题目内容

精英家教网如图甲所示为研究平抛运动的实验装置：
（1）现把两个小铁球分别吸在电磁铁C、E上，然后切断电磁铁C的电源，使一只小铁球从轨道A射出，并在射出时碰到碰撞开关S，使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球，两铁球同时落到地面．这个实验
 

A．只能说明平抛运动的水平方向做匀速直线运动的规律
B．只能说明平抛运动的竖直方向做自由落体运动的规律
C．不能说明上述AB规律中的任何一条
D．能同时说明上述AB两条规律
（2）若在实验中利用频闪照相机得到小球做平抛运动的频闪照片，还可以用来验证机械能守恒定律，如图乙是小球实验中的部分位置的频闪照片．小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，已知小方格的边长L=1.6cm，频闪的频率为f=25Hz，则：
①小球平抛的初速度v0=
 
m/s．小球在b点的速率为
 
 m/s（两空都取二位有效数字）．
②设小球的质量为m，重力加速度为g．为验证小球从b→c过程中机械能是否守恒，则应算出重力势能的减少量为
 
，动能的增加量为
 
 （用L、f、m、g表示），然后比较二者是否相等．
分析：探究平抛运动的规律中，实验同时让A球做平抛运动，B球做自由落体运动，若两小球同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动，而不能说明A球水平方向的运动性质．
正确应用平抛运动规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动；然后进一步根据匀变速直线运动的规律、推论求解bc两点的速率，从而求解．
解答：解：（1）C在射出时碰撞开关S，两小球同时开始运动，C做平抛运动，E做自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动，故ACD错误，B正确
（2）①根据v0=
x
t
，x=2L，t=
1
f
=
1
25
s=0.04s
代入可得：v0=0.80m/s
b点竖直方向分速度vy=
L+2L
2T
=
3×1.6×10-2
2×0.04
=0.6m/s
根据速度合成，b点的速率vb=
v
2
0
+
v
2
y
=
0．82+0．62
=1.00m/s
②小球从b→c过程中，重力做正功，故重力势能减少△EP=mg×2L=2mgL
动能增加量△EK=
1
2
m
v
2
c
-
1
2
m
v
2
b
=
1
2
m(
v
2
0
+
v
2
yc
-
v
2
0
-
v
2
yb
)=
1
2
m(
v
2
yc
-
v
2
yb
)
vyc=
5L
2T
，vyb=
3L
2T

代入上式得：△EK=2m
L2
T2
=2mf2L2
故答案为：（1）B；（2）①0.80 m/s；1.0 m/s；②2mgL； 2mf2L2
点评：本题考查了平抛物体的运动规律，要求同学们能从图中读出有用信息，并能够利用平抛运动规律解题，难度适中．
练习册系列答案
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如图甲所示是研究平抛运动的实验装置，图乙是实验后在白纸上描出的轨迹和所测数据：
（1）在图甲上标出O点及Ox、Oy轴，并说明这两条坐标轴是如何作出来的．（g=9.8m/s2）
利用重锤线作出Oy轴，过O点作Oy轴的垂线为Ox轴．
利用重锤线作出Oy轴，过O点作Oy轴的垂线为Ox轴．

（2）说明判别槽口切线是否水平的方法．
将小球置于槽口，看小球是否左右运动
将小球置于槽口，看小球是否左右运动

（3）根据图中数据，求此平抛运动的初速度V0=
1.6m/s
1.6m/s
．
如图甲所示是研究平抛运动的实验装置，小球从轨道上一定高处静止释放，经过一段轨道后落下，利用该装置可以记录小球的运动轨迹．
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（1）为保证实验成功，对轨道末端的要求是：
 
水平（填“必须”或“不一定”）．
（2）如图乙所示，在一张印有小方格的纸上记录了平抛运动轨迹，小方格的边长L=5.00cm．小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为vo=
 
（用L、g表示），其值是
 
（取g=9.8m/s2）．
（3）在实验操作中要求小球多次重复运动，则每次小球
 
从同一位置由静止开始运动（填“必须”或“不一定”）．

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