人教版 (2019)3 实验：探究平抛运动的特点课后复习题

第五章  抛体运动

5.3 实验：探究平抛运动的特点

一、选择题：

1.如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端(末端水平)时撞开接触开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后(　　)

A.水平方向的分运动是匀速直线运动

B.水平方向的分运动是匀加速直线运动

C.竖直方向的分运动是自由落体运动

D.竖直方向的分运动是匀速直线运动

【答案】　C

【解析】　平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，故选C

2.（多选题）在“研究平抛物体的运动”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释放

D．为更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些

【答案】CD

【解析】　平抛运动的初速度为水平方向，所以必须保证斜槽末端水平，因为我们实验中是利用斜槽得到一个水平初速度，所以不需要斜槽光滑，AB错误；为了得到相同的初速度，所以应使小球每次从斜槽上相同的位置释放，C正确；为更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，D正确。

3.(多选)假设我国宇航员乘坐探月卫星登上月球，如图所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的频闪照片的一部分.已知照片上方格的实际边长为a，频闪周期为T，据此可以得出(　　)

A.月球上的重力加速度为

B.小球平抛的初速度为

C.照片上A点一定是平抛的起始位置

D.小球运动到D点时速度大小为

【答案】　BC

【解析】　由频闪照片可知，在竖直方向上，相邻相等时间内小球位移差为2a，由Δy＝gT2可得，月球上的重力加速度g＝，选项A错误；由小球在水平方向上做匀速直线运动可得3a＝v0T，解得v0＝，选项B正确；小球在抛出后第1个T时间内竖直方向位移y1＝gT2＝××T2＝a，所以照片上A点一定是平抛的起始位置，选项C正确；小球运动到D点时竖直速度vy＝g·3T＝×3T＝，水平速度为v0＝，小球运动到D点时速度大小为v＝＝，选项D错误.

4.如图所示为研究平抛运动的实验装置，现把两个小铁珠分别吸在电磁铁C、E上，然后切断电磁铁C的电源，使一只小铁珠从轨道A射出，并在射出时碰撞开关S，使电磁铁E断电释放它吸着的小铁珠，两铁珠同时落到地面。这个实验（    ）

A、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

答案 B

【解析】　两球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动的规律相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，该实验不能得出平抛运动在水平方向上的运动规律．故B正确，ACD错误．故选B。

二．非选择题：

5.在探究平抛运动的规律时，可以选用图中几种装置进行研究.

(1)图甲的实验现象是          .该现象说明平抛运动的          .

(2)图乙装置可通过获得稳定的细水柱来描绘平抛运动的轨迹，其中能获得稳定的细水柱的过程应该是水面从开始位置一直降到竖直细管        (填“A”或“B”)处.

(3)图丙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都使钢球在弧形槽上        位置由        滚下.

【答案】　(1)两小球总是同时落地　竖直分运动是自由落体运动　(2)A　(3)同一　静止

【解析】　(1)图甲装置用来研究平抛物体在竖直方向的运动规律，观察实验发现两小球总是同时落地，可知做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.

(2)图乙是描绘平抛运动轨迹的装置，其中能获得稳定的细水柱的过程应该是水面从开始位置一直降到竖直细管A处，这时因为竖直管与大气相通，管内为外界大气压强，保证竖直管上出口处的压强为大气压强，因而弯管的上端口处与竖直管上出口处有恒定的压强差，可保证弯管口处压强恒定，从而使水流速度恒定，减小实验误差.

(3)图丙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都应使钢球在弧形槽上同一位置由静止滚下，保证其做平抛运动的初速度相同，从而保证轨迹是一定的.

6．某同学利用如图所示的装置做“研究平抛运动”的实验。

（1）他已经备有下列器材：有孔的硬纸片、白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台。还需要的器材有________。

A．秒表    B．天平  C．重锤线    D．弹簧测力计

（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由静止释放

B．斜槽轨道必须光滑

C．斜槽轨道的末端可以不水平

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点

【答案】 （1）C（2）AD

【解析】　（1）这个实验中只需要描绘出小球做平抛运动的轨迹，然后根据轨迹进行计算，因此不需要测时间、质量以及力，而重锤线的作用是保证保证贴有坐标纸的板在竖直面内，同时确保y轴沿竖直方向，故C正确（2）在实验中，为了能描绘出小球平抛的轨迹，我们需要利用其他装置（例如题中的“有孔的硬纸片”或其他方法），但小球每做一次平抛我们只能找到一个点。要使找到的轨迹准确，就要使小球每次做的平抛运动尽量相同，也就是说小球每次从O点的初速度要相同，这就要求小球每次都要从斜槽上相同的位置由静止释放，但并不要求斜槽光滑，因为我们认为小球在下滑过程中所受阻力的情况相同。所以A正确，B错误；C显然不正确的，因为斜槽轨道的末端如果不水平，小球离开O点的速度就不水平，也就不是平抛运动了；D是正确的，因为记录的点越多（关于轨道采集的信息多），描绘出的轨道越接近真实运动。

7.在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上        .

