题目内容
4.甲、乙、丙三位同学做“研究平抛物体运动”的实验,图1所示是他们选择的实验装置中的一种.(1)利用图2所示装置进行的实验,下列说法正确的有AB.
A.实验时必须调节斜槽末端使之水平
B.每次都要从斜槽上同一位置释放小球
C.该实验不需要重锤线
D.抛出点O位于斜槽轨道末端
(2)甲同学利用图3所示装置进行的实验,得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点O为坐标原点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,下图中y-x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是C.
(3)乙同学利用闪光照相机拍到的小球平抛过程的频闪照片如图4所示,小方格为正方形,闪光频率为f=20Hz,重力加速度g=10m/s2,那么小球平抛的初速度v0=1m/s,小球过B点时的速度大小vB=$\frac{\sqrt{13}}{2}$m/s.
(4)如图5所示,丙同学实验时,只在白纸上用重锤线记下了抛出点O所在的竖直方向(y方向),未记下抛出点O,并只描出小球平抛运动的轨迹的一部分.他在曲线上取A、B两点,用刻度尺分别测出这两点的重垂线y轴的距离AA′=x1,BB′=x2,AB的竖直距离为h,从而可求出小球抛出的初速度v0=$\sqrt{\frac{g({v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2})}{2h}}$.
分析 (1)保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平,因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,实验要求小球滚下时不能碰到木板平面,避免因摩擦而使运动轨迹改变,最后轨迹应连成平滑的曲线.
(2)平抛运动竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动;联立求得两个方向间的位移关系可得出正确的图象.
(3)根据平抛运动的处理方法,直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动即可求解;
(4))平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,设初速度为v0,根据水平方向上的位移x1和x2,得出抛出点运动到A和B的时间,根据竖直方向上的距离差为h,求出初速度.
解答 解:(1)A、通过调节使斜槽末端保持水平,是为了保证小球做平抛运动,故A正确;
B、因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,故B正确;
C、小球在竖直平面内做平抛运动,因此实验需要重锤线,确定平面是否竖直,故C错误;
D、因球自身有大小,因此抛出点O位于斜槽轨道末端上方,故D错误.
故选:AB.
(2)物体在竖直方向做自由落体运动,y=$\frac{1}{2}$gt2;水平方向做匀速直线运动,x=vt;
联立可得:y=$\frac{g}{2{v}^{2}}{x}^{2}$,因初速度相同,故$\frac{g}{2{v}^{2}}$为常数,故y-x2应为正比例关系,故C正确,ABD错误.
故选:C.
(3)闪光频率为f=20Hz,那么周期T=0.05s,
据平抛运动的处理方法,竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动,
所以△y=L=gT2;
解得:L=0.025m;
因△x=2L=v0T;
代入数据解得:v0=$\frac{2×0.025}{0.05}$=1m/s
根据中时刻瞬时速度等于这段时间内的平均速度,则有:vBy=$\frac{3×0.05}{2×0.05}$=1.5m/s
依据矢量合成法则,所以B点的速度为:vB=$\sqrt{{1}^{2}+1.{5}^{2}}$=$\frac{\sqrt{13}}{2}$m/s
(4)水平方向小球做匀速直线运动,则由初始点O到A过程有:x1=v0t0…①
由初始点O到B过程:x2=v0t…②
竖直方向做自由落体运动,则有h=$\frac{1}{2}$gt2-$\frac{1}{2}$gt02…③
联立①②③得:v0=$\sqrt{\frac{g({v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2})}{2h}}$.
故答案为:(1)AB;(2)C; (3)1m/s,$\frac{\sqrt{13}}{2}$m/s;(4)$\sqrt{\frac{g({v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2})}{2h}}$.
点评 解决平抛实验问题时,要特别注意实验的注意事项,在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理,要注重学生对探究原理的理解,提高解决问题的能力;灵活应用平抛运动的处理方法是解题的关键.同时解决本题的关键掌握处理平抛运动的方法,平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动.
| A. | 缆绳拉力F1和拉绳拉力F2都不变 | |
| B. | 缆绳拉力F1和拉绳拉力F2都增大 | |
| C. | 缆绳与竖直方向的夹角α可能大于角β | |
| D. | 缆绳拉力F1的功率保持不变 |
| A. | VA一定等于VB | B. | C点温度一定为-273℃ | ||
| C. | VA一定小于VB | D. | VA、VB的大小无法确定 |
| A. | 仍然相平 | B. | 左管高 | C. | 右管高 | D. | 不能确定 |
| A. | 椭圆轨道的长轴长度为4R | |
| B. | 卫星在Ⅰ轨道上加速度大小为a0,卫星在Ⅱ轨道上经B点时加速度大小为aB,则有a0<aB | |
| C. | 卫星在Ⅰ轨道上速率为v0,卫星在Ⅱ轨道上经B点时速率为vB,则v0>vB | |
| D. | 若OA=0.4R,则卫星经B点时速率vB<$\sqrt{\frac{2GM}{3R}}$ |