5-3-實驗：探究平拋運動的特點(分層練習)(人教版2019必修第二冊)(解析版)

第3節(jié)實驗：探究平拋運動的特點平拋運動的概念和性質1．關于物體所受合外力的方向，下列說法正確的是（

）A．物體做直線運動時，若速度逐漸增大，則其所受合外力方向一定與速度方向相同B．物體做曲線運動時，所受合外力的方向與物體速度方向可能在同一直線上C．在平拋運動中，物體在任意相同時間內速度的變化量可能不同D．物體做曲線運動時，其速度可能保持不變【答案】A【詳解】A．物體做直線運動時，若速度逐漸增大，則加速度的方向與速度的方向一定相同，根據(jù)牛頓第二定律可知，其所受合外力的方向一定與速度方向相同。故A正確；B．物體做曲線運動的條件是物體所受合外力方向和速度方向不在同一直線上。故B錯誤；C．平拋運動的加速度始終等于重力加速度g，所以在平拋運動中，物體在任意相同時間內速度的變化量一定相同。故C錯誤；D．做曲線運動的物體的速度方向是不斷變化的。故D錯誤。故選A。2．（2022·廣西·高二學業(yè)考試）軍事演習中，飛機投彈的過程可以抽象成如圖所示的過程。在距地面h（h很大）高處以初速度沿水平方向拋出一個小球，不計空氣阻力。研究平拋運動的規(guī)律時主要采用的研究方法是（）A．合成法 B．分解法 C．等效法 D．替代法【答案】B【詳解】研究平拋運動的規(guī)律時主要采用的研究方法是分解法，通常將平拋運動分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動進行分析。故選B。3．（2022·廣東實驗中學附屬江門學校高一階段練習）關于平拋運動，下列說法中正確的是（）A．平拋運動是一種變加速運動 B．做平拋運動的物體加速度隨時間逐漸增大C．做平拋運動的物體每秒內速度增量相等 D．做平拋運動的物體每秒內位移增量相等【答案】C【詳解】AB．做平拋運動的物體只受重力，故加速度恒定，運動軌跡為曲線，故平拋運動為勻加速曲線運動，故AB錯誤；C．由于做平拋運動的物體加速度恒定，故每秒內的速度增量相等，故C正確；D．由于做平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上作勻加速直線運動，有x=v0t故合位移為因s與t非線性關系，則每秒位移增量不等，故D錯誤。故選C。4．（2022·重慶市永川北山中學校高三期中）“套圈圈”是小孩喜愛的一種游戲，游戲規(guī)則是：游戲者站在界線外從手中水平拋出一個圓形圈圈，落下后套中前方的物體，所套即所得如圖所示，小孩站立拋出圈圈并套取了前方一物體，若小孩還想套取后方的另一物體，忽略空氣阻力，則以下方法可行的是（）A．小孩站在同樣的位置，以更大的速度拋出圈圈B．小孩站在同樣的位置，以較小的速度拋出圈圈C．小孩下蹲，以等大的速度拋出圈圈D．小孩退后一步，以等大的速度拋出圈圈【答案】A【詳解】AB．圈圈做平拋運動，則小孩還想套取后方的另一物體，如站在同樣位置，水平位移x增大，運動時間不變，需增大速度，故A正確，B錯誤；C．小孩下蹲，豎直位移減小，運動時間減小，以等大的速度拋出圈圈，則水平位移減小，套不住物體，故C錯誤；D．小孩退后一步，水平位移增大，如以等大的速度拋出圈圈，則運動的水平位移小，套不住物體，故D錯誤。故選A。驗證平拋運動水平方向的規(guī)律5．（2022·廣東茂名·高二期中）一勻速水平飛行的飛機，每隔一段相同的時間投下一顆炸彈，地面上的人員發(fā)現(xiàn)投下的炸彈落地前和飛機始終在同一豎直線上，如圖所示。不計空氣阻力，由此可說明的是（）A．平拋運動的物體豎直方向上做自由落體運動B．平拋運動的物體水平方向上做勻速運動C．平拋運動的物體在豎直方向上做勻速運動D．平拋運動的物體在水平方向上做勻加速運動【答案】B【詳解】炸彈投出后做平拋運動，水平方向上的運動和飛機運動相同，說明炸彈在水平方向上做勻速運動，即平拋運動的物體水平方向上做勻速運動，但不能說明豎直方向的運動規(guī)律。故選B。6．（2022·北京·北師大二附中高三階段練習）二維運動傳感器設計原理如圖甲所示，通過、兩個接收器，計算機可以記錄各個時刻運動物體A的位置坐標。計算機可以根據(jù)位置坐標，分別繪出物體A的水平分速度大?。