高考物理一輪復(fù)習(xí)課時練習(xí) 第4章第3練　實(shí)驗(yàn)五：探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)（含詳解）

1.(2024·廣東省模擬)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)時需要下列哪個器材________。A．彈簧測力計(jì)B．重垂線C．打點(diǎn)計(jì)時器(2)做實(shí)驗(yàn)時，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動，通過描點(diǎn)法畫出小球平拋運(yùn)動的軌跡。下列一些操作要求，正確的是________。A．每次必須由同一位置靜止釋放小球B．擋板每次必須嚴(yán)格地等距離下降記錄小球位置C．小球運(yùn)動時不應(yīng)與木板上的白紙相接觸D．記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些(3)若用頻閃攝影方法來驗(yàn)證小球在平拋過程中水平方向是勻速運(yùn)動，記錄下如圖所示的頻閃照片。在測得x1，x2，x3，x4后，需要驗(yàn)證的關(guān)系是________。已知頻閃周期為T，用下列計(jì)算式求得的水平速度，誤差較小的是________。A.eq\f(x1,T)B.eq\f(x2,2T)C.eq\f(x3,3T)D.eq\f(x4,4T)2．(2023·浙江6月選考·16Ⅰ(1))在“探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中(1)用圖甲裝置進(jìn)行探究，下列說法正確的是________。A．只能探究平拋運(yùn)動水平分運(yùn)動的特點(diǎn)B．需改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)C．能同時探究平拋運(yùn)動水平、豎直分運(yùn)動的特點(diǎn)(2)用圖乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。A．斜槽軌道M必須光滑且其末端水平B．上下調(diào)節(jié)擋板N時必須每次等間距移動C．小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下(3)用圖丙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，豎直擋板上附有復(fù)寫紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時的點(diǎn)跡。實(shí)驗(yàn)時豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點(diǎn)靜止?jié)L下，撞擊擋板留下點(diǎn)跡0，將擋板依次水平向右移動x，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，擋板上留下點(diǎn)跡1、2、3、4。以點(diǎn)跡0為坐標(biāo)原點(diǎn)，豎直向下建立坐標(biāo)軸y，各點(diǎn)跡坐標(biāo)值分別為y1、y2、y3、y4。重力加速度為g。測得鋼球直徑為d，則鋼球平拋初速度v0為________。A．(x＋eq\f(d,2))eq\r(\f(g,2y1)) B．(x＋eq\f(d,2))eq\r(\f(g,y2－y1))C．(3x－eq\f(d,2))eq\r(\f(g,2y4)) D．(4x－eq\f(d,2))eq\r(\f(g,2y4))3．(2021·全國乙卷·22)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置研究平拋運(yùn)動的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對做平拋運(yùn)動的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖(b)所示(圖中未包括小球剛離開軌道的影像)。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為5cm。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖(b)中標(biāo)出。完成下列填空：(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)小球運(yùn)動到圖(b)中位置A時，其速度的水平分量大小為____________m/s，豎直分量大小為____________m/s；(2)根據(jù)圖(b)中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_______m/s2。4．(2023·陜西省西安中學(xué)模擬)在做“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，為了確定小球在不同時刻所通過的位置，實(shí)驗(yàn)時用如圖甲所示的裝置。實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟如下：A．在一塊平木板上釘上復(fù)寫紙和白紙，然后將其豎直立于斜槽軌道末端槽口前，木板與槽口之間有一段距離，并保持板面與軌道末端的水平段垂直B．使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡AC．將木板沿水平方向向右平移一段距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡BD．將木板再水平向右平移同樣距離x，使小球仍從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，再在白紙上得到痕跡C若測得A、B間距離為y1，B、C間距離為y2，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是________。A．斜槽軌道必須盡可能光滑B．每次釋放小球的位置可以不同C．每次小球均需由靜止釋放D．小球的初速度可通過測量小球的釋放點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間的高度h后再由機(jī)械能守恒定律求出(2)根據(jù)上述直接測量的物理量和已知的物理量可以得到小球平拋的初速度大小的表達(dá)式v0＝______________。(用題中所給字母表示)(3)另外一位同學(xué)根據(jù)測量出的不同x情況下的y1和y2，令Δy＝y(tǒng)2－y1，并描繪出了如圖乙所示的Δy－x2圖像。若已知圖線的斜率為k，則小球平拋的初速度大小v0與k的關(guān)系式為________。(用題中所給字母表示)5．(2023·重慶市第一中學(xué)期中)在探究平拋運(yùn)動規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，利用一管口直徑略大于小球直徑的直管來確定平拋小球的落點(diǎn)及速度方向(只有當(dāng)小球速度方向沿直管方向才能飛入管中)，重力加速度為g。