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高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 实验:探究平抛运动的特点当堂达标检测题
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A.选用装置1研究平抛物体竖直分运动,只能用眼睛看A、B两球是否同时落地
B.选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹,弯管末端B不一定要水平
C.选用装置3要获得钢球的平抛轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获得平抛轨迹
解析:选D 采用装置1研究平抛运动是用以验证平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,要用耳听A、B球是否同时落地,故A错误;装置2中弯管流出的水近似做平抛运动,因此要求弯管末端一定要水平,故B错误;利用装置3研究平抛运动轨迹,要使钢球每次的运动轨迹相同,则平抛运动的初速度相同,应每次从斜槽上同一位置由静止释放钢球,故C错误;研究平抛运动时,也可以用数码相机对做平抛运动的钢球照相,通过频闪照片来研究,故D正确。
2.(2023·广东1月学考)(多选)图是“探究平抛运动的特点”的实验装置,横挡板在不同高度卡住平抛运动的小球来确定小球运动的轨迹,下列操作正确的有( )
A.保持斜槽末端切线水平
B.调整硬木板使其与小球下落的竖直面平行
C.测量同一条轨迹时,小球每次可以从不同高度静止释放
D.用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹
解析:选AB 小球离开斜槽后做平抛运动,必须调整斜槽使其末端切线水平,故A正确;实验过程中,应调整硬木板使其保持竖直,即与小球下落的竖直面平行,故B正确;测量同一条轨迹时,为使小球做平抛运动的初速度相等,每次必须从斜槽上同一位置由静止释放小球,故C错误;用光滑曲线连接描绘的点,得到小球的运动轨迹,故D错误。
3.在“探究平抛运动的特点”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
A.让小球多次从________位置滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。
B.按图安装好器材,注意__________________,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹。
完成上述步骤,正确的实验顺序是_______________________________________。
解析:安装器材时,应使斜槽末端切线水平,以保证小球做平抛运动。实验中,每次小球应从同一位置滚下,以保证每次的运动轨迹都相同。
答案:同一 斜槽末端切线水平 BAC
4.两个同学根据不同的实验条件,进行了“探究平抛运动的特点”的实验:
(1)小明同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片,使A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤击打的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明_________________________________________。
(2)小松同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中轨道N的末端与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道末端射出的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小铁球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象是
________________________________________________________________________。
仅仅改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明________________________________________________________________________。
解析:(1)通过对照实验,保证两球同时运动,由此说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。(2)由平抛运动的规律知两球在水平轨道上相遇,水平方向运动情况相同,说明做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动。
答案:(1)做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动 (2)P球击中Q球 做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
5.某同学设计了一个研究平抛运动的实验,如图所示,A是一块平面木板,在其表面等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0′,P1P1′,…),槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中,每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放。每打完一点后,把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点。
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到______________________________。每次让小球从同一位置由静止释放,是为了______________________________。
(2)每次将B板向纸面内侧平移距离d,是为了__________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端水平,保证小球抛出后做平抛运动,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了保证小球水平抛出的初速度相同。
(2)平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动,每次将B板向纸面内侧平移距离d,是为了保证相邻痕迹点间的水平距离大小相同。
答案:见解析
6.如图所示,是利用闪光照相“探究平抛运动的特点”的示意图。小球A由斜槽滚下,从桌边缘水平抛出,当它恰好离开桌边缘时,小球B也同时下落,闪光频率为10 Hz的闪光器拍摄的照片中B球有四个像,像间距离已在图中标出,两球恰在位置4相碰。则A球从离开桌面到和B球碰撞时经过的时间为________s,A球离开桌面的速度为________m/s。
解析:闪光器的闪光频率为10 Hz,闪光周期T=0.1 s,则A球从离开桌面到和B球碰撞时经过的时间为0.3 s,所以A球离开桌面的速度v0=eq \f(x,t)=1 m/s。
答案:0.3 1
7.某同学利用图甲所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光,某次拍摄后得到的照片如图乙所示(图中未包括小球刚离开轨道的图像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板,纸板与小球轨迹所在平面平行,其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图乙中标出。
完成下列填空:(结果均保留2位有效数字)
(1)小球运动到图乙中位置A时,其速度的水平分量大小为________m/s,竖直分量大小为________m/s;
(2)根据图乙中数据可得,当地重力加速度的大小为________m/s2。
解析:(1)因小球在水平方向做匀速直线运动,因此速度的水平分量大小为v0=eq \f(x,t)=eq \f(0.05,0.05) m/s=1.0 m/s;小球在竖直方向做自由落体运动,因此在A点的竖直速度可由平均速度等于时间中点的瞬时速度求得,其速度的竖直分量大小为
vy=eq \f(8.6+11.0×10-2,0.05×2) m/s≈2.0 m/s。
(2)由竖直方向的自由落体运动可得当地重力加速度的大小为g=eq \f(y3+y4-y2-y1,4T2)
代入数据可得g=9.7 m/s2。
答案:(1)1.0 2.0 (2)9.7
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