2024-2025學(xué)年高中物理第五章第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)練習(xí)含解析新人教版必修2

PAGE6-試驗(yàn)：探討平拋運(yùn)動(dòng)1．(多選)在做“探討平拋運(yùn)動(dòng)”的試驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．安裝有斜槽的木板時(shí)，肯定要留意木板是否豎直B．安裝有斜槽的木板時(shí)，只需留意小球不和木板發(fā)生摩擦C．每次試驗(yàn)都要把小球從同一位置由靜止釋放D．試驗(yàn)的目的是描繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解析：選ACD.安裝有斜槽的木板時(shí)，必需使斜槽末端切線水平，使木板豎直，以確保小球水平飛出和正確畫出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，A正確，B錯(cuò)誤；小球每次從斜槽上的同一位置由靜止起先滾下，可保證小球初速度不變，C正確；由試驗(yàn)?zāi)康目芍?，D正確．2．如圖所示，在探討平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球A沿軌道滑下，離開(kāi)軌道末端(末端水平)時(shí)撞開(kāi)輕質(zhì)接觸式開(kāi)關(guān)S，被電磁鐵吸住的小球B同時(shí)自由下落．變更整個(gè)裝置的高度H做同樣的試驗(yàn)，發(fā)覺(jué)位于同一高度的A、B兩球總是同時(shí)落地．該試驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明白A球在離開(kāi)軌道后()A．水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)B．水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)D．豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：選C.兩球總是同時(shí)落地，說(shuō)明兩球豎直方向的分運(yùn)動(dòng)相同，均做自由落體運(yùn)動(dòng)，不能說(shuō)明水平方向的運(yùn)動(dòng)狀況．C正確．3．(多選)下列哪些因素會(huì)使“探討平拋運(yùn)動(dòng)”的試驗(yàn)的誤差增大()A．小球與斜槽之間有摩擦B．安裝斜槽時(shí)其末端不水平C．建立坐標(biāo)系時(shí)，以斜槽末端端口位置為坐標(biāo)原點(diǎn)D．依據(jù)曲線計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度時(shí)，在曲線上選取的點(diǎn)離原點(diǎn)O較遠(yuǎn)解析：選BC.從本試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康膩?lái)看，就是要“描繪出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，并求出平拋物體的初速度”，有的同學(xué)認(rèn)為假如小球與斜槽之間有摩擦，小球離開(kāi)斜槽末端的平拋初速度比光滑斜槽的小，而錯(cuò)選了A項(xiàng)．試驗(yàn)中要求“應(yīng)使小球每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下”，目的是保證小球離開(kāi)斜槽末端時(shí)的平拋初速度相等．因此只要保證小球每次從斜槽上由靜止?jié)L下的初始位置相同，平拋時(shí)的初速度就相同，小球與斜槽之間有摩擦，不會(huì)引起誤差．假如安裝斜槽時(shí)其末端不水平，其運(yùn)動(dòng)就不是平拋運(yùn)動(dòng)，而是斜拋運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起誤差．應(yīng)以斜槽末端小球重心所在的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，否則會(huì)引起誤差．由y＝eq\f(1,2)gt2，x＝v0t，得v0＝xeq\r(\f(g,2y)).其中x、y均由刻度尺進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行計(jì)算時(shí)選取的點(diǎn)距拋出點(diǎn)O越遠(yuǎn)，x、y值就越大，誤差越?。?．(多選)在探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，可以選用如圖所示的各種裝置圖，則以下操作合理的是()A．選用裝置圖甲探討平拋物體的豎直分運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)用眼睛看A、B兩球是否同時(shí)落地B．選用裝置圖乙并要獲得穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，豎直管上端A肯定要低于水面C．選用裝置圖丙并要獲得鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，每次不肯定從斜槽上同一位置由靜止釋放鋼球D．除上述裝置外，還可以用數(shù)碼照相機(jī)每秒拍攝15幀鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片以獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡解析：選BD.