新高考物理第一轮复习课时强化训练：探究平抛运动的特点(解析版)

2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练

探究平抛运动的特点

一、选择题

1、如图，在探究平抛运动的水平分运动的规律的实验中，下列哪些因素对探究规律没有影响( )

A．弧形轨道末端不水平

B．弧形轨道不光滑

C．实验小球为轻质小球

D．水平轨道不光滑

答案 B

解析弧形轨道末端不水平，小球抛出后不做平抛运动，对实验有影响，故A错误；只要每次释放小球的位置相同，轨道末端水平，弧形轨道是否光滑对实验没有影响，故B正确；实验小球为轻质小球，空气阻力对小球影响较大，故C错误；水平轨道不光滑，沿水平轨道运动的小球做减速直线运动，对实验有影响，故D错误。

2、用如图所示的装置研究平抛运动。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，下列说法中不

正确的是( )

A．两球同时落地

B．应改变装置的高度，多次实验

C．实验能说明A球在竖直方向上做自由落体运动

D．实验能说明A球在水平方向上做匀速直线运动

答案 D

解析根据装置图可以知道，两球由相同高度同时运动，A做平抛运动，B做自由落体运动，因此将同时落地，所以A正确；要多次实验，观察现象，则应改变装置的高度，多次实验，所以B正确；因为两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，故根据实验结果可以知道，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，所以C正确，D错误。

3、为了探究平抛运动的规律，将小球A和B置于同一高度，在小球A做平抛运动的同时静止释放小球B。同学甲直接观察两小球是否同时落地，同学乙拍摄频闪照片进行测量、分析。通过多次实验( )

A．只有同学甲能证明平抛运动在水平方向是匀速运动

B．两位同学都能证明平抛运动在水平方向是匀速运动

C．只有同学甲能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动

D．两位同学都能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动

答案 D

解析在图甲的实验中，改变高度和平抛小球的初速度大小，发现两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，不能得出水平方向上的运动规律。在图乙的实验中，通过频闪照片，发现自由落体运动的小球与平抛运动的小球任何一个时刻都在同一水平线上，知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同，所以平抛运动竖直方向上做自由落体运动。频闪照片显示小球在水平方向相等时间内的水平位移相等，知水平方向做匀速直线运动，所以D 正确，A、B、C错误。

4、(多选)为了研究平抛运动的分运动性质，用如图所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开下落。关于该实验，下列说法中正确的是( )

A．两球的质量必须要相等

B．如果两球同时落地，则可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动

C．控制小锤打击力度来改变平抛初速度多次实验，可以验证分运动的独立性

D．该实验也能研究平抛运动的水平分运动性质

答案BC

解析平抛运动过程中，在竖直方向上做自由落体运动，运动性质与质量无关，A错误；改变A球速度后仍然会和B球同时落地，证明平抛运动的竖直分运动不受水平分运动的影响，验证了分运动的独立性，B、C正确；本实验只能研究竖直方向上的分运动，D错误。

5．(多选)在探究平抛运动的规律时，可以选用如图所示的各种装置图，则以下操作合理的是( )

A．选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，应该用眼睛看A、

B两球是否同时落地

B．选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上端A一定要低于水面

C．选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次不一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球

D．除上述装置外，还可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像以获得平抛运动的

答案BD

解析小球下落的速度很快，运动时间很短，用眼睛很难准确判断出小球落地的先后顺序，应听声音，A不合理；竖直管的上端A应低于水面，这是因为竖直管与空气相通，A处的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响，因此可以得到稳定的细水柱，B正确；只有每次从同一高度释放钢球，钢球做平抛运动的初速度才相同，C错误；获得每秒15帧的录像就等同于做平抛运动实验时描方格图的方法，同样可以探究平抛运动的规律，D正确。

5、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垂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 ＝12

gt 2，得t ＝

2h g ；在水平方向有x ＝v 0t ，即平抛运动的水平位移x ＝v 0

2h g ，可见x 与v 0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。

二、非选择题

6、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/s 2)

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 ＝gT 2，

所以曝光时间T ＝ Δy g

＝ 3.610 s ＝0.6 s 。 曝光时间内的水平位移2l ＝7.2 m ，

所以v 0＝2l T ＝7.20.6

m/s ＝12 m/s 。 第二次曝光时车的竖直速度

v y ＝3l 2T ＝3×3.62×0.6

m/s ＝9 m/s ， 此时，车下落的时间t 1＝v y g ＝910

s ＝0.9 s ， 从开始到落地的总时间t 2＝t 1＋T ＝1.5 s ，

故高台离地面的高度

h ＝12gt 22＝12

×10×1.52 m ＝11.25 m 。 答案：12 11.25

7、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∶7，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 ＝2L T 2＝0.080.01

m/s 2＝8 m/s 2。 (3)小球平抛运动的初速度v 0＝2L T ＝0.080.1

m/s ＝0.8 m/s 。 (4)b 点竖直方向上的分速度v yb ＝4L T ＝0.160.2

m/s ＝0.8 m/s 。 则v b ＝v 02＋v yb 2＝0.8 2 m/s ＝425

m/s 。 答案：(1)是 (2)8 (3)0.8 (4)425

8、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：

实验次数

1 2 3 4 5 6 tan θ 0.18 0.32 0.69 1.00 1.19 1.43

x /m 0.035 0.065 0.140 0.160 0.240

0.290

(1)在图乙的坐标中描点连线，做出x -tan θ的关系图像；

(2)根据x -tan θ图像可知小球做平抛运动的初速度v 0＝

________ 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/s 2)；

(3)实验中有一组数据出现明显错误，可能的原因是

__________________________________________________。

解析：(1)x -tan θ的关系图像如图所示：

(2)根据tan θ＝12gt 2v 0t ，得t ＝2v 0tan θg

，

则水平射程为：x ＝v 0t ＝2v 02tan θg

。 可知图线的斜率k ＝2v 02g ，由图可知k ＝0.2901.43

≈0.2， 解得v 0＝ kg 2＝0.2×102

m/s ＝1.0 m/s 。 当θ＝60°时，有t ＝2v 0tan θg ＝35

s ， 则斜面的长度为：s ＝v 0t cos 60°＝235

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 ＝v 0t ＝2v 02tan θg

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)

9、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y 1和y 2，则y 1y 2________13

(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y 1y 2大于13

；由y 2－y 1＝gT 2，x ＝v 0T ，联立两式解得v 0＝x g y 2－y 1。 答案：(1)BD (2)a.球心 需要 b ．大于 x g

y 2－y 1

10、同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图甲所示，A 是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽

(图中P0P0′、P1P1′、…)，槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，用平滑曲线连接各痕迹点就可得到平抛运动的轨迹。

(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜轨________、A板________、插槽P0P0′垂直于斜轨并在斜轨末端正下方。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的________。

(2)每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在________________________。

(3)如图乙所示，该同学在实验中记录小球做平抛运动的起点位置O，Q1为小球运动一段时间后的位置，根据图中所示平抛运动的部分轨迹，求出小球做平抛运动的初速度为________ m/s。

答案(1)末端水平水平初速度都相同

(2)水平方向实际运动的距离

(3)2.0

解析(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，

保证小球抛出时初速度水平，做平抛运动，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球水平抛出的初速度相同。

(2)平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，每次将B 板向纸面内侧平移距离d，是为了使小球在相邻痕迹点的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离。

(3)由Δy＝gT2，解得T＝Δy

g

＝

y2－y1

g

＝

0.25－0.15

10

s

＝0.1 s，小球做平抛运动的初速度为v0＝x

T ＝

0.2

0.1

m/s＝2.0 m/s。