人教版物理必修2同步练习：5.3 实验：探究平抛运动的特点（优生加练）

试卷更新日期：2024-03-27 类型：同步测试

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一、非选择题

1. 某同学用如图所示装置描绘小球做平抛运动位置点，获得平抛运动的轨迹，从而研究平抛运动的规律。

(1)、对于实验中的一些注意事项，正确的是____。（填选项前字母）

A、必须选用表面光滑斜槽 B、用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹 C、小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放

(2)、实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为 $l$ 。若小球在平抛运动途中的几个位置如图（b）中的a ， b、c、d所示，则小球离开斜槽末端时速度的计算式为（用 $l$ 和g表示），

(3)、若实验中，斜槽末端切线不水平，则小球离开斜槽末端的速度的测量值。（填“偏大”“偏小”或“没有影响”）。

(4)、若该同学实验时，重复让小球从斜槽上相同位置由静止滚下，得到小球运动过程中的多个位置；在图（a）的坐标系中画出的平抛运动轨迹中测出小球多个位置的坐标（x ， y），作出 $y - x^{2}$ 图象如图（c）所示，图线是一条过原点的直线，设该直线的斜率为k ，重力加速度为g ，则小球从轨道末端飞出的速度为。

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2. 为了探究平抛运动规律，小明分别做了如下两个实验：

(1)、为了说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，用如图所示装置进行实验。小锤打击弹性金属片，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、所用两球的质量必须相等 B、应改变装置的高度多次实验 C、只做一次实验发现两球同时落地，可以得到实验结论 D、本实验不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动

(2)、如图所示，两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内，其中N轨道的末端与光滑的水平地面相切。两个完全相同的小钢球P、Q，以相同的水平初速度v₀同时从轨道M、N的末端射出，观察到P落地时与Q相遇。只改变弧形轨道M的高度，多次重复实验，仍能观察到相同的现象。这说明平抛运动在水平方向做运动。

(3)、为了进一步研究平抛运动，小明用如图所示的装置进行实验。
①为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是。
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末端必须水平
C．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
D．本实验必需的器材还有刻度尺和秒表
②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 $\frac{y_{1}}{y_{2}}$ $\frac{1}{3}$ （选填“>”、“=”或者“<”）。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）。

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3. 如图甲所示，某实验小组用传感器和计算机研究平抛运动，小球沿末端水平的斜槽滑下，传感器可以50Hz的采集频率记录小球的运动轨迹，并通过计算机输出。以斜槽末端为原点、水平向右为x轴、竖直向下为y轴建立坐标系，图乙为计算机绘出的小球做平抛运动时轨迹的一部分，在轨迹上取七个点对应的部分数据如下表。
点的编号
1
2
3
4
5
6
x/m
0.110
0.137
0.164
0.191
0.218
0.245
y/m
0.023
0.039
0.059
0.082
0.110
0.142

(1)、从点2到点5，小球运动的时间为s；

(2)、小球从斜槽末端水平抛出的速度大小为m/s；

(3)、小球在点5时竖直方向的速度大小为m/s。

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4. 小明同学在探究出平抛运动的竖直方向分运动特点之后，在家里设计了一个探究平抛运动水平方向分运动特点的实验装置。如图甲所示，在桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上滚下，滚过桌边后钢球便被抛出。在钢球抛出后经过的地方水平放置一块木板 $($ 还有一个用来调节木板高度的支架，图中未画出 $)$ ，木板上放一张白纸，白纸上有复写纸，这样便能记录钢球在白纸上的落点。为了方便记录小球落点坐标，小明同学还在桌子边缘沿竖直方向设置了一个标尺 $($ 零刻度与水平桌面对齐 $)$ ，在木板的边缘设置了一水平标尺 $($ 零刻度与桌面的竖直边缘对齐 $)$ 。让钢球多次从斜面上滚下，不断调节木板高度，借助标尺，测量每次小球落点的坐标 $(x_{1} ， y_{1})$ 、 $(x_{2} ， y_{2}) \dots$ 并记录于表中。小明同学根据记录的数据，运用图像法进行处理，得到了如图乙所示的图像 $($ 图乙中 $g$ 为重力加速度 $)$ ，得出了平抛运动水平方向分运动的特点。

