專題73 實驗四：探究平拋運動的規(guī)律-【真題匯編】最近10年（2014-2023）高考物理真題分項匯編（全國通用）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

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最新10年（2014-2023）高考物理真題分項匯編
專題74 實驗四：探究平拋運動的規(guī)律
1．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）在“探究平拋運動的特點”實驗中

（1）用圖1裝置進行探究，下列說法正確的是________。
A．只能探究平拋運動水平分運動的特點
B．需改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實驗
C．能同時探究平拋運動水平、豎直分運動的特點
（2）用圖2裝置進行實驗，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3裝置進行實驗，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跡。實驗時豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點靜止?jié)L下，撞擊擋板留下點跡0，將擋板依次水平向右移動x，重復(fù)實驗，擋板上留下點跡1、2、3、4。以點跡0為坐標原點，豎直向下建立坐標軸y，各點跡坐標值分別為y1、y2、y3、y4。測得鋼球直徑為d，則鋼球平拋初速度v0為________。
A． B． C． D．
【答案】 B C D
【解析】（1）[1]AC．用如圖1所示的實驗裝置，只能探究平拋運動豎直分運動的特點，不能研究水平分運動的特點，故AC錯誤；
B．在實驗過程中，需要改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實驗，最后得出結(jié)論，故B正確。
故選B。
（2）[2]AC．為了保證小球做平拋運動，需要斜槽末端水平，為了保證小球拋出時速度相等，每一次小球需要靜止從同一位置釋放，斜槽不需要光滑，故A錯誤，C正確；
B．上下調(diào)節(jié)擋板N時不必每次等間距移動，故B錯誤。
故選C。
（3）[3]A．豎直方向，根據(jù)
水平方向
聯(lián)立可得
故A錯誤；
B．豎直方向，根據(jù)
水平方向
聯(lián)立可得
故B錯誤；
CD．豎直方向根據(jù)
水平方向
聯(lián)立可得
故D正確，C錯誤。
故選D。
2．（2022·福建·高考真題）某實驗小組利用圖（a）所示裝置驗證小球平拋運動的特點。實驗時，先將斜槽固定在貼有復(fù)寫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球心在木板上的水平投影點O，建立坐標系．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)擋板進行多次實驗．實驗結(jié)束后，測量各印跡中心點、、的坐標，并填入表格中，計算對應(yīng)的值。
（1）根據(jù)上表數(shù)據(jù)，在圖（b）給出的坐標紙上補上數(shù)據(jù)點，并繪制“”圖線______。
（2）由圖線可知，小球下落的高度y，與水平距離的平方成____________（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）由圖線求得斜率k，小球平拋運動的初速度表達式為____________（用斜率k和重力加速度g表示）。
（4）該實驗得到的圖線常不經(jīng)過原點，可能的原因是________________________。
【答案】見解析線性水平射出點未與O點重合
【解析】（1）[1]根據(jù)上表數(shù)據(jù)在坐標紙上描出數(shù)據(jù)點，并繪制“”圖線如圖所示
（2）[2]由圖線為一條傾斜的直線可知，小球下落的高度y，與水平距離的平方成線性關(guān)系。
（3）[3]根據(jù)平拋運動規(guī)律可得
聯(lián)立可得
可知圖像的斜率為
解得小球平拋運動的初速度為
（4）[4]圖線是一條直線，但常不經(jīng)過原點，說明實驗中測量的y值偏大或偏小一個定值，這是小球的水平射出點未與O點重合，位于坐標原點O上方或下方所造成的。
3．（2022·海南·高考真題）用如圖所示的裝置研究平拋物體的運動規(guī)律，擊打彈片時，A做平拋運動，B做自由落體。經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)兩個小球總是同時落地，則得到的結(jié)論是：____________________________________。
以A的拋出點做為坐標原點，建立直角坐標系，如圖所示，設(shè)從，從，從的時間分別是、、，則這三個時間是否相等_______。（選填“相等”或“不相等”）
物體平拋的初速度是多少_______（用x、h、g表示）
【答案】做平拋運動的物體，在豎直方向上是自由落體運動相等
【解析】[1]經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)兩個小球總是同時落地，則得到的結(jié)論是：做平拋運動的物體，在豎直方向上是自由落體運動；
[2]在水平方向是勻速運動，由圖可知，從、、水平方向位移相等，運動相同的距離所用時間相等；
[3]設(shè)相鄰兩點間時間為t，則
在豎直方向上，相鄰兩點間距離差為，有
得
所以
4．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）在“研究平拋運動”實驗中，以小鋼球離開軌道末端時球心位置為坐標原點O，建立水平與豎直坐標軸。讓小球從斜槽上離水平桌面高為h處靜止釋放，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，如圖所示。在軌跡上取一點A，讀取其坐標（x0，y0）。
