2025年高考物理復(fù)習(xí)五：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（含解析）

PAGE實(shí)驗(yàn)搶分專練(五)探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(40分鐘30分)1.(7分)(2023·榆林模擬)圖甲為某種管口出水方向可調(diào)的桶裝水電動(dòng)取水器,某實(shí)驗(yàn)小組利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)量該取水器取水時(shí)的流量(單位時(shí)間內(nèi)流出水的體積)。實(shí)驗(yàn)方案如下:(1)利用游標(biāo)卡尺測(cè)量取水器出水管內(nèi)徑d,如圖乙所示,讀數(shù)為_(kāi)_______mm;

(2)調(diào)節(jié)取水器管口方向,使取水器啟動(dòng)后水從管口O點(diǎn)水平射出,如圖丙所示;(3)待水在空中形成穩(wěn)定的彎曲水柱后,緊貼水柱后方放置白底方格板(已知每個(gè)正方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)),并利用手機(jī)正對(duì)水柱拍攝照片,取水柱上的三個(gè)點(diǎn)a、b、c,如圖丙所示;(4)已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間,根據(jù)圖丙可以計(jì)算水從管口O點(diǎn)噴出時(shí)的初速度v=__________(用L、g進(jìn)行表示);

(5)由上述信息可計(jì)算得出取水器取水時(shí)的流量Q=____________(用L、g、d進(jìn)行表示)。

【加固訓(xùn)練】(2023·青島模擬)某小組設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置,在拋出點(diǎn)O的正前方,豎直放置一塊毛玻璃。他們利用不同的頻閃光源,在小球拋出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中光源閃光,會(huì)在毛玻璃上出現(xiàn)小球的投影點(diǎn),在毛玻璃右邊用照相機(jī)進(jìn)行多次曝光,拍攝小球在毛玻璃上的投影照片。如圖1,小明在O點(diǎn)左側(cè)用水平的平行光源照射,得到的照片如圖3;如圖2,小紅將一個(gè)點(diǎn)光源放在O點(diǎn)照射重新實(shí)驗(yàn),得到的照片如圖4,已知光源的閃光頻率均為31Hz,光源到玻璃的距離L=1.2m,兩次實(shí)驗(yàn)小球拋出時(shí)的初速度相等。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可求出:(結(jié)果均保留兩位小數(shù))(1)重力加速度的大小為_(kāi)_______m/s2,投影點(diǎn)經(jīng)過(guò)圖3中M位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_______m/s。

(2)小球平拋時(shí)的初速度大小為_(kāi)_____m/s。

2.(7分)(2023·浙江6月選考)(1)在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中①用圖1裝置進(jìn)行探究,下列說(shuō)法正確的是______。

A.只能探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)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(shí)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平、豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)②用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)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(shí)必須每次等間距移動(dòng)C.小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下③用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),豎直擋板上附有復(fù)寫(xiě)紙和白紙,可以記下鋼球撞擊擋板時(shí)的點(diǎn)跡。實(shí)驗(yàn)時(shí)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(dòng)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。測(cè)得鋼球直徑為d,則鋼球平拋初速度v0為_(kāi)_____。

A.(x+d2)g2y1 B.(xC.(3x-d2)g2y4 D.(4x(2)如圖4所示,某同學(xué)把A、B兩根不同的彈簧串接豎直懸掛,探究A、B彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系。在B彈簧下端依次掛上質(zhì)量為m的鉤碼,靜止時(shí)指針?biāo)缚潭葂A、xB的數(shù)據(jù)如表。鉤碼個(gè)數(shù)012…xA/cm7.758.539.30…xB/cm16.4518.5220.60…鉤碼個(gè)數(shù)為1時(shí),彈簧A的伸長(zhǎng)量ΔxA=________cm,彈簧B的伸長(zhǎng)量ΔxB=______cm,兩根彈簧彈性勢(shì)能的增加量ΔEp______mg(ΔxA+ΔxB)(選填“=”“<”或“>”)。

