第4章 实验5 探究平抛运动的特点(Word练习)-【高考快车道】2026年高考物理大一轮总复习

实验五　探究平抛运动的特点 1.（2023·北京高考17题节选）用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。 （1）关于实验，下列做法正确的是　　　　（填字母）。 A.选择体积小、质量大的小球 B.借助重垂线确定竖直方向 C.先抛出小球，再打开频闪仪 D.水平抛出小球 （2）图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2为某次实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做　　　　运动；根据　　　　，可判断A球水平方向做匀速直线运动。 （3）某同学使小球从高度为0.8 m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动（每秒频闪25次），最多可以得到小球在空中运动的　　　个位置。 2.（2025·广西桂林模拟）如图甲所示是“研究平抛运动”的实验装置。 （1）关于本实验，下列说法正确的是　　　　。 A.斜槽轨道必须光滑 B.斜槽轨道末端必须水平 C.小球每次从斜槽上不相同的位置自由滚下 D.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来 （2）某同学只记录了小球运动轨迹上的a、b、c三点，并以a点为坐标原点建立直角坐标系，得到如图乙所示的图像。已知重力加速度g取10 m/s2，由图乙可知，小球做平抛运动的初速度大小为v0＝　　　　m/s；小球抛出点的坐标为　　　　（单位： cm）。 3.（2025·四川成都模拟）某物理兴趣小组开展了对平抛运动规律的创新性探究，设计了如图甲所示的实验： 将小钢球从坐标原点O水平抛出，做平抛运动。两束光分别沿着与坐标轴平行的方向照射小球，在两个坐标轴光屏上留下了小钢球的两个影子。回答下列问题： （1）影子1做　　　　　　运动，影子2做　　　　　　　运动。 （2）图乙是小张同学研究小钢球在斜面上做平抛运动的实验装置。每次将小钢球从弧型轨道同一位置静止释放逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ并确保轨道末端位置不变，保证小球每次都能顺利地从轨道末端水平抛出并落到斜面上，获得不同的水平射程x，最后根据测量数据作出了如图丙所示的x-tan θ图像，取g＝10 m/s2。则由图丙可知，小钢球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0＝　　　　m/s。（结果保留1位小数） 4.（2025·安徽淮南模拟）在地球上用如图甲所示的实验装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的刀片，当悬线摆至P点处时能轻易被割断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10 s。照片大小如图乙中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为5∶12，则： （1）由已知信息，可知a点　　　　（选填“是”或“不是”）小球的抛出点。 （2）由已知信息，若不计其他阻力，可以算出小球做平抛运动的初速度是　　　　m/s。（保留2位有效数字） （3）由已知信息，可以推算出地球表面的重力加速度为　　　　m/s2。（保留2位有效数字） 5.（2025·广东佛山调研）2024年9月推出的某国产手机拥有多项先进技术，其连拍功能可实现每隔T＝ s拍一张照。某实验探究小组利用该手机的连拍功能来探究平抛运动规律。 （1）该小组用手机对一做平抛运动的小球进行连拍，取从抛出点开始连拍的5张照片进行电脑合成，得到图甲。进一步作图后，得到图乙所示的图像，经测量，发现水平方向相邻小球的间距几乎相等，说明小球在水平方向做　　　　运动。 （2）若小球的实际直径为D，照片上相邻小球间距均为x，照片上小球直径为d，则小球平抛的初速度表达式v0＝　　　　。