實驗題
材料一：
1．圖甲是某種“研究平拋運動”的實驗裝置，斜槽末端口N與小球離地面的高度均為H，實驗時，當P小球從斜槽末端飛出與擋片相碰，立即斷開電路使電磁鐵釋放Q小球，發(fā)現(xiàn)兩小球同時落地，改變H大小，重復實驗，P、Q仍同時落地。

（1）關于實驗條件的說法，正確的有 。
A．斜槽軌道必須光滑
B．斜槽軌道末段N端必須水平
C．P小球可以從斜槽上不同的位置無初速度釋放
D．P小球每次必須從斜槽上相同的位置無初速度釋放
（2）該實驗結果可表明 。
A．兩小球落地速度的大小相同
B．P小球在水平方向的分運動是勻速直線運動
C．P小球在豎直方向的分運動是勻速直線運動
D．P小球在豎直方向的分運動與Q小球的運動相同
（3）若用一張印有小方格（小方格的邊長為L=10cm）的紙記錄P小球的軌跡，小球在同一位置平拋運動途中的幾個位置如圖乙中的a、b、c、d所示，重力加速度g=10m/s2，則P小球經(jīng)過b位置時速度的大小為 m/s，若以a點為坐標原點，水平向右為x軸，豎直向下為y軸，則拋出點的坐標為 （結果以cm為單位）。
【答案】 BC/CB D 2.5 （，）
【詳解】（1）[1]A．斜槽軌道光滑與否對實驗沒有影響，故不必必須光滑，A錯誤；
B．為了保證小球離開斜槽末端時的速度的方向是水平方向，故斜槽軌道末段N端必須水平，B正確；
CD．這個實驗只驗證豎直自由落體，水平無影響，不需要每次水平初速度相同，可以在不同位置釋放，C正確，D錯誤。
故選BC。
（2）[2]該實驗結果可表明P小球在豎直方向的分運動與Q小球的運動相同。
故選D。
（3）[3]小球P在豎直方向做自由落體運動，在水平方向做勻速直線運功，在豎直方向，根據(jù)勻變速直線運功的推論可得
代入數(shù)據(jù)，解得
水平方向的速度為
P小球經(jīng)過b位置時，根據(jù)勻變速直線運動的推論，即中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度，可得豎直分速度為
則合速度大小為
[4]小球運動到b點的時間為
小球運動到b點時，豎直方向的位移為
解得
小球運動到b時，水平方向的位移為
解得
若以a點為坐標原點，則拋出點的坐標為。
材料二：
2．某同學設計如圖的實驗裝置驗證向心力公式和平拋運動水平分運動為勻速運動。將四分之一圓弧固定在桌面上，圓弧底下安裝一個壓力傳感器，光電門固定在底端正上方。實驗步驟如下：

（1）讓小球靜止在圓弧底端，靜止時，傳感器示數(shù)為F0；
（2）讓小球從圓弧某一位置靜止釋放，記錄通過光電門的時間t，壓力傳感器示數(shù)F和落點與圓弧底端的水平位移x；
（3）改變釋放位置，重復（2）的步驟。
請回答以下問題：
①為完成實驗，關于實驗裝置及相關測量，下列說法正確的是( )
A．圓弧要保持光滑 B．小球要選擇體積小，密度大的
C．要測量小球到地面的豎直高度 D．要測量小球的質量
②用游標卡紙測量小球直徑，如圖所示，則小球直徑為 mm；

③以 （填“F”或“F-F0”）為縱軸，為橫軸做圖像，若圖像 ，則說明向心力大小與小球速度平方成正比；
④做x-y圖，若圖像成正比，則說明平拋運動水平方向為勻速直線運動，其中y應該為 （填“t”、“”或“”）；
⑤甲乙兩位同學以不同的桌面高度進行實驗，得到圖甲和圖乙，其中甲同學實驗時的桌面高度比乙同學的 （填“高”或“低”）。