ㄓ盟教摼€表示）和豎直分速度大?。ㄓ脙A斜實線表示）隨時間變化的圖像，如圖乙所示。根據(jù)題中信息，下列說法錯誤的是（??）A．可以看出物體A在豎直方向的分運動是勻加速運動B．可以看出物體A在水平方向的分運動是勻速運動C．可以求出物體A在豎直方向的加速度的大小D．無法求出物體A做平拋運動初速度的大小【答案】D【詳解】AC．由于實線是豎直分速度隨時間變化情況，它是一條過原點的直線，說明豎直方向上做的是初速度為0的勻加速直線運動，其加速度的大小等于圖線的斜率大小，故豎直方向的加速度可以計算得出，故AC正確；B．又由于虛線表示水平方向的分速度，看出是一條平行于時間軸的直線，說明它做的是勻速運動，故B正確；D．由AC選項分析可知物體豎直方向初速度為0，因此水平方向勻速直線運動的速度大小即為物體做平拋運動的初速度的大小，該水平分速度由圖可以求出，故D錯誤。本題選錯誤項，故選D。7．（2022·廣東·高二學業(yè)考試）“套圈兒”是許多人喜愛的一種游戲。如圖所示，小孩和大人直立在界外同一位置，在同一豎直線上不同高度先后水平拋出小圓環(huán)，并恰好套中前方同一物體，假設圓環(huán)的運動可視為平拋運動，則：（）A．小孩拋出的圓環(huán)速度大小較小 B．兩人拋出的圓環(huán)速度大小相等C．大人拋出的圓環(huán)運動時間較短 D．小孩拋出的圓環(huán)運動時間較短【答案】D【詳解】CD．豎直方向由位移公式可得大人拋出的圓環(huán)，豎直位移較大，故運動時間較長，小孩拋出的圓環(huán)運動時間較短，故C錯誤，D正確；AB．水平方向由位移公式可得兩人扔出的圓環(huán)水平位移相等，可知小孩拋出的圓環(huán)速度大小較大，故AB錯誤。故選D。8．（2022·重慶·萬州純陽中學校高一階段練習）（多選）將一物體在離水平地面高為h處以大小為的初速度水平拋出，物體落地時的速度大小為v，水平射程為l，不計空氣阻力，重力加速度大小為g，則物體在空中飛行的時間為（）A． B． C． D．【答案】BD【詳解】A．根據(jù)可得，物體空中飛行時間為故A錯誤；B．根據(jù)可得，物體空中飛行時間為故B正確；CD．物體落地時豎直方向分速度為根據(jù)可得，物體空中飛行時間為故C錯誤，D正確。故選BD。驗證平拋運動豎直方向的規(guī)律9．（2022·江蘇南京·高二階段練習）研究平拋運動在豎直方向的運動規(guī)律實驗裝置如圖所示，下列說法正確的是（）A．A球的初速度越小，走過的水平距離越大B．無論A球的水平初速度大小如何，它總是和B球同時落地C．用力大小不一樣，A球在空中運動時間就不一樣D．兩球落地速度大小一樣大【答案】B【詳解】A．A球做平拋運動，水平方向做勻速直線運動，A球的初速度越小，走過的水平距離越小，故A錯誤；BC．A球做平拋運動，豎直方向做自由落體運動，根據(jù)用力大小不一樣，A球的水平初速度大小不一樣，但A球下落高度一定，則A球在空中運動時間一定，與B球在空中運動時間相等，故A球總是和B球同時落地，故B正確，C錯誤；D．兩球在豎直方向均做自由落體運動，落地時的豎直速度相等，但A球具有一定的水平速度，故A球落地時的速度大于B球落地時的速度，故D錯誤。故選B。10．（2022·山東·濟南市教育教學研究院高二學業(yè)考試）某學習小組利用手機的頻閃功能，成功記錄了兩小球的運動情況。實驗中兩個小球同時開始運動，甲小球由靜止釋放，乙小球水平拋出。小組成員從手機照片中看到，同一時刻兩小球處于同一高度，這說明了（）A．平拋運動在水平方向上的運動是勻速直線運動B．平拋運動在水平方向上的運動是自由落體運動C．平拋運動在豎直方向上的運動是勻速直線運動D．平拋運動在豎直方向上的運動是自由落體運動【答案】D【詳解】從手機照片中看到，同一時刻兩小球處于同一豎直高度，說明平拋運動在豎直方向上和自由落體運動一樣的。故選D。11．某次實驗中用頻閃照相技術拍下的兩小球運動的頻閃照片如圖所示，拍攝時，光源的頻閃頻率為，a球從A點水平拋出的同時，b球從與A點等高的B點開始無初速度下落，背景小方格為相同的正方形，重力加速度g取，不計空氣阻力。（1）比較a、b兩小球的運動軌跡能確定平拋運動在豎直方向的運動是________________（填標號）。A．自由落體運動

