课时作业(4)实验：探究平抛运动的特点-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第二册（人教版2019）

课时作业(四) 实验:探究平抛运动的特点 答案精解P (建议用时,40分钟) [基础题组练 A点水平抛出的同时,5球自B点开始下落,背景的 题组一 实验原理与操作 小方格为相同的正方形,重力加速度g取10ms. 不计阻力. 1.(多选)某同学设计了一个探究平抛运动特点的实 验装置,如图所示:在水平桌面上放置一个斜面,让 钢球从斜面上滚下,滚过桌面后钢球便做平抛运 七十-十-七- ---1-1-1- 动,在钢球抛出后经过的地方,水平放置一块木板 (还有一个用来调节木板高度的支架,图中未画)木 板上放一张自纸,白纸上有复写纸,这样便能记录 钢球在白纸上的落点,桌子边缘钢球经过的地方挂 (1)根据照片显示的信息:下列说法正确的是 一条铅垂线,利用本实验装置进行的探究,下列说 法正确的是 ( ) A.只能确定6球运动是自由落体运动 B.不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体 球 运动 用水平板和 复写纸记录 重物复写纸 C.只能确定a球的运动是水平方向的匀速直线 球的落点 运动 A.每次实验过程中,钢球必须从斜面上同一位置由 D.可以确定a球的运动是水平方向的匀速直线运 静止滚下 动和竖直方向的自由落体运动的合成 B.实验装置中的斜面必须是光清的 (2)根据照片信息可求出a球的水平速度大小为 C.若已知钢球在竖直方向做自由落体运动,可以探 ms;当a球与球运动了 s时, 究钢球在水平方向上的运动规律 它们之间的距离最小 D.若已知钢球在水平方向上做匀速直线运动,可以 4.在做“探究平抛物体的运动特点”的实验时 探究钢球在坚直方向上的运动规律 (1)钢球抛出点的位置必须及时记录在自纸上,然 2.在“研究平抛物体的运动规律”的实验中,安装实验 后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴,竖 装置的过程时,斜末端的切线必须是水平的,这 直线是用 这一器材来确定的. 样做的目的是 - (2)某同学通过实验得到的轨迹如图所示,由轨过 A.保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小 可知,竖直距离y'y.y= fo.L'= B.保证小球飞出时,初速度水平 ,这表明竖直方向是初速 度为 的 C.保证小球在空中运动的时间每次都相等 运动. D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线 题组二 实验数据处理与误差分析 3.用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如 图所示,拍摄时,光源的频闪频率为10Hz,a球从 ·119. 5.如图所示是“研究物体的平抛运动”的实验装置图 (1)关于此实验,下列说法正确的是 通过描点画出小球平抛的运动轨迹 A.重复实验时,必须将弹箭压缩到同一位置,再释 T 放小球 B.桌面必须严格保证水平 (1)下列是实验过程中的一些做法,其中合理的有 C.桌面必须尽量光滑,多次重复实验 D.一定会有y;y.y=1:4:9 A.安装斜橹轨道时其末端保持水平 (2)利用题目中所给数据,可得到平抛运动的初速 B.每次小球释放的初始位置可以任意选择 度为一 (已知当地重力加速度为g). C.每次小球应从同一高度由静止释放 7.某实验小组利用如图所示装置测量平抛运动的礼 D. 