第5章 3. 实验：探究平抛运动的特点-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第二册同步练习（人教版2019）

第五章 抛 体 运 动 练 知识点 1 平抛运动的概念 1. 关于平抛运动， 下面的几种说法正确的是 （ ） A. 平抛运动是一种不受任何外力作用的 运动 B. 平抛运动是曲线运动， 它的速度方向 不断改变， 不可能是匀变速运动 C. 平抛运动可以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动 D. 所有只受重力作用的物体都做平抛运动 2. 可以近似地认为： 在地面附近， 物体所受 的重力是不变的。 不计空气阻力， 关于在 地面附近的抛体运动， 下列说法正确的是 （ ） A. 所有的抛体运动都是直线运动 B. 所有的抛体运动都是曲线运动 C. 所有的抛体运动都是匀变速运动 D. 有一些抛体的运动是变加速运动 知识点 2 探究平抛运动特点的方法 3. （多选） 在 “探究平抛运动的特点” 的实 验中， 小球做平抛运动的坐标原点位置是 （设小球半径为 r ） （ ） A. 斜槽口末端 O 点 B. 小球在槽口时， 球心在木板上的投影点 C. 槽口 O 点正前方 r 处 D. 小球放在槽口末端时， 过小球最高点 的水平线与槽口的竖直线的交点正下 方 r 处 4. （多选） 在做 “探究平抛运动的特点” 的 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 B. 安装有斜槽的木板时， 只要注意小球 不与木板发生摩擦即可 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 ， 分析平抛运动水平和竖直分运动的规律 5. 某同学在做平抛运动 实验时得到了如图所 示的运动轨迹， a 、 b 、 c 三点的位置在运动轨 迹上已标出。 则： （ 1 ） 小球平抛的初速度为 m/s 。 （ g 取 10 m/s 2 ） （ 2 ） 小球抛出点的位置坐标： x＝ cm ， y＝ cm 。 6. 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 。 如图 所示是用一张印有小 方格的纸记录的轨迹， 10 20 30 20 40 60 x/cm a b c y/cm 0 a b c d 第 5 题图 第 6 题图 3.实验： 探究平抛运动的特点 基 础 练 习 9 练 高 中 物 理 必 修 第二册 （人教版） 7. 在实验中， 为了求出平抛物体的初速度， 需直接测的数据有 （ ） 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 8. 某物理实验小组利 用如图所示装置测 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的速度标 尺， 其中可能正确的是 （ ） 9. 图甲是 “探究平抛运动的特点” 的实验装 置图。 （ 1 ） 实验前应对实验装置反复调节， 直到 斜槽末端切线 。 每次让小球 从同一位置由静止释放， 是为了每次 平抛 。 （ 2 ） 图乙是正确实验取得的数据， 其中 O 为抛出点， 则此小球做平抛运动的初 速度为 m/s 。 （ g 取 9.8 m/s 2 ） （ 3 ） 在另一次实验中将白纸换成方格纸， 每小格的边长 L＝5 cm ， 通过实验 ， 记录了小球在运动途中的三个位置， 如图丙所示， 则该小球做平抛运动的 初速度为 m/s ； B 点的竖直 分速度为 m/s 。 （ g 取 10 m/s 2 ） 刻度尺 第 8 题图 10 20 30 40 50 cm0 P 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00 m/s 10 20 30 40 50 cm0 P 0 m/s 0.2 1.00.4 0.6 0.8 10 20 30 40 50 cm0 P m/s 0.2 1.00.4 0.6 0.8 1.2 10 20 30 40 50 cm0 P 0 m/s 0.2 1.00.4 0.6 0.8 A B C D A B C 0 2 4 6 8 2 4 6 8 10 10 32.0 48.0 19.6 44.1 x/cm y/cm 0 丙 第 9 题图 小方格的边长为 L ， 小球在平抛运动途中 的几个位置如图中的 a 、 b 、 c 、 d 所示 ， 则由图可知小球从 a 运动到 b 和从 b 运动 到 c 的时间是 （填 “相等” 或 “不相等”） 的。 这段时间 Δt＝ ， 小球平抛运动初速度的计算式为 v 0 ＝ 。 （后两空用 L 、 g 表示） 提 升 练 习 甲 乙 10 第二册 （人教版）高 中 物 理 必 修 【解析】 （ 1 ） 工件在传送带甲上先匀加速运动， a= 滋g=2 m/s 2 ， t 1 = v 0 a =1.5 s ， x 1 = 1 2 at 2 1 =2.25 m ， 后匀速运动， 用时为 t 2 = x 0 -x 1 v 0 =1.25 s ； 总用时为 t=t 1 +t 2 =2.75 s 。 （ 2 ） 以传 送 带 乙 为 参 考 系 ， 工 件做 初 速 度 v ＝ v 2 x +v 2 y 姨 =3 2 姨 m/s 、 加速度 a＝滋g=2 m/s 2 的匀减速直线 运动， 直至相对静止， 则痕迹的长度 s＝ v 2 2a =4.5 m 。 