《2022年高考物理靶向专项强化训练（三大题型+冲刺模拟）》专题2.3 探究平抛运动的特点、验证动量守恒定律（原卷版）

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2022 年高考物理靶向专项强化训练

专题 2.3 探究平抛运动的特点、验证动量守恒定律

1．如图甲所示的斜槽，其末端水平且有一定长度，靠在竖直板（前表面贴有白纸）的左侧前边缘，某同

学利用该装置研究平抛运动规律，并验证机械能守恒定律。

（1）该同学将小钢球 A从轨道的不同高度 h处静止释放，斜槽轨道水平末端离落点的高度固定为 H，钢球

的落点距轨道末端的水平距离为 s。

①若轨道完全光滑，与 h的理论关系应满足 ________（用 H、h表示）。

②图乙中关系图线 a、b、c中，第________条为理论关系图线，第________条为实验测量结果图线。

（2）接着该同学将质量为的小钢球 A由斜槽某位置静止释放，由频闪照相得到如图丙所示的小球位

置示意图，O点为小球的水平抛出点。（g取）

①根据小球位置示意图计算出闪光间隔为 0.1s。

②以O点为零势能点，小球 A在O点的机械能为 ________J（保留四位小数）；小球 A在C点时的

机械能为，若，则说明小球平抛过程机械能守恒。

2．通过实验记录抛体运动的轨迹，可以探究抛体运动规律。

（1）利用图甲所示的装置研究平抛运动的实验中，下列说法中正确的有______；

A．必须选用光滑的斜槽轨道B．斜槽轨道末端必须水平

C．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放D．本实验必需的器材还有刻度尺和秒表

（2）准备好图甲实验装置所需器材后，按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的

初始位置 O为坐标原点建立 xOy 坐标系，如图乙所示。实验中，借助重锤线保证了 y轴沿着______方向。

只依据这个平抛运动的轨迹，可以实现下面目标中的______（选填选项前对应的字母）；

A．测量当地的重力加速度B．验证小球在水平方向做匀速直线运动

C．验证该轨迹是符合 y=ax2的抛物线

（3）小球做斜抛运动的频闪照片如图丙所示，其中底部、左侧标出的是小球在水平、竖直方向的投影位

置。小明测得小球在水平方向相邻的投影之间距离都是 L，得出了小球在水平方向做______运动的结论。

要探究小球在竖直方向的运动规律，需要测量的量是______（将需要测量的量全部用字母表示出来）；若

测量的量能够满足关系式______，可以初步得出小球在竖直方向做匀加速直线运动的结论。

3．某同学在实验室用手机拍摄小球做平抛运动的视频，利用截取的分帧图片中小球的位置来估测当地的

重力加速度 g，实验装置如图甲所示。

（1）按图甲所示安装好器材，将斜槽轨道固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，把木板调整到竖直位置，

使板面与小球运动轨迹所在平面平行且靠近，竖直放置的刻度尺与抛出点对齐。手机固定在三脚架上，调

整好手机镜头的位置。打开手机摄像功能，开始摄像，然后将小球从斜槽上某一位置释放。

（2）停止摄像，取小球抛出瞬间为第一帧图片，每间隔 s取一帧图片，从视频中再截取第二、三、四帧

图片，图片中小球和对应刻度尺刻度如图乙所示。刻度尺的分度值是1mm，结合第二、三、四帧图片可推

测当地的重力加速度约为___________m/s2（结果保留三位小数），小球水平速度约为___________m/s，斜

槽轨道末端___________（填“水平”或“不水平”）。

（3）查资料得当地的重力加速度 m/s2，实验测得重力加速度的相对误差为___________（保留 1

位有效数字），引起实验误差的原因可能是___________（填“小球与斜槽轨道间的摩擦力”或“空气对

小球的阻力”）。

4．一组同学在教室内做研究平抛运动的实验，装置如图甲所示，末端切线水平的轨道固定在靠近竖直墙

的课桌上，在墙上的适当位置固定一张白纸，白纸前面覆盖复写纸。让一小钢球从轨道顶端由静止滚下，

离开轨道后撞击复写纸，在白纸上留下撞击痕迹点。开始时轨道末端距墙x0，小球撞击的痕迹点记为 1，

后依次将课桌远离墙移动L=30cm，每次移动后都让小钢球从轨道顶端由静止滚下，直到小钢球不能直接

碰到墙，撞击的痕迹点记为 2、3、4……。将白纸取下，测量各撞击痕迹点之间的距离。如图乙，第

2、3、4点与第 1点的距离分别为y1=11.00cm、y2=32.00cm、y3=63.00cm。重力加速度大小取 10m/s2。则小

钢球离开轨道时的速度大小为__________m/s；撞击第3个点前瞬间小球的速度大小为___________m/s

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