高中物理人教版必修2练习：第五章 第4讲 实验：研究平抛运动 word版含解析

高中物理人教版必修2练习：第五章 第4讲 实验：研究平抛运动 word版含解析

www.ks5u.com第4讲　实验：研究平抛运动[时间：60分钟]1．在“研究平抛运动”的实验中，为了求平抛物体的初速度，需直接测的数据有(　　)A．小球开始滚下的高度B．小球在空中飞行的时间C．运动轨迹上某点P的水平坐标D．运动轨迹上某点P的竖直坐标2．两个同学根据不同的实验条件，进行了“研究平抛运动”的实验：图1(1)甲同学采用如图1甲所示的装置．用小锤击打弹性金属片，使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，改变小锤击打的力度，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的末端可看做与光滑的水平板相切，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，使两小球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出．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．在“研究平抛运动”的实验中：(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是________________________________________________________________________.(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的．(3)某同学建立的直角坐标系如图2所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是____________________． 图2(4)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，则初速度的测量值v0＝______(用x、y表示)，测量值比真实值要______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．4．(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动．如图3所示为研究平抛运动的实验装置，现把两个小铁球分别吸在电磁铁C、E上，然后切断电磁铁C的电源，使一个小铁球从轨道A射出，并在射出时碰到碰撞开关S，使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球，两铁球同时落到地面．这个实验(　　)图3A．只能说明上述规律中的第①条B．只能说明上述规律中的第②条C．不能说明上述规律中的任何一条D．能同时说明上述两条规律(2)做杂技表演的汽车从高台水平飞出，在空中运动一段时间后着地．一架相机通过多次曝光，拍摄得到汽车在着地前后一段时间内的运动照片，如图4所示(虚线为正方形格子)．图4已知汽车长度为3.6m，相邻两次曝光的时间间隔相等，第三个像是刚好着地的时刻，由照片可以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．(取g＝10m/s2) 5.某物理实验小组利用如图5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，则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(　　)图56．如图6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．图6(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的____________和_____________，然后由公式________________求出k的平均值．(2)使用该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________________求出初速度的平均值．7．某同学利用如图7甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图乙所示．图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等．完成下列填空：(重力加速度取10m/s2) 图7(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3.从图乙中可读出|y1－y2|＝_______m，|y1－y3|＝_______m，|x1－x2|＝_______m．(结果均保留两位有效数字)(2)若已知抛出后小球在水平方向上做匀速运动．利用(1)中读取的数据，求出小球从P1运动到P2所用的时间为____s，小球抛出后的水平速度为____m/s.(结果均保留两位有效数字)8.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8中a、b、c、d所示，则：图8(1)求小球平抛运动的初速度的计算式(用L、g表示)，其值是多少？(g取9.8m/s2)(2)a点是平抛小球抛出点的位置吗？如果不是，那么抛出点的位置怎样确定？ 答案精析第4讲　实验：研究平抛运动1．CD　[由平抛运动规律，竖直方向y＝gt2，水平方向x＝v0t，因此v0＝x，可见只要测得轨迹上某点P的水平坐标x和竖直坐标y，就可求出初速度v0，故C、D正确．]2．(1)平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动　(2)P球击中Q球　平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动解析　(1)通过对照实验，说明两球具有等时性，由此说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动．(2)两球在水平轨道上相遇，水平方向运动情况相同，说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动．3．(1)将小球放置在槽口处轨道上，小球能保持静止(2)重垂线(3)坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的投影点(4)x　偏大解析　(1)水平时小球处处平衡，放在槽口能静止不动；(2)用重垂线来确定竖直线最准确；(3)描绘小球的运动轨迹时，坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的投影点；(4)根据x＝v0t，y＝gt2，两式联立得：v0＝x.因为坐标原点靠下，造成y值偏小，从而v0偏大．4．(1)B　(2)12　11.25解析　(1)由于左端小铁球平抛的同时，右端小铁球开始做自由落体，且两球同时落地，说明平抛的小铁球在竖直方向上和右端小铁球做同样的运动，即做自由落体运动，但无法说明平抛小铁球在水平方向的运动，故只有B正确．(2)汽车在竖直方向做自由落体运动，由Δh＝gT2可得，两次曝光的时间间隔为T＝＝＝ s＝0.6s前三个像中，中间位置车的竖直速度为vy＝＝m/s＝9m/s汽车从开始运动到中间位置的竖直位移为h1＝＝m＝4.05m高台离地面的高度为h2＝h1＋2l＝(4.05＋2×3.6)m＝11.25m水平初速度v0＝＝m/s＝12m/s.5．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，得v0＝，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．]6．(1)弹簧测力计的示数F弹簧的伸长量Δx　k＝(2)同一　水平位移x　竖直高度y　v0＝x解析　(1)根据胡克定律F＝kΔx，可得k＝.弹簧的劲度系数可由弹簧的伸长量(或压缩量)和弹力计算．(2)物体做平抛运动时，水平方向上x＝v0t；竖直方向上y＝gt2.所以v0＝x.7．(1)0.60　1.60　0.60　(2)0.20　3.0解析　(1)由题图乙可知P1与P2两点在竖直方向的间隔为6格，P1与P3两点在竖直方向的间隔为16格，所以有|y1－y2|＝0.60m，|y1－y3|＝1.60m，P1与P2两点在水平方向的距离为6格，则有|x1－x2|＝0.60m.(2)由抛出后小球在水平方向做匀速运动，又P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等可知，小球从P1运动到P2所用的时间和从P2运动到P3所用的时间相等，设小球从P1运动到P2 所用的时间为T，由平抛运动规律可得|x1－x2|＝v0T，|y2－y3|－|y1－y2|＝gT2，|y2－y3|＝1.0m，联立解得T＝0.20s，v0＝3.0m/s.8．(1)v0＝2　0.7m/s　(2)见解析解析　(1)平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，即初速度为零的匀加速直线运动，水平分运动是匀速直线运动，由水平方向ab＝bc＝cd知相邻两点的时间间隔相等，设为T，竖直方向相邻两点间位移之差相等，Δy＝L，由Δy＝gT2得：L＝gT2，时间T内，水平位移为x＝2L可得v0＝＝＝2＝2×m/s＝0.7m/s.(2)由于ab、bc、cd间竖直位移之比不满足1∶3∶5的关系，所以a点不是抛出点．设小球运动到b点时竖直方向上的分速度为vb，则有：vb＝＝＝×m/s＝0.525m/s小球从抛出点运动到b点所用时间为：tb＝则抛出点到b点的水平距离为：xb＝v0tb＝＝m＝0.0375m＝3.75cm抛出点到b点的竖直距离为：yb＝＝m≈0.0141m＝1.41cm.