(1)、关于该实验，下列说法正确的是____ 。

A、斜面和桌面必须尽可能光滑 B、桌子边缘必须水平 C、斜面上每次释放小球的位置可以不同 D、上下调节木板时必须每次等间距移动

(2)、若图乙的横纵坐标单位均为国际单位，则本实验中小球从桌边抛出时的初速度为 $m / s ($ 结果保留 $2$ 位有效数字 $)$ 。

(3)、由图乙可知，依据第四组数据描出的点 $P$ ，明显偏离了“直线”，则造成这一偏差可能的原因是该次操作____ 。

A、小球释放的位置较“同一位置”偏高 B、小球释放的位置较“同一位置”偏低 C、水平木板的左端较桌子边缘偏右

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5. 用如图甲所示的装置做“探究平抛运动的特点”实验，小球从斜槽轨道末端滑出后，被横挡条卡住，调整横挡条位置，记录小球运动经过的不同位置，描出平抛运动的轨迹。

(1)、在此实验中，下列说法正确的是____

A、斜槽轨道必须光滑 B、记录的点应适当多一些 C、同一次实验中小球应从同一位置由静止释放 D、横挡卡每次下移的距离应相等

(2)、如图乙所示是某同学在实验中画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛运动的起点，该同学又画出了一条直线，与轨迹相交于A点，已知OA的斜率为k ， A点的横坐标为 $x_{A}$ ，重力加速度大小为g ，则A点的纵坐标为y_A= ，小球平抛的初速度v₀=

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6. 小明同学通过以下两种方式研究平抛运动的特点。

(1)、小明首先用如图甲所示竖落仪装置探究平抛运动竖直分运动的特点，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。下列说法中正确的两项是____

A、改变小锤击打的力度，可以改变两球在空中的运动时间 B、改变小锤击打的力度，可以改变A球的水平初速度大小 C、如果两球总是同时落地，则A球的竖直分运动是自由落体运动 D、通过该实验装置也能研究平抛运动的水平分运动特点

(2)、小明再用如图乙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，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
①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轴与重锤线平行；
②小明不慎遗漏记录平抛轨迹的起始点，他按下述方法处理数据：如图丙所示，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 $y_{1}$ 和 $y_{2}$ 则 $\frac{y_{1}}{y_{2}}$ $\frac{1}{3}$ （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）。

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7. 在某次研究平抛运动的实验中：

(1)、如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止自由下落，可观察到两小球同时落地；改变两小球距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地。根据实验，（选填“能”或“不能”）判断出A球在竖直方向做自由落体运动。

(2)、如图乙所示，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PO滑下后从O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为了保证钢球从O点水平飞出且初速度是一定的，下列实验条件必须满足的是。
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末端水平
C.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
②取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于O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。
③某同学做实验时记录了A、B、C三点，取A点为坐标原点，建立了如图丙所示的坐标系，平抛轨迹上的这三点的坐标值已在图中标出，根据图中数据判断，A点（选填“是”或“不是”）平抛运动的抛出点，小球平抛的初速度为m/s。（取g=10m/s²）
④某同学实验时忘了标记重垂线方向，为解决此问题，他以某点迹为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向，建立直角坐标系xOy，并测量出另外两个点迹的坐标值（x₁ ， y₁）、（x₂ ， y₂），且2x₁>x₂ ，如图丁所示，假设各个点迹之间的时间间隔相等，则可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为（用x₁、x₂、y₁、y₂坐标表示）。

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8. 一同学利用实验室设备配合频闪摄像机设计了如下实验来探究“平抛运动的规律”。实验步骤如下：