小球下落的速度很快，運(yùn)動(dòng)時(shí)間很短，用眼睛很難精確推斷出小球落地的先后依次，應(yīng)聽(tīng)聲音，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；豎直管的上端A應(yīng)低于水面，這是因?yàn)樨Q直管與空氣相通，A處的壓強(qiáng)始終等于大氣壓強(qiáng)，不受瓶?jī)?nèi)水面凹凸的影響，因此可以得到穩(wěn)定的細(xì)水柱，選項(xiàng)B正確；只有每次從同一高度由靜止釋放鋼球，鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度才相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；獲得鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)每秒15幀的照片就等同于做平拋運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)時(shí)在方格紙上描點(diǎn)的方法，同樣可以獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，選項(xiàng)D正確．5．(多選)在探討平拋運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)中，某同學(xué)只記錄了小球運(yùn)動(dòng)途中的A、B、C三點(diǎn)的位置，取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則各點(diǎn)的位置坐標(biāo)如圖所示，g取10m/s2，下列說(shuō)法正確的是()A．小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)是(0，0)B．小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)是(－10，－5)C．小球平拋的初速度為2m/sD．小球平拋的初速度為1m/s解析：選BD.在豎直方向，據(jù)Δy＝gT2得(0.4－0.15)－0.15＝gT2，解得T＝0.1s，故v0＝eq\f(（0.2－0.1）m,0.1s)＝1m/s，選項(xiàng)D正確．設(shè)拋出點(diǎn)離A點(diǎn)的水平距離和豎直距離分別為x、y，小球從拋出點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)所用的時(shí)間為t.在豎直方向有：y＋0.15m＝eq\f(1,2)g(t＋T)2，y＋0.4m＝eq\f(1,2)g(t＋2T)2，解得t＝0.1s，y＝0.05m＝5cm.在水平方向有：x＝v0t＝1×0.1m＝10cm.因此，拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為(－10，－5)，選項(xiàng)B正確．6．(多選)“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星的勝利放射，標(biāo)記著我國(guó)航天又邁上了一個(gè)新臺(tái)階．假設(shè)我國(guó)宇航員乘坐探月衛(wèi)星登上月球，如圖所示是宇航員在月球表面水平拋出小球的閃光照片的一部分．已知照片上方格的實(shí)際邊長(zhǎng)為a，閃光周期為T，據(jù)此可以得出()A．月球上的重力加速度為a/T2B．小球平拋的初速度為3a/TC．照片上A點(diǎn)肯定是平拋的起始位置D．小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)速度大小為6a/T解析：選BC.由閃光照片可知，在豎直方向，在相鄰相等時(shí)間內(nèi)小球位移差為2a，由Δy＝gT2可得，月球上的重力加速度g＝2a/T2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由小球在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)可得3a＝v0T，解得v0＝3a/T，選項(xiàng)B正確；小球在平拋出后第1個(gè)T時(shí)間內(nèi)豎直方向位移y1＝eq\f(1,2)gT2＝eq\f(1,2)×eq\f(2a,T2)×T2＝a，所以照片上A點(diǎn)肯定是平拋的起始位置，選項(xiàng)C正確；小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)豎直速度vy＝g·3T＝eq\f(2a,T2)×3T＝6a/T，水平速度為v0＝3a/T，小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)速度大小為v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,y))＝eq\r(45)a/T，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．7．在探討平拋運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)中，某同學(xué)只在豎直板面上登記了重垂線y的方向，但忘了登記平拋的初位置，在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線的軌跡，如圖所示，現(xiàn)在曲線上取A、B兩點(diǎn)量出它們到y(tǒng)軸的距離，AA′＝x1，BB′＝x2，以及AB的豎直距離h，用這些數(shù)據(jù)可以求得小球平拋時(shí)初速度為()A．eq\r(\f(g（xeq\o\al(2,2)－xeq\o\al(2,1)）,2h)) B．eq\r(\f(g（x2－x1）2,2h))C．eq\f(x1＋x2,2)eq\r(\f(g,2h)) D．eq\f(x2－x1,2)eq\r(\f(g,2h))解析：選A.設(shè)平拋小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間為t，拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的豎直高度為H，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間為t＋Δt，則有H＝eq\f(1,2)gt2，H＋h＝eq\f(1,2)g(t＋Δt)2，x1＝vt，x2－x1＝vΔt聯(lián)立解得v＝eq\r(\f(g（xeq\o\al(2,2)－xeq\o\al(2,1)）,2h))，故A選項(xiàng)正確．8．試依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)原理，設(shè)計(jì)測(cè)量彈射器射出彈丸初速度的試驗(yàn)．供應(yīng)的試驗(yàn)器材有彈射器(含彈丸，如圖所示)、鐵架臺(tái)(帶有夾具)、刻度尺．(1)畫出試驗(yàn)示意圖．