2019-2020年高考物理母題解讀（四） 曲線運(yùn)動11.doc

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2019-2020年高考物理母題解讀（四） 曲線運(yùn)動11 高考題千變?nèi)f化，但萬變不離其宗。千變?nèi)f化的新穎高考題都可以看作是由母題衍生而來。研究高考母題，掌握母題解法規(guī)律，使學(xué)生觸類旁通，舉一反三，可使學(xué)生從題海中跳出來，輕松備考，事半功倍。 母題11、平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn) 【方法歸納】平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)是繪出平拋運(yùn)動軌跡或采用頻閃照片研究平拋運(yùn)動。平拋運(yùn)動可視為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動。利用平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)儀確定平拋運(yùn)動的小球的若干個不同位置，用平滑曲線描出運(yùn)動軌跡。以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，初速度方向?yàn)閤軸，豎直向下為y軸建立坐標(biāo)系，測出曲線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y，利用平拋運(yùn)動規(guī)律就可求出小球的初速度。若題目給出的不是平拋運(yùn)動的完全軌跡，則豎直方向不能利用自由落體運(yùn)動規(guī)律，只能應(yīng)用△y=gT2求出相鄰相等時間T。 分析閃光照片時要注意小球的第一個位置不一定是平拋運(yùn)動的起點(diǎn)。解答此類題的策略是：水平方向應(yīng)用x= v0T，豎直方向應(yīng)用△y=gT2聯(lián)立解答。 典例（xx全國理綜卷2第23題）某同學(xué)得用圖1所示裝置做“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運(yùn)動軌跡，但不慎將畫有軌跡圖線的坐標(biāo)約丟失了一部分，剩余部分如圖2所示，圖2中水平方向與豎直方向每小格的長度均代表0.10m， P1、P2和P3是軌跡圖線上的3個點(diǎn)，P1和P2、P2和P3之間的水平距離相等。 完成下列填空：（重力加速度取9.8m/s2） (1) 設(shè)P1、P2和P3的橫坐標(biāo)分別為x1、x2和x3，縱坐標(biāo)分別為y1、y2和y3，從圖2中可讀出︱y1—y2︱=_________m，︱y1—y3︱=__________m，︱x1—x2︱=__________m（保留兩位小數(shù)）。 (2) 若已知拋出后小球在水平方向做勻速運(yùn)動，利用（1）中讀取的數(shù)據(jù)， 求出小球從P1運(yùn)動到P2所用的時間為________________s，小球拋出后的水平速度為__________________m/s，均可用根號表示。 (3) 已測得小球拋出前下滑的高度為0.50m，設(shè)E1和E2分別為開始下滑時和拋出時的機(jī)械能，則小球從開始下滑到拋出的過程中機(jī)械能的相對損失，100%=__________________%（保留兩位有效數(shù)字）。 【針對訓(xùn)練題精選解析】 1. （xx年5月金太陽押題卷）如圖所示為某一個平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)裝置，讓小球從斜槽導(dǎo)軌的水平槽口拋出，利用安置在槽口的光電門傳感器測量小球平拋運(yùn)動的初速度v0，利用安置在底板上的碰撞傳感器測量小球的飛行時間t0并顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，落地點(diǎn)的水平距離d 由底座上的標(biāo)尺讀出。 （1）（多選題）控制斜槽導(dǎo)軌的水平槽口高度h，讓小球從斜槽的不同高度處滾下，以不同的速度沖出水平槽口在空中做平拋運(yùn)動．以下說法正確的是 （A）落地點(diǎn)的水平距離d與初速度v0成正比 （B）落地點(diǎn)的水平距離d與初速度v0成反比 （C）飛行時間t0與初速度v0成正比 （D）飛行時間t0與初速度v0大小無關(guān) （2）小球從高為h的水平槽口拋出時初速度v0，落地點(diǎn)的水平距離為d。如果小球的初速度變?yōu)?.25v0，落地點(diǎn)的水平距離不變，那么水平槽口的高度應(yīng)該變?yōu)開_______h。 1.答案：（1）AD （2）0.64 解析：由平拋運(yùn)動規(guī)律可知，飛行時間t0與高度有關(guān)，與初速度v0大小無關(guān)；落地點(diǎn)的水平距離d與初速度v0成正比，選項(xiàng)AD正確。由x= v0t，h=gt2，；x=1.25v0t’，h’=gt’2，聯(lián)立解得：h’=0.64h。 【點(diǎn)評】此題考查閃光照片的分析與計(jì)算。 2. （xx江西三校聯(lián)考）在研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)只在豎直板面上記下了重垂線Y的方向，但忘了記下平拋的初位置，在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線的軌跡，如圖1—24所示，現(xiàn)在曲線上取A、B兩點(diǎn)量出它們到y(tǒng)軸的距離，AA’=xl，BB’=x2，以及AB的豎直距離h，用這些可以求得小球平拋時初速度為 3.