高考物理总复习实验题知识专题讲解与训练4---研究平抛物体的运动(解析版)

高考物理总复习实验题知识专题讲解与训练
实验题04研究平抛物体的运动
1．（10分）（2020·湖北省武穴中学高一月考）某同学利用如图甲所示装置做“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0.10 m，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10 m/s2)
（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．(保留两位小数)
（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.
【答案】（1）0.60 1.60 0.60 （2）0.20 3.0
【解析】
【详解】
（1）根据图（2）可解得：|y1-y2|=0.60m，|y1-y3|=1.60m，|x1-x2|=0.60m。

（2）小球经过P1、P2、和P3之间的时间相等，在竖直方向有：h1=0.60m，
h2=1.60-0.60=1.00m；连续相等时间内的位移差为常数：△h=gt2，
水平方向匀速运动：x=v0t
其中△h=1.00-0.60=0.40m，x=0.60m，代入数据解得：t=0.20s，v0=3.0m/s
2．（6分）（2020·山西省高一月考）某同学进行了“探究平抛运动规律”的实验，取g=10m/s2。

(1)该同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图所示的“小球做平抛运动”的照片。

图中每
个小方格的边长为10cm，则可知该相机的曝光时间间隔为______s，该小球运动到图中“2”位置时的速度大小____m/s(结果均保留一位小数)。

(2)若以图中“1”位置为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，
即“1”位置的坐标为(0，0)，“2”位置的坐标为(0.2m，0.1m)，则该小球抛出点的坐标为____。

【答案】0.1 2.5 （-0.1m，-0.0125m）
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]根据
2
∆==
y L gT
得
0.1s
T===
水平方向做匀速直线运动运动到图中位置“2”时竖直方则运动到图中位置“2”时速度
(2)[3]抛出点距离位置抛出点到达位置“2”经过的时抛出点距离位置“2”的水平距则该小球抛出点的坐标为3．（8分）（2020·海口市第四中抛物体的运动。

（1）关于实验过程中的一些A
．安装斜槽轨道，使其末运动，则小球平抛的初速度
00.2m/s 2m/s 0.1
x v T === 竖直方向速度
1320.3m/s=1.5m/s 20.2
y h v T =
= 时速度大小
2 2.5m/s v === “2”的竖直距离
2
2
22 1.5m 0.1125m 2210y v h g ===× 过的时间
0.15s t === 水平距离
2020.15m 0.3m x v t ==×=
标为（-0.1m ，-0.0125m ）。

第四中学高一开学考试）如图所示的实验装置
的一些做法，以下合理的有______；
使其末段保持水平
装置，可用来研究平
B．调整木板，使之与小球C．每次小球应从同一位置D．用折线连接描绘的点得（2）某同学在实验操作时发他应该如何调整：________
（3）以抛出点为坐标原点
运动轨迹图，如右图所示
到P的时间t=_______s；10m/s2）。

【答案】（1）ABC （【解析】
【详解】
解：(1)A、为了保证小球离水平，故选项A正确；
B、为准确方便确定小球运故选项B正确；
C、为保证小球做平抛运动放，故选项C正确；
D、用平滑的曲线连接描绘
(2) 小球能自动滚下说明斜球做平抛运动；
(3)根据212y gt =，解得小球水平方向则有0x v t =，解得4．（6分）（2020·江西省濂溪一中，只画出了如图所示的一部B 、C ，量得∆x =0.4m ，又量10m/s 2，利用这些数据，（1）物体从A 到B 所用的
（2）物体抛出时的初速度为（3）物体经过B 点时速度为【答案】0.2 2 【解析】
【详解】
（1）[1]．在竖直方向上根（2）[2]
．物体抛出时的初说明斜槽末端不水平，应该调整：调节斜槽末端得小球从O 运动到P
的时间
t ==解得小球初速度的大小00.3m/s 0.3x v t =
==濂溪一中高一期中）一个同学在“探究平抛运动的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离又量出它们之间的竖直距离分别为h 1=0.1m
，可得：
所用的时间T =___________s ； 速度为___________m/s ；
速度为___________m/s 。