B．勻速直線運動（2）照相機拍攝相鄰兩張照片的時間間隔為________________s，并結合照片可知背景小方格的邊長為________________m．【答案】

A

0.1

0.05【詳解】（1）[1]由于a、b兩小球同時開始運動，且相同時刻處于同一高度，因此平拋運動在豎直方向的運動是自由落體運動。故選A。（2）[2]由于光源的頻閃頻率為，因此照相機拍攝相鄰兩張照片的時間間隔為根據(jù)可得背景小方格的邊長為。12．（2022·黑龍江·大慶中學高一期末）如圖所示，在豎直板上不同高度處固定兩個完全相同的圓弧軌道，軌道的末端水平，在它們相同的位置上各安裝一個電磁鐵，兩個電磁鐵由同一個開關1控制，在上軌道末端O點同一高度處固定第三塊電磁鐵，并通過O點處的開關2控制。通電后，三塊電磁鐵分別吸住三個相同的小鐵球．斷開開關兩個小鐵球同時開始運動，當A小球運動到斜槽末端O點處時，觸動開關小球開始做自由落體運動，同時A小球做平拋運動，B球進入一個光滑的水平軌道，三個小球恰好在P點相遇。（1）球在P點相遇，說明平拋運動在水平方向是______運動；（2）球在P點相遇，說明平拋運動在豎直方向是______運動；（3）忽略小球的大小，固定在豎直板上的方格紙為正方形小格，每小格的邊長均為，則小球A做平拋運動的初速度大小為_______，落到P點時的速度方向與水平方向夾角的正切值為_______。（取重力加速度）【答案】

勻速直線

自由落體

【詳解】（1）[1]球在P點相遇，說明兩球在水平方向的運動完全相同，說明平拋運動在水平方向上是勻速直線運動；（2）[2]球在P點相遇，說明兩球在豎直方向的運動完全相同，說明平拋運動在豎直方向上是自由落體運動；（3）[3][4]根據(jù)球C到P的時間A球平拋運動的初速度到達P點時的豎直分速度因此落到P點時的速度方向與水平方向夾角正切值13．（2022·湖南·新邵縣第八中學高一階段練習）2022年2月15日，北京冬奧會單板滑雪男子大跳臺決賽中，中國選手蘇翊鳴奪得冠軍。單板滑雪大跳臺是選手從高處滑行而下通過大跳臺一飛沖天，表演各種空翻、回轉等空中絕技，關于這項運動，下列說法正確的是（??）A．蘇翊鳴從高處滑下的過程中（忽略空氣阻力），受到了重力、斜坡的支持力、斜坡的摩擦力和下滑力四個力的共同作用B．蘇翊鳴通過大跳臺飛到空中最高點時處于平衡狀態(tài)C．蘇翊鳴從高空落回地面的運動在忽略空氣阻力的情況下可以看作是自由落體運動D．裁判在評判蘇翊鳴的動作并打分時，不能把蘇翊鳴看作質點【答案】D【詳解】A．蘇翊鳴從高處滑下的過程中（忽略空氣阻力），受到了重力、斜坡的支持力、斜坡的摩擦力三個力的作用，故A錯誤；B．飛到空中最高點時，受到重力的作用，所以蘇翊鳴通過大跳臺飛到空中最高點時處于非平衡狀態(tài)，故B錯誤；C．蘇翊鳴從高空落回地面時，仍有一個水平方向的速度，所以蘇翊鳴從高空落回地面的運動在忽略空氣阻力的情況下可看作是平拋運動，故C錯誤；D．裁判在評判蘇翊鳴的動作并打分時，動作不可忽略，故不能把蘇翊鳴看作質點，故D正確。故選D。14．（2022·福建·閩侯縣第一中學高一期中）（多選）一直升飛機停在300m高的空中靜止不動，有一乘客從窗口由靜止每隔1s釋放一個鋼球，鋼球下落過程當作自由落體運動處理，則下列說法正確的是（）A．下落過程中相鄰兩球間的距離一直保持不變B．越靠近地面，相鄰兩球間的距離越大C．下落過程中相鄰兩球相對做勻速直線運動D．早釋放的鋼球落地時的速度比晚釋放的鋼球落地時的速度大【答案】BC【詳解】AB．小球做自由落體運動，由初速度為零的勻加速運動相同時間的位移比（1：3：5等）可知，越靠近地面，相鄰兩球間的距離越大，A錯誤，B正確；C．下落過程中相鄰兩球加速度相同，相對加速度為零，故相對做勻速直線運動，C正確；D．由于鋼球釋放的高度相同，由可知鋼球落地時的速度一樣大，D錯誤。故選C。15．（2022·陜西·寶雞市陳倉區(qū)教育體育局教學研究室高一期中）某實驗小組的同學探究平拋運動的規(guī)律。（1）如圖甲所示，在豎直板上不同高度處各固定兩個完全相同的圓弧軌道，軌道的末端水平。在兩軌道上與軌道末端高度相同處各安裝一個電磁鐵，兩個電磁鐵由同一個開關控制，通電后，兩電磁鐵分別吸住相同小鐵球A、B，斷開開關，兩個小球同時開始運動，以相同的速度同時到達圓弧軌道的末端，A球離開軌道在空中運動，B球則進入與軌道末端相連接的光滑水平軌道運動。則離開圓弧軌道后，A球做________運動，B球在進入光滑的水平軌道后做__________運動；實驗過程中觀察到A球正好砸在B球上，由此現(xiàn)象可以得出結論是：________。（2）圖乙中C為彈性鐵片，它位于B球的左面并夾緊A球，開始時兩球均靜止，當小錘D下擺時打擊鐵片C，使B球做平拋運動，同時使A球自由下落，對該實驗出現(xiàn)的現(xiàn)象或應得出的結論是：________A．兩球在空中運動時，兩者高度始終相同B．兩球必定同時落地C．實驗表明，平拋運動就是自由落體運動D．實驗表明，平拋運動的水平分運動是勻速直線運動【答案】

