5.3 实验：探究平抛运动的特点 同步练 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

高中物理人教版必修第二册 第五章《抛体运动》 5.3实验：探究平抛运动的特点 同步练答案 1、 单项选择题（共计5题，每小题5分，共计25分） 1.C　[平抛运动只受重力的作用，加速度为g，速度方向不断改变，是匀变速曲线运动，A、B、D错误；平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，C正确。] 2.答案　C 解析　小球做平抛运动，加速度恒为g，则速度的变化量Δv＝gΔt恒定，方向始终为竖直向下，故选C. 3.答案　A 解析　设MN＝2h，则到达O点的速度v＝，则NP＝v＝2h， 即MN与NP的长度之比为1∶1，故选A. 4.B　[设物体平抛的初速度为v0，经过时间t，物体在竖直方向的速度vy＝gt，故tan θ＝，故tan θ与t成正比，选项B正确。] 5.答案　C 解析　要使质点到达斜面时位移最小，则质点的位移应垂直斜面，如图所示，有x＝v0t，y＝gt2，且tan θ＝＝＝，所以t＝＝，选项C正确． 2、 多项选择题（共计3题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计18分） 6.答案　BCD 解析　做平抛运动的物体速度方向时刻都在变化，所以v1和v2的方向不可能相同，故A错误；平抛运动是匀加速曲线运动，所以若v2是后一时刻的速度，则一定有v1<v2，故B正确；匀加速曲线运动速度变化量的方向一定与加速度的方向相同，所以Δv的方向和重力加速度g的方向相同，即一定竖直向下，故C正确；根据加速度的定义有g＝，所以有Δv＝gΔt，故D正确． 7.答案　AB 解析　由vy2＝2gh，可得vy＝＝ m/s＝5.0 m/s，着地时的速度方向与水平地面的夹角为45°，所以着地时水平速度和竖直速度的大小相等，所以滑雪者离开平台边缘时的速度大小v0＝vy＝5.0 m/s，故A正确；由vy＝gt得，滑雪者在空中运动的时间t＝0.5 s，滑雪者在水平方向上做匀速直线运动，水平距离为x＝v0t＝2.5 m，故B正确，C错误；滑雪者着地的速度大小为v′＝＝5 m/s，故D错误． 8.答案　CD 解析　运动员从A点做平抛运动落到斜坡上的B点的过程中，运动员的位移方向与水平方向的夹角等于斜面的倾角θ，设速度方向与水平方向之间的夹角为α，则tan α＝2tan θ，显然α≠θ，选项A错误；运动员落到斜坡上时的合速度大小v＝，选项B错误；根据tan θ＝＝＝，运动员在空中经历的时间t＝，选项C正确；运动员的落点B与飞出点A间的距离s＝＝，选项D正确． 三、填空题（共计2题，共计20分） 9.答案　(1)末端水平　水平　初速度相同　(2)大小相同　(3)2.0 解析　(1)实验前应反复调节实验装置，直到斜轨末端水平，保证小球抛出时初速度水平，做平抛运动，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球水平抛出的初速度相同． (2)平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了保证小球在相邻痕迹点的水平距离大小相同． (3)由Δy＝gT2，解得T＝＝＝ s＝0.1 s，小球做平抛运动的初速度v0＝＝ m/s＝2.0 m/s. 10.[解析]　根据平抛运动的规律：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动解答。 (1)本实验中要保证钢球飞出斜槽末端时的速度水平，即钢球做平抛运动，且每次飞出时的速度应相同，所以只要每次将钢球从斜槽上同一位置由静止释放即可，故B、D正确。 (2)a．平抛运动的起始点应为钢球静置于Q点时，钢球的球心对应纸上的位置，由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动，所以在确定y轴时需要y轴与重垂线平行； b．由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比为1∶3∶5∶7∶…可知，由于A点不是抛出点，所以＞；设AB、BC间所用的时间为T，竖直方向有：y2－y1＝gT2，水平方向有：x＝v0T，联立解得：v0＝x。 (3)平抛运动的特性：初速度为v0，加速度为g，细管水平喷出水柱满足要求，A正确；用频闪照相法在同一底片上记录钢球不同时刻的位置即平抛运动的轨迹上的点，平滑连接在一起即为平抛运动轨迹，所以此方案可行，B正确；将铅笔垂直于竖直的白板放置，以一定初速度水平抛出，笔尖与白纸间有摩擦阻力，所以铅笔做的不是平抛运动，故此方案不可行，C错误。 [答案]　(1)BD　(2)a．球心　需要　b．大于　x　(3)AB 四、解答题（共计3题，共计37分） 11.答案　(1)10 m/s　(2)20 m/s　(3)15 m 解析　将平抛运动分解为水平和竖直两个方向，由题意作出运动轨迹如图所示 (1)设初速度为v0，则tan α＝＝1，vy1＝gt，代入数据得v0＝10 m/s (2)由图可知cos β＝，则 v＝＝ m/s＝20 m/s (3)由vy22＋v02＝v2得 vy2＝＝ m/s＝10 m/s 在竖直方向上有vy22＝2gh 代入数据得h＝15 m. 12.[解析]　(1)设小球刚到达斜面顶端时竖直分速度的大小为vy， 水平分速度为v0，合速度为v， 由v＝2gh得，vy＝＝4 m/s 由题意可知，小球落到斜面顶端刚好与斜面平行，则 vy＝v0tan 53° 解得v0＝＝3 m/s。 (2)由vy＝gt1得 平抛运动的时间t1＝＝0.4 s 所以水平距离x＝v0t1＝3×0.4 m＝1.2 m。 [答案]　(1)3 m/s　(2)1.2 m 13.思路点拨：排球被击出后做平抛运动，若速度过大就会出界，若速度过小就会触网。 [解析]　(1)如图所示，排球恰不触网时其运动轨迹为Ⅰ，排球恰不出界时其运动轨迹为Ⅱ，根据平抛运动的规律，由x＝v0t和h＝gt2可得，当排球恰不触网时有 x1＝3 m，x1＝v1t1　 ① h1＝2.5 m－2 m＝0.5 m，h1＝gt　 ② 由①②可得v1＝3 m/s 当排球恰不出界时有 x2＝3 m＋9 m＝12 m，x2＝v2t2　 ③ h2＝2.5 m，h2＝gt　 ④ 由③④可得v2＝12 m/s 所以排球既不触网也不出界的速度范围是 3 m/s＜v0≤12 m/s。 (2)如图所示为排球恰不触网也不出界的临界轨迹。设击球点的高度为h，根据平抛运动的规律有 x1＝3 m，x1＝v0t′1　 ⑤ h′1＝h－2 m，h′1＝gt′　 ⑥ x2＝3 m＋9 m＝12 m，x2＝v0t′2　 ⑦ h′2＝h＝gt′　 ⑧ 由⑤⑥⑦⑧式可得，所求高度h＝ m。 [答案]　(1)3 m/s＜v0≤12 m/s　(2) m 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版必修第二册 第五章《抛体运动》 5.3实验：探究平抛运动的特点 同步练 1、 单项选择题（共计5题，每小题5分，共计25分） 1．关于平抛运动，下列说法中正确的是(　　) 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．平抛运动是变加速曲线运动 2．某人站在平台上平抛一小球，球离手时的速度为v1，落地时的速度为v2，不计空气阻力，能表示出速度矢量的变化过程的是(　　) 3.如图所示，竖直线MN中点O处有一倾斜挡板，现从M点由静止释放一小球，在O点被挡板反弹，速度方向变为水平，大小不变，然后落到地面上的P点．不计空气阻力，已知P、N在同一水平线上，则MN与NP的长度之比为(　　) A．1∶1 B．2∶1 C．3∶2 D．4∶3 4.．如图所示，下面关于物体做平抛运动时，它的速度方向与水平方向的夹角θ的正切tan θ随时间t的变化图像正确的是(　　) A　　　　　B　　 　　C　 　　　　D 5.如图所示，若质点以初速度v0正对倾角为θ＝37°的斜面水平抛出，要求质点到达斜面时位移最小，则质点的飞行时间为(重力加速度为g，tan 37°＝)(　　) A. B. C. D. 2、 多项选择题（共计3题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计18分） 6.一物体做平抛运动，在两个不同时刻的速度分别为v1和v2，时间间隔为Δt，重力加速度为g，那么(　　) A．v1和v2的方向可能相同 B．若v2是后一时刻的速度，则v1<v2 C．由v1到v2的速度变化量Δv的方向一定竖直向下 D．由v1到v2的速度变化量Δv的大小为gΔt 7.如图所示，高为h＝1.25 m的平台上覆盖一层薄冰．现有一质量为60 kg的滑雪爱好者以一定的初速度v向平台边缘滑去，着地时速度的方向与水平地面的夹角为45°(取重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力)．由此可知下列说法正确的是(　　) A．滑雪者离开平台边缘时的速度大小是5.0 m/s B．滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是2.5 m C．滑雪者在空中运动的时间为1 s D．着地时滑雪者的速度大小是5.0 m/s 8.