①下列說法正確的是_______。
A．實驗所用斜槽應(yīng)盡量光滑
B．畫軌跡時應(yīng)把所有描出的點用平滑的曲線連接起來
C．求平拋運動初速度時應(yīng)讀取軌跡上離原點較遠的點的數(shù)據(jù)
②根據(jù)題目所給信息，小球做平拋運動的初速度大小v0=_______。
A． B． C． D．
③在本實驗中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是_______。
【答案】 C D 確保多次運動的軌跡相同
【解析】①[1]A．只要保證小球每次從同一位置靜止釋放，到達斜槽末端的速度大小都相同，與實驗所用斜槽是否光滑無關(guān)，故A錯誤；
B．畫軌跡時應(yīng)應(yīng)舍去誤差較大的點，把誤差小的點用平滑的曲線連接起來，故B錯誤；
C．求平拋運動初速度時應(yīng)讀取軌跡上離遠點較遠的點的數(shù)據(jù)，便于減小讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差，故C正確；
故選C。
②[2] 坐標原點O為拋出點，由平拋規(guī)律有
聯(lián)立解得平拋的初速度為
故選D。
③[3] 小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放是為了保證到達斜槽末端的速度大小都相同，從而能確保多次運動的軌跡相同。
5．（2021·全國·高考真題）某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學(xué)使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔發(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。該同學(xué)在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中標出。
完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（1）小球運動到圖（b）中位置A時，其速度的水平分量大小為___________，豎直分量大小為___________；
（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開__________。
【答案】 1.0 2.0
9.7
【解析】（1）[1]因小球水平方向做勻速直線運動，因此速度為
[2]豎直方向做自由落體運動，因此A點的豎直速度可由平均速度等于時間中點的瞬時速度求得
（2）[3]由豎直方向的自由落體運動可得
代入數(shù)據(jù)可得
6．（2020·天津·統(tǒng)考高考真題）某實驗小組利用圖1所示裝置測定平拋運動的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個斜面，斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，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)使鋼球從靜止開始釋放
C．使斜面的底邊ab與桌邊重合
D．選擇對鋼球摩擦力盡可能小的斜面
②實驗小組每次將木板向遠離桌子的方向移動，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、、，示意如圖2。重力加速度，鋼球平拋的初速度為________m/s。
③圖1裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是________。
【答案】 AB 2 方便調(diào)整木板保持在豎直平面上
【解析】①[1]A．實驗過程中要保證鋼球水平拋出，所以要保持桌面水平，故A正確；
B．為保證鋼球拋出時速度相同，每次應(yīng)使鋼球從同一位置靜止釋放，故B正確；
CD．實驗只要每次鋼球拋出時速度相同即可，斜面底邊ab與桌面是否重合和鋼球與斜面間的摩擦力大小對于每次拋出的速度無影響，故C錯誤，D錯誤。
故選AB。
②[2] 每次將木板向遠離桌子的方向移動，則在白紙上記錄鋼球的相鄰兩個落點的時間間隔相等，剛球拋出后在豎直方向做自由落體運動，根據(jù)可知相鄰兩點的時間間隔為
剛球在水平方向上做勻速直線運動，所以小球初速度為
③[3]懸掛鉛垂線的目的是方便調(diào)整木板保持在豎直平面上。
7．（2019·北京·高考真題）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豎直的硬板上．鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN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____________．
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
（2）為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系．
a．取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于Q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______（選填“需要”或者“不需要”）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A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則______（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）．
（3）為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是____________．
