2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练二十三探究平抛运动的特点

这是一份2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练二十三探究平抛运动的特点，共5页。
1．[2024·北京西城区二模]某同学做“探究平抛运动的特点”实验．
(1)该同学先用图甲所示的器材进行实验．他用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，改变小球距地面的高度和打击金属片的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同时落地．关于本实验，下列说法正确的是________．
A．实验现象可以说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动
B．实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
C．实验现象可以同时说明平抛运动在两个方向上的运动规律
(2)为了在(1)实验结论的基础上进一步探究平抛运动的规律，该同学用图乙所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹．如图丙所示，以小球的抛出点O为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立坐标系．该同学在轨迹上测量出A、B、C三点的坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)和(x3，y3).如果坐标满足________关系，说明小球抛出后在O、A、B、C相邻两点间运动经历了相等的时间间隔．同时，如果坐标还满足________关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动．
(3)某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置．如图丁所示，在一个较高的塑料筒侧壁靠近底部的位置钻一个小孔，在小孔处沿水平方向固定一小段吸管作为出水口．将塑料筒放在距地面一定高度的水平桌面上，在筒中装入一定高度的水，水由出水口射出，落向地面，测量出水口到地面的高度y和水柱的水平射程x.在实验测量的过程中，该同学发现测量水柱的水平射程x时，若测量读数太慢，x的数值会变化．
a．请分析水平射程x的数值变化的原因．
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b．为了减小实验误差，应选用直径较大的塑料筒，还是直径较小的塑料筒？请说明判断依据．________________________________________________________________________
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2．如图甲、乙所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”．利用该实验器，一方面能测量弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度．
(1)用如图甲所示的装置测量弹簧的劲度系数k时需要读出几次操作时的________________和________________，再由公式________求出每次操作对应的k值，然后求出k的平均值．
(2)使用如图乙所示的装置测量小球的初速度时，需要多次将弹簧的右端压到________(选填“同一”或“不同”)位置，然后分别测出小球几次飞出后的________和________，再由公式________求出每次实验小球飞出时的初速度，然后求出初速度的平均值．
3．[2024·浙江温州三模]在“研究平抛运动”的实验中，为了测量小球平抛运动的初速度，采用如图甲所示的实验装置．实验操作的主要步骤如下：
a.将坐标纸用图钉固定在木板上，并将木板竖直固定；
b.将斜槽安装在木板左端，调节斜槽末端轨道水平，同时将重垂线挂在斜槽末端边缘；
c．在斜槽上端一固定位置静止释放小球，同时记录抛出点位置O，记录重垂线方向；
d．小球从O点飞出后，撞到与木板平面垂直的竖直挡条上．小球撞击挡条时，会在挡条上留下一个痕迹点．用铅笔将痕迹点的投影点记录在坐标纸上．
e．向右移动竖直挡条，从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，小球撞击挡条后，再次将挡条上痕迹点的投影点记录在坐标纸上，重复以上操作；
f.取下白纸，描绘平抛运动轨迹，研究轨迹的性质，求出小球平抛运动的初速度大小．
(1)实验过程中，要建立直角坐标系．在下图中，坐标原点选择正确的是________．
(2)关于这个实验，下列说法正确的是________．
A.斜槽的末端一定要水平
B．一定要使用秒表来测量平抛运动的时间
C．竖直挡条每次向右移动距离一定要相等
D．一定要记录抛出点的位置，才能求出小球的初速度
(3)某同学在实验中，只记下斜槽末端悬挂重垂线的方向，根据实验描绘出一段轨迹．如图乙所示，选取A、B、C三点，测得三点离重垂线的距离分别为x1＝21.5 cm、x2＝35.5 cm、x3＝49.5 cm，并测得A、B两点间的高度差hAB＝20.0 cm，B、C两点间的高度差hBC＝30.0 cm，则小球平抛的初速度大小v0＝________ m/s，小球的半径R＝______ cm(g＝10 m/s2).
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4．为了测定斜面倾角θ，小迪在斜面上贴上一张方格纸，方格纸每个小方格(正方形)边长为d，如图甲所示，已知方格纸的横线与斜面底边平行，斜面底边水平．让一个粘有红色粉末的小球以一定初速度沿方格纸的某条横线射出，在纸上留下滚动的痕迹．小迪利用手机对小球滚动的过程进行录像，并从录像中读取到小球从A点运动到B点(如图乙所示)的时间为t.当地重力加速度为g，小球在方格纸上的滚动摩擦可忽略，根据题中信息，完成下列问题：
(1)小球的初速度大小为________；
(2)小球的加速度大小为________；
(3)斜面倾角的正弦值sin θ＝________；[在(1)(2)(3)问中，请用题干中的d、g、t组成表达式填空]
(4)已知d＝10 cm，t＝1 s，g＝9.8 m/s2，则可测得斜面倾角θ＝________．
课时分层精练（二十三） 探究平抛运动的特点
1．解析：（1）观察到A、B两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，即可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，故选B.
