2019-2020学年高中物理第五章曲线运动第3节实验：研究平抛运动课时作业含解析 人教版必修2 6页

第3节　实验:研究平抛运动 ‎1.利用如图所示的装置研究平抛运动。为画出小球做平抛运动的轨迹,要求(　D　)‎ A.小球必须用玻璃球 B.斜槽必须是光滑的 C.观察小球运动后,迅速用笔画出小球的运动轨迹 D.小球每次必须从斜槽上相同的位置由静止释放 解析:实验中要保证小球每次离开斜槽时的速度相同。‎ ‎2.在做“研究平抛运动”实验时,下列操作正确的是(　A　)‎ A.用重垂线确定y轴方向 B.用目测判断斜槽末端切线是否水平 C.用重垂线判断斜槽末端切线是否水平 D.实验时需改变小球从轨道上释放的位置 解析:实验中需要用重垂线确定y轴方向,A正确;检验斜槽末端是否水平的方法是:将小球放在斜槽末端水平部分,将其向两边各轻轻拨动一次,看其是否会加速或减速运动,选项B,C错误;为保证小球每次离开斜槽的速度相同,小球每次必须从斜槽上相同的位置由静止释放,D错误。‎ ‎3.在“研究平抛运动”的实验中,不会增大实验误差的是(　B　)‎ A.斜槽末端不水平 B.斜槽与小球之间有摩擦 C.每次自由滚落的高度不同 D.小球飞行过程受到空气阻力 解析:实验中只要保证小球每次离开斜槽的速度相同即可,斜槽和小球之间的摩擦对实验无影响。‎ ‎4.在探究平抛运动的规律时,可以选用下列各种装置图,如图所示,以下操作不合理的是(　C　)‎ A.选用装置1研究平抛物体竖直分运动,应该观察A,B两球是否同时落地 B.选用装置2要获得稳定细水柱所显示的平抛轨迹,竖直管上端A一定要低于水面 6‎ C.选用装置3要获得钢球平抛轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球 D.除上述装置外,也能用数码照相机以每秒15帧的影像拍摄钢球做平抛运动的轨迹 解析:装置1中,只要两球同时落地,就说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动,故A选项合理;装置2中,A管低于水面,而A管上端压强与大气压强相等,能够保证另一水管上端压强相等,提供稳定的压力,故B选项合理;装置3中,一定要让小球每次从同一位置由静止滚下,在水平端获得相同速度,故C选项不合理;也可以用相同时间内拍摄的照片获取平抛运动的轨迹,故D选项合理。‎ ‎5.(2019·浙江1月学考)用小锤击打弹性金属片后,一小球做平抛运动,同时另一小球做自由落体运动。两球运动的频闪照片如图所示,最上面与最下面的小球位置间的实际竖直距离为‎1 m,照片中反映的实际情况是(　D　)‎ A.自由下落小球相邻位置间的位移相等 B.平抛运动小球相邻位置间的位移相等 C.自由下落小球相邻位置间的距离一定大于‎0.1 m D.平抛运动小球相邻位置间的水平距离一定大于‎0.1 m 解析:根据频闪照片可知,自由下落的小球相邻位置间的位移越来越大,选项A,C错误;平抛运动小球在水平方向相邻位置间的位移相等,在竖直方向相邻位置间的距离越来越大,选项B错误;最上面的小球跟最下面的小球总共有11个拍照,测量最上面与最下面的水平位移按比例计算约为‎1.4 m,平抛运动小球相邻位置间的水平距离约为‎0.14 m,故选项D正确。‎ ‎6.(2019·浙江4月选考)采用如图1所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。‎ ‎(1)实验时需要下列哪个器材　　　　。 ‎ A.弹簧测力计 B.重垂线 C.打点计时器 ‎(2)做实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求,正确的是　　　　。(多选) ‎ A.每次必须由同一位置静止释放小球 B.每次必须严格地等距离下降记录小球位置 C.小球运动时应与木板上的白纸相接触 D.记录的点应适当多一些 ‎(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,记录下如图2所示的频闪照片。在测得x1,x2,x3,x4后,需要验证的关系是　 。 ‎ 已知频闪周期为T,用下列计算式求得的水平速度,误差较小的是 ‎　　　　。 ‎ A. B. C. D.‎ 6‎ 解析:(1)该实验需要使用重垂线确定y轴方向,B选项正确;弹簧测力计和打点计时器不需要使用。‎ ‎(2)每次必须由同一位置静止释放小球,保证每次轨迹都相同,A正确;为了提高实验精度,使曲线更接近于真实平抛运动轨迹,应尽量多的记录点,不需要每次等距离下降,B错误,D正确;小球运动时如果和白纸相接触,就会有摩擦力影响,小球轨迹不再是平抛运动轨迹,所以不能接触,C错误。‎ ‎(3)若小球在水平方向匀速运动,每两个位置间的水平间距应相等,即x2-x1=x3-x2=x4-x3;使用距离较远的点进行计算,误差会较小,D正确。‎ 答案:(1)B　(2)AD　(3)x2-x1=x3-x2=x4-x3　D ‎7.(2017·浙江4月选考)在“研究平抛运动”实验中,‎ ‎(1)图1是横挡条卡住平抛小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨迹的方法,坐标原点应选小球在斜槽末端点时的　　　　。 ‎ A.球心 B.球的上端 C.球的下端 在此实验中,下列说法正确的是　　　　。(多选) ‎ A.斜槽轨道必须光滑 B.记录的点应适当多一些 C.