课时测评20 探究平抛运动的特点（word练习）-【金版新学案】2026年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

课时测评20　探究平抛运动的特点 (时间：30分钟　满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1.(8分)(2022·浙江1月·T17)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)。 (1)下列说法正确的是　　　　。 A.实验所用斜槽应尽量光滑 B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来 C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据 (2)根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝　　　　。 A. B. C.x0 D.x0 (3)在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)C　(2)D　(3)确保多次平抛运动的轨迹相同 解析：(1)只需要保证小球每次从同一位置静止释放，到达斜槽末端的速度大小都相同，与实验所用斜槽是否光滑无关，故A错误；画轨迹时应舍去误差较大的点，把误差较小的点用平滑的曲线连接起来，故B错误；求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，减小读数产生的偶然误差，故C正确。故选C。 (2)坐标原点O为抛出点，由平抛运动规律有x0＝v0t，y0＝gt2，联立解得平抛运动的初速度大小为v0＝x0，故选D。 (3)小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证到达斜槽末端的速度大小都相同，从而能确保多次平抛运动的轨迹相同。 2.(6分) (2023·广东肇庆模拟预测)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平。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，则小球平抛的初速度为　　　　　m/s。(g取9.8 m/s2) (3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每格的边长L＝5 cm，通过实验记录小球运动途中的三个位置，如图丙，则该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/s2) 答案：(1)初速度相同　(2)1.6　(3)1.5　2 解析：(1)每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛的初速度相同。 (2)分析题图乙，O点为拋出点，取坐标点 x＝32.00 cm＝0.32 m y＝19.6 cm＝0.196 m 在竖直方向上有y＝gt2 水平方向上有x＝v0t 联立解得小球平抛的初速度v0＝1.6 m/s。 (3)分析题图丙知L＝5 cm＝0.05 m，小球由A到B和由B到C在水平方向位移相等，均为x＝3L，运动时间间隔T相等，在竖直方向，位移差Δy＝2L 由匀变速直线运动的推论Δy＝gT2 可得T＝＝0.1 s 初速度为v0'＝＝1.5 m/s 根据匀变速直线运动中，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可知在B点的竖直分速度为vBy＝＝2 m/s。 3.(8分)在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图1所示的装置。 实验操作的主要步骤如下： A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直； B.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A； C.将木板沿水平方向向右平移一段距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹B； D.再将木板水平向右平移同样距离x，让小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，在白纸上得到痕迹C。 若测得x＝20 cm，A、B间距离y1＝15 cm，B、C间距离y2＝25 cm，已知当地的重力加速度g取10 m/s2。 (1)根据上述直接测量的量和已知的物理量可以计算出小球平抛的初速度v0＝　　　　m/s。 (2)关于该实验，下列说法中不正确的是　　　　。 A.斜槽轨道不一定光滑 B.每次释放小球的位置必须相同 C.每次小球均需由静止释放 D.小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度h，再由机械能守恒求出 (3)另外一位同学根据测量出的不同x情况下的y1和y2，令Δy＝y2－y1，并描绘出了如图2所示的Δy-x2图像，若已知图线的斜率为k，则小球平抛的初速度大小v0与k的关系式为　　　　　　　。 答案：(1)2　 (2) D　(3)v0＝ 解析：(1)小球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，所以Δy＝y2－y1＝gt2 解得t＝0.1 s 小球平抛的初速度为v0＝＝ m/s＝2 m/s。 (2)实验中需要小球每次做平抛运动的轨迹相同，即从斜槽末端抛出时的初速度相同，所以每次释放小球的位置必须相同，且每次小球均需由静止释放，而斜槽轨道并不一定要光滑，故A、B、C正确；由于斜槽不可能完全光滑，且存在空气阻力，所以不能由机械能守恒求解小球的初速度，故D错误。故选D。 (3)根据(1)题分析可知x＝v0t＝v0，整理得Δy＝x2，所以k＝，解得v0＝。 4.(8分)为了探究做平抛运动的物体在竖直方向的运动规律，某同学设计了下面一个实验。 (1)如图甲所示，OD为一竖直木板，小球从斜槽上挡板处由静止开始运动，离开O点后做平抛运动，右侧用一束水平平行光照射小球，小球在运动过程中便在木板上留下影子。图甲是用频闪照相机拍摄的小球在运动过程中的位置以及在木板上留下的影子的位置，如图中A、B、C、D点。现测得各点到O点的距离分别为5.0 cm、19.8 cm、44.0 cm、78.6 cm。试根据影子的运动情况讨论小球在竖直方向上的运动情况。(已知照相机的闪光频率为10 Hz)　　　　　　 　　　　　　 (2)若将平行光改为沿竖直方向，小球在运动过程中会在地面上留下影子，如图乙所示，用频闪照相机拍摄的影子的位置，如图中的O'、A'、B'、C'、D'点。现测得各点到O'点的距离分别为19.6 cm、39.8 cm、60.2 cm、79.6 cm，试根据影子的运动情况讨论小球在水平方向上的运动情况。　　　　　　 　　　　　　 答案：见解析 解析：(1)小球运动过程中在木板上留下的影子反映了小球在竖直方向的运动情况，照相机的闪光周期T＝ s＝0.1 s，根据逐差法可得，影子运动的加速度大小为a＝ m/s2＝9.75 m/s2≈9.8 m/s2，加速度约等于重力加速度，可见，小球在竖直方向的运动为自由落体运动。 (2)小球在地面上留下的影子的运动情况反映了小球在水平方向的运动情况。各点到O'点的距离即小球在对应时间内在水平方向上的位移，可以作出水平位移—时间图像来判断小球在水平方向的运动情况，水平位移—时间图像如图所示，由图像可以看出，小球水平位移—时间图线为一条经过原点的直线，说明位移随时间均匀变化，即影子的运动为匀速直线运动，也就说明小球在水平方向的运动为匀速直线运动。 5.(6分)(2024·安徽淮南模拟)在地球上用如图甲所示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)。 答案：(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，所以小球经过a点时竖直分速度不为0，a点不是小球的抛出点。 (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，所以初速度 v0＝＝0.96 m/s。 (3)在竖直方向有Δy＝l＝gT2，解得g＝9.6 m/s2。 6.(8分)(2024·广东二模)为了测量“小物块与水平桌面之间的动摩擦因数”，某同学设计了如图甲所示的实验。与水平桌面平滑连接的四分之一圆弧紧靠挡板P，挡板底端通过强力吸盘可以吸附在桌面的任意位置。将小物块从圆弧上的A点由静止释放，小物块运动至桌面边缘后水平飞出。用刻度尺测出圆弧最低点到桌面边缘的距离L和小物块落地点到桌面边缘的水平距离x。改变挡板在水平桌面上的吸附位置，重复上述过程。根据测量数据绘制的L-x2图像如图乙所示，已知桌面到水平地面的高度h＝0.8 m，重力加速度g＝10 m/s2。 (1)小物块从A点由静止释放后，滑至圆弧最低点时的速度大小为　　　　　m/s。 (2)小物块与水平桌面之间的动摩擦因数为　　　　　 。 (3)若将小物块的释放点沿圆弧往上移，根据多次实验测量的数据绘制出的L-x2图像如图中虚线所示，则正确的图像是　　　　。 答案：(1)1　(2)0.1　(3)C 解析：(1)(2)根据运动学公式有v2－＝－2μgL 由小物块飞出后做平抛运动有x＝vt＝v 联立可得L＝－x2 结合题图乙，解得μ＝0.1，v0＝1 m/s。 (3)根据上述L与x2的关系式可知，若将小物块的释放点沿圆弧往上移，小物体到达圆弧最低点速度v0增大，图像的斜率不变，与纵轴交点坐标增大。故选C。 7.(6分)(2025·广东湛江期末)用图1装置做“探究平抛运动特点”的实验时，用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下。某次实验，频闪照相记录两小球在不同时刻的位置如图2所示。 (1)为了减小空气阻力的影响，实验所用的小球应选小　　　　(选填“钢”或“塑料”)球。 (2)实验时，有以下两个步骤：a.用小锤击打弹性金属片；b.打开频闪仪。正确的操作顺序是　　　　(选填“先a后b”“先b后a”或“a和b同时”)。 (3)利用图2，根据任意时刻A、B两球　　　　相同，可判断A球竖直方向做自由落体运动，根据　　　　　　　　　　，可判断A球水平方向做匀速直线运动。 (4)若实验所用小球直径为D，用刻度尺测得图2中小球直径为d，B球三个相邻时刻的竖直高度差分别为y1、y2，A球两个相邻时刻的水平距离为x，重力加速度为g。利用这些数据计算A球平抛初速度为　　　　。 答案：(1)钢　(2)先b后a　(3)竖直高度　相邻两位置水平距离相等　(4)x 解析：(1)为了减小空气阻力影响，小球应选用质量大、体积小的，即选用密度大的小钢球。 (2)为了避免频闪照片记录区域上方出现大量的空白，实验时，应先打开频闪仪，再用小锤击打弹性金属片，即先b后a。 (3)B球做自由落体运动，利用题图2，根据任意时刻A、B两球竖直高度相同，可判断A球竖直方向做自由落体运动；A球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，根据相邻两位置水平距离相等，可判断A球水平方向做匀速直线运动。 (4)若实验所用小球直径为D，用刻度尺测得题图2中小球直径为d，则实际长度与频闪照片上长度的比例为k＝，由题知B球三个相邻时刻的竖直高度差为y1、y2，A球两个相邻时刻水平距离为x，则实际值分别为，令相邻小球之间的时间间隔为T，则有－＝gT2，＝v0T 解得v0＝x。 学科网（北京）股份有限公司 $