3.(8分)(2022·福建選擇考)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖(a)所示裝置驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)時(shí),先將斜槽固定在貼有復(fù)寫(xiě)紙和白紙的木板邊緣,調(diào)節(jié)槽口水平并使木板豎直;把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)O,建立xOy坐標(biāo)系,然后從斜槽上固定的位置釋放小球,小球落到擋板上并在白紙上留下印跡,上下調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,測(cè)量各印跡中心點(diǎn)O1、O2、O3…的坐標(biāo),并填入表格中,計(jì)算對(duì)應(yīng)的x2值。項(xiàng)目O1O2O3O4O5O6y/cm2.956.529.2713.2016.6119.90x/cm5.958.8110.7412.4914.0515.28x2/cm235.477.6115.3156.0197.4233.5(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖(b)給出的坐標(biāo)紙上補(bǔ)上O4數(shù)據(jù)點(diǎn),并繪制“y-x2”圖線。(2)由y-x2圖線可知,小球下落的高度y,與水平距離的平方x2成________(選填“線性”或“非線性”)關(guān)系,由此判斷小球下落的軌跡是拋物線。

(3)由y-x2圖線求得斜率k,小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度表達(dá)式為v0=________(用斜率k和重力加速度g表示)。

(4)該實(shí)驗(yàn)得到的y-x2圖線常不經(jīng)過(guò)原點(diǎn),可能的原因是__。

4.(8分)(2023·海淀區(qū)模擬)(1)“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的裝置如圖1所示,下列說(shuō)法正確的是________。

A.將斜槽的末端切線調(diào)成水平B.將木板校準(zhǔn)到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直平面平行C.斜槽軌道必須光滑D.每次釋放小球時(shí)的位置越高,實(shí)驗(yàn)效果越好(2)為了描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)驗(yàn)應(yīng)有下列各個(gè)步驟:A.以O(shè)為原點(diǎn),畫(huà)出與y軸相垂直的水平軸x軸;B.把事先做的有缺口的紙片用手按在豎直木板上,使由斜槽上滾下拋出的小球正好從紙片的缺口中通過(guò),用鉛筆在白紙上描下小球穿過(guò)這個(gè)缺口的位置;C.每次都使小球由斜槽上固定的位置開(kāi)始滾下,用同樣的方法描出小球經(jīng)過(guò)的一系列位置,并用平滑的曲線把它們連接起來(lái),這樣就描出了小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡;D.用圖釘把白紙釘在豎直木板上,并在木板的左上角固定好斜槽;E.在斜槽末端抬高一個(gè)小球半徑處定為O點(diǎn),在白紙上把O點(diǎn)描下來(lái),利用重垂線在白紙上畫(huà)出過(guò)O點(diǎn)向下的豎直直線,定為y軸。在上述實(shí)驗(yàn)中,缺少的步驟F是_____________________,

正確的實(shí)驗(yàn)步驟順序是____________________________。

(3)如圖2所示,在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長(zhǎng)L=1.25cm。若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示,則小球平拋的初速度的計(jì)算式為v0=________(用L、g表示),其值是________(取g=9.8m/s2)。

解析版1.(7分)(2023·榆林模擬)圖甲為某種管口出水方向可調(diào)的桶裝水電動(dòng)取水器,某實(shí)驗(yàn)小組利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)量該取水器取水時(shí)的流量(單位時(shí)間內(nèi)流出水的體積)。實(shí)驗(yàn)方案如下:(1)利用游標(biāo)卡尺測(cè)量取水器出水管內(nèi)徑d,如圖乙所示,讀數(shù)為_(kāi)_______mm;

答案:(1)5.5【解析】(1)該游標(biāo)卡尺為10分度,其精度為0.1mm,游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d=5mm+5×0.1mm=5.5mm(2)調(diào)節(jié)取水器管口方向,使取水器啟動(dòng)后水從管口O點(diǎn)水平射出,如圖丙所示;(3)待水在空中形成穩(wěn)定的彎曲水柱后,緊貼水柱后方放置白底方格板(已知每個(gè)正方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)),并利用手機(jī)正對(duì)水柱拍攝照片,取水柱上的三個(gè)點(diǎn)a、b、c,如圖丙所示;(4)已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間,根據(jù)圖丙可以計(jì)算水從管口O點(diǎn)噴出時(shí)的初速度v=__________(用L、g進(jìn)行表示);