【答案】 BD/DB 6.70 F-F0 是一條過原點的直線 高
【詳解】（3）[1] A．圓弧沒必要保持光滑，從不同高度下滑，小球經(jīng)過光電門的速度不同，速度根據(jù)小球直徑和光電門測量的擋光時間測出。A錯誤；
B．小球要選擇體積小，密度大的，減小阻力的影響；B正確；
C．沒有必要測量小球到地面的豎直高度，只要保證豎直高度相同，平拋運動的時間相同，只需證明水平位移和水平速度成正比即可證明平拋運動的水平方向分運動為勻速運動。C錯誤；
D．小球在最低點
要驗證向心力公式，需要測量小球的質量。D正確。
故選BD。
[2]小球的直徑
[3] [4] 小球經(jīng)過光電門的速度
小球在最低點
以F-F0為縱軸，為橫軸做圖像，若圖像是一條過原點的直線，，則說明向心力大小與小球速度平方成正比；
[5]設桌面高度為，則
得平拋運動時間
水平位移
做x-y圖，若圖像成正比，則說明平拋運動水平方向為勻速直線運動，其中y應該為 。
[6] 由
可知，甲乙兩位同學以不同的桌面高度進行實驗，得到圖甲和圖乙，其中甲同學實驗時的桌面高度比乙同學的高。
材料三：
3．李達同學想利用“驗證平拋運動”的實驗裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。實驗裝置如圖甲所示，選用的斜槽很光滑，先調整斜槽使其末端切線水平，貼有坐標紙的木板靠近斜槽豎直放置。實驗時將小球于斜槽上固定位置P點由靜止釋放，P點到斜槽末端的豎直高度差為H，小球離開斜槽末端O點時開始做平拋運動。以小球在斜槽末端球心位置為原點，水平方向為x軸，豎直方向為y軸，建立平面直角坐標系，多次重復實驗描下小球做平拋運動時經(jīng)過的幾個點a、b、c、d，如圖乙所示。

（1）圖乙中每個正方形小格的邊長為l，則小球從b點至c點的運動時間為 ，做平拋運動的初速度v0= 。（重力加速度為g）
（2）如果小球在斜槽上的運動滿足機械能守恒定律，則H與l應滿足 。
【答案】
【詳解】（1）[1][2]已知圖乙中一個小格對應的實際長度為l，任意兩點間時間間隔為T，則在水平方向上，有
在豎直方向上，有
由圖可知
解得
（2）[3]如果小球在斜槽上的運動滿足機械能守恒定律，則有
即
材料四：
4．用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，探究平拋運動的特點。
（1）關于實驗，下列做法正確的是 （填選項前的字母）。
A．選擇體積小、質量大的小球 B．借助重垂線確定豎直方向
C．先拋出小球，再打開頻閃儀 D．水平拋出小球
（2）圖1所示的實驗中，A球沿水平方向拋出，同時B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述運動過程。圖2為某次實驗的頻閃照片，在誤差允許范圍內，根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可判斷A球豎直方向做 運動；根據(jù) ，可判斷A球水平方向做勻速直線運動。

（3）某同學使小球從高度為的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運動（每秒頻閃25次），最多可以得到小球在空中運動的 個位置。
（4）某同學實驗時忘了標記重垂線方向，為解決此問題，他在頻閃照片中，以某位置為坐標原點，沿任意兩個相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向，建立直角坐標系，并測量出另外兩個位置的坐標值、，如圖3所示。根據(jù)平拋運動規(guī)律，利用運動的合成與分解的方法，可得重垂線方向與y軸間夾角的正切值為 。

【答案】 ABD 自由落體運動 A球相鄰兩位置水平距離相等 10
【詳解】（1）[1]A．用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，選擇體積小質量大的小球可以減小空氣阻力的影響，A正確；
B．本實驗需要借助重垂線確定豎直方向，B正確；
CD．實驗過程先打開頻閃儀，再水平拋出小球，C錯誤，D正確。
故選ABD。
（2）[2][3]根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可以判斷出A球豎直方向做自由落體運動；根據(jù)A球相鄰兩位置水平距離相等，可以判斷A球水平方向做勻速直線運動。
（3）[4]小球從高度為0.8m的桌面水平拋出，根據(jù)運動學公式，解得
頻閃儀每秒頻閃25次，頻閃周期
故最多可以得到小球在空中運動個數(shù)為
（4）[5]如圖、分別表示水平和豎直方向，設重垂線方向與y軸間的夾角為，建立坐標系存在兩種情況，如圖所示