A.通过调节使斜槽的末端保持水平

B.每次释放小球的位置必须不同

C.每次必须由静止释放小球

D.记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降

E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触

F.将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线

【答案】　ACE

【解析】　 通过调节使斜槽的末端保持水平，可以确保初速度水平，每次释放小球的位置必须相同且由静止释放，这样才能保证初速度相同，记录距离大致均匀，便于描轨迹即可，小球运动时不与木板上的白纸(或方格纸)相接触，防止影响运动轨迹，最后应将点用平滑的曲线相连，故选A、C、E.

8.在“研究平抛运动”的实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图甲、乙所示，从图中明显看出甲的实验错误是                   ，乙的实验错误是                    .

【答案】斜槽末端不水平　每次静止释放小球的位置不同

【解析】　 用平滑曲线描绘出小球的运动轨迹，不难看出题图甲中小球的初速度明显不沿水平方向，故可推知斜槽末端不水平.题图乙中描绘的点零乱，难以形成一条平滑曲线，可推知初速度不是每次都相同，即每次静止释放小球的位置不同.

9.用如图所示的装置研究平抛运动，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B，用于发射小铁球，从轨道A射出的小铁球做平抛运动，从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动.板上还装有三个电磁铁C、D、E，其中电磁铁C、D可分别沿轨道A、B移动.在轨道A出口处有一个碰撞开关S，用以控制电磁铁E的电源的通断，电磁铁E可以沿水平杆MN移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道A末端射出的小铁球的中心在同一水平线上.

(1)实验中，轨道A末端的切线必须是水平的，这样做的目的是        ；

A.保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小

B.保证小铁球飞出时，初速度水平

C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等

D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线

(2)若轨道A、B出口方向平行但略向下倾斜，将小铁球1从某高度静止释放，小铁球落在轨道B的P点，将电磁铁E移至P点正上方，将小铁球1和小铁球3同时释放，先到达P点的是        ；

(3)若轨道A、B出口均水平，调节小铁球3的水平位置多次实验，发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，则说明小铁球1在竖直方向上做        运动.

【答案】　(1)B　(2)小铁球1　(3)自由落体

【解析】　(1)平抛运动的初速度沿水平方向，故为了保证小铁球飞出时，初速度水平，实验中，轨道A末端的切线必须是水平的，B正确；

(2)由于轨道A出口向下倾斜，则射出后，小铁球1有竖直方向上的初速度，并且与小铁球3下降的高度相同，而小铁球3竖直方向上的初速度为零，故小铁球1先到达P点；

(3)发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，说明两者在竖直方向上的运动性质相同，故说明小铁球1在竖直方向上做自由落体运动.

10某学习小组的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.用小锤击打弹性金属片，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，使两小球能同时以相同的初速度v0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__________________                                   

【答案】　(1)平抛运动的物体在竖直方向上是自由落体运动　(2)P球击中Q球　平抛运动的物体在水平方向上是匀速直线运动

【解析】　(1)通过对照实验，说明两球的运动具有等时性，由此说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.

(2)两球在光滑水平板上相遇，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.

11.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照相机连续拍摄.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0.10 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________(选填“是”或“不是”)小球的抛出点.

(2)该星球表面的重力加速度为________m/s2.

(3)小球平抛的初速度是________m/s.

(4)小球在b点时的速度是________m/s.

【答案】　(1)是　 (2)8　 (3)0.8   (4)

【解析】　(1)由初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间内通过的位移之比为1∶3∶5可知，a点是小球的抛出点.

(2)由ab、bc、cd水平距离相同可知，a到b、b到c运动时间相同，设为T，在竖直方向有Δh＝gT2，T＝0.10 s，可求出g＝8 m/s2.

(3)由两位置间的时间间隔为0.10 s，水平距离为8 cm，x＝vxt，得水平速度vx＝0.8 m/s.

(4)b点竖直分速度为a、c间的竖直平均速度，则vy b＝ m/s＝0.8 m/s，所以vb＝＝ m/s.

12．某物理实验小组采用如图所示的装置研究平抛运动．

(1)安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是________(填选项前的字母)．

A.保证小球飞出时的速度既不太大也不太小

B.保证小球飞出时的初速度水平

C.保证小球在空中运动的时间每次都相等

D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线[来源:学_科_网]

(2)某同学每次都将小球从斜槽的同一位置由静止释放，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．该同学设想小球先后三次做平抛运动，将水平板依次放在图中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x1、x2、x3，忽略空气阻力的影响，则下面分析正确的是________(填选项前的字母)．

A．x2－x1＝x3－x2[来源:学*科*网]

B．x2－x1＜x3－x2

C．x2－x1＞x3－x2

D．无法判断(x2－x1)与(x3－x2)的大小关系

(3)另一同学通过正确的实验步骤及操作，在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹．部分运动轨迹如图所示，图中小格在水平方向与竖直方向上的长度均为L，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2之间、P2和P3之间的水平距离相等，重力加速度为g，可求出小球从P1运动到P2所用的时间为________，小球抛出时的水平速度为________．

【答案】（1） B  （2)  C  (3)