稿件来源:高途
高中 | 探究平抛运动的特点题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第五章 曲线运动
5.3 实验:研究平抛运动
探究平抛运动的特点
图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置,斜槽末端口$N$与小球离地面的高度均为$H$,实验时,当$P$小球从斜槽末端飞出与挡片相碰,立即断开电路使电磁铁释放$Q$小球,发现两小球同时落地,改变$H$大小,重复实验,$P$、$Q$仍同时落地。

为了观察到上述实验现象,下列实验条件正确的有$(\quad\ \ \ \ )$(多选)
斜槽轨道末段$N$端必须水平
","$P$小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
","斜槽轨道必须光滑
","$P$小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
"]$\rm A$.斜槽轨道末段$N$端必须水平,以保证小球做平抛运动,故$\rm A$正确;
$\rm BD$.$P$小球每次可以从斜槽上不同的位置无初速度释放,因为不用保证每次小球的初速度相同,故$\rm B$正确,$\rm D$错误;
$\rm C$.本实验只要求保证小球做平抛运动,斜槽轨道是否光滑不影响实验结果,故$\rm C$错误。
故选:$\rm AB$。
该实验结果可表明$(\quad\ \ \ \ )$
$P$小球竖直方向的分运动与$Q$小球的运动相同
","$P$小球水平方向的分运动是匀速直线运动
","$P$小球竖直方向的分运动与$Q$小球的运动相同,水平方向的分运动是匀速直线运动
"]$\rm A$.两球同时落地,可知$P$小球在竖直方向上的运动规律与$Q$小球相同,竖直方向做自由落体运动,故$\rm A$正确;
$\rm B$.本实验不能说明$P$小球在水平方向的分运动是匀速直线运动,故$\rm BC$错误。
故选:$\rm A$。
若用一张印有小方格(小方格的边长为$L=2.5\;\rm cm$)的纸记录$P$小球的轨迹,小球在同一初速平抛运动途中的几个位置如图乙中的$a$、$b$、$c$、$d$所示,重力加速度$g=10\;\rm m/s^{2}$,则$P$小球在$b$处的瞬时速度的大小为$v_{b}=$ $\;\rm m/s$,若以$a$点为坐标原点$(0, 0)$,水平向右为$x$轴正方向,竖直向下为$y$轴正方向,小球抛出点的坐标为$x=$ $\;\rm cm$,$y=$ $\;\rm cm$。

小球做平抛运动,由图可知$a$到$b$与$b$到$c$的水平位移相同,时间间隔相等,设为$T$。竖直方向有$\Delta y=2L-L=gT^{2}$,解得$T=0.05\;\rm s$,水平方向有$v_{0}=\dfrac{2L}{T}=\dfrac{2 \times 2.5\ \text{cm}}{0.05\ \text{s}}=\dfrac{0.05\ \text{m}}{0.05\ \text{s}}= 1.0\;\rm \text{m}/\text{s}$,$b$点时竖直方向的分速度$v_{y}=\dfrac{3L}{2T}=\dfrac{3 \times 2.5\ \text{cm}}{2 \times 0.05\ \text{s}}=\dfrac{0.075\ \text{m}}{0.1\ \text{s}} =0.75\;\rm \text{m}/\text{s}$,$b$点的速度$v_{b}=\sqrt{v_{0}^{2}+v_{y}^{2}}= 1.25\;\rm \text{m/s}$
小球运动到$b$点的时间为$t=\dfrac{v_{y}}{g}=\dfrac{0.75}{10}\ \text{s}=0.075\;\rm \text{s}$,小球运动到$b$点时,竖直方向的位移为$y'=\dfrac{1}{2}gt^{2}$,解得$y'=0.028125\;\rm m=2.8125\;\rm cm$
小球运动到$b$时,水平方向的位移为$x'=v_{x}t$,解得$x'=1 \times 0.075\;\rm m=7.5\;\rm cm$
若以$a$点为坐标原点,则抛出点的横坐标为$x=2 \times 2.5\;\rm cm-7.5\;\rm cm=-2.5\;\rm cm$,抛出点的纵坐标为$y=2.5\;\rm cm-2.8125\;\rm cm=-0.3125\;\rm cm$
高中 | 探究平抛运动的特点题目答案及解析(完整版)