A．從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡
B．用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡
C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡
（4）伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠，在空中飛行的時間都一樣．這實際上揭示了平拋物體_________．
A．在水平方向上做勻速直線運動
B．在豎直方向上做自由落體運動
C．在下落過程中機械能守恒
（5）牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點就一次比一次遠，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星．
同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會從做平拋運動逐漸變?yōu)樽鰣A周運動，請分析原因．
___________________________
【答案】 BD 球心需要大于 AB B 利用平拋運動的軌跡的拋物線和圓周運動知識證明即可
【解析】根據(jù)平拋運動的規(guī)律：水平方向勻速直線運動，豎直方向自由落體運動解答．
(1)本實驗中要保證小球飛出斜槽末端時的速度為水平，即小球做平拋運動，且每次飛出時的速度應(yīng)相同，所以只要每次將小球從斜槽上同一位置由靜止釋放即可，故BD正確；
(2)a.平拋運動的起始點應(yīng)為鋼球靜置于Q點時，鋼球的球心對應(yīng)紙上的位置，由于平拋運動在豎直方向做自由落體運動，所以在確定y軸時需要y軸與重錘線平行；
b.由初速度為零的勻加速直線運動規(guī)律即在相等時間間隔內(nèi)所通過的位移之比為可知，由于A點不是拋出點，所以；設(shè)AB，BC間所用的時間為T，豎直方向有：，水平方向有：，聯(lián)立解得：；
(3)A項：細管A始終在水面之下，B就會噴出穩(wěn)定的細水柱，故可行．A正確
B項：用頻閃照相在同一底片上記錄小球不同時刻的位置即平拋運動的軌跡上的點，平滑連接在一起即為平拋運動軌跡，所以此方案可行；
C項：將鉛筆垂直于豎直的白板放軒，以一定初速度水平拋出，筆尖與白紙間有摩擦阻力的作用，所以鉛筆作的不是平拋運動，故此方案不可行；
(4)由平拋運動豎直方向運動可知，，時間，所以只要高度相同，時間相同，故B正確；
(5)由平拋運動可知，豎直方向：，水平方向：，聯(lián)立解得：，即拋出物體的軌跡為拋物線，當(dāng)拋出的速度越大，在拋物線上某點的速度足以提供該點做圓周運動的向心力時，物體的軌跡從拋物線變?yōu)閳A．
8．（2019·浙江·高考真題）采用如圖所示的實驗裝置做“研究平拋運動”的實驗
（1）實驗時需要下列哪個器材____
A．彈簧秤 B．重錘線 C．打點計時器
（2）做實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡．下列的一些操作要求，正確的是____
A．每次必須由同一位置靜止釋放小球
B．每次必須嚴格地等距離下降記錄小球位置
C．小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙相接觸
D．記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些
（3）若用頻閃攝影方法來驗證小球在平拋過程中水平方向是勻速運動，記錄下如圖所示的頻閃照片．在測得x1，x2，x3，x4后，需要驗證的關(guān)系是________________．已知頻閃周期為T，用下列計算式求得的水平速度，誤差較小的是____
A． B． C． D．
【答案】 B ACD D
【解析】（1）實驗時需要重錘線來確定豎直方向，不需要彈簧秤和打點計時器，故選B.
（2）實驗時每次必須由同一位置靜止釋放小球，以保證小球到達最低點的速度相同，選項A正確；
每次不一定嚴格地等距離下降記錄小球位置，選項B錯誤；
小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙相接觸，否則會改變運動軌跡，選項C正確；
記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些，以減小誤差，選項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動，則滿足：x4-x3=x3-x2 =x2-x1 =x1；由小球最后一個位置與第一個位置的水平距離計算求得的水平速度誤差較小，則用計算式求得的水平速度誤差較小，故選D.
9．（2017·浙江·高考真題）在研究“平拋運動”實驗中，(1)圖1是橫擋條，卡住平拋小球，用鉛筆標注小球最高點，確定平拋運動軌跡的方法，坐標原點應(yīng)選小球在斜槽末端時的_______ ．
A．球心 B．球的上端 C．球的下端
在此實驗中，下列說法正確的是________ ．
A．斜槽軌道必須光滑 B．記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些
C．用光滑曲線把所有的點連接起來D．y軸的方向根據(jù)重垂線確定
（2）圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，由照片可以判斷實驗操作錯誤的是____ ．
A．釋放小球時初速度不為零 B．釋放小球的初始位置不同 C．斜槽末端切線不水平
（3）圖3是利用穩(wěn)定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是_______．
【答案】 B BD C B
【解析】（1）題干中指出用鉛筆標注小球的最高點作為小球軌跡的記錄點.所以坐標原點也應(yīng)選為球的最高點即球的上端.故選B;
斜槽軌道不必光滑，A錯.
