人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点随堂练习题

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1.在研究平抛运动的实验中,为了求平抛物体的初速度,需直接测量的数据有( )
①小球开始滚下的高度
②小球在空中飞行的时间
③运动轨迹上某点P的水平坐标
④运动轨迹上某点P的竖直坐标
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
答案:C
解析:由平抛运动规律,竖直方向y=12gt2,水平方向x=v0t,因此v0=xg2y,可见只要测得轨迹上某点P的水平坐标x和竖直坐标y,就可求出初速度v0,选项C正确。
2.(多选)探究平抛物体的运动规律实验的装置如图所示,在实验前( )
A.应将斜槽的末端切线调成水平
B.应将木板校准到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
C.斜槽的末端没有必要保持水平
D.应测出平抛小球的质量
答案:AB
解析:实验时要使小球水平抛出,靠近竖直木板但不能与木板接触,在木板上记下小球各个时刻的位置,为此,斜槽的末端必须水平,木板竖直且与小球下落方向的竖直平面平行,实验中对小球的质量没有要求,选项A、B正确。
3.(多选)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,用如图所示的装置进行实验。小锤击打弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开,自由下落。关于该实验,下列说法正确的有( )
A.两球的质量一定要相等
B.两球应同时落地
C.应改变装置的高度,多次实验
D.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
答案:BC
解析:物体做自由落体运动的运动情况与物体的质量无关,两球质量没有必要相等,选项A错误;改变装置的高度,且每次都同时落地,才能说明A球在竖直方向做自由落体运动,选项B、C正确;本实验不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动,选项D错误。
4.某同学在做研究平抛运动的实验时,让小球多次从斜槽上滚下,在坐标纸上依次记下小球的位置如图所示(坐标原点为小球的抛出点)。
(1)在图中描出小球的运动轨迹。
(2)从图中可看出,某一点的位置有明显的错误,其产生的原因可能是该次实验中,小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次偏 (选填“高”或“低”)。
(3)某同学从图像中测得的三组数据如下表所示,则此小球做平抛运动的初速度v0= m/s。
答案:(1)见解析
(2)低
(3)1.0
解析:(1)如图所示。
(2)从轨迹上可以看出,第四个点偏离轨迹,与轨迹上同一高度的点比较,在下落相同高度时,水平位移偏小,说明平抛运动的初速度偏小,即小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次偏低。
(3)根据x=v0t,y=12gt2可得v0=xg2y,代入其中一组数据可得v0=1.0 m/s。
5.如图甲所示,有人对利用频闪照相研究平抛运动规律的装置进行了改进,在装置两侧都装上完全相同的斜槽A、B,但位置有一定高度差,白色与黑色的两个相同的小球都从斜槽某位置由静止开始释放。实验后对照片做一定处理并建立直角坐标系,得到如图乙所示的部分小球位置示意图。(g取10 m/s2)
(1)观察改进后的实验装置可以发现,斜槽末端都接有一小段水平槽,这样做的目的是 。
(2)根据图乙所示的部分小球位置示意图,下列说法正确的是 。
A.闪光间隔为0.1 s
B.白色小球抛出点坐标(0,0)
C.黑色小球抛出点坐标(0.95,0.50)
D.两小球做平抛运动的水平速度大小不等
答案:(1)保证小球抛出时的速度沿水平方向 (2)AB
解析:(1)观察改进后的实验装置可以发现,斜槽末端都接有一小段水平槽,这样做的目的是保证小球抛出时的速度沿水平方向。(2)由题图乙可知,坐标系每格边长为l=0.05 m,对白色小球,根据Δy=2l=gT2,得闪光的周期为T=2lg=0.1 s,故选项A正确。白色小球在横坐标为0.15 m处时,在竖直方向上的分速度为vy=4l2T=1 m/s,在抛出点到该位置运动的时间为t=vyg=0.1 s,等于闪光的周期,所以白色小球的抛出点坐标为(0,0),故选项B正确。黑色小球在横坐标为0.80 m处时,在竖直方向上的分速度为vy'=6l2T=1.5 m/s,则运行的时间为t'=vy'g=0.15 s,水平分速度为v0=0.150.1 m/s=1.5 m/s,则此时黑色小球的水平位移为x=v0t'=1.5×0.15 m=0.225 m,竖直位移为y=12gt'2=12×10×0.152 m=0.112 5 m,所以黑色小球抛出点的坐标为(1.025,0.487 5),故选项C错误。两球在水平方向上相等时间间隔内的位移相等,则初速度相等,故选项D错误。
6.一位同学进行探究平抛运动规律的实验。
(1)如图甲所示,将两个相同的倾斜光滑轨道固定在同一个竖直平面内,轨道下端水平。下边的轨道平滑连接一足够长的光滑水平轨道。把两个质量相等的小钢球A、B分别从斜面的同一高度由静止开始同时释放,使两小球能以相同的水平速度同时分别从轨道的下端射出(水平轨道足够长)。则将观察到的现象是A、B两个小球在水平轨道 。已知平抛物体的运动规律可以概括为两点:a.水平方向做匀速直线运动;b.竖直方向做自由落体运动。则上面的现象 (选填选项前的字母)。
甲
A.只能说明上述规律中的a项
B.只能说明上述规律中的b项
C.不能说明上述规律中的任何一条
D.能同时说明上述两条规律
(2)图乙为实验装置,在实验过程中要求每次释放小球的位置必须相同。如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则下列说法正确的是 。
乙
A.小球平抛的初速度不同
B.小球每次运动的轨迹不同
C.小球在空中运动的时间每次均不同
D.小球通过相同的水平位移所用时间均不同
答案:(1)相遇 A (2)ABD
解析:(2)根据牛顿第二定律和运动学规律可知,小球从斜槽滚下的初始位置不同,则平抛的初速度就不同,选项A正确。初始位置不同,平抛的初速度不同,因此平抛运动的轨迹也不同,选项B正确。由于平抛运动抛出位置相同,下落的竖直高度相同,根据自由落体运动规律可知,平抛的时间是相同的,选项C错误。平抛运动水平方向是匀速直线运动,由于初速度不同,因此小球通过相同的水平位移所用的时间均不同,选项D正确。x/cm
10.00
20.00
30.00
y/cm
5.00
20.00
45.00