答案:(4)2gL【解析】(4)水的運(yùn)動(dòng)為平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng),水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng),設(shè)水經(jīng)過(guò)相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為T,豎直方向有:Δh=5L-3L=gT2解得:T=2水平方向有:2L=vT解得:v=2(5)由上述信息可計(jì)算得出取水器取水時(shí)的流量Q=____________(用L、g、d進(jìn)行表示)。

答案:(5)π【解析】(5)出水管的橫截面積S=14πd取水器取水時(shí)的流量Q=Sv=π【加固訓(xùn)練】(2023·青島模擬)某小組設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置,在拋出點(diǎn)O的正前方,豎直放置一塊毛玻璃。他們利用不同的頻閃光源,在小球拋出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中光源閃光,會(huì)在毛玻璃上出現(xiàn)小球的投影點(diǎn),在毛玻璃右邊用照相機(jī)進(jìn)行多次曝光,拍攝小球在毛玻璃上的投影照片。如圖1,小明在O點(diǎn)左側(cè)用水平的平行光源照射,得到的照片如圖3;如圖2,小紅將一個(gè)點(diǎn)光源放在O點(diǎn)照射重新實(shí)驗(yàn),得到的照片如圖4,已知光源的閃光頻率均為31Hz,光源到玻璃的距離L=1.2m,兩次實(shí)驗(yàn)小球拋出時(shí)的初速度相等。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可求出:(結(jié)果均保留兩位小數(shù))(1)重力加速度的大小為_(kāi)_______m/s2,投影點(diǎn)經(jīng)過(guò)圖3中M位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_______m/s。

答案:(1)9.610.62【解析】(1)在豎直方向上,連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差Δy=1.00cm,根據(jù)Δy=gT2得,重力加速度g=ΔyT2=Δyf2=1×10-2×312m/s2=9.投影點(diǎn)經(jīng)過(guò)M位置的速度vM=x12T=x1(2)小球平拋時(shí)的初速度大小為_(kāi)_____m/s。

答案:(2)9.3【解析】(2)小紅將一個(gè)點(diǎn)光源放在O點(diǎn)照射重新實(shí)驗(yàn),得到的照片如圖4,則M點(diǎn)投影到毛玻璃距離為4cm;根據(jù)幾何關(guān)系,則有OM間的水平位移x2=0.6mv0=x22T=x2.(7分)(2023·浙江6月選考)(1)在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中①用圖1裝置進(jìn)行探究,下列說(shuō)法正確的是______。

A.只能探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)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(shí)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平、豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)②用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)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(shí)必須每次等間距移動(dòng)C.小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下③用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),豎直擋板上附有復(fù)寫(xiě)紙和白紙,可以記下鋼球撞擊擋板時(shí)的點(diǎn)跡。實(shí)驗(yàn)時(shí)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(dòng)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。測(cè)得鋼球直徑為d,則鋼球平拋初速度v0為_(kāi)_____。

A.(x+d2)g2y1 B.(xC.(3x-d2)g2y4 D.(4x答案:(1)①B②C③D【解析】(1)①用圖1裝置進(jìn)行探究,只能探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向上的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),為了保證小鋼球的水平速度不同,需改變小錘擊打的力度,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),故B正確,A、C錯(cuò)誤。②用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),則斜槽軌道不一定要光滑,但末端要水平,故A錯(cuò)誤;上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)不需要保證等間距移動(dòng),故B錯(cuò)誤;為了保證小鋼球的初速度相同,則需要讓小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下,故C正確。③根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知:在豎直方向上:y4=12gt在水平方向上:4x-d2=v0聯(lián)立解得:v0=(4x-d2)g2y4,故D正確,A、(2)如圖4所示,某同學(xué)把A、B兩根不同的彈簧串接豎直懸掛,探究A、B彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系。在B彈簧下端依次掛上質(zhì)量為m的鉤碼,靜止時(shí)指針?biāo)缚潭葂A、xB的數(shù)據(jù)如表。鉤碼個(gè)數(shù)012…xA/cm7.758.539.30…xB/cm16.4518.5220.60…鉤碼個(gè)數(shù)為1時(shí),彈簧A的伸長(zhǎng)量ΔxA=________cm,彈簧B的伸長(zhǎng)量ΔxB=______cm,兩根彈簧彈性勢(shì)能的增加量ΔEp______mg(ΔxA+ΔxB)(選填“=”“<”或“>”)。

