高考物理一轮复习课时检测二十六探究平抛运动的特点含解析新人教版

探究平抛运动的特点

1.某物理实验小组利用如图所示装置测量小球做平抛运动的初速度，在地面上沿抛出的速度方向水平放置一把刻度尺，让悬挂在抛出点处的重锤的投影落在刻度尺的零刻度线上，利用小球在刻度尺上的落点位置，就可以直观地得到小球做平抛运动的初速度，下列各图表示四位同学在刻度尺旁边分别制作出的速度标尺(图中P点为重锤的投影位置)，其中可能正确的是________。

解析：选A　设小球做平抛运动的竖直高度为h，由h＝gt2，得t＝ ；在水平方向有x＝v0t，即平抛运动的水平位移x＝v0 ，可见x与v0成正比，在速度标尺上的速度值应该是均匀分布的，选项A正确。

2．做杂技表演的汽车从高台水平飞出，在空中运动后着地，一架照相机通过多次曝光，拍摄到汽车在着地前后一段时间内的运动照片如图所示(虚线为正方形格子)。已知汽车长度为3.6 m，相邻两次曝光的时间间隔相等，由照片可推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为________m/s，高台离地面的高度为________m。(g取10 m/s2)

解析：由照片知在前两次曝光的时间间隔内，

竖直位移之差Δy＝l＝3.6 m，又Δy＝gT2，

所以曝光时间T＝ ＝  s＝0.6 s。

曝光时间内的水平位移2l＝7.2 m，

所以v0＝＝ m/s＝12 m/s。

第二次曝光时车的竖直速度

vy＝＝ m/s＝9 m/s，

此时，车下落的时间t1＝＝s＝0.9 s，

从开始到落地的总时间t2＝t1＋T＝1.5 s，

故高台离地面的高度

h＝gt22＝×10×1.52 m＝11.25 m。

答案：12　11.25

3．未来在一个未知星球上用如图(a)所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出作平抛运动。现对小球的平抛运动用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图(b)所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10 s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4，则：

(1)由以上信息，可知a点________(填“是”或“不是”)小球的抛出点；

(2)由以上信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为________ m/s2；

(3)由以上信息可以算出小球平抛的初速度是______ m/s；

(4)由以上信息可以算出小球运动到b点时的速度是______ m/s。

解析：(1)因为竖直方向上相等时间内的位移之比为1∶3∶5，知a点的竖直分速度为零，a点为小球的抛出点。

(2)竖直方向上有：Δy＝2L＝gT2，

解得g＝＝ m/s2＝8 m/s2。

(3)小球平抛运动的初速度v0＝＝ m/s＝0.8 m/s。

(4)b点竖直方向上的分速度vyb＝＝ m/s＝0.8 m/s。则vb＝＝0.8 m/s＝ m/s。

答案：(1)是　(2)8　(3)0.8　(4)

4．如图甲所示，AB是一可升降的竖直支架，支架顶端A处固定一弧形轨道，轨道末端水平。一条形木板的上端铰接于过A的水平转轴上，下端搁在水平地面上。将一小球从弧型轨道某一位置由静止释放，小球落在木板上的某处，测出小球平抛运动的水平射程x和此时木板与水平面的夹角θ，并算出tan θ。改变支架AB的高度，将小球从同一位置释放，重复实验，得到多组x和tan θ，记录的数据如下表：

(1)在图乙的坐标中描点连线，做出x­tan θ的关系图像；

(2)根据x­tan θ图像可知小球做平抛运动的初速度v0＝________ m/s；实验中发现θ超过60°后，小球将不会掉落在斜面上，则斜面的长度为________ m。(重力加速度g取10 m/s2)；

(3)实验中有一组数据出现明显错误，可能的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)x­tan θ的关系图像如图所示：

(2)根据tan θ＝，得t＝，

则水平射程为：x＝v0t＝。

可知图线的斜率k＝，由图可知k＝≈0.2，

解得v0＝ ＝ m/s＝1.0 m/s。

当θ＝60°时，有t＝＝ s，

则斜面的长度为：s＝＝ m≈0.69 m。

(3)实验中有一组数据出现明显错误，由图可知，水平射程偏小，由x＝v0t＝知，初速度偏小，即小球释放位置低于其他次实验。

答案：(1)见解析图

(2)1.0(0.96～1.04均可)　0.69(0.65～0.73均可)

(3)小球释放位置与其他次实验不同(低于其他次实验)

5．(2019·北京高考)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。

(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”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“需要”或者“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”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为________(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。

解析：(1)实验中没必要要求斜槽轨道光滑，因为本实验是研究平抛运动，只需要每次实验都能保证小球做相同的平抛运动，即每次实验都要保证小球初速度水平且相同，因此选项A错误，B、D正确。挡板高度可以不等间距变化，故选项C错误。

(2)a.因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高，故将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)；在确定y轴时需要y轴与重垂线平行。b.由于平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，竖直方向上相邻相等时间内的位移之比为1∶3∶5∶…，故两相邻相等时间内的位移之比越来越大，因此大于；由y2－y1＝gT2，x＝v0T，联立两式解得v0＝x 。

答案：(1)BD　(2)a.球心　需要 B．大于　x