2024年高考物理實驗探究題專項訓(xùn)練：拋體運動

2024年高考物理實驗探究題專項訓(xùn)練：拋體運動

1.某同學(xué)通過如圖1所示實驗裝置探究平拋運動的特點。

A.小球和斜槽之間有摩擦?xí)龃髮嶒炚`差

B.每次必須等距離下降擋板，記錄小球的位置

C.每次小球需從斜槽同一位置由靜止釋放

D.在白紙上記錄斜槽末端槽口的位置O,作為小球做平拋運動的起點和所建坐標(biāo)系

的原點

（2）平拋軌跡的起始點坐標(biāo)，可按下述方法處理：如圖2所示，在軌跡上取4、2、C三

點，和BC的水平間距相等且均為％,以A點為坐標(biāo)原點，沿水平和豎直方向建立

平面直角坐標(biāo)系，測得和BC的豎直間距分別是％和%,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，

則小球做平拋運動的初速度為，拋出點的橫坐標(biāo)為，拋出點的縱坐標(biāo)為

（用不，%，%，g表示）

2.物理興趣小組的同學(xué)用圖（a）所示的裝置探究平拋運動的規(guī)律并計算平拋初速度%

（1）關(guān)于實驗注意事項，下列說法正確的是o（填正確答案標(biāo)號）

A.每次小球釋放的初始位置可以任意選擇B.斜槽軌道必須光滑

C.斜槽軌道末端必須保持水平D.擋板的豎直位置必須等間距變化

（2）甲同學(xué)按正確的操作完成實驗并描繪出平拋運動的軌跡，以斜槽末端端口位置作為坐

標(biāo)原點。，重垂線與丫軸重合，建立xOy平面直角坐標(biāo)系，如圖（b）所示。甲同學(xué)認(rèn)

為僅測量圖（b）中A點的坐標(biāo)值，可以求得小球做平拋運動的初速度大小。乙同學(xué)指

出此方法中由于小球尺寸不可忽略，將導(dǎo)致小球在A點縱坐標(biāo)測量值偏小，進(jìn)而使初

速度的測量值比真實值_______（填“偏小”或“偏大”）。

⑶乙同學(xué)提出改進(jìn)方案，若準(zhǔn)確測出圖（b）中A點、B點的橫坐標(biāo)分別為4L、8L,

A點、B點的縱坐標(biāo)之差為6乙，重力加速度大小為g,忽略空氣阻力的影響，可準(zhǔn)確

求得平拋運動的初速度大?。?（用含字母g、L的式子表示）。

3.用如圖1所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在堅直的硬板上。

鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從。點飛出，落在水平擋板上。由于擋板靠近硬板一側(cè)

較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點.移動擋板，重新釋

放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點。

（1）下列實驗條件必須滿足的有o

A.斜槽軌道光滑B.斜槽軌道末段水平

C.擋板高度等間距變化D.每次從斜槽上相同的位置無初速度釋

放鋼球

⑵為定量研究，建立以水平方向為x軸、堅直方向為y軸的坐標(biāo)系。

a.取平拋運動的起始點為坐標(biāo)原點,將鋼球靜置于。點,鋼球的（選填“最上端”、

“最下端”或者“球心”）對應(yīng)白紙上的位置即為原點；在確定y軸時需要y軸與重錘線平

行。

b.若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，也可按下述方法處理數(shù)據(jù):如圖2所示，在軌跡上取