为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线 速度,把自纸和复写纸叠放一起固定在竖直木根 连接 上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边a与桌子 (2)实验得到小球平抛运动的轨迹,在轨迹上取一 边缘及未板均平行,每次改变木板和桌边之间的距 些点,以平抛起点O为坐标原点,测量其水平位移 离,让钢球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复 r和竖直位移y,下列图像能说明小球平抛运动的 写纸,在白纸上记录钢球的落点 轨迹为抛物线的是 . 2 铅垂线 节蝶旋 (1)为了正确完成实验,下列做法必要的是 D A.实验时应保持桌面水平 B. 每次应使钢球从静止开始释放 [能力提升练 C.使斜面的底边a与桌边重合 6.如图所示是研究平抛运动的实验装置示意图:桌面 D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面 上的小球经压缩状态的弹策弹开后,飞出桌面做平 (2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动 抛运动,撞到带有白纸和复写纸的竖直长木板上, 0.2m,在白纸上记录了钢球的4个落点,相邻两点 并留下痕迹A.重复实验,本板依次后退水平距离 之间的距离依次为15.0cm、25.0cm、35.0cm,示 相同,都为x,小球撞在木板上,留下痕迹B、C.测 量A、B、C点到同一点O的距离y)y、v,其中C 意图如图所示.重力加速度g取10m/s,钢球平撤 的初速度为 ms. 点与小球抛出时圆心位置等高 1→ ,△. 2 B (3)如图所示装置中,本板上悬挂一条铅垂线,其作 用是 .120.9.ABD解析小环释放后，其下落速度 增大，绳与竖直杆间的夹角0减小，而 课时作业（四） 功=050，故山增大，由此可知小环刚 1.ACD解析本实验在确定落点位置时需要多次实验，所以每 释放时重物具有向上的加速度，绳中张 次实验过程中，钢球必须从同一位置由静止滚下，选项A正 力一定大于2g,选项A正确；小环到 确：只要每次实验过程中，钢球从斜面上同一位置由静止滚 达B处时，绳与直杆间的夹角为45°，重 下，平抛时的初速度相等即可，不需要实脸装置中的斜面是 物上升的高度h=(w2一1)d,选项B正确：如图所示，将小环 光滑的，选项B错误：根据平地运动的规律可知，平抛运动可 分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运 速度v进行正交分解，=00s45°=马 所以小环在B处 动，故根据竖直方向上的运动可探究水平方向的运动规律： 由水平方向的匀速直线运动可探究竖直方向的自由落体运 的速度与重物上升的速度大小之比等于2，选项C错误，D 动，选项C、D正确. 正确。 2.B解析针槽末端切线必须水平方向，是为了保证初速度水 10.解折(1)皮筏方向垂直于水流方向时时间最短，1=4，解得 平，满足平抛运动的条件，选项B正确。 3.解析(1)频闪相机拍照时，两相邻照片间的时间间隔相等， 1=208 由题图可知a球在相同时间间隔内水平位移相等，所以球 (2)由题意知皮筏垂直水流方向的位移大小=d=20m 在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上的运动规律与 沿水流方向的住移大小=，解得=40m. 球运动规律相同，所以球在坚直方向上做自由落体运动， 由儿何关系知x=、十x,解得x=205m 选项D正确，A、B、C错误 答室(1)20s(2)20√5m (2)根据△y=gTP=10×0.01m=0.1m,得2L=0.1m,剩 11.解析(1)①若边=5m/s,船速大于水 单抛运动的初逢度=号=1s:由于两球在竖直方向上 递.欲使船在最短时间内渡河，船头应朝 均做自由落体运动，所以两球在竖直方向上位移差恒定，当 垂直河岸方向：当船头垂直河岸时，如图 a球运动到与b球在同一竖直线上时，两球的距离最小，则有 所示， 1m=4-180 t=L=02g=0.2、 vo 1 s=36s, 5 案(1)D(2)10.2 w-v所+暖-名5mrs 4.