（I）如图甲，该同学将两个相同的实心金属小球放置在实验装置上，调整A、B球的高度，使两个小球重心在同一高度上。

（Ⅱ）调整频闪摄像机位置，将频闪摄像机正对实验装置甲所在的位置，并打开摄像功能。

（Ⅲ）用小木槌敲击弹片，让A、B两个小球同时开始运动，直至落在实验台上。

（Ⅳ）通过频闪摄像机连接打印机进行打印得到如图乙所示的图像。

（V）在图乙中沿水平方向和竖直方向建立坐标系（坐标系图中未画出），选择A球的三个影像C、D、E的球心位置进行测量，得到 $x_{C D} = x_{D E} = 4.00 cm$ 、 $h_{C D} = 7.00 cm$ 、 $h_{D E} = 9.00 cm$ ，并测得小球影像的直径 $d = 2.0 mm$ （已知实验小球的直径为 $D = 1.00 cm$ ）

(1)、下列说法正确的是_________。

A、该实验能用来判断平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动 B、该实验不能用来判断小球在水平方向做匀速直线运动 C、提升两球所处平台的高度，对探究平抛运动的规律没有影响 D、小球的材质对实验没有影响

(2)、通过测量数据可知，该频闪摄像机的拍照时间间隔为s，小球A抛出时的初速度为 $m/s$ （保留两位有效数字）；物体经过D点时速度为 $m/s$ （可用根号表示）。（g取 $10 {m/s}^{2}$ ）

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9. 在“研究平抛运动特点”实验中：

(1)、如图甲所示是用横挡条卡住平抛的小球来确定平抛运动的轨迹，在此实验中，下列说法正确的是___________（填字母）。

A、坐标原点应选在斜槽末端Q点 B、横挡条每次向下移动的距离必须相等 C、建立坐标系时，y轴的方向应根据重垂线确定 D、应不断改变小球在斜槽上的释放位置以获得更多的点

(2)、某同学采用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置。如图乙所示为频闪照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为 $10 cm$ ，取 $g = 10 {m/s}^{2}$ 。分析可知，平抛运动的初速度为 $m/s$ ，小球运动到位置2时的速度为 $m/s$ 。

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10. 在“研究平抛物体运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下：
A．安装好器材，注意斜槽末端水平和平板竖直，记下斜槽末端 $O$ 点和过 $O$ 点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是；

B．让小球多次从位置上滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置；

C．取下白纸，以 $O$ 为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹；

D．测出曲线上某点的坐标 $x$ 、 $y$ ，用 $v_{0}$ =算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求 $v_{0}$ 的值，然后求它们的平均值。

本实验中小球与斜槽之间（填写“必需”或“无需”）光滑无摩擦。

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11. 如图所示的实验装置，可用来研究平抛物体的运动。

(1)、在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉，坐标纸之外，下列器材中还需要的是____；

A、秒表 B、刻度尺 C、天平 D、重垂线

(2)、关于实验过程中的一些做法，不合理的是____；

A、安装斜槽轨道，使其末段保持水平 B、调整木板，使之与小球下落的竖直面平行 C、每次小球应从同一位置由静止释放 D、用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹

(3)、以抛出点为坐标原点 $O$ ，利用水平位移 $x$ 和竖直位移 $y$ 的多组数据做出小球的运动轨迹图，如下图所示。在图线上取一点 $P$ ，其坐标如图所示。则小球初速度的大小 $v_{0} =$ $m / s$ （重力加速度 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ）。

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12. “研究平抛物体的运动”实验

(1)、关于本实验，下列说法正确的是：（）

A、使斜槽的末端切线水平 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、小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放 D、在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点

(2)、某同学在做平抛运动实验时得到了如图中的物体运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出，则（g=10m/s²）

①小球平抛的初速度为m/s．物体经过b点时的速度为m/s

②小球开始做平抛运动的抛点位置坐标为：x= cm；y= cm．

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13. 在“研究平抛运动”实验中，某同学只记录了小球运动途中的A、B、C三点的位置，取A点为坐标原点，则各点的位置坐标如图所示，当g＝10 m/s²时，则小球的抛出速度为，抛出点坐标为.