2.5
向上根据△y =gt 2，
0.2s t ==== 时的初速度
槽末端水平，保证小0.3s = 1m/s 抛运动的规律”的实验∆x 相等的三点A 、.1m ，h 2=0.5m 。

g 取
（3）[3]．经过B 点时的竖物体经过B 点的速度：5．（10分）（2020·双峰县第一小球多次沿同一斜槽轨道滑（1）为了能较准确地描绘运项前面的字母填在横线上A ．通过调节使斜槽的末端B ．每次释放小球的位置必C ．每次必须由静止释放小D ．记录小球位置用的E ．小球运动时不应与木板上F ．将球的位置记录在纸上后在做该实验中某同学只点建立了直角坐标系，得到
（2）试根据图象求出物体平（3）物体运动到B
点时的速00.42m/s 0.2
x v t === 时的竖直分速度：
120.10.5 1.5m/s 220.2
yB h h v t ++===×
2.5m/s B v ===
县第一中学高一开学考试）在做“研究平抛运动轨道滑下，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你线上______．
的末端保持水平
位置必须相同
释放小球
的铅笔每次必须严格地等距离下降
木板上的白纸相接触
纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
只记录了物体运动的轨迹上的A 、B 、C 三得到如图所示的图象．
物体平抛运动的初速度大小为______m /s ；时的速度大小为______m /s ；抛出点的坐标为运动”的实验时，让的轨迹．
将你认为正确的选点并以A 点为坐标原
标为______cm ，
______cm ）．（g =10m /s 2．且所有结果均保留2位有效数字）
【答案】（1）ABCE ； （2）2.0； （3）2.8； -20； -5.0；
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动．故A 正确．因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度．故B 正确，C 正确．记录小球经过不同高度的位置时，每次不必严格地等距离下降，故D 错误；实验要求小球滚下时不能碰到木板上的白纸，避免因摩擦而使运动轨迹改变，故E 正确；将球的位置记录在纸上后，取下纸，最后轨迹应连成平滑的曲线．故F 错误．故选ABCE ；
(2)[2]在竖直方向上△y=gT 2，则0.1T s =
==．则初速度为： 0.2 2/0.1x v m s T ===． (3)[3][4][5]B 点竖直方向上的分速度为：v y =0.4 0.2
=2m/s ．
则运动到B 点的速度为：v B =m/s ，
则运动到B 点的时间：t = By v g
=0.2s ． 已运动的水平位移：x =vt =0.4m ，
竖直位移：y =12
gt 2=0.2m ． 所以平抛运动的初位置的横坐标为0.2-0.4m=-0.2m ．纵坐标为0.15-0.2=-0.05m ． 6．（4分）（2020·陈州高级中学高一月考）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）时撞开轻质接触式开关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 两球总是同时落地，
（1）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．
（2）在“研究平抛物体的运动”的实验中，得到的轨迹如图所示，其中O 点为平抛运动的起点，根据平抛运动的规律及图中给出的数据，可计算出小球平抛的初速度v 0=________m/s ，（29.8/g m s =）
【答案】(1)C (2)1.6
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由于AB 两球同时从同一高度开始下落，并且同时到达地面，故在竖直方向两
球遵循相同的运动规律：球在平抛过程中在竖直方向方向的运动没有可以照的遵循的规律．故AB （2）小球做平抛运动，在水平由图示实验数据可得：7．（10分）（2020·信宜体做平抛运动的轨迹，a 标轴分别沿水平方向和竖直(1)小球平抛的初速度为___(2)小球运动到 b 点的速度(3)从坐标原点到c 点的段(4)小球开始做平抛运动的位【答案】2m/s 2.5m/s
【解析】
【分析】
：即速度加速度总是相同．由于B 球做自由落直方向也做自由落体运动，故C 正确，D 错误参照的物体，故无法确定平抛运动的物体在水平无法判定．故选C ．
在水平方向上：x=v 0t ，在竖直方向上：y=12gt
200.32 1.6/v m s ===； 市信宜中学高一月考）某同学在做实验时得到了、b 、c 位置是运动轨迹上三个点（已标出和竖直方向，则：
______m/s 。