答案:(2)0.781.29>【解析】(2)彈簧A的伸長(zhǎng)量可由刻度xA的變化得到,則ΔxA=8.53cm-7.75cm=0.78cm。彈簧B的伸長(zhǎng)量等于刻度xB與刻度xA的差值,則ΔxB=18.52cm-16.45cm-0.78cm=1.29cm。因?yàn)閺椈杀旧碛兄亓?所以彈簧伸長(zhǎng)后也有重力勢(shì)能的減小,根據(jù)能量守恒定律可知,兩根彈簧彈性勢(shì)能的增加量ΔEp>mg(ΔxA+ΔxB)。3.(8分)(2022·福建選擇考)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖(a)所示裝置驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)時(shí),先將斜槽固定在貼有復(fù)寫(xiě)紙和白紙的木板邊緣,調(diào)節(jié)槽口水平并使木板豎直;把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)O,建立xOy坐標(biāo)系,然后從斜槽上固定的位置釋放小球,小球落到擋板上并在白紙上留下印跡,上下調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,測(cè)量各印跡中心點(diǎn)O1、O2、O3…的坐標(biāo),并填入表格中,計(jì)算對(duì)應(yīng)的x2值。項(xiàng)目O1O2O3O4O5O6y/cm2.956.529.2713.2016.6119.90x/cm5.958.8110.7412.4914.0515.28x2/cm235.477.6115.3156.0197.4233.5(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖(b)給出的坐標(biāo)紙上補(bǔ)上O4數(shù)據(jù)點(diǎn),并繪制“y-x2”圖線。答案:(1)見(jiàn)解析【解析】(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出O4數(shù)據(jù)點(diǎn),并繪制“y-x2”圖線;(2)由y-x2圖線可知,小球下落的高度y,與水平距離的平方x2成________(選填“線性”或“非線性”)關(guān)系,由此判斷小球下落的軌跡是拋物線。

答案:(2)線性【解析】(2)由y-x2圖線為一條傾斜的直線可知,小球下落的高度y與水平距離的平方x2成線性關(guān)系;(3)由y-x2圖線求得斜率k,小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度表達(dá)式為v0=________(用斜率k和重力加速度g表示)。

答案:(3)g2【解析】(3)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得x=v0t,y=12gt2,解得y=g2v02x2,可知y-x解得小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0=g2(4)該實(shí)驗(yàn)得到的y-x2圖線常不經(jīng)過(guò)原點(diǎn),可能的原因是__。

答案:(4)小球的水平射出點(diǎn)未與O點(diǎn)重合【解析】(4)y-x2圖線是一條直線,但常不經(jīng)過(guò)原點(diǎn),說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的值偏大或偏小,這是小球的水平射出點(diǎn)未與O點(diǎn)重合,位于坐標(biāo)原點(diǎn)O上方或下方所造成的。4.(8分)(2023·海淀區(qū)模擬)(1)“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的裝置如圖1所示,下列說(shuō)法正確的是________。

A.將斜槽的末端切線調(diào)成水平B.將木板校準(zhǔn)到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直平面平行C.斜槽軌道必須光滑D.每次釋放小球時(shí)的位置越高,實(shí)驗(yàn)效果越好答案:(1)A、B【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中必須保證小球做平拋運(yùn)動(dòng),而平拋運(yùn)動(dòng)要求只有水平初速度且只受重力作用,所以斜槽軌道必須要水平,至于是否光滑沒(méi)有影響,只要能拋出就行;為確保有相同的水平初速度,所以要求從同一位置無(wú)初速度釋放,并不是越高越好,故A、B正確,C、D錯(cuò)誤。(2)為了描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)驗(yàn)應(yīng)有下列各個(gè)步驟:A.以O(shè)為原點(diǎn),畫(huà)出與y軸相垂直的水平軸x軸;B.把事先做的有缺口的紙片用手按在豎直木板上,使由斜槽上滾下拋出的小球正好從紙片的缺口中通過(guò),用鉛筆在白紙上描下小球穿過(guò)這個(gè)缺