【物理】2020届信阳一高一轮复习人教新课标版实验研究平抛运动限时过关练（解析版）

【物理】2020届信阳一高一轮复习人教新课标版实验研究平抛运动限时过关练（解析版）

信阳一高2020年高考物理一轮复习限时过关练：实验研究平抛运动（解析版)‎ ‎1．下图为一物理兴趣小组，探究小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为‎5cm。如果取g=‎10m/s2，那么 ‎（1）闪光频率是______Hz；‎ ‎（2）小球做平抛运动的初速度的大小是______m/s；‎ ‎（3）小球经过B点时的速度大小是_______m/s。‎ ‎2．用如图所示的装置“研究平抛物体的运动”。其主要实验步骤如下：‎ ‎（a）将弧形斜槽固定在桌面上，让其末端伸出桌面边缘处。‎ ‎（b）用图钉将白纸钉在薄木板上，用支架将木板竖直固定。‎ ‎（c）将小球从斜槽上释放，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑的曲线连接起来，即为小球平抛运动的轨迹 ‎（1）在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、薄木板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材中的____________。‎ A.秒表 B.天平 C.重锤线 D.测力计 ‎(2)在该实验中，为减少空气阻力对小球的影响，所以选择小球时，应选择_____‎ A.实心小铁球 B.空心小铁球 C.实心小木球 D.塑料小球 ‎(3)在该实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差________?‎ A.斜槽轨道末端切线必须水平 B.斜槽轨道必须光滑 C.每次要平衡摩擦力 D.小球每次应从斜槽同一高度静止释放 ‎(4)在该实验中，在取下白纸前，应确定坐标轴原点O，并用重锤线过O作竖直线，标系的y轴。图1为甲、乙两位同学关于坐标原点及x轴、y轴的确定，其中做法正确的__________(选填“甲”或“乙”)‎ ‎（5）在该实验中，某同学正确地确定了坐标原点及坐标轴后，描绘出小球在同时刻所通过的三个位置A、B、C，相邻的两个位置间的水平距离均为x，测得x=‎10.00cm，A、B间的竖直距离y1=‎4.78cm，A、C间的竖直距离y2=‎19.36cm。如图2所示。（重力加速度g取‎9.80 m/s2）‎ 根据以上直接测量的物理量导出小球做平抛运动的初速度的公式为v0=________(用题中所给字母表示。代入数据得到小球的初速度值为________m/s。‎ ‎3．某物理实验小组采用如图所示的装置研究平抛运动。每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平挡板依次放在1，2，3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是( )‎ A． B．‎ C． D．无法判断 ‎4．三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：‎ ‎(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_________。‎ ‎(2)乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与可看作光滑的水平板相切；两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度，使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到的现象应是______。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明______。‎ ‎(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为‎10cm，则由图可求得拍摄时每______s曝光一次，该小球的初速度大小为________m/s，小球运动到图中位置2时速度大小为_______m/s(g取‎10m/s2)。‎ ‎5．图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．‎ ‎(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有________．‎ a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 b．每次小球释放的初始位置可以任意选择 c．每次小球应从同一高度由静止释放 d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 ‎(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图乙中y-x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________．‎ ‎ ‎ ‎(3)图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取两点A、B，测得A、B两点纵坐标y1＝‎5.0cm，y2＝‎45.0cm，A、B两点水平间距Δx＝‎40.0cm.则平抛小球的初速度v0为________ m/s.‎ ‎6．