2020-2021学年高中物理题组训练：5.3-实验：研究平抛运动(人教版必修2).docx

3 试验：争辩平抛运动(时间：60分钟)1在“争辩平抛运动”的试验中，为了求平抛物体的初速度，需直接测的数据有()A小球开头滚下的高度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ygt2，水平方向xv0t，因此v0x ，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(1)在做“争辩平抛物体的运动”试验时，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停表B坐标纸C天平D弹簧秤E重垂线(2)试验中，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斜槽轨道必需光滑C斜槽轨道末端可以不水平D为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为了比较精确地找出小球运动的轨迹，应当用一条曲线把全部的点都连接起来答案(1)BE(2)AD解析还需要的器材是坐标纸和重垂线做平抛运动的试验时，斜槽末端必需水平，以保证小球做平抛运动为使小球运动轨迹相同，应使小球每次从斜槽上相同的位置无初速滚下描点法画物体运动的轨迹时，应用平滑的曲线连点，偏离轨迹较远的点应舍去3两个同学依据不同的试验条件，进行了“争辩平抛运动”的试验：图539(1)甲同学接受如图539甲所示的装置用小锤击打弹性金属片，使A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观看到两球同时落地，转变小锤击打的力度，即转变A球被弹出时的速度，两球仍旧同时落地，这说明_(2)乙同学接受如图乙所示的装置两个相同的弧形轨道M、N，分别用于放射小铁球P、Q，其中N的末端可看做与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调整电磁铁C、D的高度使ACBD，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，使两小球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出试验可观看到的现象应是_仅仅转变弧形轨道M的高度，重复上述试验，仍能观看到相同的现象，这说明_ _答案(1)平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动(2)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解析(1)通过对比试验，说明两球具有等时性，由此说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动(2)两球在水平轨道上相遇，水平方向运动状况相同，说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动4在“争辩平抛物体的运动”的试验中：(1)为使小球水平抛出，必需调整斜槽，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需准时记录在白纸上，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)图5310某同学建立的直角坐标系如图5310所示，设他在安装试验装置和其余操作时精确无误，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)重锤线(3)坐标原点应当是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点(4)v0x偏大解析(1)水平常小球处处平衡，放在槽口能静止不动；(2)用重锤来确定竖直线最精确；(3)描绘的小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置，因此坐标原点应在平抛起点的球心位置，即坐标原点应当是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点；(4)依据xv0t，ygt2，两式联立得：v0x由于坐标原点靠下，造成y值偏小，从而v0偏大5(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点：水平方向做匀速直线运动；竖直方向做自由落体运动如图5311所示为争辩平抛运动的试验装置，现把两个小铁球分别吸在电磁铁C、E上，然后切断电磁铁C的电源，使一个小铁球从轨道A射出，并在射出时遇到碰撞开关S，使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球，两铁球同时落到地面这个试验()图5311A只能说明上述规律中的第条B只能说明上述规律中的第条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图5312(2)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一架相机通过多次曝光，拍摄得到汽车在着地前后一段时间内的运动照片，如图5312所示(虚线为正方形格子)已知汽车长度为3.6 m，相邻两次曝光的时间间隔相等，第三个像是刚好着地的时刻，由照片可以推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为_m/s，高台离地面的高度为_m(取g10 m/s2)答案(1)B(2)1211.25解析(1)由于左端小铁球平抛的同时，右端小铁球开头做自由落体，且两球同时落地，说明平抛的小铁球在竖直方向上和右端小铁球做同样的运动，也做自由落体运动，但无法说明平抛小铁球在水平方向的运动，故只有B正确(2)汽车在竖直方向做自由落体运动，由hgT2可得，两次曝光的时间间隔为Ts0.6 s前三个像中，中间位置车的竖直速度为vym/s9 m/s汽车从开头运动到中间位置的竖直位移为h1m4.05 m从抛出点到地面的高度为h2h12l(4.0523.6)m11.25 m水平初速度v0m/s12 m/s.6.图5313 某物理试验小组利用如图5313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hgt2，得t；在水平方向有xv0t，得v0，即平抛运动的水平位移xv0，可见x与v0成正比，在速度标尺上的速度值应当是均匀分布的，选项A正确7如图5314所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能试验器”，利用该试验器，一方面能测弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度图5314(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的_和_，然后由公式_求出k的平均值(2)使用该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_求出初速度的平均值答案(1)弹簧测力计的示数F弹簧的伸长量xk(2)同一水平位移x竖直高度yv0x 解析(1)依据胡克定律Fkx，可得k.弹簧的劲度系数可由弹簧的伸长量(或压缩量)和弹力计算(2)物体做平抛运动时，水平方向上xv0t；竖直方向上ygt2.所以v0x.8某同学利用如图5315甲所示装置做“争辩平抛运动”的试验，依据试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图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10 m，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完成下列填空：(重力加速度取10 m/s2)图5315(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3.从图乙中可读出|y1y2|_m，|y1y3|_m，|x1x2|_m(保留两位小数)(2)若已知抛出后小球在水平方向上做匀速运动利用(1)中读取的数据，求出小球从P1运动到P2所用的时间为_s，小球抛出后的水平速度为_m/s.答案(1)0.601.600.60(2)0.203.0解析(1)由题图乙可知P1与P2两点在竖直方向的间隔为6格，P1与P3两点在竖直方向的间隔为16格，所以有|y1y2|0.60 m，|y1y3|1.60 m，P1与P2两点在水平方向的距离为6格，则有|x1x2|0.60 m.(2)由抛出后小球在水平方向做匀速运动，又P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等可知，小球从P1运动到P2所用的时间和从P2运动到P3所用的时间相等，设小球从P1运动到P2所用的时间为T，由平抛运动规律可得|x1x2|v0T，|y2y3|y1y2|gT2，|y2y3|1.0 m，联立解得T0.20 s，v03.0 m/s.图53169. 在争辩平抛运动的试验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L1.25 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图5316中a、b、c、d所示，则图5316(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？假如不是，那么抛出点的位置怎样确定？答案(1)v020.70 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abbccd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，yL，由ygT2得：LgT2，时间T内，水平位移为x2L可得v022 m/s0.70 m/s.(2)由于ab、bc、cd间竖直位移之比不满足135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 m/s0.525 m/s小球从抛出点运动到b点所用时间为：tb则抛出点到b点的水平距离为：xbv0tb m0.037 5 m3.75 cm抛出点到b点的竖直距离为：yb m0.014 1 m1.41 cm.