平拋

勻速直線

A球水平方向做勻速直線運動

AB##BA【詳解】（1）[1][2][3]A球離開斜槽后做平拋運動，B球進入水平軌道后做勻速直線運動，實驗過程中觀察到A球正好砸在B球上，由此現(xiàn)象可以得出A球在水平方向上做勻速直線運動（2）[4]當小錘D下擺時打擊鐵片C，使B球做平拋運動，同時使A球自由下落，可知兩球下降的高度相同，同時落地，說明平拋運動在豎直方向上做自由落體運動。故選AB。16．（2021·全國·高考真題）某同學利用圖（a）所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示（圖中未包括小球剛離開軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為。該同學在實驗中測得的小球影像的高度差已經在圖（b）中標出。完成下列填空：（結果均保留2位有效數(shù)字）（1）小球運動到圖（b）中位置A時，其速度的水平分量大小為___________，豎直分量大小為___________；（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開__________?！敬鸢浮?/p>

1.0

2.0

9.7【詳解】（1）[1]因小球水平方向做勻速直線運動，因此速度為[2]豎直方向做自由落體運動，因此A點的豎直速度可由平均速度等于時間中點的瞬時速度求得（2）[3]由豎直方向的自由落體運動可得代入數(shù)據(jù)可得17．（2017·浙江·高考真題）在研究“平拋運動”實驗中，(1)圖1是橫擋條，卡住平拋小球，用鉛筆標注小球最高點，確定平拋運動軌跡的方法，坐標原點應選小球在斜槽末端時的_______．A．球心

B．球的上端

C．球的下端在此實驗中，下列說法正確的是________．A．斜槽軌道必須光滑

B．記錄的點應適當多一些C．用光滑曲線把所有的點連接起來D．y軸的方向根據(jù)重垂線確定（2）圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，由照片可以判斷實驗操作錯誤的是____．A．釋放小球時初速度不為零

B．釋放小球的初始位置不同C．斜槽末端切線不水平（3）圖3是利用穩(wěn)定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是_______．【答案】

