2021学年高中物理第五章曲线运动3实验：研究平抛运动课后作业含解析人教版必修2.doc
实验：研究平抛运动
限时：45分钟
一、单项选择题
1．在做“研究平抛运动”的实验中，下列说法中错误的是( B )
A ．安装斜槽和木板时，一定要注意木板是否竖直
B ．安装斜槽和木板时，只要注意小球不和木板发生摩擦即可
C ．每次实验都要把小球从同一位置由静止释放
D ．实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动的规律
解析：安装斜槽和木板时，木板要竖直，以保证描点准确，A 正确，B 错误；为保证小球每次做平抛运动的初速度相同，每次实验都要把小球从同一位置由静止释放，C 正确；实验目的就是D 项所述，故D 正确．
2．如图所示，在粗糙水平桌面上用练习本做成一个斜面，使小钢球从斜面上某一位置滚下，钢球沿桌面飞出后做平抛运动．用刻度尺测出下列哪一组数据可以求出钢球离开水平桌面时的速度( B )
A ．钢球在练习本上滚下的距离、钢球释放点离桌面的高度
B ．水平桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离
C ．钢球释放点离桌面的高度、钢球在水平桌面上运动的距离
D ．钢球释放点离桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离
解析：钢球沿桌面飞出后做平抛运动，根据平抛运动规律得y ＝12
gt 2，x ＝v 0t ，联立解得v 0＝x g 2y
，故要求出钢球离开水平桌面时的速度，需测量水平桌面的高度y 、钢球落地点与桌边的水平距离x ，B 项正确．
3.利用如图所示的装置研究平抛运动的特点，让小球多次沿同一轨迹运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面说法不正确的是( B )
A ．通过调节使斜槽的末端保持水平
B ．每次释放小球的位置必须不同
C ．每次必须在斜槽上的同一位置由静止释放小球
D ．小球运动时不应与木板上的白纸(或坐标纸)相接触
解析：要使小球做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平，A 正确．要使小球每次抛出的初速度相等，释放小球时必须在斜槽上同一位置由静止释放，B 错误，C 正确．小球离开轨道后，仅受重力作用，不能有摩擦，D 正确．
4．在“探究平抛运动的特点”的实验中，为了求小球做平抛运动的初速度，需直接测的数据有(重力加速度g 已知)( C )
①小球开始滚下的高度
②小球在空中飞行的时间
③运动轨迹上某点P 的水平坐标
④运动轨迹上某点P 的竖直坐标
A ．①②
B ．②③
C ．③④
D ．①④
解析：由平抛运动规律，竖直方向y ＝12gt 2，水平方向x ＝v 0t ，因此v 0＝x 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v 0，故C 项正确．
5．在做“研究平抛物体的运动”实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中所示坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是( C )
解析：A 图中坐标纸偏右，斜槽末端没有在坐标纸内，A 错；B 图中坐标纸放得不竖直，B 错；C 图中坐标纸竖直，斜槽末端又在坐标纸内，C 正确；D 图中坐标纸偏下，斜槽末端没有在坐标纸内．
二、多项选择题
6．在研究平抛运动的实验中，槽口离地面的高度为h，测得小球离开槽口时的速度为v0，小球做平抛运动的水平位移为d，落地时间为t.当小球从高h＝0.45 m处下落时得到的数据如表(a)所示，当小球从高h＝0.8 m处下落时得到的数据如表(b)所示．
表(a)
v0/(m/s)023 4
d/m00.60.9 1.2
t/s0.30.30.30.3
v0/(m/s)02 4
d/m00.8 1.6
t/s0.40.40.4
A．从表(a)或表(b)中第一、三两行数据可得出的初步结论是：在同一高度处以不同速度抛出的物体下落时间相同
B．从表(a)或表(b)中第一、二两行数据可得出的初步结论是：在同一高度处以不同速度抛出的物体，其水平位移与抛出的初速度成正比
C．比较表(a)、表(b)的数据可以得出，槽口高度h不同，落地时间也不同
D．比较表(a)、表(b)的数据不能得出平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动
解析：从题表中的数据可以得出平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动．分析各选项可知，选项A、B、C正确．
7．为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进行实验．小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落．关于该实验，下列说法中正确的有( BC )
A．两球的质量应相等
B．两球应同时落地
C．应改变装置的高度，多次实验
D．实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
解析：本题考查平抛运动、运动的合成与分解等知识，意在考查考生的理解能力．根据合运动与分运动的等时性和独立性特点可知，两球应同时落地，为减小实验误差，应改变装置的高度，多次做实验，选项B、C正确；平抛运动的实验与小球的质量无关，选项A错误；此实验只能说明A球在竖直方向做自由落体运动，选项D错误．
8．数码照相机大多具有摄像功能，每秒钟大约能拍摄15帧照片．一同学用它拍摄小球从水平面上飞出后做平抛运动的几张连续照片，下列处理方法中正确的是( BD ) A．只要测出相邻两帧照片上小球的距离，就能判断平抛运动的特点
B．只要测出相邻两帧照片上小球的水平距离，就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点
C．只要测出相邻两帧照片上小球的竖直距离，就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点
D．只要测出相邻两帧照片上小球的竖直距离，就能判断平抛运动在竖直方向上的运动特点
解析：连续的照片之间的时间间隔可由题中数据算出，因此只需测量两个方向上对应的距离，即可研究两个分运动的特点．选项B、D正确．
三、非选择题
9．某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动．A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的投影．用小锤击打弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落. A球落到地面上的N点处，B球落到地面上的P点处．测得B 球距地面的高度是1.225 m，M、N两点间的距离为1.500 m，则B球落到P点的时间为0.5 s，A球落地时的速度为5.7 m/s.(忽略空气阻力，g取9.8 m/s2)
解析：B 球做自由落体运动，根据自由落体运动规律可得h ＝12gt 2，解得t ＝2h g
＝0.5 s ．A 球做平抛运动，运动的时间与B 球相同，为t ＝0.5 s ，A 球水平方向的分速度为v 0＝x
t
＝1.5000.5
m/s ＝3.0 m/s ，A 球落地时竖直方向的分速度为v y ＝gt ＝9.8×0.5 m/s ＝4.9 m/s ，所以A 球落地时的速度为v ＝v 20＋v 2
y ≈5.7 m/s.