（2）小球抛出后若在O、A、B、C相邻两点间运动的时间间隔相等，则需满足y1＝ eq \f(1,2)gT2，y2＝ eq \f(1,2)g（2T）2，y3＝ eq \f(1,2)g（3T）2，即y1∶y2∶y3＝1∶4∶9，如果小球的水平分运动是匀速直线运动，则还需满足x3－x2＝x2－x1，即x3＋x1＝2x2.
（3）a.若测量读数太慢，则随着水不断流出，水从管口流出的速度会不断减小，在竖直高度不变的情况下，水柱的水平射程会减小，即x减小．
b．为了减小实验误差，应选用直径较大的塑料筒；因为用直径较大的塑料筒时，当管中流出同样多的水时，塑料筒中液面下降的高度较小，则对管口水流的速度影响较小．
答案：（1）B （2）y1∶y2∶y3＝1∶4∶9 x3＋x1＝2x2 （3）a.见解析 b．用直径较大的塑料筒，依据见解析
2．解析：（1）根据胡克定律F＝kΔx，可得k＝ eq \f(F,Δx)，弹簧的劲度系数可由弹簧的伸长量Δx和弹力即弹簧测力计的示数F进行计算．（2）此实验是利用平抛运动测量小球的初速度，因此弹簧右端每次都要压到同一位置，使小球平抛的初速度相同，小球做平抛运动时，水平方向上有x＝v0t.竖直方向上，有y＝ eq \f(1,2)gt2，解得v0＝x eq \r(\f(g,2y))，所以应分别测出小球几次飞出后的水平位移x和竖直高度y.
答案：（1）弹簧测力计的示数F 弹簧的伸长量Δx k＝ eq \f(F,Δx) （2）同一 水平位移x 竖直高度y v0＝x eq \r(\f(g,2y))
3．解析：（1）实验过程中，要建立直角坐标系，因小球撞击竖直挡条时右侧先与挡条接触，则坐标原点选择小球右侧的位置，即正确的是C.（2）斜槽的末端一定要水平，以保证小球做平抛运动，选项A正确；水平方向有x＝v0t，竖直方向有h＝ eq \f(1,2)gt2，联立解得v0＝x eq \r(\f(g,2h))，可知该实验不需要使用秒表来测量平抛运动的时间，选项B错误；竖直挡条每次向右移动距离不一定要相等，选项C错误；画出运动轨迹后可根据Δy＝gT2，结合Δx＝v0T求解小球平抛的初速度大小，不记录抛出点的位置，也能求出小球的初速度大小，选项D错误．（3）因为x3－x2＝x2－x1＝14 cm可知小球通过AB和BC段的时间相等，设为T，则竖直方向hBC－hAB＝gT2，解得T＝0.1 s，则初速度大小v0＝ eq \f(Δx,T)＝1.4 m/s；在B点竖直方向vBy＝gtB＝ eq \f(hAB＋hBC,2T)，解得tB＝0.25 s，B点距离抛出点的水平距离x′2＝v0tB＝0.35 m＝35 cm，则小球的半径R＝x2－x′2＝0.5 cm.
答案：（1）C （2）A （3）1.4 0.5
4．解析：（1）小球在斜面上的运动是类平抛运动，由题图可知，小球在水平方向上发生7d的位移，所用时间为t，根据水平方向上x＝v0t可得v0＝ eq \f(x,t)＝ eq \f(7d,t)
（2）小球在横线上通过两格的时间为T＝ eq \f(2t,7)
从纵线上看，小球在连续的 eq \f(2t,7)的时间内位移增加量为Δy＝4d
根据逐差法Δy＝aT2，可得a＝ eq \f(49d,t2)
（3）沿斜面方向根据牛顿第二定律有mg sin θ＝ma
则sin θ＝ eq \f(a,g)＝ eq \f(49d,gt2)
（4）代入数据可得sin θ＝0.5，则θ＝30°.
答案：（1） eq \f(7d,t) （2） eq \f(49d,t2) （3） eq \f(49d,gt2) （4）30°