AB、C三點，和的水平間距相等且均為x,測得A3和3C的堅直間距分別是

和方，則言|（選填“大于”、“等于”或者“小于”），可求得鋼球平拋的初速度

大小為（已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,結(jié)果用上述字母表示）。

試卷第2頁，共6頁

圖2

4.某同學(xué)設(shè)計了一個“測定平拋運動初速度”的家庭實驗裝置，如圖所示。在水平桌面

上固定一個斜面，把桌子搬到墻的附近，將白紙和復(fù)寫紙附在墻上，使從水平桌面上滾

下的鋼球能打在墻上。每次改變墻壁和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾

下，通過碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點。

(1)為了正確完成實驗，以下做法必要的是。

A.實驗時應(yīng)保持桌面水平

B.每次應(yīng)使鋼球從同一位置由靜止釋放

C.使斜面的底邊而與桌邊重合

(2)在鋼球離開桌面的位置固定一點光源，小球離開桌邊打到墻壁的運動過程中，鋼球在

墻面上的影子的運動應(yīng)是()

A.自由落體運動

B.變加速直線運動

C.勻速直線運動

(3)實驗小組每次將桌子向遠(yuǎn)離墻的方向平移0.2m,在白紙上記錄了鋼球的4個落點，

相鄰兩點之間的距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm。重力加速度g=10m/s2,鋼球平

拋的初速度為m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

5.圖甲是“研究平拋物體的運動”的實驗裝置圖。

02468J0

(1)實驗前應(yīng)對實驗裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜槽末端切線水平。每次讓小球從同一位置

由靜止釋放，是為了每次平拋。

(2)圖乙是正確實驗取得的數(shù)據(jù)，其中。為拋出點，則小球平拋的初速度為

m/so(g取9.8m/s2)

(3)在另一次實驗中將白紙換成方格紙，每格的邊長乙=5cm,通過實驗記錄小球運動

途中的三個位置，如圖丙，則該球做平拋運動的初速度為1m/s,B點的豎直分

速度為m/so(g取lOm/s?)

6.某物理興趣小組用如圖所示的裝置探究繩連接兩個物體的速度關(guān)系?；嗛g距為2d

左右兩個物體的質(zhì)量均為力,中間物體的質(zhì)量為加且加＜回，初始系統(tǒng)在外力作用

4

下靜止且與M連接的細(xì)繩與豎直方向的夾角為30,在A的正下方有一光電門

(sin37=0.6)。

0123

|iiiT|irii|llii|iiii|

05101520

(1)用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度工，如圖所示，則擋光片的寬度工=cm。

(2)測量擋光片到光電門中心的距離為0.75d,由靜止釋放系統(tǒng)，記錄擋光片的擋光時

間t,擋光片經(jīng)過光電門時的速度v=,擋光片經(jīng)過光電門時物體m的速度與

此時物體M的速度之比為0

(3)可以進(jìn)一步用能量守恒定律來驗證此速度關(guān)系是否正確。

7.一興趣小組在學(xué)習(xí)了平拋運動后，進(jìn)行了“探究平拋運動的特點”實驗，實驗中，以

小球離開軌道末端時的球心位置為坐標(biāo)原點0,建立水平(》)與豎直(y)坐標(biāo)軸。讓

質(zhì)量為機(jī)的小球從斜槽上離水平桌面高為/?處由靜止釋放，使其水平拋出，通過多次描

點可繪出小球做平拋運動時球心的軌跡如圖甲所示。

試卷第4頁，共6頁

(1)以下實驗操作合理且必要的是(填正確答案標(biāo)號)

A.調(diào)整斜槽末端，必須使末端保持水平

B.小球每次都從斜槽上不同的位置由靜止釋放

C.以球心為坐標(biāo)原點，借助重垂線確定豎直方向并建立直角坐標(biāo)系

D.用砂紙打磨斜槽軌道，盡量使斜槽軌道光滑一些

(2)已知小球平拋運動的初速度為"，重力加速度為g,則小球做平拋運動的軌跡方

程為尸o

(3)某同學(xué)在實驗過程中，記錄了小球平拋運動軌跡的一部分，如圖乙所示。取g=10m/s2,

由圖中所給的數(shù)據(jù)可判斷出圖中坐標(biāo)原點。(選填“是”或“不是”)拋出點；小

球從A點運動到B點的時間為

s；若小球的質(zhì)量為100g,則小球經(jīng)過圖乙中的位置A時重力的瞬時功率為—

W?