10．某实验小组同学在“研究平抛物体的运动”实验中，只画出了如图所示的曲线，于是他在曲线上取水平距离Δx 相等的三点A 、B 、C ，量得Δx ＝0.2 m ．又量出它们之间的竖直距离分别为h 1＝0.1 m ，h 2＝0.2 m ，(g ＝10 m/s 2)利用这些数据，可求得：
(1)物体抛出时的初速度为2 m/s ；
(2)物体经过B 时竖直分速度为1.5 m/s ；
(3)抛出点距B 点的水平距离为0.3 m ，竖直距离为0.112_5 m.
解析：(1)由Δh ＝gT 2，得T ＝0.1 s ，v 0＝Δx T
＝2 m/s. (2)v By ＝h 1＋h 22T
＝1.5 m/s. (3)抛出点距B 点的时间t ＝
v By g ＝0.15 s 则抛出点距B 点的水平距离x B ＝v 0t ＝0.3 m
竖直距离h B ＝12
gt 2＝0.112 5 m. 11.用如图1所示装置研究平抛运动．将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上．钢球沿斜槽轨道PQ 滑下后从Q 点飞出，落在水平挡板MN 上．由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．
图1
(1)下列实验条件必须满足的有BD.
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末段水平
C．挡板高度等间距变化
D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系．
a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的球心(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时需要(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行．
图2
b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和
y2，则y1
y2
大于(选填“大于”“等于”或者“小于”)
1
3
.可求得钢球平抛的初速度大小为
x
g
y2－y1
(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)．
(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是AB. A ．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹
B ．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹
C ．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
解析：(1)实验中没必要要求斜槽轨道光滑，因为本实验是研究平抛运动，只需要每次实验都能保证小球做相同的平抛运动，即每次实验都要保证小球初速度水平且相同，因此选项A 错误，选项B 、D 正确．挡板高度可以不等间距变化，故选项C 错误．
(2)a.因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高，故将钢球静置于Q 点，钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)；在确定y 轴时需要y 轴与重垂线平行．
b ．由于平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，竖直方向上相邻相等时间内的位移之
比为1∶3∶5∶…，故两相邻相等时间内的位移之比越来越大，因此y 1y 2大于13
；由y 2－y 1＝gT 2，x ＝v 0T ，联立两式解得v 0＝x g
y 2－y 1.
(3)将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，由于铅笔笔尖与笔尾受力不同，铅笔将不能保持始终垂直于竖直的白纸板运动，而发生倾斜，所以不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹，故C 错误．故选AB.
12．某同学用图甲所示装置测定弹射器射出的弹丸的初速度，图中斜面的倾角为37°，地面上放一张足够大的上面覆盖复写纸的白纸，以斜面边缘与底线的交点O 为原点，沿斜面的两条底线分别作出x 、y 轴(图中已画出)；将弹射器置于斜面上，使弹射器的出口与斜面的边缘相齐，枪筒与边缘垂直，按下开关则小球抛出在白纸上打下一个点；多次改变高度打点，将打出的点迹用光滑曲线连接后得到如图乙所示的图线，设该同学一切操作均很规范，图中A 点的坐标为(30 cm, 60 cm)，则小球从弹射器出口射出时的速度为多少？
答案：1 m/s
解析：由题意可知，小球抛出后打在A 点时，y 轴方向抛出口距O 的水平距离为60 cm ，
则此时小球的高度h＝60 cm×tan 37°＝45 cm，x轴方向小球抛出的水平距离为x＝30 cm，
计算可得小球初速度v0＝x g
2h
＝1 m/s.