．如图甲所示，有人对“利用频闪照相研究平抛运动规律”装置进行了改变，在装置两侧都装上完全相同的斜槽A、B，但位置有一定高度差，白色与黑色的两个相同的小球都从斜槽某位置由静止开始释放。实验后对照片做一定处理并建立直角坐标系，得到如图乙所示的部分小球位置示意图：（g取10m/s2）(1)观察改进后的实验装置可以发现，斜槽末端都接有一小段水平槽，这样做的目的是__________；(2)根据部分小球位置示意图（如图乙），下列说法正确的是________。A．闪光间隔为0.1sB．A球抛出点坐标（0，0）C．B球抛出点坐标（0.95，0.50）D．两小球作平抛运动的水平速度大小不等5．某同学利用图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，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，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图乙所示，于是他在曲线上取水平距离Δx相等的三点A、B、C，量得Δx=0.4m，又量出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1m，h2=0.5m。g取10m/s2，利用这些数据，可得：(1)物体从A到B所用的时间T=___________s；(2)物体抛出时的初速度为___________m/s；(3)物体经过B点时速度为___________m/s。6．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_____.7．如图是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置，每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角，获得不同的射程，最后作出了如图所示的图像。则：(1)由图可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0=__________m/s；(2)若最后得到的图像如图c所示，则可能的原因是（写出一个）_____________。8．如图所示，是某次研究小球做平抛运动过程得到的频闪照片的一部分。已知背景正方形的边长为b，闪光时间间隔为T。求：（各问的答案均用b、T表示）(1)当地的重力加速度g的大小g=_________；(2)小球通过C点瞬时速度vC的大小v=________；(3)小球从开始平抛到运动到A位置经历的时间tA=_________。9．在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：A．让小球多次从位置上滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置．B．按图安装好器材，注意，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线．C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹．（1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上．（2）上述实验步骤的合理顺序是．10．某同学课外研究平抛物体的运动，并将实验中测出的两物理量A和B数值填表如下，A和B的单位相同但没有写出．（g=10m/s2）A

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

B

0.00

0.05

0.20

0.45

0.80

1.25

（1）上表中A表示的物理量是___________；B表示的物理量是___________．（2）若上表中A和B用的都是国际单位制中的单位，则平抛物体的水平速度为_____．11．在“研究平抛物体运动”的实验中（如图1），通过描点画出平抛小球的运动轨迹：(1)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图3中y﹣x2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是____；(2)图2是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm，A、B两点水平间距△x为40.0cm。则平抛小球的初速度v0为_____m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0cm，则小球在C点的速度vC为____m/s（结果保留两位有效数字，g取10m/s2）。12．某同学在做平抛运动实验时得到了如图所示的物体运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。则：(1)小球平抛的初速度为______m/s；（g取10m/s2）(2)小球开始做平抛运动的位置坐标为________cm，______cm；(3)小球运动到b点的速度为________m/s。13．用图甲所示的实验装置做“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．释放小球的初始位移越高越好C．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．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。部分运动轨迹如图乙所示。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_______。14．如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移．保持水平槽口距底板高度h＝0.420m不变．改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中．(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成____关系，与____无关．v0(m/s)

0.741

1.034

1.318

1.584

t(ms)

292.7

293.0

292.8

292.9

d(cm)