乙

8.小明用如圖甲所示的裝置“研究平拋運動及其特點”，他的實驗操作是：在小球A、B

處于同一高度時，用小錘輕擊彈性金屬片使A球水平飛出，同時B球被松開。

（1）他觀察到的現(xiàn)象是：小球A、B（填“同時”或“先后‘）落地。

（2）讓A、B球恢復(fù)初始狀態(tài)，用較大的力敲擊彈性金屬片，A球在空中運動的時間_

（填“變長”“不變”或“變短”）。

（3）上述現(xiàn)象說明：平拋運動的豎直分運動是運動。

（4）然后小明用圖乙所示方法記錄平拋運動的軌跡，由于沒有記錄拋出點，如圖丙所

示，數(shù)據(jù)處理時選擇A點為坐標(biāo)原點（0,0）,結(jié)合實驗中重錘方向確定坐標(biāo)系，丙圖

中小方格的邊長均為0.05m,g取10m/s2,則小球運動中水平分速度的大小為m/s,

小球經(jīng)過8點時的速度大小為m/s。

試卷第6頁，共6頁

參考答案:

1.(DC

x-9y；

2(%-%)°8(%f)

【詳解】（1）[1」A.斜槽的作用是使小球獲得水平初速度，小球與斜槽之間有摩擦不影響實

驗結(jié)果，安裝斜槽時其末端切線應(yīng)水平，故A錯誤；

B.每次不必須等距離下降擋板，記錄小球的位置，故B錯誤；

C.為了保證每次拋出時小球的初速度相同，每次小球需從斜槽同一位置由靜止釋放，故C

正確；

D.小球在斜槽末端球心在白紙上的投影記錄為O,作為小球做平拋運動的起點和所建坐標(biāo)

系的原點，故D錯誤。

故選C。

（2）[1]根據(jù)

%—M=gT'

小球做平拋運動的初速度為

⑵[3有點豎直方向速度

1

%+%I卜2f

2^g(y2-y1)Vg

答案第1頁，共7頁

拋出點的橫坐標(biāo)為

2(%f)

拋出點的縱坐標(biāo)為

1

y二y

2'j8(%f)

2.(1)C

⑵偏大

【詳解】(1)A.每次使小鋼球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，因為需要保證每次鋼球拋出

時的初速度相同，故A錯誤；

B.斜槽的作用是讓小球獲得一個相同速度，所以斜槽是不需要光滑，故B錯誤；

C.研究平拋運動，初速度必須水平，所以斜槽軌道末端必須保持水平，故C正確；

D.擋板只要能記錄下鋼球下落在不同高度時的不同的位置即可，不需要等間距變化，故D

錯誤。

故選Co

(2)根據(jù)平拋運動公式

712

h=]gt,x=vot

解得

小球在A點縱坐標(biāo)測量值偏小，所以初速度的測量值比真實值偏大。

(3)根據(jù)位移差公式

6L=g『

水平方向

8L-4L=v0T

解得

答案第2頁，共7頁

3.(1)BD

【詳解】(1)B.為了保證小球的初速度水平，斜槽末端必須水平，故B正確；

AD.為了保證小球的初速度相等，小球每次應(yīng)從斜槽的同一位置由靜止釋放，斜槽軌道不

一定需要光滑，故D正確，A錯誤；

C.向下移動擋板，只是為了獲得多個點跡，不一定向下移動相同的距離，故C錯誤。

故選BDo

(2)a［l］小球在運動中記錄下的是其球心的位置，故拋出點也應(yīng)是小球靜置于。點時球心

的位置；故應(yīng)以球心在白紙上的位置為坐標(biāo)原點；

"2］由于兩段水平距離相等，故時間相等，設(shè)A到8,8到C的時間均為f,在A點豎直分

速度為vy,則

:5

故豎直間距之比大于

［3］根據(jù)力-%=g產(chǎn)可知

g

則初速度為

X

y=—=x

4.(1)AB

(3)2.0

答案第3頁，共7頁

【詳解】(1)A.為了使鋼球離開桌面做平拋運動，實驗時應(yīng)保持桌面水平，故A正確;

