2025版高考物理全程一轮复习课时分层精练二十三探究平抛运动的特点

课时分层精练(二十三)探究平抛运动的特点基础落实练1．[2024·北京西城区二模]某同学做“探究平抛运动的特点”实验．(1)该同学先用图甲所示的器材进行实验．他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，改变小球距地面的高度和打击金属片的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同时落地．关于本实验，下列说法正确的是________．A．实验现象可以说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动B．实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动C．实验现象可以同时说明平抛运动在两个方向上的运动规律(2)为了在(1)实验结论的基础上进一步探究平抛运动的规律，该同学用图乙所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹．如图丙所示，以小球的抛出点O为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立坐标系．该同学在轨迹上测量出A、B、C三点的坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)和(x3，y3).如果坐标满足________关系，说明小球抛出后在O、A、B、C相邻两点间运动经历了相等的时间间隔．同时，如果坐标还满足________关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动．(3)某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置．如图丁所示，在一个较高的塑料筒侧壁靠近底部的位置钻一个小孔，在小孔处沿水平方向固定一小段吸管作为出水口．将塑料筒放在距地面一定高度的水平桌面上，在筒中装入一定高度的水，水由出水口射出，落向地面，测量出水口到地面的高度y和水柱的水平射程x.在实验测量的过程中，该同学发现测量水柱的水平射程x时，若测量读数太慢，x的数值会变化．a．请分析水平射程x的数值变化的原因．________________________________________________________________________________________________________________________________________________.b．为了减小实验误差，应选用直径较大的塑料筒，还是直径较小的塑料筒？请说明判断依据．________________________________________________________________________________________________________________________________________________.2．如图甲、乙所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”．利用该实验器，一方面能测量弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度．(1)用如图甲所示的装置测量弹簧的劲度系数k时需要读出几次操作时的________________和________________，再由公式________求出每次操作对应的k值，然后求出k的平均值．(2)使用如图乙所示的装置测量小球的初速度时，需要多次将弹簧的右端压到________(选填“同一”或“不同”)位置，然后分别测出小球几次飞出后的________和________，再由公式________求出每次实验小球飞出时的初速度，然后求出初速度的平均值．3．[2024·浙江温州三模]在“研究平抛运动”的实验中，为了测量小球平抛运动的初速度，采用如图甲所示的实验装置．实验操作的主要步骤如下：a.将坐标纸用图钉固定在木板上，并将木板竖直固定；b.将斜槽安装在木板左端，调节斜槽末端轨道水平，同时将重垂线挂在斜槽末端边缘；c．在斜槽上端一固定位置静止释放小球，同时记录抛出点位置O，记录重垂线方向；d．小球从O点飞出后，撞到与木板平面垂直的竖直挡条上．小球撞击挡条时，会在挡条上留下一个痕迹点．用铅笔将痕迹点的投影点记录在坐标纸上．e．向右移动竖直挡条，从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，小球撞击挡条后，再次将挡条上痕迹点的投影点记录在坐标纸上，重复以上操作；f.取下白纸，描绘平抛运动轨迹，研究轨迹的性质，求出小球平抛运动的初速度大小．(1)实验过程中，要建立直角坐标系．