在做“研究平抛物体的运动”实验时，有如下实验要求与实验操作,下列说法正确是___‎ A.斜槽轨道必须光滑 B.要用秒表测出小球下落的时间 C.要用天平测出小球质量 D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些 ‎7．(1)在“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示，下列说法正确的是______ ‎ A．将斜槽的末端切线调成水平 B．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．斜槽轨道必须光滑 D．每次释放小球时的位置越高，实验效果越好 ‎(2)如图乙实线为某质点平抛运动轨迹的一部分，AB、BC间水平距离s1=s2=‎0.4m，高度差h1=‎0.25m，h2=‎0.35m．求：抛出初速度v0为______ m/s；由抛出点到A点的时间为______s（g=‎10m/s2）‎ ‎8．某兴趣小组用频闪照相机拍摄小石子平抛运动的频闪照片，照片背景为一堵贴近的竖直砖墙，如图所示，已知当地重力加速度g 该同学根据所学平抛运动的知识，求取频闪照片的拍摄周期和小石子的水平初速度。‎ ‎（1）他已经测出砖块的长度为a，还需要测量哪个数据（写出测量物理量及其物理符号）____________； ‎ ‎（2）B点的竖直方向速度_________（用题设条件和测量的物理量的符号表示）；‎ ‎（3）照相机频闪周期T=___，小石子水平初速度___（用题设条件和测量的物理量的符号表示）。‎ ‎9．未来在一个未知星球上用如图甲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做平抛运动， 现对小球采用频闪数码相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后照片如图乙所示，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0.10s，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：‎ ‎⑴由以上信息，可知a点______________（填“是”或“不是”）小球的抛出点；‎ ‎⑵由以上信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为__________m/s2 ‎ ‎⑶由以上信息可以算出小球平抛的初速度大小是_________m/s;‎ ‎⑷由以上信息可以算出小球在b点时的速度大小是_________m/s.‎ ‎ ‎ ‎10．如图所示为“研究平抛物体的运动”实验，‎ ‎（1）在该实验中，下列说法正确的是___________‎ A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端可以不水平 C．应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放 D．为更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些 ‎（2）如图所示为实验中用方格纸记录了小球的运动轨迹，a、b、c为轨迹上的三点，小方格的边长为L，重力加速度为g，则小球作平抛运动的初速度大小v0=_______，经b点时速度大小vb=_______。‎ ‎ 参考答案 ‎1． 10 1.5 2.5‎ ‎【解析】（1）在竖直方向上有：，其中，代入得：，则照相机的闪光频率，（2）水平方向匀速运动，有：，其中，解得：，（3）根据匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度，在B点竖直方向的速度有：，所以B点速度为：。‎ ‎【点睛】正确应用平抛运动规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动；解答本题的突破口是利用在竖直方向上连续相等时间内的位移差等于常数解出闪光周期，然后进一步根据匀变速直线运动的规律、推论求解．‎ ‎2．C A AD 乙 ‎1.0m/s ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）[1] 在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要重锤线，确保小球抛出是在竖直面内运动，故应选C。‎ ‎（2）[2] 为了减小空气阻力对小球的影响，要选择体积较小质量较大的小球，故选实心小铁球，故A正确，BCD错误；故选A。‎ ‎（3）[3] 实验中所用斜槽末端的切线必须调到水平，以保证做平抛运动，故A正确；每次实验小球必须从斜槽的同一位置由静止释放，所用斜槽不必光滑，也不需要平衡摩擦力，只要到达底端的速度相同即可，故BC错误；每次实验中小球必须由静止释放，初始位置必须相同，故D正确。故应选AD。‎ ‎（4）[4]坐标系的原点应该放在小球的球心，所以乙同学做法正确 ‎（5）[5][6] 竖直方向，根据匀变速直线运动的推论：‎ ‎△y=（y2-y1）-y1-=gT2 ①‎ 水平方向：‎ x=v0T ②‎ 由①②式解得：‎ 代入数据可得：v0=‎1.0m/s；‎ ‎3．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以。‎ A. 与上述计算结果不相符，故A错误； ‎ B. 与上述计算结果不相符，故B错误； ‎ CD. 与上述计算结果不相符，故C正确，D错误。‎ ‎4．