B.為了使鋼球做平拋運動的初速度相同，每次應(yīng)使鋼球從同一位置由靜止釋放，故B正確;

C.若仍邊與桌邊重合，則鋼球在空中做的可能不是平拋運動，故C錯誤。

故選AB。

(2)小球的水平位移

x=vot

豎直位移

12

y=-gf

設(shè)桌面到墻壁的距離為L,影子豎直向下運動的位移為y',由相似三角形得

y'~L

解得

y'譚'

因此墻面上影子的運動為勻速直線運動；故選C。

(3)鋼球在水平方向做勻速直線運動，每次向右移動0.2m,鋼球做平拋運動的時間均勻增

大；豎直方向上，鋼球做自由落體運動，有

Ay=gT2

得

T=0.1s

所以鋼球平拋的初速度

v=-=2.0m/s

T

5.初速度相同1.61.52

【詳解】(1)口］每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋的初速度相同;

(2)［2］分析圖乙，。點為拋出點，取坐標(biāo)點

x=32.00cm=0.32m

y=19.6cm=0.196m

在豎直方向上則有

12

y=-gf

答案第4頁，共7頁

水平方向上則有

X=VQt

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得小球平拋初速度

%=1.6m/s

（3）［3］分析圖丙知

L=5cm=0.05m

由圖可知，小球由A到8和由5到。在水平方向位移相等，均為

x=3L

由運動時間T相等，在豎直方向，由圖示可知

Ay=2L

由勻變速直線運動的推論

Ay=gT2

可得

初速度為

%'=券=1.5m/s

［4］根據(jù)勻變速直線運動中，一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可知在B點

豎直分速度

3L+5L

%y=2T=2m/s

L

6.0.5603:5

t

【詳解】（1）口］擋光片的寬度為

L=5mm+12x0.05mm=5.60mm=0.560cm

（2）⑵根據(jù)極短時間的平均速度等于瞬時速度，擋光片經(jīng)過光電門時的速度為

L

v=-

［3］根據(jù)對稱性可知，左邊物體下降0.75/z,則右邊物體也下降0.75人,設(shè)擋光片經(jīng)過光電門

時，與M相連的繩子與水平方向的夾角為凡根據(jù)幾何關(guān)系有

答案第5頁，共7頁

d4

cos6=

2d—0.75d5

解得

9=37

將物體M的速度沿兩側(cè)繩方向分解，根據(jù)對稱性有

%=VMsin9

擋光片經(jīng)過光電門時物體m的速度與此時物體M的速度之比為

%：%=3：5

不是0.1/0.101.5

【詳解】該實驗中要求斜槽末端的切線保持水平以保證小球做平拋運動，A正確;

B.小球每次必須從相同的高度位置滾下，以保證小球水平拋出時的速度相同，B錯誤;

C.以球心為坐標(biāo)原點，借助重垂線確定豎直方向并建立直角坐標(biāo)系，故C正確;

D.只要小球每次從相同的高度位置滾下，以相同的水平速度拋出即可，鋼球與斜槽間的摩

擦對實驗沒影響，D錯誤。

故選AC。

(2)⑵根據(jù)平拋運動的規(guī)律有

,12

%=卬，y=2§t

根據(jù)兩式，將時間f消去有

(3)[3]由平拋運動的水平位移可知，04段和段的時間相等，若。為拋出點，則OA段

答案第6頁，共7頁

和A8段的豎直位移之比為1：3,而實際豎直位移之比是1：2,可知。點不是拋出點;

［4］在豎直上有

Ay=gT2

解得