用光滑曲线把所有的点连接起来 D.y轴的方向根据重垂线确定 ‎(2)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作错误的是　　　　。 ‎ A.释放小球时初速度不为0‎ B.释放小球的初始位置不同 C.斜槽末端切线不水平 ‎(3)图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置,其中正确的是　　　　。 ‎ 6‎ 解析:(1)由于横挡条处记录小球位置时标注点为小球最高点,因此,所画平抛运动轨迹均上移一个小球半径,因此,坐标原点应为斜槽末端小球球心上方半径处,选项B正确。实验过程中,斜槽轨道不一定光滑,只要能够保证小球从同一位置静止释放,使离开斜槽末端的速度相同即可,所以选项A错误;记录点适当多一些,便于通过这些点作平滑曲线,选项B正确,C错误;y轴必须是竖直方向,即为重垂线,即选项D正确。‎ ‎(2)由图可知斜槽末端不水平,形成斜抛运动,故选C。‎ ‎(3)插入瓶中的另一根吸管使得与外界气压相等,目的就是保证水流流速不因瓶内水面下降而减小,能保证一段时间内得到稳定的细水柱,选项B正确。‎ 答案:(1)B　BD　(2)C　(3)B ‎8.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。‎ ‎(1)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 ‎(2)你认为“改变整个装置的高度H做同样的实验”这一步骤的物理意义在于　　　 　。 ‎ A.通过多次实验以减少实验误差 B.必要的步骤,否则不能得到有关的实验结论 C.不必要的步骤,前面的过程已经能足够验证有关的实验结论 D.必要的步骤,更多的步骤可得到更多的结论 解析:(1)A球做平抛运动,其水平方向的分运动是匀速直线运动,但这里没有将其水平方向的分运动与某个匀速直线运动对比,所以不能证明水平方向的分运动是匀速直线运动,可是能够验证A球在竖直方向上做自由落体运动,选项C正确。‎ ‎(2)任意性推理出普遍性,只有任意高度同时落下A,B两球同时落地时,才能推理出A球竖直方向的分运动是自由落体运动。‎ 答案:(1)C　(2)B ‎9.利用如图甲所示的装置研究平抛运动的规律。‎ 甲 ‎ (1)下列关于该实验的说法正确的是　　　　。(多选) ‎ A.钢球每次从同一位置释放,保证钢球每次抛出的初速度相同 B.在实验中设法描出钢球轨迹上的多个点,然后用折线连接就可以得到平抛运动的轨迹 C.实验中必须要求斜槽末端水平 6‎ D.该实验产生误差主要是因为斜槽粗糙 ‎(2)如图乙为一小球做平抛运动描的几个点,图中方格每边长为‎5 cm,‎ g取‎10 m/s2,则小球的初速度为　 　 　m/s,小球在B点时的竖直分速度为　　　 　m/s。 ‎ 解析:(1)关于该实验的说法正确的是A,C;在实验中设法描出钢球轨迹上的多个点,然后用平滑曲线连接就可以得到平抛运动的轨迹,B选项错误;该实验产生误差主要是因为钢球与木板之间的阻力和空气阻力,D选项错误。‎ ‎(2)根据公式x=v0t=‎4L和Δy=‎7L-5L=‎2L=gt2,代入数据解得小球的初速度为‎2 m/s,由于在竖直方向上,A到C过程的平均速度等于B点的竖直速度,则小球在B点时的竖直分速度为‎3 m/s。‎ 答案:(1)AC　(2)2　3‎ ‎10.小磊用如图甲所示的实验装置,探究“平抛物体的运动”。‎ ‎(1)以下的实验操作不正确或不需要的是　　　　. ‎ A.调节底座螺钉使方木板处于竖直平面内 B.把小钢球置于斜槽末端检查末端是否水平 C.调节方格纸使方格纸纵线与重垂线平行 D.检查小钢球与斜槽间是否存在摩擦阻力 ‎(2)小磊将装置调整好后,将小球置于球夹内,调节接收挡板高度。打开球夹,小球沿斜槽滚下,抛出后被接收挡板接收,小磊在方格纸上标注了小球最高点在挡板上投影的位置;调节接收挡板高度,重复实验,得到六组数据后,取下方格纸,标注了坐标轴,并用平滑曲线描出了小球运动的部分轨迹线如图乙所示。则以下说法正确的是　　　 　。(多选) ‎ A.重复实验过程,应保证小球的释放点位置不变 B.C点数据的获得可能是小球的释放点高度偏低 C.小球从A运动到B的时间约为B到D时间的一半 6‎ D.O点就是小球刚离开斜槽末端时小球最高点的投影 解析:(1)在小钢球做平抛运动的过程中,其轨迹所在的平面是竖直面,选项A正确;为了保证小球的初速度沿水平方向,可将小钢球置于斜槽末端观察其是否处于平衡状态,来判断斜槽末端是否水平,选项B正确;调节方格纸的纵线与重垂线平行来确定方格纸的水平与竖直方向,为建立直角坐标系做准备,选项C正确;斜槽是否存在摩擦力,不影响实验结果,选项D不需要。‎ ‎(2)本实验是用多次实验代替一次实验,因此每次的释放点要保证相同,选项A正确;根据方格纸上的数据,C点在轨道的右侧,说明经相同时间,水平位移偏大,可能是释放时有初速度,或释放点偏高,选项B错误;平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动及竖直方向的自由落体运动,设方格纸的每小格边长为L,由x=v0t,可得2tAB=tBD,选项C正确;若O点为抛出点,图中tOA=2tAB,则竖直位移yOA∶yAB=4∶5,读图中数据,yAB=‎1.5L,则yOA=‎1.2L,与图象不符,选项D错误。‎ 答案:(1)D　(2)AC 6‎