2019-2020年高考物理母題解讀（四） 曲線運動11.doc

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2019-2020年高考物理母題解讀（四） 曲線運動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、平拋運動實驗 【方法歸納】平拋運動實驗是繪出平拋運動軌跡或采用頻閃照片研究平拋運動。平拋運動可視為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。利用平拋運動實驗儀確定平拋運動的小球的若干個不同位置，用平滑曲線描出運動軌跡。以拋出點為坐標(biāo)原點，初速度方向為x軸，豎直向下為y軸建立坐標(biāo)系，測出曲線上任一點的坐標(biāo)x和y，利用平拋運動規(guī)律就可求出小球的初速度。若題目給出的不是平拋運動的完全軌跡，則豎直方向不能利用自由落體運動規(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動的起點。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“研究平拋運動”的實驗，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運動軌跡，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，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動，利用（1）中讀取的數(shù)據(jù)， 求出小球從P1運動到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械能，則小球從開始下滑到拋出的過程中機械能的相對損失，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動實驗裝置，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并顯示在計算機屏幕上，落地點的水平距離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動．以下說法正確的是 （A）落地點的水平距離d與初速度v0成正比 （B）落地點的水平距離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，落地點的水平距離為d。如果小球的初速度變?yōu)?.25v0，落地點的水平距離不變，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)；落地點的水平距離d與初速度v0成正比，選項AD正確。由x= v0t，h=gt2，；x=1.25v0t’，h’=gt’2，聯(lián)立解得：h’=0.64h。 【點評】此題考查閃光照片的分析與計算。 2. （xx江西三校聯(lián)考）在研究平拋運動的實驗中，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點一定是平拋的起始位置 D．小球運動到D點時速度大小為6a/T 【答案】：BC 4.（xx上海卷）利用單擺驗證小球平拋運動規(guī)律，設(shè)計方案如圖（a）所示，在懸點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，懸點到木板的距離OO’＝h（h＞L）。 （1）電熱絲P必須放在懸點正下方的理由是： _ _。 （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，O’C＝s，則小球做平拋運動的初速度為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，小球落點與O’點的水平距離s將隨之改變，經(jīng)多次實驗，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)不同的實驗條件，進行了“探究平拋運動規(guī)律”的實驗： (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。實驗可觀察到的現(xiàn)象是P、Q兩球相碰。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實驗，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)平拋運動的豎直分運動是自由落體運動 (2)平拋運動的水平分運動是勻速直線運動 (3) 0.71 解析：由如圖丙所示的“小球做平拋運動”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所示的實驗裝置做“研究平拋物體的運動”實驗. ①對于實驗的操作要求，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運動,記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些 E. 為了比較準(zhǔn)確地描出小球運動的軌跡,應(yīng)該用一條曲線把所有的點連接起來 ②根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運動軌跡.部分運動軌跡如圖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,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動,重力加速度為g.可求出小球從P1運動到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對于研究平拋運動的實驗的操作要求是：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