（用题中字母表示） （3）利用游标卡尺测得小球的实际直径如图丙所示，则小球的直径D＝　　　　cm，用刻度尺测得照片（图乙）中小球直径d＝0.56 cm，通过计算，可得实际长度与照片中的长度之比为　　　　。 （4）用刻度尺测得照片（图乙）中y1＝0.94 cm、y2＝1.21 cm、y3＝1.48 cm、y4＝1.75 cm，通过计算，小球在竖直方向实际运动的加速度a＝　　　　m/s2（结果保留3位有效数字），若该值与当地的重力加速度大小相近，又因小球做平抛运动，竖直方向初速度为零，则说明小球在竖直方向做自由落体运动。 6.（2025·湖南永州模拟）2024年夏天异常炎热，水枪玩具销售火爆，不仅儿童玩水枪，有的成年人也玩。周潇同学有一把电动水枪，它有三种模式，一种是散射，一种是直线连续喷射，还有一种是脉冲式发射。周潇同学想测定后两种模式水枪的发射速度。 　 （1）如图甲所示，他将电动水枪水平固定在铁架台上，采用直线连续喷水模式，按压扳机后细水柱沿直线喷出，在空中划出一条曲线。在铁架台后面平行于水枪竖直固定一块坐标板，使O点处于枪口位置，x轴与枪口在同一水平线上，水枪喷水后用手机拍照，得到如图乙所示的轨迹。重力加速度取g＝10 m/s2，根据图中轨迹可得初速度v0＝　　　m/s。（结果保留1位小数） （2）如果水枪并不完全水平，而是枪口略向下偏，则根据图乙数据测出的初速度相对实际值　　　（选填“偏大”“相等”或“偏小”）。 （3）改用脉冲发射方式，每次发射都射出一个“水弹”（很短的小水柱）。测出枪口的高度及“水弹”的射程。改变水枪高度，多次实验。根据实验数据作出枪口高度（y）与射程的平方（x2）关系图线如图丙所示： 重力加速度取g＝10 m/s2，由图可知水枪发射 “水弹” 的初速度大小为　　　　m/s。 实验五　探究平抛运动的特点 1.（1）ABD　（2）自由落体　A球相邻两位置水平距离相等　（3）10 解析：（1）用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，选择体积小、质量大的小球可以减小空气阻力的影响，A正确；本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确；实验过程先打开频闪仪，再水平抛出小球，C错误，D正确。 （2）根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可以判断出A球竖直方向做自由落体运动；根据A球相邻两位置水平距离相等，可以判断A球水平方向做匀速直线运动。 （3）小球从高度为0.8 m的桌面水平抛出，根据h＝gt2，解得t＝0.4 s，频闪仪每秒频闪25次，频闪周期T＝ s＝0.04 s，故最多可以得到小球在空中运动个数为＝10。 2.（1）B　（2）2　（－10，－1.25） 解析：（1）为了使小球每次从斜槽末端抛出时的初速度水平且大小相等，小球应每次都从斜槽上相同的位置由静止自由滚下，斜槽轨道末端必须水平，而斜槽轨道是否光滑对实验要求无影响，故A、C错误，B正确；由于实验中存在误差，坐标纸上所记录的点不一定严格地分布在一条抛物线上，所以在绘制小球运动轨迹时，应先舍去一些误差较大的点，将误差较小的点用平滑曲线连接起来，而这些点有的可能在曲线上，有的可能靠近并均匀分布在曲线两侧，故D错误。 （2）因相邻两点的水平距离相等，故相邻两点间的时间间隔相等，设为T，竖直方向有Δy＝gT2 解得T＝0.1 s 则小球做平抛运动的初速度大小为 v0＝＝2 m/s 小球运动到b点时的竖直分速度大小为 vby＝＝1.5 m/s 小球从抛出点运动到b点所用的时间为 t'＝＝0.15 s 则小球抛出点的横坐标为x＝xb－100v0t'＝－10 cm 纵坐标为y＝yb－100×vbyt'＝－1.25 cm 故小球抛出点的坐标为（－10，－1.25）（单位： cm）。 3.（1）匀速直线　自由落体　（2）0.7 解析：（1）影子1反映小钢球在水平方向的运动，所以影子1做匀速直线运动。影子2反映小钢球在竖直方向的运动，所以影子2做自由落体运动。 （2）根据平抛运动规律有x＝v0t，y＝gt2，tan θ＝ 联立解得x＝tan θ 由图丙可知＝0.1 m 解得v0≈0.7 m/s。 4.