21.7

30.3

38.6

46.4

(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值发现理论值与测量值之差约为3ms．经检查，实验及测量无误，其原因是____．(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竞发现测量值t′依然大于自己得到的理论值，但二者之差在3－7ms之间，且初速度越大差值越小．对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是____．15．三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：(1)甲同学采用如图甲所示的装置。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____________________；(2)乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道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，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到的现象应是_________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明________；(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片，图中每个小方格的边长为1.25cm，则由图可求得拍摄时每________s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s。（g取9.8m/s2）16．某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置，如图1所示，在水平桌面上放置一个斜面，每次都让钢球从斜面上的同一位置滚下，滚过桌边后钢球便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方水平放置一块木板（还有一个用来调节木板高度的支架，图中未画），木板上放一张白纸，白纸上有复写纸，这样便能记录钢球在自纸上的落点，进而可以测出平抛的水平距离：(1)为了方便测出钢球做平抛运动的水平距离，需要在桌子边缘加上某一器材，请写出该器材名称__________________；(2)已知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同，在此前提下，利用下面的方法就可以探究钢球水平分速度的特点，请把步骤③补充完整：：①调节木板高度，使木板上表面与桌面的距离为某一确定值y，如图2所示。让小球从斜面上某一位置A无初速度释放，测出水平距离x1；②调节木板的高度，使木板上表面与桌面的距离为某一确定值4y，让小球从斜面上同一位置A无初速度释放，测出水平距离x2；③若x1、x2满足__________关系，则说明小球在水平方向上做匀速直线运动。17．在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置，先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近处，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C．若测得木板每次移动距离x=10.00cm，A、B间距离y1=4.78cm，B、C间距离y2=14.58cm．（g取9.80m/s2）①根据以上直接测量的物理量得小球初速度为v0=______（用题中所给字母表示）②小球初速度的测量值为______m/s．（保留两位有效数字）18．某同学设计了一个研究平抛运动的实验．实验装置示意图如图甲所示，A是一块水平放置木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图甲中、……），槽间距离均为d．把覆盖复写纸的方格纸铺贴在硬板B上．实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放．每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d．实验得到小球在方格纸上打下的若干痕迹点，如图乙（1）实验前必须调节斜槽末端每次让小球从同一位置由静止释放，是为了________．（2）每次将B板向内侧平移距离d，是为了________________．（3）设小方格的边长L，小球在实验中记录的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛初速度的计算式为V0=______(用L、g表示)．参考答案1．CFABD【详解】(1)[1]本实验中是通过用铅笔在固定于木板的坐标纸上确定小球做平抛运动过程中所经过的一系列位置后，用平滑的曲线描绘出小球的运动轨迹，然后建立坐标系，再在轨迹上取合适的点，利用坐标纸确定其坐标，通过纵坐标计算小球运动时间，利用横坐标计算其初速度，而纵轴必须沿竖直方向，这是通过重垂线确定的，故必需的器材坐标纸与重垂线，故选C确。(2)[2]A．小球做平抛运动，要求小球离开轨道末端时速度沿水平方向，A正确；B．要保证小球每次沿同一轨迹运动，就需保证小球每次做平抛运动的初速度相同，也就要求每次释放小球的位置相同，B正确；C．轨道是否光滑只是影响小球从同一位置释放时的做平抛运动的初速度，而对探究小球做平抛运动的规律没有影响，C错误；D．若小球运动时与坐标纸接触就会使小球的运动不再是平抛运动的，形成实验误差，D正确；E．平抛运动的轨迹是一条抛物线，故取下坐标纸后应将点连成一条平滑曲线，E错误。故选：ABD。2．水平初速度相同1．6【解析】（1）平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平，为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，这就要求小球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放．