(1)實(shí)驗(yàn)一：如圖(a)所示，一傾角為θ的斜面AB，A點(diǎn)為斜面最低點(diǎn)，直管保持與斜面垂直，管口與斜面在同一平面內(nèi)，平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)軌道拋出口位于A點(diǎn)正上方某處。為讓小球能夠落入直管，可以根據(jù)需要沿斜面移動直管。某次平拋運(yùn)動中，直管移動至P點(diǎn)時小球恰好可以落入其中，測量出P點(diǎn)至A點(diǎn)距離為L，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出此次平拋運(yùn)動在空中飛行時間t＝________，初速度v0＝________。(用L、g、θ表示)(2)實(shí)驗(yàn)二：如圖(b)所示，一半徑為R的四分之一圓弧面AB，圓心為O，OA豎直，直管保持沿圓弧面的半徑方向，管口在圓弧面內(nèi)，直管可以根據(jù)需要沿圓弧面移動。平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)軌道拋出口位于OA線上可以上下移動，拋出口至O點(diǎn)的距離為h。上下移動軌道，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄每次實(shí)驗(yàn)拋出口至O點(diǎn)的距離，不斷調(diào)節(jié)直管位置以及小球平拋初速度，讓小球能夠落入直管。為提高小球能夠落入直管的成功率及實(shí)驗(yàn)的可操作性，可以按如下步驟進(jìn)行：首先確定能夠落入直管小球在圓弧面上的落點(diǎn)，當(dāng)h確定時，理論上小球在圓弧面上的落點(diǎn)位置是__________(填“確定”或“不確定”)的，再調(diào)節(jié)小球釋放位置，讓小球獲得合適的平拋初速度平拋至該位置即可落入直管。滿足上述條件的平拋運(yùn)動初速度滿足v02＝________________________(用h、R、g表示)。第3練實(shí)驗(yàn)五：探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)1．(1)B(2)ACD(3)x4－x3＝x3－x2＝x2－x1D解析(1)實(shí)驗(yàn)時需要重垂線來確定豎直方向，不需要彈簧測力計(jì)和打點(diǎn)計(jì)時器，故選B。(2)實(shí)驗(yàn)時每次必須由同一位置靜止釋放小球，以保證小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度相同，選項(xiàng)A正確；擋板每次不一定嚴(yán)格地等距離下降記錄小球位置，選項(xiàng)B錯誤；小球運(yùn)動時不應(yīng)與木板上的白紙相接觸，否則會改變運(yùn)動軌跡，選項(xiàng)C正確；記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，以減小誤差，選項(xiàng)D正確。(3)因相鄰兩位置的時間間隔相同，則若小球在平拋過程中水平方向是勻速運(yùn)動，則滿足：x4－x3＝x3－x2＝x2－x1；由小球最后一個位置與第一個位置的水平距離計(jì)算求得的水平速度誤差較小，則用eq\f(x4,4T)計(jì)算式求得的水平速度誤差較小，故選D。2．(1)B(2)C(3)D解析(1)用如題圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，只能探究平拋運(yùn)動豎直分運(yùn)動的特點(diǎn)，故A、C錯誤；在實(shí)驗(yàn)過程中，需要改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，故B正確。(2)為了保證小球做平拋運(yùn)動，需要斜槽末端水平，為了保證小球拋出時速度相等，每一次小球需要從斜槽M上同一位置靜止釋放，斜槽不需要光滑，故A錯誤，C正確；上下調(diào)節(jié)擋板N時不必每次等間距移動，故B錯誤。(3)豎直方向，根據(jù)y1＝eq\f(1,2)gt12水平方向x－eq\f(d,2)＝v0t1聯(lián)立可得v0＝(x－eq\f(d,2))eq\r(\f(g,2y1))故A錯誤；豎直方向：y1＝eq\f(1,2)gt12，y2＝eq\f(1,2)gt22水平方向：x－eq\f(d,2)＝v0t1,2x－eq\f(d,2)＝v0t2聯(lián)立可得v0＝eq\r(\f(gx3x－d,2y2－y1))，故B錯誤；豎直方向：y4＝eq\f(1,2)gt2水平方向：4x－eq\f(d,2)＝v0t聯(lián)立可得v0＝(4x－eq\f(d,2))eq\r(\f(g,2y4))故D正確，C錯誤。3．(1)1.02.0(2)9.7解析(1)小球做平拋運(yùn)動，水平方向做勻速直線運(yùn)動，因此速度的水平分量大小為v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.05,0.05)m/s＝1.0m/s；豎直方向做自由落體運(yùn)動，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中，中間時刻的瞬時速度等于該段位移的平均速度，因此小球在A點(diǎn)速度的豎直分量大小為vy＝eq\f(8.6＋11.0,0.05×2)cm/s≈2.0m/s。(2)由豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動可得g＝eq\f(y3＋y4－y2－y1,4t2)，代入數(shù)據(jù)可得g＝9.7m/s2。4．(1)C(2)xeq\r(\f(g,y2－y1))(3)v0＝eq\r(\f(g,k))解析(1)為了能畫出平拋運(yùn)動軌跡，首先保證小球做的是平拋運(yùn)動，所以斜槽軌道不一定要光滑，但必須是水平的，故A錯誤；為保證拋出的初速度相同，應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止釋放，故B錯誤，C正確；因?yàn)榇嬖谀Σ亮Γ什粷M足機(jī)械能守恒定律，故D錯誤。(2)豎直方向根據(jù)自由落體運(yùn)動規(guī)律可得y2－y1＝gT2，水平方向由勻速直線運(yùn)動規(guī)律得x＝v0T，聯(lián)立解得v0＝eq\f(x,\r(\f(y2－y1,g)))＝xeq\r(\f(g,y2－y1))。(3)因?yàn)棣＝y(tǒng)2－y1＝gT2，x＝v0T，聯(lián)立可得Δy＝eq\f(g,v02)x2，所以Δy－x2圖像的斜率為k＝eq\f(g,v02)，解得v0＝eq\r(\f(g,k))。5．(1)eq\r(\f(Lcosθ,gtanθ))eq\r(Lgsinθ)(2)確定eq\f(R2－4h2,2h)g解析(1)由拋出到P點(diǎn)過程，根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律有tanθ＝eq\f(v0,vy)＝eq\f(v0,gt)，Lcosθ＝v0t，解得t＝eq\r(\f(Lcosθ,gtanθ))，v0＝eq\r(Lgsinθ)(2)h一定時，設(shè)落點(diǎn)與O點(diǎn)連線與水平方向夾角為α，根據(jù)位移規(guī)