高考物理必做实验高考真题汇编
实验5 探究平抛运动的特点
1 （2024年高考河北卷）图1为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸的背板处于竖直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸上留下印迹．某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到了如图2所示的印迹，坐标纸的y轴对应竖直方向，坐标原点对应平抛起点．
①每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度____________（填“相同”或“不同”）。
②在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。____________
③根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速度大小为____________（当地重力加速度g为,保留2位有效数字）。
【答案】 ①. 相同 ②. ③. 0.71
【解析】
①为保证钢球每次平抛运动的初速度相同，必须让钢球在斜槽上同一位置静止释放，故高度相同；
②描点连线用平滑曲线连接，钢球做平抛运动的轨迹如图所示
③因为抛出点在坐标原点，为方便计算，在图线上找到较远的点，在图线上找到坐标为19.6cm的点为研究位置，该点坐标为，根据平抛运动规律
，
解得
2．（10分）（2023高考北京卷）用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点．
（1）关于实验，下列做法正确的是_________（填选项前的字母）．
A．选择体积小、质量大的小球 B．借助重垂线确定竖直方向
C．先抛出小球，再打开频闪仪 D．水平抛出小球
（2）图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程．图2为某次实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做_________运动；根据_________，可判断A球水平方向做匀速直线运动．
（3）某同学使小球从高度为的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动（每秒频闪25次），最多可以得到小球在空中运动的_________个位置．
（4）某同学实验时忘了标记重垂线方向，为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向，建立直角坐标系，并测量出另外两个位置的坐标值、，如图3所示．根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为_________．
【参考答案】（1）ABD（2）自由落体 A球相邻两位置水平距离相等（3）10
（4）
【名师解析】（1）用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，选择体积小、质量大的小球可以减小空气阻力的影响，需要借助重锤线确定竖直方向，AB正确；先打开频闪仪，在水平抛出小球，C错误D正确。
（2）根据任意时刻AB两球的竖直高度相同，可以判断出A球竖直方向做自由落体运动；根据A球相邻两位置水平距离相等，可以判断A球水平方向做匀速直线运动。
（3）小球从高度为0.8m的桌面水平飞出，根据h=，解得t=0.4s。每秒频闪25次，频闪周期T=1/25s=0.04s，所以最多可以得到小球在空中运动的t/T=10个位置。
（4）沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向，建立直角坐标系，
x2-2x1=gsinθ·(2T)2，y2-2y1=gcosθ·（2T）2，联立解得：tanθ=.
3．（2023年6月高考浙江选考科目）（7分）（1）在“探究平抛运动的特点”实验中
①用图1装置进行探究，下列说法正确的是________。
A．只能探究平抛运动水平分运动的特点
B．需改变小锤击打的力度，多次重复实验
C．能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点
②用图2装置进行实验，下列说法正确的是________。
A．斜槽轨道M必须光滑且其末端水平
B．上下调节挡板N时必须每次等间距移动
C．小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下
图1 图2 图3
③用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为________。
A． B．
C． D．
（2）如图4所示，某同学把A、B两根不同的弹簧串接竖直悬挂，探究A、B弹簧弹力与伸长量的关系。在B弹簧下端依次挂上质量为m的钩码，静止时指针所指刻度xA、xB的数据如表。
钩码个数 1 2 …
xA/cm 7.75 8.53 9.30 …
xB/cm 16.45 18.52 20.60 …
图4
钩码个数为1时，弹簧A的伸长量________cm，弹簧B的伸长量________cm，两根弹簧弹性势能的增加量________（选填“=”、“<”或“>”）。
【参考答案】（1）①B②C③D（2）0.78 2.07 ＞
【名师解析】（1）①用图1装置可以探究平抛运动竖直方向做自由落体运动，需要改变小锤击打的力度，多次重复实验，B正确AC错误；②用图2装置进行实验，斜槽轨道M不必要光滑，但末端必须水平，A错误；上下调节挡板N时，不需要等间距移动，B错误；小钢球必须从斜槽M上同一位置静止滚下，C正确。
③用图3装置进行实验，根据平抛运动规律，x-d/2=v0T，y1=，联立解得v0=（x-d/2），AB错误；由4x-d/2=v04T，y4=，联立解得v0=（x-d/2），D正确C错误。
（2）钩码个数为1时，弹簧A伸长量△xA=8.53cm-7.75cm=0.78cm；
弹簧B伸长量△xB=18.52cm-16.45cm-0.78cm=1.29cm；
由于弹簧不是理想的轻弹簧，根据系统机械能守恒定律可知两根弹簧的重力势能减少量和钩码减少的重力势能等于弹簧增加的弹性势能，所以。
4. （2022高考福建卷）某实验小组利用图（a）所示装置验证小球平抛运动的特点。实验时，先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调节槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，建立坐标系．然后从斜槽上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹．上下调节挡板进行多次实验．实验结束后，测量各印迹中心点、、的坐标，并填入表格中，计算对应的值。
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
（1）根据上表数据，在图（b）给出的坐标纸上补上数据点，并绘制“”图线______。
（2）由图线可知，小球下落的高度y，与水平距离的平方成____________（填“线性”或“非线性”）关系，由此判断小球下落的轨迹是抛物线。
（3）由图线求得斜率k，小球平抛运动的初速度表达式为____________（用斜率k和重力加速度g表示）。