當建立的坐標系為、時，則x軸方向做勻減速運動，根據(jù)逐差法計算加速度有
y軸方向在
聯(lián)立解得
當建立的坐標系為、時，則x軸方向做勻加速運動，根據(jù)逐差法計算加速度有
y軸方向在
聯(lián)立解得
綜上所述，重垂線方向與y軸間夾角的正切值為
材料五：
5．小明學完平拋運動后，嘗試利用平拋運動的知識測量家里的彈射器射出彈丸的速度。小明準備了白紙、米尺、復寫紙、支架等材料。實驗時，先將白紙和復寫紙固定在墻上，并用支架將彈射器固定好，裝置如圖甲所示。接著壓縮彈射器朝墻壁發(fā)射彈丸，彈丸通過碰撞復寫紙，在白紙上留下落點位置。隨后將彈射器沿垂直于墻面方向遠離墻壁移動，每次移動的距離為0.2m。通過幾次重復實驗，挑了一張有4個連續(xù)落點痕跡的白紙，如圖乙所示。已知重力加速度。

（1）下列實驗步驟必要的是 。
A．在安裝時，必須確保彈射器水平放置 B．為了減小實驗誤差，應選用體積小密度大的彈丸
C．每次必須將彈簧壓縮至相同位置釋放彈丸 D．第一次實驗時，需要測量彈射器開口到墻壁的距離
（2）根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，可知彈丸離開彈射器的速度大小為 m/s，彈丸打到C點時的速度大小為 m/s。（所有計算結果均保留兩位有效數(shù)字）
【答案】 ABC 2.0 2.8
【詳解】（1）[1] A．要保證每次鋼珠都做平拋運動，則必須確保彈射器水平放置，故A符合題意；
B．為了減小實驗誤差，應選用體積小密度大的彈丸，故B符合題意；
C．為保證彈丸的初速度相同，每次必須將彈簧壓縮至相同位置釋放彈丸，故C符合題意；
D．第一次實驗時，不需要測量彈射器開口到墻壁的距離，故D不符合題意。
故選ABC。
（2）[2]由豎直方向上是自由落體運動，則
解得點跡間的時間間隔為
彈丸離開彈射器的速度大小為
[3]鋼珠剛要打到C點時的豎直方向速度分量大小為
彈丸打到C點時的速度大小為
材料六：
6．用如圖1所示裝置研究平拋運動。將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復，白紙上將留下一系列痕跡點。

（1）下列說法正確的是 。
A．實驗所用斜槽應盡量光滑
B．擋板高度等間距變化
C．畫軌跡時應把所有描出的點用平滑的曲線連接起來
D．斜槽軌道末端水平
（2）建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系。取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的 （選填“最上端”、“最下端”或者“球心”）對應白紙上的位置即為原點。
（3）若不建立坐標系，描繪出如圖2所示的軌跡，在軌跡上取A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和BC的豎直間距分別是和，則 （選填“大于”、“等于”或者“小于”）?？汕蟮娩撉蚱綊伒某跛俣却笮? （已知當?shù)刂亓铀俣葹間，結果用上述字母表示）。
（4）在本實驗中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是 。
【答案】 D 球心 大于 實驗中需要確保鋼球每次飛出的速度大小一定
【詳解】（1）[1]A．由于鋼球每次均從斜槽上同一位置靜止釋放，鋼球克服摩擦力做功相同，即鋼球飛出時的速度大小相等，可知實驗所用斜槽不需要盡量光滑，故A錯誤；
B．實驗中只需要描出鋼球在白紙上留下的多個痕跡點，并不要求擋板高度等間距變化，故B錯誤；
C．畫軌跡時應先舍去偏差較大的痕跡點，然后應把其它描出的點用平滑的曲線連接起來，故C錯誤；
D．為了確保鋼球飛出的速度方向水平，斜槽軌道末端必需調至水平，故D正確。
故選D。
（2）[2]由于擋板靠近硬板一側較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側面會在白紙上擠壓出一個痕跡點，即痕跡點對于鋼球的球心在白紙上的投影點，可知取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的球心對應白紙上的位置即為原點。
（3）[3]鋼球水平方向做勻速直線運動，由于AB和BC的水平間距相等且均為x，則鋼球通過AB和BC的時間間隔相等，則有
在豎直方向上有
令鋼球飛出點到B點的豎直分速度為，鋼球從飛出到B點時間為t，則有
，
其中
解得
[4]根據(jù)上述可以解得
（4）[5]為了描繪出鋼球軌跡，實驗中需要確保鋼球每次飛出的速度大小一定，即在本實驗中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是實驗中需要確保鋼球每次飛出的速度大小一定。
材料七：
7．在某未知星球上用如圖甲所示裝置“探究平拋運動的特點”。懸點 O 正下方 P 點處有水平放置的熾熱電熱絲，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運動．現(xiàn)對小球采用頻閃數(shù)碼照相機連續(xù)拍攝．在有坐標紙的背景屏前，拍下了小球在做平拋運動過程中的多張照片，經(jīng)合成后，照片如圖乙所示．a(chǎn)、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，已知照相機連續(xù)拍照的時間間隔是 0.10s，照片大小如圖乙中坐標所示，又知該照片的長度與實際背景屏的長度之比為 1：4，則：