記錄的點適當(dāng)多一點，以便更準確的描出平拋軌跡.；B對.
為比較準確地描出小球運動的軌跡.將這些點平滑連接起來，C錯，
用中垂線確定Y軸坐標，D對．
故選BD
（2）由圖可知，小球做斜拋運動.所以斜槽末端沒有水平放置，選C．
（3）豎直管內(nèi)與大氣相通，為外界大氣壓強，豎直管在水面下保證豎直管上出口處的壓強為大氣壓強，因而另一出水管的上端口處壓強與豎直管上出水口處的壓強有恒定的壓強差，保證另一出水管出水壓強恒定，從而水速也恒定，如果豎直管上出口在水面上，則水面上為恒定大氣壓，因而隨水面下降，出水管上口壓強降低，出水速度減小，故選B
綜上所述本題答案是：(1). B (2). BD (3). C (4). B
【點睛】在做平拋實驗時一定要保證斜槽末端水平，這樣才可以保證小球拋出時的速度是水平的，在描點連線時要注意用平滑的曲線把所有的點跡連接起來．
10．（2018·全國·高考真題）甲、乙兩同學(xué)通過下面的實驗測量人的反應(yīng)時間．實驗步驟如下：
（1）甲用兩個手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端（位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺），準備用手指夾住下落的尺．
（2）甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子．若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時間為________（用L、L1和g表示）．
（3）已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間=9.80 m/s2，L=30.0 cm，L1=10.4 cm，乙的反應(yīng)時間為__________s．（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）
（4）寫出一條提高測量結(jié)果準確程度的建議：___________．
【答案】 0.20 多次測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子
【解析】試題分析本題主要考查自由落體運動及其相關(guān)的知識點，意在考查考生靈活運用教材知識解決實際問題的能力．
（2）根據(jù)題述，在乙的反應(yīng)時間t內(nèi)，尺子下落高度h=L-L1，由自由落體運動規(guī)律，h=gt2，解得t=．
（3）代入數(shù)據(jù)得：t=0.20s．
（4）多次測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子
點睛測量反應(yīng)時間是教材上的小實驗，此題以教材小實驗切入，難度不大．
11．（2014·安徽·高考真題）圖1是“研究平拋物體運動”的實驗裝置，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡。
（1）以下實驗過程的一些做法，其中合理的有________
a. 安裝斜槽軌道，使其末端保持水平
b. 每次小球釋放的初始位置可以任意選擇
c. 每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放
d. 為描出小球的運動軌跡描繪的點可以用折線連接
（2）實驗得到平拋小球的運動軌跡，在軌跡上取一些點，以平拋起點O為坐標原點，測量它們的水平坐標x和豎直坐標y，圖2中y-x2圖象能說明平拋小球的運動軌跡為拋物線的是_________
（3）圖3是某同學(xué)根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡，O為平拋起點，在軌跡上任取三點A、B、C，測得A、B兩點豎直坐標y1為5.0cm、y2為45.0cm，測得A、B兩點水平距離Δx為40.0cm，則平拋小球的初速度v0為______m/s，若C點的豎直坐標y3為60.0cm，則小球在C點的速度為vC=______m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g取10m/s2）。
【答案】 ac c 2.0 4.0
【解析】（1）[1]a．斜槽末端水平，才能保證小球離開斜槽末端時速度為水平方向，a正確；
bc．為保證小球多次運動是同一條軌跡，每次小球的釋放點都應(yīng)該相同，b錯誤，c正確；
d．小球的運動軌跡是平滑曲線，故連線時不能用折線，d錯誤。
故選ac。
（2）[2]平拋運動的水平位移與豎直位移分別滿足的關(guān)系是
聯(lián)立可得
可知y-x2圖象是直線時，說明小球運動軌跡是拋物線。
故選c。
（3）[3][4]由豎直方向的分運動可知
即
水平初速度為
C點的豎直分速度為
由運動合成可知
2.95
6.52
9.27
13.20
16.61
19.90
5.95
8.81
10.74
12.49
14.05
15.28
35.4
77.6
115.3
156.0
197.4
233.5

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