2024-2025學年高中物理第五章第3節(jié)實驗：研究平拋運動練習含解析新人教版必修2

PAGE6-試驗：探討平拋運動1．(多選)在做“探討平拋運動”的試驗時，下列說法正確的是()A．安裝有斜槽的木板時，肯定要留意木板是否豎直B．安裝有斜槽的木板時，只需留意小球不和木板發(fā)生摩擦C．每次試驗都要把小球從同一位置由靜止釋放D．試驗的目的是描繪出小球的運動軌跡，分析平拋運動的規(guī)律解析：選ACD.安裝有斜槽的木板時，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動軌跡，A正確，B錯誤；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；由試驗目的可知，D正確．2．如圖所示，在探討平拋運動時，小球A沿軌道滑下，離開軌道末端(末端水平)時撞開輕質接觸式開關S，被電磁鐵吸住的小球B同時自由下落．變更整個裝置的高度H做同樣的試驗，發(fā)覺位于同一高度的A、B兩球總是同時落地．該試驗現(xiàn)象說明白A球在離開軌道后()A．水平方向的分運動是勻速直線運動B．水平方向的分運動是勻加速直線運動C．豎直方向的分運動是自由落體運動D．豎直方向的分運動是勻速直線運動解析：選C.兩球總是同時落地，說明兩球豎直方向的分運動相同，均做自由落體運動，不能說明水平方向的運動狀況．C正確．3．(多選)下列哪些因素會使“探討平拋運動”的試驗的誤差增大()A．小球與斜槽之間有摩擦B．安裝斜槽時其末端不水平C．建立坐標系時，以斜槽末端端口位置為坐標原點D．依據(jù)曲線計算平拋運動的初速度時，在曲線上選取的點離原點O較遠解析：選BC.從本試驗的試驗目的來看，就是要“描繪出平拋物體的運動軌跡，并求出平拋物體的初速度”，有的同學認為假如小球與斜槽之間有摩擦，小球離開斜槽末端的平拋初速度比光滑斜槽的小，而錯選了A項．試驗中要求“應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斜槽末端時的平拋初速度相等．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，平拋時的初速度就相同，小球與斜槽之間有摩擦，不會引起誤差．假如安裝斜槽時其末端不水平，其運動就不是平拋運動，而是斜拋運動，會引起誤差．應以斜槽末端小球重心所在的位置為坐標原點，否則會引起誤差．由y＝eq\f(1,2)gt2，x＝v0t，得v0＝xeq\r(\f(g,2y)).其中x、y均由刻度尺進行測量，進行計算時選取的點距拋出點O越遠，x、y值就越大，誤差越?。?．(多選)在探究平拋運動的規(guī)律時，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動時，應當用眼睛看A、B兩球是否同時落地B．選用裝置圖乙并要獲得穩(wěn)定的細水柱顯示出平拋運動的軌跡，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動的軌跡，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)碼照相機每秒拍攝15幀鋼球做平拋運動的照片以獲得平拋運動的軌跡解析：選BD.小球下落的速度很快，運動時間很短，用眼睛很難精確推斷出小球落地的先后依次，應聽聲音，選項A錯誤；豎直管的上端A應低于水面，這是因為豎直管與空氣相通，A處的壓強始終等于大氣壓強，不受瓶內水面凹凸的影響，因此可以得到穩(wěn)定的細水柱，選項B正確；只有每次從同一高度由靜止釋放鋼球，鋼球做平拋運動的初速度才相同，選項C錯誤；獲得鋼球做平拋運動時每秒15幀的照片就等同于做平拋運動試驗時在方格紙上描點的方法，同樣可以獲得平拋運動的軌跡，選項D正確．5．(多選)在探討平拋運動的試驗中，某同學只記錄了小球運動途中的A、B、C三點的位置，取A點為坐標原點，則各點的位置坐標如圖所示，g取10m/s2，下列說法正確的是()A．小球拋出點的位置坐標是(0，0)B．小球拋出點的位置坐標是(－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D正確．設拋出點離A點的水平距離和豎直距離分別為x、y，小球從拋出點運動到A點所用的時間為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，拋出點的坐標為(－10，－5)，選項B正確．6．(多選)“嫦娥三號”探月衛(wèi)星的勝利放射，標記著我國航天又邁上了一個新臺階．假設我國宇航員乘坐探月衛(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際邊長為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點肯定是平拋的起始位置D．小球運動到D點時速度大小為6a/T解析：選BC.由閃光照片可知，在豎直方向，在相鄰相等時間內小球位移差為2a，由Δy＝gT2可得，月球上的重力加速度g＝2a/T2，選項A錯誤；由小球在水平方向做勻速運動可得3a＝v0T，解得v0＝3a/T，選項B正確；小球在平拋出后第1個T時間內豎直方向位移y1＝eq\f(1,2)gT2＝eq\f(1,2)×eq\f(2a,T2)×T2＝a，所以照片上A點肯定是平拋的起始位置，選項C正確；小球運動到D點時豎直速度vy＝g·3T＝eq\f(2a,T2)×3T＝6a/T，水平速度為v0＝3a/T，小球運動到D點時速度大小為v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,y))＝eq\r(45)a/T，選項D錯誤．