平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 PQ两球将相碰 平抛运动的水平分运动是匀速直线运动 0.1 2 2.5 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)[1]在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动．结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动；‎ ‎(2)[2][3]让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度．小球P做平抛运动，小球Q做匀速直线运动，当两小球相遇时则说明小球平抛运动水平方向是匀速直线运动．当同时改变两小球滚下的高度时，仍能相碰，则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动；‎ ‎(3)[4]平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动；在竖直方向：由△h=gt2可得 ‎[5]水平方向：由x=v0t得：‎ ‎[6]位置2竖直分速度为：‎ 根据平行四边形定则知，位置2的速度为：‎ ‎5．ac c 2.0 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)[1]a.为了保证小球的初速度水平，安装斜槽轨道时，斜槽末端必须保持水平，故a正确.‎ Bc.为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，让小球从斜槽的同一位置由静止释放，故b错误，c正确.‎ d.为描出小球的运动轨迹，描绘的点要用平滑曲线连接，故d错误.‎ ‎(2)[2]根据平抛运动的规律有：‎ x=v0t 得：‎ ‎，‎ 其中 可知y与x2的图线是过原点的倾斜直线.‎ 因此，图丙y-x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是c.‎ ‎(3)[3]根据 得：‎ 根据 得：‎ 则小球的初速度为：‎ 已知y1=‎5.0cm=‎0.05m、y2=‎45.0cm=‎0.45m，△x=‎40.0cm=‎0.4m，代入上式解得：v0≈‎2.0m/s.‎ ‎6．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A. 只要保证每次小球从同一位置静止释放，轨道光滑与否都不影响平抛运动的初速度，不影响实验．故A错误．‎ B.本实验不需要测量小球下落时间，下落时间是数据处理时利用竖直位移计算出来的，故B错误。‎ C.本实验不需要测量小球质量，故C错误。‎ D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故D正确 ‎7．AB 4 0.2 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)[1]实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用．所以斜槽轨道必须要水平，至于是否光滑没有影响，只要能抛出就行．为确保有相同的水平初速度，所以要求从同一位置无初速度释放，并不是超高越好．因此正确的是AB选项；‎ ‎(2)[2]抛运动的水平分运动是匀速直线运动，由于 ‎△s1=△s2=‎‎0.4m 故A到B和B到C时间相等；‎ 平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，根据△y=gT2，得到：‎ T==0.1s 故平抛的初速度为：‎ ‎[3]B的竖直分速度为：‎ 故从抛出到B的时间为 tB==0.3s 故从抛出到A点时间为：‎ tA=tB-T=0.3-0.1=0.2s ‎8．砖块的厚度h ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）[1]因为已经测出了每块砖的长度a，根据题设条件要求周期与初速度就还需要测出每块砖的厚度h ‎（2）[2]根据在竖直方向上匀变速直线运动：‎ 可知：‎ ‎……① ‎ 又在竖直方向上根据平均速度公式有：‎ ‎ ……..②‎ 联立①②解得：‎ ‎（3）[3]由（2）问①可知.‎ ‎[4]水平方向做匀速直线运动有：‎ ‎9．是， 8， 0.8， ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）[1]因为竖直方向上相等时间内的位移之比为1：3：5，符合初速度为零的匀变速直线运动特点，因此可知a点的竖直分速度为零，a点为小球的抛出点。‎ ‎（2）[2]由照片的长度与实际背景屏的长度之比为1：4可得乙图中正方形的边长l=‎4cm，竖直方向上有：‎ 解得：‎ ‎（3）[3]水平方向小球做匀速直线运动，因此小球平抛运动的初速度为：‎ ‎（4）[4]b点竖直方向上的分速度 所以：‎ ‎10．CD ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）[1]AC.为了保证小球的初速度相等，每次从斜槽的同一位置由静止释放小球，斜槽不一定需要光滑，故A错误，C正确；‎ B.为了保证小球的初速度水平，斜槽的末端需水平，故B错误；‎ D.为更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故D正确。‎ ‎（2）[2] 在竖直方向上，根据 得，相等的时间间隔 则小球平抛运动的初速度 b点的竖直分速度 根据平行四边形定则知，b点的速度 ‎。‎