(人教版)物理必修二：5.3《实验研究平抛运动》提分训练(含答案)

3.实验:研究平抛运动
一、选择题
1.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自由滑下
B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道末端可以不水平
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些
E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点连接起来
解析:每次释放小球时,只要让它从同一高度、无初速开始运动,在相同的情形下,即使球与槽之间存在摩擦力,仍能保证球做平抛运动的初速度相同,因此斜槽轨道不必要光滑,更不必平衡摩擦力,选项A正确,B错误;当斜槽末端没有调整水平时,小球脱离槽口后并非做平抛运动,但在实验中,仍按平抛运动分析处理数据,所得的初速度的测量值与真实值肯定不相符,故斜槽末端不水平会造成误差,选项C错误;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些,选项D正确;实验中一些误差较大的点应舍去,而不用将每个点都连起来,选项E错误。

答案:AD
2.下列因素会使“研究平抛运动”实验误差增大的是()
A.小球与斜槽之间有摩擦
B.安装斜槽时其末端不水平
C.在实验中采用空心小铁球
D.根据曲线计算平抛运动的初速度时,在曲线上取作计算的点离原点O较远
解析:只要小球从斜槽的同一位置无初速下滑,到斜槽末端的速度相同就行,不管小球与斜槽之间有没有摩擦,选项A错误;斜槽末端不水平,小球不能做平抛运动,会使实验误差增大,选项B正确;实验时应采用密度大、体积小的小球,可以减小运动中空气阻力的影响,选项C正确;计算初速度时,在轨迹上取的点与原点O的距离远近无关,只要测量准确,误差不会增大,选项D错误。

答案:BC
3.如图是某次实验中用频闪照相方法拍摄的小球(可视为质点)做平抛运动的闪光照片。

如果
图中每个小方格的边长l表示的实际距离和闪光频率f均为已知量,那么在小球的质量m、平抛的初速度大小v0、小球通过P点时的速度大小v和当地的重力加速度值g这四个未知量中,利用上述已知量和图中信息()
A.可以计算出m、v0和v
B.可以计算出v、v0和g
C.只能计算出v0和v
D.只能计算出v0和g
解析:由题图可知,在相邻两次闪光间隔中,小球在水平方向的位移相等,3l=v0T=,因此可求出初速度v0。

在竖直方向两段时间内的位移分别为3l、5l,由Δy=gT2可得g==(5l-3l)f2=2lf2,可
求出重力加速度g。

又v Py==4fl,所以通过P时的速度v=。

而物体质量m无法求出。

答案:B
4.为了探究影响平抛运动水平射程的因素,某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验,实验数据记录如下表:
序号抛出点的高度/m 水平初速度
/(m·s-1)
水平射程/m
1 0.20
2 0.40
2 0.20
3 0.60
3 0.45 2 0.60
4 0.4
5 4 1.2
5 0.80 2 0.8
6 0.80 6 2.4
以下探究方案符合控制变量法的是()
A.若探究水平射程与高度的关系,可用表中序号为1、3、5的实验数据
B.若探究水平射程与高度的关系,可用表中序号为2、4、6的实验数据
C.若探究水平射程与初速度的关系,可用表中序号为1、3、5的实验数据
D.若探究水平射程与初速度的关系,可用表中序号为2、4、6的实验数据
解析:若探究水平射程与高度的关系,应保证物体平抛运动的初速度不变,改变下落高度,选项A正确,B错误;若探究水平射程与初速度的关系,应保证平抛运动的下落高度不变,改变初速度,选用的数据可以是1、2的实验数据或3、4的实验数据或5、6的实验数据,选项C、D错误。

答案:A
二、非选择题
5.某同学课外研究平抛物体的运动,并将实验中测出的两物理量Q和S数值填表如下,Q和S 的单位相同但没有写出。

(取g=10m/s2)
Q 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
S 0.00 0.05 0.20 0.45 0.80 1.25
(1)上表中Q表示的物理量是;S表示的物理量是。

(2)若上表中Q和S用的都是国际单位制中的单位,则平抛物体的水平速度为。

解析:(1)由表中数据,Q表示的数据均匀增加,可猜想为相等时间内水平方向的位移;S表示的数据关系有1∶4∶9……,可猜想为竖直方向的位移。

(2)由Δy=0.1m=gt2得t=0.10s,
由x=v0t得v0=1.00m/s。

答案:(1)水平位移竖直位移(2)1.00m/s
6.某同学在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次从斜槽上滚下,在坐标纸上依次记下小球
的位置如图所示(O为小球的抛出点)。

(1)在图中描出小球的运动轨迹。

(2)从图中可看出,某一点的位置有明显的错误,其产生的原因可能是该次实验中,小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次偏(选填“高”或“低”)。

(3)某同学从图象中测得的三组数据如下表所示,则此小球做平抛运动的初速度v0= m/s。

x/cm10.00 20.00 30.00
y/cm 5.00 20.00 45.00
解析:(1)如图所示
(2)从轨迹上可以看出,第四个点偏离轨迹左侧,与轨迹上同一高度的点比较,在下落相同高度时,水平位移偏小,说明平抛运动的初速度偏小,即小球从斜槽上滚下时的初始位置比其
他几次偏低。

(3)根据x=v0t,y=gt2可得v0=x,代入其中一组数据可得v0=1.0m/s。

答案:(1)见解析(2)低(3)1.0
7.某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置,如图,在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上由静止滚下,钢球滚过桌边后便做平抛运动。

在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木
板,木板由支架固定成水平,木板所在高度可通过竖直标尺读出,木板可以上下自由调节。

在木板上固定一张白纸。

该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验:
A.实验前在白纸上画一条直线,并在线上标出A、B、C三点,且AB=BC=20.00cm,如图。

B.让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中A点,记下此时木板与桌面的高度差h1=h。

C.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中B点,记下此时木板与桌面的高度差h2=h+10.00cm。

D.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中C点,记下此时木板与桌面的高度差h3=h+30.00cm。

则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0=m/s,钢球击中B点时其竖直分速度大小为v By=m/s。

(g取10m/s2,空气阻力不计)
解析:由题意可知,从A到B与从B到C的时间相等,设为t,则有在水平方向x=v0t,在竖直方向Δy=y BC-y AB=0.1m=gt2,解得v0=2m/s。

球击中B点时其竖直分速度大小为v By=m/s=1.5m/s。

答案:2 1.5。