在下图中，坐标原点选择正确的是________．(2)关于这个实验，下列说法正确的是________．A.斜槽的末端一定要水平B．一定要使用秒表来测量平抛运动的时间C．竖直挡条每次向右移动距离一定要相等D．一定要记录抛出点的位置，才能求出小球的初速度(3)某同学在实验中，只记下斜槽末端悬挂重垂线的方向，根据实验描绘出一段轨迹．如图乙所示，选取A、B、C三点，测得三点离重垂线的距离分别为x1＝21.5cm、x2＝35.5cm、x3＝49.5cm，并测得A、B两点间的高度差hAB＝20.0cm，B、C两点间的高度差hBC＝30.0cm，则小球平抛的初速度大小v0＝________m/s，小球的半径R＝______cm(g＝10m/s2).素养提升练4．为了测定斜面倾角θ，小迪在斜面上贴上一张方格纸，方格纸每个小方格(正方形)边长为d，如图甲所示，已知方格纸的横线与斜面底边平行，斜面底边水平．让一个粘有红色粉末的小球以一定初速度沿方格纸的某条横线射出，在纸上留下滚动的痕迹．小迪利用手机对小球滚动的过程进行录像，并从录像中读取到小球从A点运动到B点(如图乙所示)的时间为t.当地重力加速度为g，小球在方格纸上的滚动摩擦可忽略，根据题中信息，完成下列问题：(1)小球的初速度大小为________；(2)小球的加速度大小为________；(3)斜面倾角的正弦值sinθ＝________；[在(1)(2)(3)问中，请用题干中的d、g、t组成表达式填空](4)已知d＝10cm，t＝1s，g＝9.8m/s2，则可测得斜面倾角θ＝________．课时分层精练（二十三）探究平抛运动的特点1．解析：（1）观察到A、B两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，即可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，故选B.（2）小球抛出后若在O、A、B、C相邻两点间运动的时间间隔相等，则需满足y1＝eq\f(1,2)gT2，y2＝eq\f(1,2)g（2T）2，y3＝eq\f(1,2)g（3T）2，即y1∶y2∶y3＝1∶4∶9，如果小球的水平分运动是匀速直线运动，则还需满足x3－x2＝x2－x1，即x3＋x1＝2x2.（3）a.若测量读数太慢，则随着水不断流出，水从管口流出的速度会不断减小，在竖直高度不变的情况下，水柱的水平射程会减小，即x减小．b．为了减小实验误差，应选用直径较大的塑料筒；因为用直径较大的塑料筒时，当管中流出同样多的水时，塑料筒中液面下降的高度较小，则对管口水流的速度影响较小．答案：（1）B（2）y1∶y2∶y3＝1∶4∶9x3＋x1＝2x2（3）a.见解析b．用直径较大的塑料筒，依据见解析2．解析：（1）根据胡克定律F＝kΔx，可得k＝eq\f(F,Δx)，弹簧的劲度系数可由弹簧的伸长量Δx和弹力即弹簧测力计的示数F进行计算．（2）此实验是利用平抛运动测量小球的初速度，因此弹簧右端每次都要压到同一位置，使小球平抛的初速度相同，小球做平抛运动时，水平方向上有x＝v0t.竖直方向上，有y＝eq\f(1,2)gt2，解得v0＝xeq\r(\f(g,2y))，所以应分别测出小球几次飞出后的水平位移x和竖直高度y.答案：（1）弹簧测力计的示数F弹簧的伸长量Δxk＝eq\f(F,Δx)（2）同一水平位移x竖直高度yv0＝xeq\r(\f(g,2y))3．解析：（1）实验过程中，要建立直角坐标系，因小球撞击竖直挡条时右侧先与挡条接触，则坐标原点选择小球右侧的位置，即正确的是C.（2）斜槽的末端一定要水平，以保证小球做平抛运动，选项A正确；水平方向有x＝v0t，竖直方向有h＝eq\f(1,2)gt2，联立解得v0＝xeq\r(\f(g,2h))，可知该实验不需要使用秒表来测量平抛运动的时间，选项B错误；竖直挡条每次向右移动距离不一定要相等，选项C错误；画出运动轨迹后可根据Δy＝gT2，结合Δx＝v0T求解小球平抛的初速度大小，不记录抛出点的位置，也能求出小球的初速度大小，选项D错误．（3）因为x3－x2＝x2－x1＝14cm可知小球通过AB和BC段的时间相等，设为T，则竖直方向hBC－hAB＝gT2，解得T＝0.1s，则初速度大小v0＝eq\f(Δx,T)＝1.4m/s；在B点竖直方向vBy＝gtB＝eq\f(hAB＋hBC,2T)，解得tB＝0.25s，B点距离抛出点的水平距离x′2＝v0tB＝0.35m＝35cm，则小球的半径R＝x2－x′2＝0.5cm.答案：（1）C（2）A（3）1.40.54．解析：（1）小球在斜面上的运动是类平抛运动，由题图可知，小球在水平方向上发生7d的位移，所用时间为t，根据水平方向上x＝v0t可得v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(7d,t)（2）小球在横线上通过两格的时间为T＝eq\f(2t,7)从纵线上看，小球在连续的eq\f(2