跳台滑雪运动过程可简化为如图所示模型，滑雪运动员从较高的弧形坡面上滑到A处时，沿水平方向飞离坡面，在空中划过一段抛物线后，再落到倾角为θ的斜坡上的B点，若飞出时的速度大小为v0，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则(　　) A．运动员落到斜坡上时，速度方向与坡面平行 B．运动员落到斜坡上时的速度大小是 C．运动员在空中经历的时间是 D．运动员的落点B与飞出点A间的距离是 三、填空题（共计2题，共计20分） 9.某同学设计了一个探究平抛运动的特点的实验．实验装置示意图如图甲所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地凿出一组平行的插槽(图中P0P0′、P1P1′……)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上．实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放．每打完一点后，把B板插入后一槽中同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，用平滑曲线连接各痕迹点就可得到平抛运动的轨迹． (1)实验前应反复调节实验装置，直到斜轨______、A板________、插槽垂直于斜轨末端且P0P0′在斜轨末端正下方．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的________． (2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点之间的水平距离________________． (3)如图乙所示，该同学在实验中记录小球做平抛运动的起点位置为O(未画出)，A(坐标原点)为小球运动一段时间后的位置，根据图中所示平抛运动的部分轨迹，g取10 m/s2，求出小球做平抛运动的初速度为________ m/s.(结果保留两位有效数字) 10.用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 图1 (1)下列实验条件必须满足的有________。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 (2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“需要”或“不需要”)y轴与重垂线平行。 b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则____(选填“大于”“等于”或“小于”)。可求得钢球平抛的初速度v0大小为______(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。 图2 (3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________。　 A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹 B．用频闪照相法在同一底片上记录平抛钢球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹 C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹. 四、解答题（共计3题，共计37分） 11.平抛一物体，当抛出1 s时它的速度方向与水平方向的夹角为45°，落地时速度方向与水平方向成60°角，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求： (1)初速度大小； (2)落地速度大小； (3)抛出点离水平地面的高度． 12．如图所示，一小球从平台上水平抛出，恰好落在平台前一倾角为α＝53°的斜面顶端且速度刚好与斜面平行，已知平台到斜面顶端的高度h＝0.8 m，不计空气阻力，g取10 m/s2。(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)小球水平抛出的初速度v0； (2)斜面顶端与平台边缘的水平距离x。 13.如图所示，排球场的长为18 m，球网的高度为2 m。运动员站在离网3 m 远的线上，正对球网竖直跳起，把球垂直于网水平击出。(不计空气阻力，g取10 m/s2) (1)设击球点的高度为2.5 m，问球被水平击出时的速度在什么范围内才能使球既不触网也不出界？ (2)若击球点的高度小于某个值，那么无论球被水平击出时的速度为多大，球不是触网就是出界，试求出此高度。 学科网（北京）股份有限公司 $