(2)在安裝彈射器時(shí)應(yīng)留意：__________________________________________________．(3)試驗(yàn)中須要測(cè)量的量(并在示意圖中用字母標(biāo)出)：________________________________________________________________________．(4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不行能完全相等，在試驗(yàn)中實(shí)行的方法是：________________________________________________________________________．(5)計(jì)算公式：____________．解析：依據(jù)探討平拋運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)原理，可使彈丸做平拋運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量下落高度可求出時(shí)間，再測(cè)水平位移可求出其出射的初速度．(1)試驗(yàn)示意圖如圖所示．(2)彈射器必需保持水平，以保證彈丸的初速度沿水平方向．(3)應(yīng)測(cè)出彈丸下降的高度y和水平位移x，如圖所示．(4)在不變更高度y的條件下進(jìn)行多次試驗(yàn)，測(cè)量水平位移，得出水平位移x的平均值x，以減小誤差．(5)因?yàn)閥＝eq\f(1,2)gt2，所以t＝eq\r(\f(2y,g))，又x＝v0t，故v0＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,2y)).答案：見(jiàn)解析9．兩個(gè)同學(xué)依據(jù)不同的試驗(yàn)條件，進(jìn)行了探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的試驗(yàn)：(1)甲同學(xué)采納如圖甲所示的裝置．用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開(kāi)自由下落，視察到兩球同時(shí)落地．變更小錘擊打的力度，即變更A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍舊同時(shí)落地，這說(shuō)明_____________________________________．(2)乙同學(xué)采納如圖乙所示的裝置，兩個(gè)相同的弧形軌道M、N，分別用于放射小鐵球P、Q，其中M、N的末端可看做與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)整電磁鐵C、D的高度使AC＝BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v0相等．現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v0同時(shí)分別從軌道M、N的末端射出．試驗(yàn)中視察到的現(xiàn)象是________________．僅僅變更弧形軌道M的高度，重復(fù)上述試驗(yàn)，仍能視察到相同的現(xiàn)象，這說(shuō)明________________________________________________________________________．解析：(1)題圖甲是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)象為兩球同時(shí)落地，說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．(2)題圖乙是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)象為P球擊中Q球，說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．答案：(1)平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)(2)P球擊中Q球平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)10．如圖所示，探討平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的試驗(yàn)裝置放置在水平桌面上，利用光電門傳感器和碰撞傳感器可測(cè)得小球的水平初速度和飛行時(shí)間，底板上的標(biāo)尺可以測(cè)得水平位移．保持水平槽口距底板高度h＝0．420m不變．變更小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測(cè)出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0、飛行時(shí)間t和水平位移d，記錄在表中．v0/(m·s－1)0．7411．0341．3181．584t/ms292．7293．0292．8292．9d/cm21．730．338．646．4(1)由表中數(shù)據(jù)可知，在h肯定時(shí)，小球水平位移d與其初速度v0成________關(guān)系，與________無(wú)關(guān)．(2)一位同學(xué)計(jì)算出小球飛行時(shí)間的理論值t理＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×0．420,10))s＝289．8ms，發(fā)覺(jué)理論值與測(cè)量值之差約為3ms．經(jīng)檢查，試驗(yàn)及測(cè)量無(wú)誤，其緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________．(3)另一位同學(xué)分析并訂正了上述偏差后，重新做了這個(gè)試驗(yàn)，竟發(fā)覺(jué)測(cè)量值t′依舊大于自己得到的理論值t′理，但二者之差在3ms～7ms，且初速度越大差值越?。畬?duì)試驗(yàn)裝置的安裝進(jìn)行檢查，確認(rèn)斜槽槽口與底座均水平，則導(dǎo)致偏差的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________．解析：(1