B

BD

C

B【詳解】（1）題干中指出用鉛筆標注小球的最高點作為小球軌跡的記錄點.所以坐標原點也應選為球的最高點即球的上端.故選B;斜槽軌道不必光滑，A錯.記錄的點適當多一點，以便更準確的描出平拋軌跡.；B對.為比較準確地描出小球運動的軌跡.將這些點平滑連接起來，C錯，用中垂線確定Y軸坐標，D對．故選BD（2）由圖可知，小球做斜拋運動.所以斜槽末端沒有水平放置，選C．（3）豎直管內與大氣相通，為外界大氣壓強，豎直管在水面下保證豎直管上出口處的壓強為大氣壓強，因而另一出水管的上端口處壓強與豎直管上出水口處的壓強有恒定的壓強差，保證另一出水管出水壓強恒定，從而水速也恒定，如果豎直管上出口在水面上，則水面上為恒定大氣壓，因而隨水面下降，出水管上口壓強降低，出水速度減小，故選B綜上所述本題答案是：(1).B

(2).BD

(3).C

(4).B【點睛】在做平拋實驗時一定要保證斜槽末端水平，這樣才可以保證小球拋出時的速度是水平的，在描點連線時要注意用平滑的曲線把所有的點跡連接起來．18．（2019·浙江·高考真題）采用如圖所示的實驗裝置做“研究平拋運動”的實驗（1）實驗時需要下列哪個器材____A．彈簧秤

B．重錘線

C．打點計時器（2）做實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡．下列的一些操作要求，正確的是____A．每次必須由同一位置靜止釋放小球B．每次必須嚴格地等距離下降記錄小球位置C．小球運動時不應與木板上的白紙相接觸D．記錄的點應適當多一些（3）若用頻閃攝影方法來驗證小球在平拋過程中水平方向是勻速運動，記錄下如圖所示的頻閃照片．在測得x1，x2，x3，x4后，需要驗證的關系是________________．已知頻閃周期為T，用下列計算式求得的水平速度，誤差較小的是____A．B．C．D．【答案】

B

ACD

D【詳解】（1）實驗時需要重錘線來確定豎直方向，不需要彈簧秤和打點計時器，故選B.（2）實驗時每次必須由同一位置靜止釋放小球，以保證小球到達最低點的速度相同，選項A正確；每次不一定嚴格地等距離下降記錄小球位置，選項B錯誤；小球運動時不應與木板上的白紙相接觸，否則會改變運動軌跡，選項C正確；記錄的點應適當多一些，以減小誤差，選項D正確．（3）因相鄰兩位置的時間間隔相同，則若小球在平拋過程中水平方向是勻速運動，則滿足：x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1；由小球最后一個位置與第一個位置的水平距離計算求得的水平速度誤差較小，則用計算式求得的水平速度誤差較小，故選D.19．（2019·北京·高考真題）用如圖1所示裝置研究平拋運動．將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上．鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上．由于擋板靠近硬板一側較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側面會在白紙上擠壓出一個痕跡點．移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復，白紙上將留下一系列痕跡點．（1）下列實驗條件必須滿足的有____________．A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末段水平C．擋板高度等間距變化D．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球（2）為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系．a．取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的________（選填“最上端”、“最下端”或者“球心”）對應白紙上的位置即為原點；在確定y軸時______（選填“需要”或者“不需要”）y軸與重錘線平行．b．若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖2所示，在軌跡上取A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則______（選填“大于”、“等于”或者“小于”）．可求得鋼球平拋的初速度大小為____________（已知當?shù)刂亓铀俣葹間，結果用上述字母表示）．（3）為了得到平拋物體的運動軌跡，同學們還提出了以下三種方案，其中可行的是____________．A．從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡B．用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡（4）伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠，在空中飛行的時間都一樣．這實際上揭示了平拋物體_________．A．在水平方向上做勻速直線運動B．在豎直方向上做自由落體運動C．在下落過程中機械能守恒（5）牛頓設想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點就一次比一次遠，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星．同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會從做平拋運動逐漸變?yōu)樽鰣A周運動，請分析原因．___________________________【答案】

BD

球心

需要

大于

AB

B

利用平拋運動的軌跡的拋物線和圓周運動知識證明即可【詳解】根據(jù)平拋運動的規(guī)律：水平方向勻速直線運動，豎直方向自由落體運動解答．(1)本實驗中要保證小球飛出斜槽末端時的速度為水平，即小球做平拋運動，且每次飛出時的速度應相同，所以只要每次將小球從斜槽上同一位置由靜止釋放即可，故BD正確；(2)a.平拋運動的起始點應為鋼球靜置于Q點時，鋼球的球心對應紙上的位置，由于平拋運動在豎直方向做自由落體運動，所以在確定y軸時需要y軸與重錘線平行；b.由初速度為零的勻加速直線運動規(guī)律即在相等時間間隔內所通過的位移之比為可知，由于A點