解析(1)竖直方向用重垂线确定，因为物体所受的重力是竖 直向下的， 1=U⅓dm=905m (2)由轨迹可知，竖直距离4：ym:ym=1:3:5:由于水 ②狱使船渡河航程最短，合速度应沿垂 平距离n=x地=x,则n=tw=1,所以n:t出 直河岸方向，如图所示， tr=1:1:1:在连续相等的时间内，竖直方向的位移之比 有边sina=功， 为1：3：5…，表明竖直方向是初速度为零的匀加速透动，O 得a=30°， 点就是抛出点 所以当船头与上游河岸夹角为60°时航 答系(1)重垂线(2)1：3：51：1：1零匀加速直线 程最短， 5.解析解析(1)安装斜槽轨道时其末端保持水平，保证小球做 x2=d=180m, 平抛运动，选项A正确：为了保证小球每次平抛运动的初速 度大小相等，要让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放， 1=头-n0=245 d 选项B错误，C正确：为描出小球的运动轨迹，描绘的点用平 (2)若=1.5ms,船速小于水速，所以船一定向下游漂 滑曲线连接，选项D错误。 移，设合速度方向与河岸下游方向夹角为日，则航程 (2根据==立2，得)一言气从同一高度由特 止释放，g、诺一定，可知y-x2图线是过原点的倾斜直线，此 sin 时能说明小球平抛运动的轨迹为抛物线，选项C正确. 欲使航程最短，需使日最大，如图丙所 答系(1)AC(2)C 示，以功失量末端为圆心，大小为半 6.解析(1)重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放 径作园，出发，点与圆周上某点的连线即 小球，以保证每次弹出的初速度都相同，选项A正确：桌面 为合速度方向，欲使与水平方向夹 必须保证水平，以保证小球做平抛运动，选项B正确：桌面光 角最大，应使哈与圆相切，即%⊥， 滑与否与实验精度无关，只要弹出时速度相同即可，选项C 血0=普-号解得0=8 错误：由于竖直板的初始位移与抛出点的距离不一定也是 x,则O、AB,C四点的时间间隔不一定相同，则不一定会有 所以船头应朝上游与河岸夹角为53°方向。 少：次：为=1：4：9，选项D错误. r'=d 1以c0s37=150s, d (2)由平抛运动的规律可知x=%,(为一边)一（一1)= %=功c0s37”=2m/s, g时，解得=y+少-2 g N= im37=300m 答察(1)AB(2)xy+力-29 答室(1)①船头应朝垂直河岸方向36s905m②船 7解析(1)为了使钢球离开桌面做平抛运动，实验时应保持桌 头与上游河岸成60°角24√3s180m 面水平，选项A正确：为了使钢球做平抛运动的初速度相 (2)船头应朝上游与河岸成53°角方向150s300m 同，每次应使钢球从同一位置由静止释放，选项B正确：实验 ·199 与斜面是否光滑无关，选项D错误：若a山边与桌边重合，则 为重力加速度，做匀变速曲线运动，选项C错误：水在运动过 钢球在空中做的不是平抛运动，选项C错误。 程中受到的合力是重力，只有最高点时合力方向与其速度方 (2)钢球在水平方向做匀速直线运动，每次向右移动0.2m, 向垂直，其余位置合力方向与递度方向不垂直，选项D错误. 钢球做平抛运动的时间均匀增大：竖直方向上，钢球做自由 9.D解析运动员从最高，点到落地的过程做平抛运动，则有 落体运动，有△y=gT,得T=0.1s,所以钢球平抛的初速 度v-学=2ms L=号，解得一√受：报据对称性知平桃远动的水平位 (3)木板上悬挂铅垂线是为了调整木板使其处于竖直状态。 移为2L,运动员通过最高点时的速度为口=头=2g,则 答索(1)AB(2)2(3)方便将木板调整到竖直平面 有tana==l,选项D正确，A,B,C错误. 