（4）该实验得到的图线常不经过原点，可能的原因是________________________。
【答案】 ①. 见解析 ②. 线性 ③. ④. 水平射出点未与O点重合
【命题意图】此题考查探究平抛运动规律实验及其相关知识点。
【名师解析】
（1）[1]根据上表数据在坐标纸上描出数据点，并绘制“”图线如图所示
（2）[2]由图线为一条倾斜的直线可知，小球下落的高度y，与水平距离的平方成线性关系。
（3）[3]根据平抛运动规律可得
联立可得
可知图像的斜率为
解得小球平抛运动的初速度为
（4）[4]图线是一条直线，但常不经过原点，说明实验中测量的y值偏大或偏小一个定值，这是小球的水平射出点未与O点重合，位于坐标原点O上方或下方所造成的。
5. . （2022年1月浙江选考）（1）在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标（x0，y0）。
①下列说法正确的是_______。
A.实验所用斜槽应尽量光滑
B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来
C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据
②根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0=_______。
A． B． C． D．
③在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是_______。
【参考答案】 ①. C ②. D ③. 确保多次运动的轨迹相同
【名师解析】①[1]A．只要保证小球每次从同一位置静止释放，到达斜槽末端的速度大小都相同，与实验所用斜槽是否光滑无关，故A错误；
B．画轨迹时应应舍去误差较大的点，把误差小的点用平滑的曲线连接起来，故B错误；
C．求平抛运动初速度时应读取轨迹上离远点较远的点的数据，便于减小读数产生的偶然误差，故C正确；
故选C。
②[2] 坐标原点O为抛出点，由平抛规律有，
联立解得平抛 的初速度为，故选D。
③[3] 小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证到达斜槽末端的速度大小都相同，从而能确保多次运动的轨迹相同。
【易错警示】（2）中考生易错用机械能守恒定律有从而得到，选答案A；造成这种错误的原因是考生忽略了斜槽轨道不光滑，小球在下滑的过程中还受到了摩擦力作用，这个过程的机械能是不守恒的。因此利用实验中测平抛初速度只能从平抛运动的原理求解。
6．（2022新高考海南卷）（2）用如图所示的装置研究平抛物体的运动规律，击打弹片时，A做平抛运动，B做自由落体。经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到的结论是：__________________________________________。
以A的抛出点做为坐标原点，建立直角坐标系，如图所示，设从，从，从的时间分别是、、，则这三个时间 （选填“相等”或“不相等”）。
【参考答案】（1）①A ②
（2）平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动。 相等
【名师解析】
（2）多次实验发现两个小球总是同时落地，则说明平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动。
根据平抛运动在水平方向做匀速直线运动可知，这三个时间相等。
7.（2020高考天津卷）（1）某实验小组利用图1所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。
①为了正确完成实验，以下做法必要的是________。
A．实验时应保持桌面水平
B．每次应使钢球从静止开始释放
C．使斜面的底边ab与桌边重合
D．选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面
②实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动，在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为，示意如图2。重力加速度，钢球平抛的初速度为________m/s。
③图1装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是________。
【参考答案】①AB ②2 ③方便将木板调整到竖直平面
【名师解析】①为了正确完成实验，实验时应保持桌面水平，钢球才能做平抛运动，选项A正确；每次应使钢球从静止开始释放，才能保证每次平抛出去的钢球初速度相等，选项B正确；为使钢球能做平抛运动，斜面的底边ab与桌边应有一定的距离，不需要选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面，选项CD错误。
根据平抛运动规律，x=v0T，△y=0.10=gT2，解得：v0=2 m/s。
③图1装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是方便将木板调整到竖直平面。
2．（2019高考北京理综卷21）（18分）
用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）下列实验条件必须满足的有____________。
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末段水平
C．挡板高度等间距变化
D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
（2）为定量研究，建立以水平方向为x 轴、竖直方向为y 轴的坐标系。
a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行。
b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则______（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为____________（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。
（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____________。
A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹
B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹
C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
（4）伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体_________。
A．在水平方向上做匀速直线运动
B．在竖直方向上做自由落体运动
C．在下落过程中机械能守恒
（5）牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。
同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因。