（重力加速度 g=10m/s 2）
的速度为_______m/s 。

的这段时间内小球的速度变化量为_____m/s 动的位置坐标为 x =_____cm ，y=________cm
5m/s 2m/s 10cm − 1.25cm − 自由落体运动，故A 错误．而A 球在水平在水平方向的运动所，解得v 0
=x ； 得到了如图所示的物标出）。

其中 x 、y 坐。

cm 。

【详解】
（1）[1] 因为在水平方向上，a 到b ，b 到c 的水平位移相等，设时间为T ，在竖直方向上，根据
2y gT ∆=
得
0.1s T == 则小球平抛运动的初速度为
00.2m/s 2m/s 0.1
x v T ===。

（2）[2] b 点在竖直方向上的分速度为
1.5m/s 2ac by y v T
== 小球运动到b 点的速度为
2.5m/s v ==。

（3）[3] 物体从a 点运动到c 点的时间为
20.2s t T ==
那么从坐标原点到c 点的这段时间内小球的速度变化量为
100.2m/s 2m/v gt s ∆==×=。

（4）[4]小球运动到b 点的时间为
1.50.15s 10
by v t g =
== 水平方向上的位移为 10.3m x vt ==
竖直方向上的位移为
y = 1 gt2 = 0.1125m 2
所以开始做平抛运动的位置坐标为 x = 0.2m − 0.3m = −10cm
y = 0.1m − 0.1125m = −1.25cm 。

8．（4 分）（2020·山东省济南外国语学校高一月考）某同学在做“研究平抛运动”的实验
中，忘记记下小球抛出点的位置 O ，如图所示， A 为小球运动一段时间后的位置， 图中各点迹间隔时间相等。

g 取10m/s2 ，根据图像，可知小球的初速度为__________ m/s ，小球抛出点的位置 O 的坐标为__________ 。

【答案】2 (−20cm，− 5cm)
【解析】
【详解】 [1]每隔一个点取为一个计数点，设其时间间隔为T 。

做平抛运动的小球在竖直方向
上是初速度为零的匀加速直线运动，所以根据逐差法 ∆y = gT 2
可得
T = ∆y = 0.1s = 0.1s g 10
小球在水平方向上做匀速直线运动，所以小球的初速度为
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[2] C 点竖直方向的速度 故
v0
=
∆x T
=
0.2 0.1
m/s
=
2m/s
vyC
=
hAE 2T
=
0.4 m/s = 2m/s 0.2
tC
=
vyC g
则从抛出点到 A 点的时间为
t = tC − T = 0.2s − 0.1s = 0.1s
所以抛出点距离 A 点的水平位移为
v0t = 2 × 0.1m = 0.2m = 20cm
拋出点的横坐标为 x = −20cm ，拋出点离 A 点的竖直位移为
y = 1 gt2 = 1 ×10× 0.12 m = 0.05m = 5cm
2
2
则拋出点的纵坐标为 y = −5cm 。

所以小球抛出点的位置 O 的坐标为 (−20cm，− 5cm) 。

9．（6 分）（2020·北京市朝阳区人大附中朝阳分校高一月考）在“探究平抛运动的运动
规律的实验”中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：
A．让小球多次从 位置上滚下，在一张印有小方格的纸记下小球碰到铅笔笔尖 的一系列位置，如图中 a、b、c、d 所示； B．按图安装好器材，记下平抛初位置 O 点和过 O 点的竖直线； C．取下白纸以 O 为原点，以竖直线为 y 轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物
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体的轨迹； (1)完成上述步骤，A 中横线部分中应填_____； (2)上述实验步骤的合理顺序是_____； (3)已知图中小方格的边长 L＝1.25cm，则小球平抛的初速度为 v0＝_____（用 L、g
表示）。