（2）由于O为抛出点，所以根据平抛运动规律有：x=v0ty=gt2将x=32cm，y=19.6cm，代入解得：v0=1.6m/s．3．ADFa【详解】（1）[1]装置1是为了研究平抛运动竖直方向上的运动规律，若两球同时落地，可知A球竖直方向上的运动规律与B球相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动；故选A．（2）[2]竖直管内与大气相通，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D．（3）[3]为了保证小球的初速度大小相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，故选F．（4）[4]物体在竖直方向做自由落体运动，，水平方向做匀速直线运动，x=vt；联立可得：，因初速度一定，故为常数，故yx应为抛物线，故选a．4．保证小球抛出时的速度在水平方向AB【详解】(1)[1]观察改进后的实验装置可以发现，斜槽末端都接有一小段水平槽，这样做的目的是保证小球抛出时的速度在水平方向；(2)A．由图可知每格边长为L=0.05m，对A球根据得闪光的周期为故A正确；B．A球在第二位置的竖直分速度为在抛出点到该位置运动的时间为等于闪光的周期，可知A球的抛出点坐标为（0，0），故B正确；C．B球在第二位置的竖直分速度为则运行的时间为水平分速度为则此时B球的水平位移为竖直位移为由图可知B球第二位置坐标为（0.8，0.6），所以B球抛出点的坐标即B球抛出点的坐标为（1.025，0.4875），故C错误；D．由图可知两球在水平方向上相等时间间隔内的位移相等，则初速度相等，故D错误。故选AB。5．0.222.5【详解】(1)[1]根据可得代入数据解得(2)[2]物体在水平方向匀速运动有所以(3)[3]物体经过B点时竖直分速度为所以物体经过B点时速度为6．AD【详解】（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。7．释放位置变高或释放时有初速度【详解】(1)[1]小球作平抛运动时有而联立化简可得结合图b可知解得v0=1m/s；(2)[2]由图c可以知道，图象的斜率增大，根据前面分析说明增大，因重力加速度不变，故只能说明速度增大，其原因可能为释放位置变高或小球释放时有初速度。8．【详解】(1)[1]小球在竖直方向上以重力加速度做匀加速运动，由图可知相邻两次闪光时间内竖直方向的位移差恒为b，则由逐差公式可得(2)[2]因为C点是BD两点的中点时刻，则C点的竖直分速度等于BD间竖直方向的平均速度，所以小球在水平方向上是匀速运动的，故有故C点速度为(3)[3]由C点的竖直分速度可得小球从开始平抛到运动到C位置的时间满足解得故小球从开始平抛到运动到A位置经历的时间带入可得9．【答题空1】同一【答题空2】水平【答题空3】BAC【详解】试题分析：该实验成功的关键是，确保小球每次抛出的初速度相同，而且初速度是水平的，因此实验过程中要特别注意这两点．实验步骤的排列要符合逻辑顺序，不能颠三倒四，要便于操作；（1）该是实验中要保证每次小球做平抛运动的轨迹相同，这就要求小球平抛的初速度相同，而且初速度是水平的，因此在具体实验操作中要调整斜槽末端水平，同时让小多次从同一位置无初速度的释放．（2）实验操作中要先安装仪器，然后进行实验操作，故实验顺序为BAC．10．水平位移竖直位移1.00m/s【详解】试题分析:在研究平抛运动试验中测出的两物理量单位相同，那只能是位移，即水平方向位移和竖直方向位移．平抛运动水平方向做匀速直线运动，位移与时间成正比，故A表示水平位移，则B为竖直位移．由于物体在竖直方向做自由落体运动，故在竖直方向有△h=gT2，解得T=0.1s，则初速度v0==1.00m/s考点：研究平抛物体的运动．11．c2.04.0【详解】(1)[1]小球做平抛运动根据可得可知y﹣x2的图线为一条过原点的倾斜直线，故C正确，ABD错误；故选C。(2)[2]结合图像根据代入数据得；根据代入数据解得；则小球平抛运动的初速度为[3]C点的竖直分速度为C点水平方向的速度为v0，根据平行四边形定则知C点的速度为12．2101.252.5【详解】(1)[1]由图可以看出，从a到b与从b到c的水平位移相等，故两阶段的时间相同，但两阶段的竖直位移之比为1：2，故O点不是小球的抛出点。在竖直方向上由可得两阶段运动时间间隔为故小球的初速度(2)[2][3]由于竖直方向上是匀变速运动，故b点竖直方向上分速度等于ac过程中竖直方向上的平均速度，即则小球运动到b点时已飞行的时间所以在运动到b点过程中水平方向上的位移竖直方向上的位移所以开始做平抛运动的位置坐标(3)[4]b点瞬时速度13．AC【详解】(1)[1]A．因要求每次描下的点应是同一轨迹上的点，这就要求小球每次做平抛运动时的初速度必须相同，也就要求小球从槽上下滑的初始位移相同，故A正确；B．释放位置过高时小球做平抛运动初速度太大，将会导致小球的运动轨迹直接超出坐标纸的右边缘，实验中应使释放高度适当，尽量使小球从坐标纸的右下角飞出，使得到的轨迹基本布满整个坐标纸，故B错误；C．某段时间内记录的点越多时，能够反映的这段时间的运动信息越多，越能反映这段时间的运动的真实情况，但记录的点不能也没必要无限多，适当多些即可，故C正确；D．连线时应作出平滑的曲线，使曲线尽可能多的通过所描下的点，不在曲线上的点尽量对称分布于直线两侧，故D错误。故选AC。(2)[2][3]由图中可知P1P2与P2P3在竖直方向的距离差，再由可得又因P1P2间的水平距离为，故14．正比tg的取值不准确光电门传感器置于槽口内侧【详解】平抛运动水平方向匀速直线运动，位移与速度成正比．与时间无关．当地重力加速度不等于10，小于10.光电门传感器置于槽口内侧，导致测得的时间还包括槽口运动的时间，初速度越大，槽口运动时间越少，误差越小.15．两球在竖直方向上运动情况相同，做自由落体运动，与A球初速度大小无关。P球击中Q球平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动0.0360.7【详解】(1)[1]甲图中两球在竖直方向上