【参考答案】
（1）BD
（2）a．球心 需要
b．大于
（3）AB
（4）B
（5）物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力——重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不能再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，做圆周运动而成为地球卫星。
【名师解析】（1）研究平抛运动实验条件必须满足：斜槽轨道末段水平，以保证做平抛运动；每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证钢球平抛运动的初速度相同，选项BD正确。
（2）a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的 “球心”对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时 “需要” y 轴与重锤线平行。
b．在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，设平抛小球经过A、B两点或B、C两点之间的时间间隔为t，由平抛运动规律， y2-y1=gt2，联立解得=1-，而y2大于3×gt2，则大于。由x=v0t，y2-y1=gt2，联立解得钢球平抛的初速度大小为v0= x。
（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们提出的三种方案，其中可行的是：从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹；用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹 ；选项AB方案可行。将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹，选项C方案不可行。
（4）伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。由平抛运动竖直方向做自由落体运动可知，，时间，所以只要高度相同，时间相同，这实际上揭示了平抛物体在竖直方向上做自由落体运动，选项B正确。
（5）距离地面一定高度平抛出去的物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力——重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不能再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，抛出去的物体做圆周运动而成为地球卫星。
8. （2019年4月浙江选考）采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验
（1）实验时需要下列哪个器材____
A．弹簧秤 B．重锤线 C．打点计时器
（2）做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求，正确的是____
A．每次必须由同一位置静止释放小球
B．每次必须严格地等距离下降记录小球位置
C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触
D．记录的点应适当多一些
（3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得x1，x2，x3，x4后，需要验证的关系是________________。已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是____
A． B． C． D．
【参考答案】 (1). B (2). ACD (3). (4). D
【名师解析】
（1）实验时需要重锤线来确定竖直方向，不需要弹簧秤和打点计时器，故选B.
（2）实验时每次必须由同一位置静止释放小球，以保证小球到达最低点的速度相同，选项A正确；每次不一定严格地等距离下降记录小球位置，选项B错误；小球运动时不应与木板上的白纸相接触，否则会改变运动轨迹，选项C正确；记录的点应适当多一些，以减小误差，选项D正确；故选ACD.
（3）因相邻两位置的时间间隔相同，则若小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，则满足：x4-x3=x3-x2 =x2-x1 =x1；由小球最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小，则用计算式求得的水平速度误差较小 ，故选D.
9．（2017年4月浙江选考）(5分)在“研究平抛运动”实验中，(1)图是横挡条卡住平拋小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的_______。
A.球心 B.球的上端
C.球的下端
在此实验中，下列说法正确的时_______。（多选）
A．斜槽轨道必须光滑
B． 记录的点应适当多一些
C.用光滑曲线把所有的点连接起来
D．轴的方向根据重锤线确定
(2) 图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是_________。
A． 释放小球时初速度不为0
B． 释放小球的初始位置不同
C．斜槽末端切线不水平
(3) 图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置,其中正确的是
【参考答案】（1）B BD （2）C （3）B
【考点】本题主要考察知识点：平抛运动实验原理以及注意事项。
【名师解析】（1）题干中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点点.所以坐标原点也应选为小球在斜槽末端点时球的上端.选项B正确。斜槽轨道不必光滑，选项A错；记录的点应适当多一点，以便更准确的描出平抛轨迹，选项B正确；为比较准确地描出小球运动的轨迹.将这些点平滑连接起来，选项C错，用中垂线确定y轴的方向，选项D正确。
（2）由图可知，小球做斜抛运动.所以斜槽末端没有水平放置，由照片可判断实验操作错误的是C。
（3）图A没有水流出，图C随着液面降低，压力减小，水柱流速不断减小，只有图B瓶内能维持相对稳定的压强，水柱流速稳定，选择B。
【参考答案】（1）①A ②
（2）平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动。 相等
【名师解析】（1）①a、b分别是单缝和双缝，选项A正确。
②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则条纹间隔△x=x/5，由双缝干涉条纹间隔公式，△x=Lλ/d解得光的波长是λ=。
（2）多次实验发现两个小球总是同时落地，则说明平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动。根据平抛运动在水平方向做匀速直线运动可知，这三个时间相等。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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