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14. 如图所示，某同学做研究平抛运动的实验时，在印有小方格的纸上记录了小球轨迹上的a、b、c三个点，小方格的边长为L=2.5cm，则小球做平抛运动的初速度大小为m/s，小球在b点的竖直分速度大小为m/s（取g=10m/s²）．

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15. 根据所学知识完成题目：

(1)、在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是．
A ．游标卡尺 B ．秒表 C ．坐标纸 D ．天平 E ．弹簧秤 F ．重垂线

(2)、实验中，下列说法正确的是．

A、应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下 B、斜槽轨道必须光滑 C、斜槽轨道末端可以不水平 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 E、为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来

(3)、在“研究平抛运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v₀=（用L、g表示），其值是．

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16. 在“研究平抛物体运动”的实验中，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．

(1)、实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛．

(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，图中y﹣x²图象能说明平抛小球运动规律的是．

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17. 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（1）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（2）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（3）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，该小球平抛的初速度大小为m/s（g取10m/s²）．

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18. 根据所学知识完成实验：

(1)、
为了探究平抛运动规律，老师做了如下两个演示实验：
①为了说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，用如图1所示装置进行实验．小锤打击弹性金属片，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．所用两球的质量必须相等
B．只做一次实验发现两球同时落地，即可以得到实验结论
C．应改变装置的高度多次实验
D．本实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
②如图2所示，两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内，其中N轨道的末端与光滑的水平地面相切．两个完全相同的小钢球P、Q，以相同的水平初速度v₀同时从轨道M、N的末端射出，观察到P落地时与Q相遇．只改变弧形轨道M的高度，多次重复实验，仍能观察到相同的现象．这说明：．

(2)、
为了进一步研究平抛运动，某同学用如图3所示的装置进行实验．
①为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是．
A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．本实验必需的器材还有刻度尺和秒表
②甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图4所示．从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹是符合y=ax²的抛物线．若坐标纸中每小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a= ，小球平抛运动的初速度v₀= ．（重力加速度为g）
③乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失．他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图5所示．在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每小方格的边长仍为L，重力加速度为g．由此可知：小球从O点运动到A点所用时间t₁与从A点运动到B点所用时间t₂的大小关系为：t₁t₂（选填“＞”、“＜”或“=”）；小球平抛运动的初速度v₀= ，小球平抛运动的初始位置坐标为（，）．
④如图6丙同学将实验方案做了改变，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点．然后等间距地改变桌子与墙的距离，就可以得到多个落点．如果丙同学还有一把刻度尺，他是否可以计算出小球平抛时的初速度？请简要阐述理由．

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19. 如图甲所示是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．

(1)、图乙是正确实验后的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为 m/s．（g=9.8m/s²）

(2)、在另一次实验中将白纸换成方格纸，方格边长L=5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 m/s；B点的竖直分速度为m/s．

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20. 某同学学完平抛运动后想通过实验来验证平抛运动的水平分运动是否是匀速直线运动，实验装置如图所示，两个完全相同的斜轨道固定在同一个铁架台上，其末端水平且位于同一竖直线上，在下面的轨道末端再接一个等高的水平轨道．该同学让两个完全相同的小铁块A和B分别从上下两个斜轨道顶端同时由静止开始下滑，他设想两个铁块应该在水平轨道上的某位置相遇．

(1)、实际操作时，A还没到达水平轨道上B就停止运动了，这主要是水平轨道对B的动摩擦因数太（填“大”或者“小”）造成的．

(2)、该同学尽量减弱（1）中带来影响的因素，但是A掉落在水平轨道上时总在B的前方，其他同学给他提出了进一步的改进意见，你认为对该同学的实验有帮助的是

A、把上面的斜轨道再升高一点 B、让A滑块下滑的初始位置低一点 C、让B滑块提前下滑 D、把两个滑块换成两个同样的铁球．

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