【答案】斜槽的同一
BAC
2 gL
【解析】
【分析】
【详解】 (1)[1]为了保证小球初速度相同，让小球多次从斜槽的同一位置由静止释放。

(2)[2]按照组装器材、进行实验、数据处理的顺序可知，正确的实验顺序为：BAC。

(3)[3]根据△y=L=gT2 得
T= L g
则初速度
v0
=
2L T
=
2
gL
10．（10 分）（2020·宜宾市叙州区第二中学校高一月考）在做“研究平抛运动”的实验时，
通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度，实验装置如图甲
所示．
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(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，请简述 你的检查方法_______________. (2)关于这个实验，以下说法中正确的是________． A．小球释放的初始位置越高越好 B．每次小球要从同一高度由静止释放 C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直 D．小球的平抛运动要靠近木板但不接触 (3)在做“研究平抛运动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中坐标纸的 固定情况与斜槽末端的关系正确的是（____）
(4)某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示．在曲线上取 A、 B、C 三个点，测量得到 A、B、C 三点间竖直距离 h1＝10.20 cm，h2＝20.20 cm，A、 B、C 三点间水平距离 x1＝x2＝x＝12.40 cm，g 取 10 m/s2，则物体平抛运动的初速度 v0 的计算式为____________(用字母 h1、h2、x、g 表示)，代入数据得其大小为 ____________m/s. 【答案】将小球放在水平木板的任意位置，小球静止不动，则木板水平 BCD
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g
C
v0＝x h2 − h1
1.24
【解析】
【详解】 (1)能否使小球做平抛运动，关键是使斜槽末端切线水平，判断是否水平可以采用： 将小球放在槽的末端(或木板上)看小球能否静止、用水平仪检查木板是否水平等方
法． (2)小球释放的初始位置并非越高越好，若是太高，导致水平抛出的速度太大，实验 难以操作，故 A 错误；因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同， 且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故 B 正确；小球在竖直方向做自由落体
运动，水平方向做匀速运动，为了正确描绘其轨迹，必须使坐标纸上的竖线是竖直 的，故 C 正确；实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹 改变，最后轨迹应连成平滑的曲线，故 D 正确。

(3)斜槽末端是水平的，小球做平抛运动，要分解为水平和竖直方向的分运动，故方
格纸因该水平竖直，坐标原点应该与小球在斜槽末端静止时在木板上的投影重合，
故 C 正确。

(4)小球在竖直方向做匀变速直线运动，连续相等时间内的位移差为常数，因此有：
∆h＝gt2 所以： t =
∆h g
，小球平抛运动的初速度大小为： v0
=
x t
=
x
g h2 − h1 代入数
据，解得：v0＝0.124×
10
m/s＝1.24 m/s.
0.202 − 0.102
11．（12 分）（2020·黑龙江省大庆实验中学高一月考）图甲是“研究平抛物体的运动”的
实验装置图。

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(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______。

每次让小球从同一位 置由静止释放，是为了每次平抛______。

(2)图乙是正确实验取得的数据，其中 O 为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为 ______m/s。

（g=9.8m/s2） (3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长 L=5cm，通过实验，记录了小 球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______m/s； B 点的竖直分速度为______m/s；平抛运动的初位置坐标______（如图丙，以 O 点为 原点，水平向右为 X 轴正方向，竖直向下为 Y 轴的正方向，g 取 10m/s2）。

【答案】水平 初速度相同 1.6 1.5 2 （-5cm，5cm） 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1][2]．平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道 时要注意槽口末端要水平，为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，这就要求小 球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放。

(2)[3]．由于 O 为抛出点，所以根据平抛运动规律有：
x=v0t
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将 x=32cm，y=19.6cm，代入解得
y＝ 1 gt2 2
v0=1.6m/s (3)[4][5][6]．由图可知，物体由 A→B 和由 B→C 所用的时间相等，且有△y=gT2，由
图可知△y=2L=10cm=0.1m，代入解得
T=0.1s
x=v0T，将 x=3L=15cm，代入解得
v0=1.5 m/s
竖直方向自由落体运动，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中
的平均速度有 故从抛出到 B 点所用时间为
vBy
=
hAC 2T
= 2m/s
t
=
vBy g
2 ＝10
＝0.2s
故从抛出到 B 点的水平位移为
x=v0t=1.5×0.2m=0.3m 故从抛出到 B 点的竖直位移为
y= 1 gt2= 1 ×10×0.04＝0.2m 22
所以
x′=5L-x=0.25-0.3m=-0.05m=-L
y′=5L-y=0.25-0.2m=0.05m=L
平抛运动的初位置坐标为（-5cm，5cm）。