“嫦娥二號”探月衛(wèi)星的成功發(fā)射，標(biāo)志著我國航天又邁上了一個新臺階。假設(shè)我國宇航員乘坐探月衛(wèi)星登上月球，如圖11所示是宇航員在月球表面水平拋出小球的閃光照片的一部分。已知照片上方格的實(shí)際邊長為a，閃光周期為T，據(jù)此可以得出 ( ) A．月球上的重力加速度為a/T2 B．小球平拋的初速度為3a/T C．照片上A點(diǎn)一定是平拋的起始位置 D．小球運(yùn)動到D點(diǎn)時速度大小為6a/T 【答案】：BC 4.（xx上海卷）利用單擺驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)方案如圖（a）所示，在懸點(diǎn)O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷；MN為水平木板，已知懸線長為L，懸點(diǎn)到木板的距離OO’＝h（h＞L）。 （1）電熱絲P必須放在懸點(diǎn)正下方的理由是： _ _。 （2）將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點(diǎn)，O’C＝s，則小球做平拋運(yùn)動的初速度為v0=_ _。 （3）在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角q，小球落點(diǎn)與O’點(diǎn)的水平距離s將隨之改變，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，以s2為縱坐標(biāo)、cosq為橫坐標(biāo)，得到如圖（b）所示圖像。則當(dāng)q＝30時，s為 _ _m；若懸線長L＝1.0m，懸點(diǎn)到木板間的距離OO’為_ __m。 4.（xx年貴州省黔東南州一模）三個同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)： (1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地。改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明 。 (2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與可看作光滑的水平板相切；兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC=BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等?，F(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度v0同時分別從軌道M、N的下端射出。實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象是P、Q兩球相碰。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明 。 (3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖丙所示的“小球做平拋運(yùn)動”的照片。圖中每個小方格的邊長為1.25 cm，則由圖可求得拍攝時每0.035s曝光一次，該小球平拋的初速度大小為 m/s。 5.答案： (1)平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動 (2)平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動 (3) 0.71 解析：由如圖丙所示的“小球做平拋運(yùn)動”的照片，利用21.25 cm=vT，解得v=0.71m/s。 6.（xx年3月四川樂山市二模）用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究平拋物體的運(yùn)動”實(shí)驗(yàn). ①對于實(shí)驗(yàn)的操作要求，下列說法正確的是（ ) A. 應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下 B. 斜槽軌道必須光滑 C．.斜槽軌道末端可以不水平 D. 要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動,記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些 E. 為了比較準(zhǔn)確地描出小球運(yùn)動的軌跡,應(yīng)該用一條曲線把所有的點(diǎn)連接起來 ②根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運(yùn)動軌跡.部分運(yùn)動軌跡如圖2所示.圖中水平方向與豎直方向每小格的長度均為l,P1 ,P2和P3是軌跡圖線上的3個點(diǎn),P1和P2、P2和P3之間的水平距離相等.若已測知拋出后小球在水平方向上做勻速運(yùn)動,重力加速度為g.可求出小球從P1運(yùn)動到P2所用的時間為 ___，小球拋出后的水平速度為 ___. 6.答案：①AD②2 3 解析：①對于研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)的操作要求是：應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下，斜槽軌道末端必須水平，斜槽軌道可以不光滑，要使描出的軌