《2025年创新设计高考总复习物理人教版》

1.(2023·6月浙江选考，16)在“探究平抛运动的特点”实验中
①用图2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3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

③用图4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$y_1$、$y_2$、$y_3$、$y_4$。测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度$v_0$为______。
A.$(x+\frac{d}{2})\sqrt{\frac{g}{2y_1}}$
B.$(x+\frac{d}{2})\sqrt{\frac{g}{y_2 - y_1}}$
C.$(3x-\frac{d}{2})\sqrt{\frac{g}{2y_4}}$
D.$(4x-\frac{d}{2})\sqrt{\frac{g}{2y_4}}$

答案： ①B②C③D
　解析①用图2装置可以探究平抛运动竖直方向做自由落体运动的特点，需要改变小锤击打的力度，多次重复实验，B正确，A、C 错误。
　②用图3装置进行实验，斜槽轨道M没必要光滑，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4装置进行实验，根据平抛运动规律有$x-\frac{d}{2}=v_{0}T$，$y_{1}=\frac{1}{2}gT^{2}$，联立解得$v_{0}=(x - \frac{d}{2})\sqrt{\frac{g}{2y_{1}}}$，A、B错误；根据平抛运动规律有$4x-\frac{d}{2}=v_{0}\cdot4T$，$y_{4}=\frac{1}{2}g(4T)^{2}$，联立解得$v_{0}=(4x-\frac{d}{2})\sqrt{\frac{g}{2y_{4}}}$，C错误，D正确。

例2 (2023·北京卷，16)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5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6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0.8 m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xOy，并测量出另外两个位置的坐标值$(x_1,y_1)$、$(x_2,y_2)$，如图7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______。

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)$\frac{x_{2}-2x_{1}}{y_{2}-2y_{1}}$
　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，A正确;本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确;实验过程先打开频闪仪，再水平抛出小球,C错误，D正确。
(2)根据任意时刻A、B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的桌面水平抛出，根据运动学公式$h=\frac{1}{2}gt^{2}$，解得$t = 0.4s$，频闪仪每秒频闪25次，频闪周期$T=\frac{1}{25}s = 0.04s$，故最多可以得到小球在空中运动的个数为$\frac{t}{T}=10$。
(4)设重垂线与y轴间的夹角为$\theta$，则x轴方向有$x_{2}-2x_{1}=g(2T)^{2}\sin\theta$，y轴方向有$y_{2}-2y_{1}=g(2T)^{2}\cos\theta$，联立解得$\tan\theta=\frac{x_{2}-2x_{1}}{y_{2}-2y_{1}}$。