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12．（6 分）（2020·重庆市育才中学高一月考）(1)在研究平抛运动的实验中，下列说法 正确的是（____） A．必须称出小球的质量 B．斜槽轨道末端必须是水平的 C．斜槽轨道必须是光滑的 D．应该使小球每次从斜槽上不同位置从静止开始滑下 (2)图 a 为甲同学描绘的平抛运动轨迹，O 为抛出点，按图上的数据，求得小球的初 速度 v0=______m/s；（取 g＝10m/s2）
(3)乙同学在研究平抛运动时只在竖直板面上记下了重锤线 y 的方向，但忘了记下平 抛的初位置，在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹，如图 b 所示，在曲线上取 A、B 两点量出它们到 y 轴的距离，A1A 的距离 x1=10cm，B1B 的距离 x2=20cm ，以及 AB 的竖直距离 h=15 cm ，用这些数据可以求得小球平抛的初速度为______m/s。

（取 g＝10m/s2） 【答案】B 0.6 1.0 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]．A．探究平抛运动的轨迹，无需测量小球的质量，故 A 错误；
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B．斜槽平直部分末端的切线调成水平，使得小球的初速度水平，这样小球才能做 平抛运动，故 B 正确； C．小球与斜槽之间的摩擦力一定对实验结果没有影响，只要保证到达斜槽底端的 速度相同即行，故 C 错误； D．为使小球每次平抛的运动轨迹相同，小球平抛的初速度应该相同，故要求小球
总是从同一位置由静止释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点，然后将这几
个点平滑连接起来，故 D 错误．
故选 B．
(2)[2]．O 为抛出点，根据平抛运动规律得
h＝
1 2
gt
2
2h 2× 20×10−2
t＝ g ＝
10 s＝0.2s
x 12 ×10−2 v0＝ t ＝ 0.2 m/s＝0.6m/s
(3)[3]．水平方向小球做匀速直线运动，则由初始点 O 到 A 过程有
x1=v0t0……①
由初始点 O 到 B 过程
x2=v0t……②
竖直方向做自由落体运动，则有
h=
1 2
gt2−
1 2
gt02……③
联立①②③得
v0＝
(x22 − x12 )g = 2h
[(20 ×10−2 )2 − (10 ×10−2 )2 ]×10
2 ×15×10−2
m/s＝1.0m/s
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13．（8 分）（2020·天津市宁河区芦台第四中学高三月考）图甲是“研究平抛物体的运动” 的实验装置图
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______，每次让小球从同一 位置由静止释放，是为了使每次小球平抛的______相同。

（2）图乙是正确实验取得的数据，其中 O 为抛出点，则此小球做平抛运动的初速 度为______m/s。

（g 取 9.8m/s2） （3）在“研究平抛物体运动”的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同， 则下列说法中正确的是______ A．小球平抛的初速度相同 B．小球每次做不同的抛物线运动 C．小球在空中运动的时间均相同 D．小球通过相同的水平位移所用时间相同 【答案】保持水平 初速度 1.6 BC 【解析】 【详解】 （1）[1]为保证小球从末端飞出做平抛运动，必须保证初速度水平，故斜槽末端切 线要保持水平； [2]每次从同一位置静止释放，根据动能定理可知离开斜槽末端是初速度相等，故是
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为了使每次平抛的初速度相等；
（2）[3]根据平抛运动的特点和基本规律：竖直方向做自由落体运动，则有：
212
h gt = 水平方向做匀速直线
0x v t =
由图中数据可知19.6h =cm ，32.0x =cm ，故代入计算可得初速度为v 0=1.6m/s ； （3）[4]A ．小球每次从不同位置释放，则平抛的初速度不同，故A 错误； B ．平抛初速度不同则每次运动的轨迹不同，故B 正确；
C ．小球从斜槽末端抛出后到落地下落高度一定，根据竖直分运动特点
212
h gt = 可知每次平抛的空中运动时间相同，故C 正确；
D ．由于从不同位置释放平抛的初速度不同，水平方向分运动是匀速直线，根据
0x v t =
可知通过相同的水平位移所用时间不同，故D 错误。

故选BC 。