课时作业（五） 10,C解折炸弹运行的时间1=工，它在这段时间内竖直方向 1,B解析平抛运动的下落时间由下落的高度决定，选项A正 确：平抛运动的轨迹是曲线，它的速度方向沿轨迹的切线方 上的位移=司®财，拦我地弹在这段时间内向上运动的位 向，方向不断政变，所以平抛运动是变速运动，由于其加速度 为g,保持不变，所以平抛运动是匀变速曲线运动，远项B错 移=一2，剥H=h十h:=,所以H=云，解 误：平抛运动的速度方向和加速度方向的夹角0满足tan0= 马-碧，因为1一直增大，所以an0变小，0变小，选项C正 得=有，选项C正确， Uy gt 11.解析(1)设该同学落地，点到平台末端的水平距离为x,平抛 确：平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方 运动水平方向分运动为匀速直线运动，故x=,解得x= 向的自由落体运动，选项D正确.。 2m. 2.C解析小球被抛出后做平抛运动，任何时刻小球在水平方 (2)设平台离地面的高度为，平抛运动竖直方向分运动为 向上的速度大小都是不变的，则小球的速度在水平方向上的 分量都是一样的：小球在竖直方向上微自由落体运动，竖直 自由落体运动，故h=号，解得h=1.25m 方向上的速度在均匀增加，选项C正确， 答案(1)2m(2)1.25m 3.D解析由于平抛运动是水平方向上的匀速直线运动与竖 直方向上的自由落体运动的合运动，故任意时刻的速度是这 12.解析(1)如图甲所示，在B点，有=1an60°， 两个分运动速度的合速度，当一个物体从某一确定的高度以 解得饰=103ms,%=√6+=20ms 的初速度水平抛出，已知它落地时的速度为，故物是物 B、 体运动的末速度，由速度的分解法则可知，心=一听，解得 =V一，故物体的运动时间为=丝=运，选项 g D正确. 4.A解析箭失做平抛运动，竖直分运动是自由落体运动，根 据h=之g,有一√须故h>,选项Λ正确，B错送：水 (2)如图乙所示，在A点，有坠=tam45,解得=10ms 平分位移相同，由于1>4，根据x=,有<边，选项C、 小球从A,点运动到B点的时间1=二=(3-1)s, D错误. g 5B服设小球从抛出到落地历时1，竖直方向有A=7g, 则A,B两点间的水平距离 xm=h1=10(W3-1)m7.32m 代入数据可得1=0.2；，当小球恰好落在M点时，水平方向 答系(1)20ms(2)7.32m 有d=t,当小球拾好落在V,点时，水平方向有d十=边， 故要使小球落在M、N之间，速度口应满足<<边，代入 课时作业（六》 数据可得10ms<<12ms,选项B正确，A、C,D错误. L.AC图扬小球撞在斜面上，速度方向与斜面垂直，则速度方 6.C解析B镖下落的高度大于A镖下落的高度，根据 向与竖直方向的夹角为0，则水平速度与竖直速度之比为 h一之得1√腰B锋下降的高度大，则B维的运动时 =tan0,选项A正确，B错误；水平位移与竖直位移之比 Uy 间长，选项A错误；因为水平位移相等，B镖的时间长，则 B镖的初速度小，选项B错误，C正确：平抛运动的时间与质 工=L-2丝=2an0,选项C正确，D错误. 量无关，本题无法比较两飞镖的质量，选项D错误 7,A解析三个球在竖直方向运动的高度相等，则运动时间相 2.D解析根据平抛运动在竖直方向做自由落体运动有= 等，三个高尔夫球击出的初速度竖直分量相等，选项B,C错 误：由于运动时间相等，甲的水平位移最大，故击出的初速度 之g,可得1=2s:质点在水平方向的位移为x=1 水平分量甲的最大，根据运动的对称性和速度的合成可知甲 40m,根据平抛运动的推论可知Q是OM的中点，所以 击出的高尔夫球落地速率最大，选项A正确，D错误， QM=20m,选项A,B错误：质，点在P点的竖直速度U,= 8.B解析与地面成一定角度的喷泉喷出的水做斜抛运动，则 =10X2ms=20m叫s,所以在P点的速度为U=√十飞= 在最高点具有水平速度，选项A错误：根据抛体运动的对称 性，水在向上运动过程与在向下运动过程经过同一高度时的 /20+20ms=202ms,选项C错误：因为tan0=改 速度大小一定相等，选项B正确：与地面成一定角度的喷泉 1,所以质点在P点的速度方向与水平方向的夹角为45°，选 喷出的水做斜抛运动，不计空气阻力，则水只受重力，加速度 项D正确. ·200·