（1）由以上信息，可知 a點 （選填“是”或“不是”）小球的拋出點。
（2）該星球表面的重力加速度為 m/s2；
（3）小球平拋的初速度是 m/s；
（4）小球在 b 點時的速度是 m/s。
【答案】 是 8 0.8
【詳解】（1）[1]由圖像可知在連續(xù)相等的時間間隔內通過的位移之比為 1：3：5，根據(jù)初速度為 0 的勻變速運動，在連續(xù)相等的時間間隔內通過的位移之比的規(guī)律可知 a 點是小球的拋出點。
（2）[2]根據(jù)
可得
則該星球表面的重力加速度為 8m/s2。
（3）[3]由
可得
則小球平拋的初速度是 0.8m/s 。
（4）[4]小球在 b 點時的豎直方向的速度為
小球在 b 點時的速度為
材料八：
8．圖甲是某種“研究平拋運動”的實驗裝置，斜槽末端口N與Q小球離地面的高度均為H，實驗時，當P小球從斜槽末端飛出與擋片相碰，立即斷開電路使電磁鐵釋放Q小球，發(fā)現(xiàn)兩小球同時落地，改變H大小，重復實驗，P、Q仍同時落地。

（1）關于實驗條件的說法，正確的有 。
A．斜槽軌道必須光滑
B．斜槽軌道末段N端必須水平
C．P小球每次必須從斜槽上相同的位置無初速度釋放
D．P小球可以從斜槽上不同的位置無初速度釋放
（2）該實驗結果可表明 。
A．兩小球落地速度的大小相同
B．P小球在水平方向的分運動是勻速直線運動
C．P小球在豎直方向的分運動是勻速直線運動
D．P小球在豎直方向的分運動與Q小球的運動相同
（3）根據(jù)圖乙可知，a點 （填“是”或“不是”）拋出點。
（4）在實驗過程中，將背景換成方格紙，通過頻閃攝影的方法拍攝到如圖乙所示的小球做平拋運動的照片，小球在平拋運動中的幾個位置如圖中的a、b、c、d所示，圖中每個小方格的邊長為l=1.6cm，則頻閃相機的拍照頻率f= Hz，該小球平拋時的速度大小v0= m/s。（結果保留2位有效數(shù)字，重力加速度g取10m/s2）
【答案】 BC/CB D 不是 25 0.80
【詳解】（1）[1]ACD．斜槽軌道不必光滑，只要保證小球每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放，即可保證小球每次做平拋運動的初速度相同，故AD錯誤，C正確。
B．斜槽軌道末段N端必須水平，以保證小球做平拋運動的初速度水平，故B正確。
故選BC。
（2）[2]由實驗裝置可知，P小球在斜槽末端撞擊擋片后，Q小球將于P小球在同一高度同時開始運動，P球做平拋運動，Q球做自由落體運動，兩球同時落地，說明平拋運動在豎直方向上的分運動是自由落體運動，即P小球在豎直方向的分運動與Q小球的運動相同，兩球落地速度不相同。
故選D。
（3）[3]由于P小球在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動，則其從開始運動，連續(xù)相等時間間隔內的位移比滿足而由圖乙可知，在連續(xù)相等的時間內，豎直方向下落的高度有不滿足此規(guī)律，則可說明A點不是拋出點。
（4）[4]方格的邊長為1.6cm，在豎直方向是自由落體運動，根據(jù)連續(xù)相等時間間隔內的位移差公式有
解得
可得
[5]小球在水平方向是勻速直線運動，則可得小球平拋時的初速度為

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