7．在探討平拋運動的試驗中，某同學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.設平拋小球運動到A點的時間為t，拋出點到A點的豎直高度為H，運動到B點的時間為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選項正確．8．試依據(jù)平拋運動原理，設計測量彈射器射出彈丸初速度的試驗．供應的試驗器材有彈射器(含彈丸，如圖所示)、鐵架臺(帶有夾具)、刻度尺．(1)畫出試驗示意圖．(2)在安裝彈射器時應留意：__________________________________________________．(3)試驗中須要測量的量(并在示意圖中用字母標出)：________________________________________________________________________．(4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不行能完全相等，在試驗中實行的方法是：________________________________________________________________________．(5)計算公式：____________．解析：依據(jù)探討平拋運動的試驗原理，可使彈丸做平拋運動，通過測量下落高度可求出時間，再測水平位移可求出其出射的初速度．(1)試驗示意圖如圖所示．(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)應測出彈丸下降的高度y和水平位移x，如圖所示．(4)在不變更高度y的條件下進行多次試驗，測量水平位移，得出水平位移x的平均值x，以減小誤差．(5)因為y＝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：見解析9．兩個同學依據(jù)不同的試驗條件，進行了探究平拋運動規(guī)律的試驗：(1)甲同學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B球被松開自由下落，視察到兩球同時落地．變更小錘擊打的力度，即變更A球被彈出時的速度，兩球仍舊同時落地，這說明_____________________________________．(2)乙同學采納如圖乙所示的裝置，兩個相同的弧形軌道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同時分別從軌道M、N的末端射出．試驗中視察到的現(xiàn)象是________________．僅僅變更弧形軌道M的高度，重復上述試驗，仍能視察到相同的現(xiàn)象，這說明________________________________________________________________________．解析：(1)題圖甲是通過試驗來驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動．現(xiàn)象為兩球同時落地，說明平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動．(2)題圖乙是通過試驗來驗證平拋運動的小球在水平方向上做勻速直線運動．現(xiàn)象為P球擊中Q球，說明平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動．答案：(1)平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動(2)P球擊中Q球平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動10．如圖所示，探討平拋運動規(guī)律的試驗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得小球的水平初速度和飛行時間，底板上的標尺可以測得水平位移．保持水平槽口距底板高度h＝0．420m不變．變更小球在斜槽導軌上下滑的起始位置，測出小球做平拋運動的初速度v0、飛行時間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，小球水平位移d與其初速度v0成________關系，與________無關．(2)一位同學計算出小球飛行時間的理論值t理＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×0．420,10))s＝289．8ms，發(fā)覺理論值與測量值之差約為3ms．經檢查，試驗及測量無誤，其緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________．(3)另一位同學分析并訂正了上述偏差后，重新做了這個試驗，竟發(fā)覺測量值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υ囼炑b置的安裝進行檢查，確認斜槽槽口與底座均水平，則導致偏差的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________．解析：(1