（1）不是　（2）0.96　（3）9.6 解析：（1）因为竖直方向相邻两相等时间内的位移之比为1∶2∶3，不符合初速度为0的匀加速直线运动连续相等时间内位移之比为1∶3∶5的特点，故a点竖直分速度不为0，故a点不是抛出点。 （2）根据题意可知a、b间水平距离为l＝4× cm＝9.6 cm。 小球在水平方向做匀速直线运动，所以小球做平抛运动的初速度v0＝＝0.96 m/s。 （3）竖直方向Δy＝l＝gT2，解得g＝9.6 m/s2。 5.（1）匀速直线　（2）　（3）2.240　4∶1　（4）9.72 解析：（1）由题知水平方向相邻小球的间距几乎相等，则说明小球在水平方向做匀速直线运动。 （2）由题意可知，照片中小球的初速度为v＝，照片与实际的比例关系为，故有＝，得v0＝。 （3）20分度游标卡尺的读数精确度为0.05 mm，小球的直径即为游标卡尺的读数，小球的直径D＝22 mm＋8×0.05 mm＝22.40 mm＝2.240 cm，照片中小球直径d＝0.56 cm，则实际长度与照片中的长度之比为＝＝。 （4）由于实际长度为照片中的长度的4倍，根据逐差法可得照片中小球在竖直方向运动的加速度为a'＝＝2.43 m/s2，则小球实际的加速度a＝4a'＝9.72 m/s2。 6.（1）2.5　（2）偏小　（3）5　 解析：（1）在题图乙中选点（100 cm，80 cm）， 根据y＝gt2，x＝v0t 代入数据解得t＝0.4 s，v0＝2.5 m/s。 （2）如果水枪枪口略向下偏，由于v0＝x，x会偏小，y会偏大，所以根据题图乙数据测出的初速度相对实际值偏小。 （3）由y＝gt2 x＝v0t 消去t可得y＝x2 在题图丙中如果都取米为单位，则可得图线斜率 k＝＝ m－1＝0.2 m－1 解得v0＝5 m/s。 实验六　探究向心力大小的表达式 1.（1）控制变量法　（2）3　（3）见解析 解析：（1）根据F＝mω2r可知，为了探究向心力大小与小球质量的关系，应控制半径r相等，角速度ω大小相等，即采用控制变量法。 （2）为研究向心力大小跟转速的关系，必须要保证质量和转动半径均相等，则应比较题表中的第1组和第3组数据。 （3）本实验中产生误差的原因有：质量的测量引起的误差；弹簧测力套筒的读数引起的误差等。 2.（1）质量和半径　ω2＝　（2）存在摩擦力的影响　0.75 解析：（1）由向心力公式Fn＝mω2r可知，需要控制保持质量和半径不变，探究向心力和角速度的关系 根据ω＝ 可得ω2＝。 （2）实际表达式为F＋Ff＝mω2r 图线不过坐标原点的原因是存在摩擦力的影响 图线斜率k＝mr＝0.75 kg·m。 3.（1）保持不变　（2） F1＝mL　（3）　F2＝ 解析：（1）力传感器1的示数始终等于小球和遮光片的总重力，示数保持不变。 （2）甲同学实验时，周期T1＝ 如果表达式成立，即F1＝mL＝mL 则向心力公式得到验证。 （3）乙同学实验时，遮光片N2次遮光的总时间为t2，一次遮光的平均时间为t0＝ 小球运动的线速度v2＝＝ 如果表达式成立，即F2＝m＝ 则向心力公式得到验证。 4.（1）11.50　（2）见解析图　（3）0.106　 （4）F＝kv2＋mg　（5）见解析 解析：（1）钢球直径d＝11 mm＋10×0.05 mm＝11.50 mm。 （2）画出F-v2的关系图像如图所示。 （3）根据F－mg＝m，可得F＝v2＋mg，由F-v2图像的截距可知，钢球的重力为mg＝0.106 N。 （4）若图像的斜率为k，钢球质量为m，重力加速度为g，则F与v2的关系式为F＝kv2＋mg。 （5）产生误差的主要原因是光电门测出的是遮光条通过时的速度，大于钢球球心通过最低点的速度。 5.（2）ω2　（3）mω2 解析：（2）②图线为曲线，对②图线的数据进行分析可以看出，当ω增大为原来的2倍时，F约增大为原来的4倍，当ω增大为原来的3倍时，F约增大为原来的9倍，由此可知，F与ω2成正比，则以F为纵轴，ω2为横轴，则图像是一条过原点的直线，故图丙图像横坐标x代表的是ω2。 （3）由第（2）问分析知，在r一定时，F与ω2成正比；F-r图像又是一条过坐标原点的直线，则F与r成正比，由牛顿第二定律可知，F也应与m成正比，归纳可知，该直线的斜率为mω2。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $