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（新高考）

课时测评20　探究平抛运动的特点 (时间：30分钟　满分：45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)(2021·全国乙卷·T22)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。 完成下列填空：(结果均保留2位有效数字) (1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为______ m/s，竖直分量大小为______ m/s。 (2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为________ m/s2。 答案：(1)1.0　2.0　(2)9.7 解析：(1)小球水平方向做匀速直线运动，因此小球在A点速度的水平分量为v0＝ m/s＝1.0 m/s 小球竖直方向做自由落体运动，因此小球在A点速度的竖直分量为vy＝ m/s≈2.0 m/s。 (2)由竖直方向的自由落体运动可得 g＝ 代入数据可得g＝9.7 m/s2。 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＝＝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＝≈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．(9分)(2024·山东青岛月考)利用智能手机自带的各种传感器可以完成很多物理实验。某同学利用如图所示的实验装置，结合手机的传感器功能测定当地的重力加速度，实验步骤如下： Ⅰ.实验前用游标卡尺测出小球的直径d＝5.00 mm； Ⅱ.实验装置中固定轨道AB的末端水平，在轨道末端安装一光电门，光电门通过数据采集器与计算机相连，测量小球离开轨道时的速度，将小球从轨道的某高度处由静止释放，小球运动一段时间后，打到竖直记录屏MN上，记下落点位置。然后通过手机传感器的测距功能，测量并记录小球做平抛运动的水平距离x和竖直下落距离h； Ⅲ.多次改变屏MN与抛出点B的水平距离x，使小球每次都从轨道的同一位置处由静止释放，重复上述实验，记录多组x、h数据，如下表所示。 实验顺序 1 2 3 4 5 x(cm) 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 x2(×10-2 m2) 1.00 2.25 4.00 6.25 9.00 h(cm) 4.87 10.95 19.50 30.52 43.91 请根据上述数据，完成下列问题： (1)在给定的坐标纸上作出x2 ­h的图像。 (2)若光电计时器记录的平均遮光时间t＝0.005 s，根据上述图像求得当地的重力加速度大小g＝________ m/s2(结果保留3位有效数字)。 (3)若实验中，每次记录的h值均漏掉了小球的半径，按照上述方法计算出的重力加速度大小与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 答案：(1)见解析图　(2)9.73(9.68～9.78均可)　(3)不变 解析：(1)描点作图如图所示。 (2)小球过B点水平抛出的速度为v0＝＝1 m/s 由h＝gt2，x＝v0t可得x2与h的关系为x2＝ 结合x2 ­h图像可得 m＝ m，解得g≈9.73 m/s2。 (3)在(2)中k＝，可知漏掉了小球的半径，不影响重力加速度g的计算，即计算出的重力加速度大小与真实值相比不变。 学生用书第83页 学科网（北京）股份有限公司 $