高中物理 第五章 曲线运动 3 实验：研究平抛运动课时作业 新人教版必修2

实验：研究平抛运动时间：45分钟一、单项选择题1在做“研究平抛物体的运动”实验中，需要测量的物理量有()A小球的质量B小球的释放点到斜槽末端的竖直高度C运动轨迹上某点到原点的距离D运动轨迹上某点到原点的水平距离和竖直距离解析：该实验的目的是描轨迹和测初速度v0.要测v0需求出运动时间和水平位移大小，由t可知，求时间需要测小球的下落高度，即竖直位移答案：D2从同一高度以不同的速度水平抛出两个质量不同的石子，下列说法正确的是()A初速度大的先落地 B质量大的先落地C两个石子同时落地 D无法判断解析：依据xv0t，hgt2判断，重力加速度与质量无关，B错误；水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，下落时间与水平速度无关，C正确，A、D错误故答案为C.答案：C3.如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地该实验现象说明了A球在离开轨道后()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解析：改变高度做实验，发现A、B仍同时落地，只能说明A球的竖直分运动与B球自由落体运动情况相同，故C项正确答案：C4从水平水管中喷出的水柱显示了平抛运动的轨迹，从水柱的形状我们可以想到()A由于水柱是向下弯曲的，它在竖直方向的速度应该越来越快B由于水柱是向下弯曲的，它在竖直方向的速度应该越来越慢C尽管水柱是向下弯曲的，它在竖直方向的速度应该是不变的D从水柱是向下弯曲的这一现象，我们无法想到什么解析：从水平水管喷出的水柱显示了平抛运动的轨迹，水柱弯曲方向向下，是因为受到重力的作用，且在竖直方向上加速，速度应该越来越快答案：A5做杂技表演的汽车从高台水平飞出，在空中运动一段时间后着地记者从侧面用照相机通过多次曝光，拍摄到汽车在着地前后一段时间内的3幅运动照片，如图所示已知相邻两次曝光的时间间隔相等，汽车的长度为l，则下列说法不正确的是()A从左边一幅照片可推算出汽车的水平分速度大小B从左边一幅照片可推算出相邻两次曝光的时间间隔C从中间一幅照片可推算出照片中间的小汽车对应时刻的速度D从右边一幅照片可推算出汽车的水平分速度解析：由平抛运动的实验规律可得：小车在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，可以从图中读出水平方向的格数是汽车的水平位移，竖直方向由saT2可求出每段的时间间隔，从而求出水平速度，A、B正确；C项中，由匀变速运动规律v中得竖直分速度，与水平分速度矢量合成可求出中间对应时刻的速度而D项中，小车已落地，不再符合平抛运动规律，无法推算答案：D二、多项选择题6在做“研究平抛物体的运动”实验时，下列说法正确的是()A安装有斜槽的木板时，一定要注意检查斜槽末端切线是否水平、木板是否竖直B斜槽必须光滑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，分析平抛运动水平和竖直分运动的规律解析：做本实验必须使斜槽末端切线水平，使钉有坐标纸的木板竖直，以确保小球水平飞出和正确画出坐标轴斜槽没必要必须光滑，只要能使小球滑出的初速度相同即可，选项B错误小球每次从斜槽上同一位置由静止开始滚下，可保证小球每次飞出的初速度相同本实验的目的是描绘平抛运动轨迹，并计算平抛运动的初速度，D错误答案：AC7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()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：物体做自由落体运动的运动情况与物体的质量无关，两球质量没有必要相等，选项A错误；改变装置的高度，且每次都同时落地，才能说明A球在竖直方向做自由落体运动，选项B、C正确；本实验不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动，选项D错误答案：BC8如图所示，方格坐标每一小格边长为10 cm，一物体做平抛运动时分别经过O、a、b三点，重力加速度g取10 m/s2，则下列结论正确的是()AO点就是抛出点Ba点速度va与水平方向成45角C小球抛出速度v1 m/sD小球经过a点的速度为 m/s解析：由于O、a、b三点水平方向距离相等，说明tOatab，若O点为抛出点，则在竖直方向连续相等时间内通过的位移之比为135，而从题图看，竖直方向相等时间内位移之比为12，所以O点不是抛出点，故A错因O到a的位移方向与水平方向成45，所以物体经过a点时速度方向与水平方向夹角肯定大于45，故B错根据匀变速直线运动公式a，ag10 m/s2，得t0.1 stOatab.水平方向匀速运动，速度vvx1 m/s，故C对小球经过a点时竖直方向分速度vay m/s1.5 m/s，得va m/s，故D对答案：CD三、非选择题9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Q和S的数值填表如下，Q和S的单位相同但没有写出(g取10 m/s2).Q0.000.200.400.600.801.00S0.000.050.200.450.801.25(1)上表中Q表示的物理量是_，S表示的物理量是_(2)若上表中Q和S用的都是国际单位制中的单位，则平抛物体的水平速度为_m/s.解析：(1)由Q和S的变化规律知，Q为平抛物体的水平位移，S为平抛物体的竖直位移(2)由表格可知，竖直方向上平抛物体在相等的时间间隔内通过的位移之差为y0.10 m，由ygT2，得T0.10 s水平方向上平抛物体在相等时间内的位移x0.20 m，则平抛物体的水平速度为v0 m/s2.0 m/s.答案：(1)水平位移竖直位移(2)2.010一个同学在“研究平抛物体的运动”实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离x相等的三点A、B、C，量得x0.2 m又量出它们之间的竖直距离分别为h10.1 m，h20.2 m，利用这些数据，可求得：(g取10 m/s2)(1)物体抛出时的初速度为_ m/s；(2)物体经过B点时竖直分速度为_m/s；(3)抛出点在A点上方的高度为_m处解析：(1)在竖直方向上，由ygT2得h2h1gT2，即0.2 m0.1 m10T2.解得时间间隔T0.1 s.在水平方向上，由xv0T得02 mv00.1 s，解得初速度v02 m/s.(2)B点是A到C过程中时间的中点，则竖直方向上AC段的平均速度即为B点的竖直分速度，有vByACy m/s1.5 m/s.(3)设抛出点与B点的竖直高度为H，则H m0.112 5 m.故抛出点到A点的竖直高度HAHh10.012 5 m.另解：由vygt知vBygtB.则抛出点到B点的时间tB s0.15 s.则抛出点到A点的时间tAtBT0.05 s.可得抛出点距A点的高度hAgt0.012 5 m.答案：(1)2(2)1.5(3)0.012 511利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图甲所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，MN为水平木板已知悬线长为L，悬点与木板间的距离OOh(hL)(1)电热丝P必须置于悬点正下方的理由是_.(2)将小球向左拉起后自由释放，最后小球落在木板上的C点，OCx，则小球做平抛运动的初速度v0_.(3)在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向间的夹角，小球落点与O点的水平距离x将随之改变，经多次实验，以x2为纵坐标，cos为横坐标，得到如图乙所示图象，则当30时，x为_m.解析：本题是利用单摆描绘平抛运动的轨迹，属实验原理的迁移应用(1)使小球运动到悬点正下方时，速度为水平方向，保证小球做平抛运动(2)小球做平抛运动的下落高度HhL，满足hLgt2，xv0t，由此得v0x.(3)由x2cos图象可知，x2与cos的关系满足x2acosb，将(0,2.0)和(1.0,0)代入，解得a2.0，b2.0.则x2与cos的关系为x22cos2.当30时，可解得x0.52 m.答案：(1)使小球运动的初速度v0为水平方向，以保证小球做平抛运动(2)x(3)0.52