题目内容
20.在做“研究平抛物体的运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置.先将斜槽末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面,并垂直于斜槽末端部分所在直线;使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板上并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移一段距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板上得到痕迹B;又将木板向远离槽口平移一段距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板上得到痕迹C.若测得木板每次移动的距离x=15.00cm,A、B间的距离y1=15.00cm,B、C间的距离y2=25.00cm.(g取10m/s2).回答下列问题:(1)实验中下列说法正确的是BC(填选项前的字母代号)
A.小球每次必须从同一位置由静止滚下,是为了保证每次小球在空中运动的时间相等
B.木板每次向右移动的距离x相等是为了保证相邻两点间的时间间隔相等
C.木板移动后必须竖直且垂直于斜槽轨道末端部分所在直线
D.斜槽轨道必须光滑
(2)如果本实验中建立直角坐标系,坐标原点O以槽口末端为坐标原点时,计算平抛运动的初速度时将使测量结果不变(填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”).
(3)根据以上直接测得的物理理来求得小球初速度的表达式为v0=x$\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-{y}_{1}}}$(用题中所给字母表示),小球的初速度的值为v0=1.5m/s.
分析 (1)在实验中让小球在固定斜槽滚下后,做平抛运动,记录下平抛后运动轨迹.然后在运动轨迹上标出特殊点,对此进行处理,由于是同一个轨迹,因此要求抛出的小球初速度是相同的,所以在实验时必须确保抛出速度方向是水平的,同时固定的斜槽要在竖直面;
(2)坐标原点O以槽口末端为坐标原点时,对测量结果没有影响;
(3)明确实验的注意事项,根据平抛运动规律在水平和竖直方向的规律,尤其是在竖直方向上,连续相等时间内的位移差为常数,列出方程即可正确求解.
解答 解:(1)A、该实验中,为了确保小球每次抛出的轨迹相同,应该使抛出时的初速度相同,因此每次都应使小球从斜槽上紧靠档板处由静止释放,故A错误;
B、木板每次向右移动的距离x相等,因水平方向速度不变,因此可得出相邻两点间的时间间隔相等,故B正确;
C、木板移动后必须竖直且垂直于斜槽轨道末端部分所在直线,故C正确;
D、实验成功的关键是每次小球平抛的速度相同且都是水平的,只要每次从同一位置静止释放,即可保证抛出速度相同,与轨道是否光滑没有关系,故D错误;
(2)坐标原点O以槽口末端为坐标原点时,在相等的时间内,竖直方向位移之差仍相等,因此计算平抛运动的初速度时,将使测量结果不影响,仍不变;
(3)在竖直方向上:△y=y2-y1=gt2;
水平方向上:x=v0t
联立方程解得:v0=x$\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-{y}_{1}}}$.
(3)根据:v0=x$\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-{y}_{1}}}$.
代入数据解得:v0=1.5m/s
故答案为:(1)BC;(2)不变;(3)x$\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-{y}_{1}}}$,1.5.
点评 在实验中如何实现让小球做平抛运动是关键,本题主要考查了匀变速直线运动中基本规律以及推论的应用,平时要加强练习,提高应用基本规律解决问题能力.
A. | 在可以忽略物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法 | |
B. | 根据速度定义式v=$\frac{△x}{△t}$定义瞬时速度时,应用了极限思维法 | |
C. | 重心、合力等概念的建立体现了微元法的思想 | |
D. | 在利用速度-时间图象推导匀变速直线运动的位移公式时应用的是假设法 |
A. | 正在空中匀速下落的降落伞 | |
B. | 用细线悬挂起来的来回摆动的小铁球 | |
C. | 在空中作斜抛运动的铅球 | |
D. | 竖直下落撞在竖直放置的弹簧上的铁球 |
A. | b、c线速度大小相等,且大于a的线速度 | |
B. | b、c向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度 | |
C. | 在地面发射卫星a、b时,a的发射速度大于b的发射速度 | |
D. | a卫星由于某种原因,轨道半径减小,其线速度将增大 |
A. | 只有磁铁周围才存在磁场 | |
B. | 磁感线是假想的,不是客观存在的 | |
C. | 磁感应强度的方向跟磁场方向相同,也跟安培力的方向相同 | |
D. | 洛伦兹力对带电粒子做功 |
A. | 传送带多消耗的电能为1J | |
B. | 传送带上产生的热量为1J | |
C. | 乘客提前0.5s到达B | |
D. | 若传送带速度足够大,行李最快也要2s才能到达B |