以地面为参考系， 工件在传送带乙上相对滑动时可 视为做类斜抛运动， 其偏转角为 90° ， 根据对称性， 可 得工件初速度沿垂直摩擦力方向的分速度大小就是最小 速度 ， 等效为斜抛运动达最高点 ， 即 v 1 =v 0 cos 45°= 3 2 姨 2 m/s 。 3.实验： 探究平抛运动的特点 1. C 【解析】 平抛运动的特点为初速度水平且只受 重力， 所以是变速曲线运动， C 正确。 2. C 【解析】 抛体运动分为斜抛、 平抛、 竖直上抛 和竖直下抛， 可能是直线运动， 也可能是曲线运动， A 、 B 错误； 抛体运动都是只受重力， 加速度恒定， 是匀变 速运动， D 错误。 3. BD 【解析】 小球做平抛运动的起点不是槽口的 端点， 而是球的球心在槽口上方时， 球心在板上的水平 投影点， 该投影点的位置要比槽口的位置高一些， B 、 D 正确。 4. ACD 【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。 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。 5. （ 1 ） 2 （ 2 ） －10 －1.25 【解析】 （ 1 ） 在 x 轴方向上 x ab ＝v 0 T ， 在竖直方向上 h bc －h ab ＝gT 2 ， 代入数据解得 T＝0.1 s ， v 0 ＝2 m/s 。 （ 2 ） 小 球经过 b 点时的竖直分速度 v by ＝ h ac 2T ＝1.5 m/s ， 小球从开 始运动到经过 b 时历时 t b ＝ v by g ＝0.15 s ， 说明小球经过 a 点时已经运动了 t a ＝0.05 s ， 所以小球抛出点的坐标为 x＝－v 0 t a ＝－10 cm ； y＝－ 1 2 gt 2 a ＝－1.25 cm 。 6. 相等 L g 姨 2 gL 姨 【解析】 小球做平抛运动， 水平方向的分运动是匀速直线运动， 在相等的时间内， 水平位移是相等的， 因此时间相等。 在竖直方向， 位移 的增量满足关系 L＝g （ Δt ） 2 ， 则这段时间为 Δt＝ L g 姨 。 水 平位移 2L＝v 0 Δt ， 结合前式可得 v 0 ＝2 gL 姨 。 7. C 【解析】 由平抛运动规律， 竖直方向 y＝ 1 2 gt 2 ， 水平方向 x＝v 0 t ， 故 v 0 ＝x g 2y 姨 ， 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 正确。 8. A 【解析】 设小球下落高度 h ， 由 h＝ 1 2 gt 2 ， 得 t＝ 2h g 姨 ； 水平方向位移 x＝v 0 t ， 即 x=v 0 2h g 姨 ， 可见 x 与 v 0 成正比， 在速度标尺上的速度值应该是均匀分布的， A 正确。 9. （ 1 ） 水平 初速度相同 （ 2 ） 1.6 （ 3 ） 1.5 2 【解析】 （ 1 ） 要使小球做平抛运动， 斜槽末端切线 应水平， 同时为了使每次平抛的初速度相同， 应让小球 从同一位置由静止释放。 （ 2 ） 由 x＝v 0 t ， y＝ 1 2 gt 2 得 v 0 ＝ x g 2y 姨 ， 将（ 32.0 ， 19.6 ） 代入得 v 0 ＝0.32× 9.8 2×0.196 姨 m/s＝ 1.6 m/s 。 （ 3 ） 由图丙可知， 小球由 A→B 和由 B→C 所 用时间相等， 且有 Δy＝gT 2 ， x＝v 0 T ， 解得 v 0 ＝1.5 m/s ， v By ＝ y AC 2T ＝2 m/s 。 4.抛体运动的规律 1. BCD 【解析】 平抛运动的物体只受重力， 加速度 为重力加速度， 所以平抛运动为匀变速曲线运动， A 错 误， B 正确； 由于水平方向速度不变， 所以 C 、 D 正确。 2. C 【解析 】 物体做平抛运动 ， 水平方向上有 x＝ v 0 t ， 竖直方向上有 h＝ 1 2 gt 2 ， 解得 x＝v 0 2h g 姨 ， 所以由抛 出时物体的高度和初速度决定， C 正确。 3. C 【解析】 当其水平分位移与竖直分位移相等时， v 0 t＝ 1 2 gt 2 ， 可得运动时间 t＝ 2v 0 g ， 水平分速度 v x ＝v 0 ， 竖 直分速度 v y ＝gt＝2v 0 ， 合速度 v＝ v 2 x +v 2 y 姨 ＝ 5 姨 v 0 ， 合位移 s＝ x 2 +y 2 姨 ＝ 2 2 姨 v 2 0 g ， C 错误。 4. A 【解析】 平抛运动竖直方向做自由落体运动， 根据 v 0 ＝gt 可得 t＝ v 0 g ， A 正确。 5. BD 【解析】 由 t＝ x v 0 ， 因 x 不确定， 故不能说 v 0 越大则 t 越小 ， A 错误 ； 物体做平抛运动的时间 t＝ 2h g 姨 ， 因 g 一定， 故 t∝ h 姨 ， B 正确 ； C 项中没有 说明从什么时间开始计时， 故下落高度之比未必是 1 ∶ 3 ∶ 5 ∶ …， C 错误； 因平抛运动的加速度恒定， 故 D 正确。 6. D 【解析】 设小球的初速度为 v 0 ， 抛出 t 时间后 小球落在斜面上。 根据速度方向与斜面垂直， 求得 t 时 小球的竖直速度 v y ＝ v 0 tan 兹 ， 故时间 t＝ v y g ＝ v 0 gtan 兹 。 t 时间 4