4.4 实验 探究平抛运动的特点-【十年高考】备战2022年高考物理真题分类解析与应试策略（Word版）

第4节　实验:探究平抛运动的特点 考点 实验:探究平抛运动的特点　 1.(2014·江苏,6,4分,难度★)(多选)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,用如图所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被 松开,自由下落。关于该实验,下列说法中正确的有 (　BC　) A.两球的质量应相等 B.两球应同时落地 C.应改变装置的高度,多次实验 D.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动 解析物体做自由落体运动的运动情况与物体的质量无关,两球质量没有必要相等,选项A错误;改变装置的高度,且每次都同时落地,才能说明A球在竖直方向做自由落体运动,选项B、C正确;本实验不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动,选项D错误。 2.(2013·北京,19,6分,难度★★) 在实验操作前应该对实验进行适当的分析。研究平抛运动的实验装置示意如图。小球每次都从斜槽的同一位置无初速释放,并从斜槽末端水平飞出。改变水平板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛运动,将水平板依次放在如图1、2、3的位置,且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中,小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3,机械能的变化量依次为ΔE1、ΔE2、ΔE3,忽略空气阻力的影响,下面分析正确的是 (　B　) A.x2-x1=x3-x2,ΔE1=ΔE2=ΔE3 B.x2-x1>x3-x2,ΔE1=ΔE2=ΔE3 C.x2-x1>x3-x2,ΔE1<ΔE2<ΔE3 D.x2-x1<x3-x2,ΔE1<ΔE2<ΔE3 解析平抛运动的物体在竖直方向为匀加速运动,因此小球通过竖直方向上相等距离所用的时间Δt越来越短,由Δx=v0Δt,可知x2-x1>x3-x2,小球平抛运动的过程中机械能守恒,则有ΔE1=ΔE2=ΔE3=0,选项B正确。 3.(2021·全国乙,22,5分,难度★★)某同学利用图(a)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(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。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(b)中标出。 图(a) 图(b) 完成下列填空:(结果均保留2位有效数字) (1)小球运动到图(b)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(b)中数据可得,当地重力加速度的大小为　　　　 m/s2。  答案(1)1.0　2.0　(2)9.7 解析本题考查利用平抛运动测量当地的重力加速度,意在考查实验能力。 (1)当小球落到A处时,在水平方向上,vAx== m/s=1.0 m/s;在竖直方向上,根据中间时刻的瞬时速度等于整段的平均速度得vAy= m/s=2.0 m/s。 (2)设竖直方向的位移依次为y1、y2、y3、y4,根据逐差法得g==9.7 m/s2。 4.(2020·天津,9(1),6分,难度★★)某实验小组利用图1所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离,让钢球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录钢球的落点。 图1 图2 ①为了正确完成实验,以下做法必要的是　　　　。  A.实验时应保持桌面水平 B.每次应使钢球从静止开始释放 C.使斜面的底边ab与桌边重合 D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面 ②实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m,在白纸上记录了钢球的4个落点,相邻两点之间的距离依次为15.0 cm、25.0 cm、35.0 cm,示意如图2。重力加速度g取10 m/s2,钢球平抛的初速度为　　　 m/s。  ③图1装置中,木板上悬挂一条铅垂线,其作用是　。  答案①AB　②2　③方便将木板调整到竖直平面 解析①为保证小球离开桌面后做平抛运动,桌面必须保持水平,且小球离开斜面后必须在水平桌面上先运动一段距离,选项A正确、C错误;为保证小球每次离开桌面后做同一轨迹的平抛运动,必须保证每次实验中小球离开桌面的速度相同,故每次实验小球必须从斜面顶端同一位置且由静止释放,这种情况下斜面对小球的摩擦力的影响每次都是相同的,没有必要选择对小球摩擦力小的斜面,选项B正确、D错误。 ②小球离开桌面后在水平方向做匀速直线运动,木板每次远离桌子的距离Δx=0.2 m相同,故小球打到木板前每次平抛运动的时间增量相同,即白纸上相邻点迹对应的时间间隔T相等,又因为小球