圖1
(1)下列說法正確的是________(單選)。
A.實驗所用斜槽應盡量光滑
B.畫軌跡時應把所有描出的點用平滑的曲線連接起來
C.求平拋運動初速度時應讀取軌跡上離原點較遠的點的數(shù)據
(2)根據題目所給信息，小球做平拋運動的初速度大小v0＝________(單選)。
A.eq \r(2gh)B.eq \r(2gy0)
C.x0eq \r(\f(g,2h))D.x0eq \r(\f(g,2y0))
(3)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______________________________________________________________________。
2.(2021·全國乙卷，22)某同學利用圖2(a)所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔0.05 s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖(b)所示(圖中未包括小球剛離開軌道的影像)。圖中的背景是放在豎直平面內的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為5 cm。該同學在實驗中測得的小球影像的高度差已經在圖(b)中標出。
圖2
完成下列填空：(結果均保留2位有效數(shù)字)
(1)小球運動到圖(b)中位置A時，其速度的水平分量大小為________m/s，豎直分量大小為________m/s；
(2)根據圖(b)中數(shù)據可得，當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_______m/s2。
3.如圖3所示，某實驗小組用傳感器和計算機研究平拋運動，傳感器系統(tǒng)采集頻率為50 Hz。如圖4所示為計算機描繪出的平拋運動軌跡的一段，對軌跡上的七個點從上到下依次編號為1、2、3、4、5、6、7，數(shù)據如下表，其中x、y均是相對坐標原點的位置數(shù)據。
(1)從編號2到編號4，小球運動的時間為________s。
(2)小球從斜槽末端水平拋出的速度v0＝______m/s(結果保留3位有效數(shù)字)。
(3)在編號3所記錄的時刻，小球豎直方向的分速度v3y＝________m/s(結果保留3位有效數(shù)字)。
4.在做“研究平拋運動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻所通過的位置，實驗時用如圖5所示的裝置。實驗操作的主要步驟如下：
A.在一塊平木板上釘上復寫紙和白紙，然后將其豎直立于斜槽軌道末端槽口前，木板與槽口之間有一段距離，并保持板面與軌道末端的水平段垂直
B.使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡A
C.將木板沿水平方向向右平移一段距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡B
D.再將木板水平向右平移同樣距離x，讓小球仍從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，在白紙上得到痕跡C
若測得x＝20 cm，A、B間距離y1＝15 cm，B、C間距離y2＝25 cm，已知當?shù)氐闹亓铀俣萭取10 m/s2。
(1)根據上述直接測量的量和已知的物理量可以計算出小球平拋的初速度v0＝________m/s。
(2)關于該實驗，下列說法中不正確的是________。
A.斜槽軌道不一定光滑
B.每次釋放小球的位置必須相同
C.每次小球均需由靜止釋放
D.小球的初速度可通過測量小球的釋放點與拋出點之間的高度h，再由機械能守恒定律求出
(3)另外一位同學根據測量出的不同x情況下的y1和y2，令Δy＝y(tǒng)2－y1，并描繪出了如圖6所示的Δy－x2圖像，若已知圖線的斜率為k，則小球平拋的初速度大小v0與k的關系式為___________________。
5.某同學探究平拋運動的特點。
(1)用如圖7所示裝置探究平拋運動豎直分運動的特點。用小錘打擊彈性金屬片后，A球沿水平方向飛出，同時B球被松開并自由下落。若僅要探究A球豎直方向分運動是否是自由落體運動，較為便捷的實驗操作是______________。
(2)用如圖8所示裝置研究平拋運動水平分運動的特點。將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直硬板上。A球沿斜槽軌道PQ滑下后從斜槽末端Q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，A球會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，依次重復上述操作，白紙上將留下一系列痕跡點。
①請給出一種檢查“斜槽末端是否水平”的方法__________________________
_____________________________________________________________________。
圖9
②某同學用圖8的實驗裝置得到的痕跡點如圖9所示，其中一個偏差較大的點產生的原因，可能是該次實驗時________(選填選項前的字母)。
A.A球釋放的高度偏高
B.A球釋放的高度偏低
C.A球沒有被靜止釋放
D.擋板MN未水平放置
③糾正②中錯誤后，該同學若每一次都使擋板MN下移相同的距離，多次實驗后，在白紙上得到的圖像是________。
(3)在利用圖8所示裝置確定平拋運動水平分運動的特點時，請你根據(1)得出的平拋運動在豎直方向分運動的特點，設計一個確定“相等的時間間隔”的方案______________________________________________________________________。
6.(2024·廣東廣州模擬)某物理小組利用如圖10甲所示的裝置探究平拋運動規(guī)律。在斜槽軌道的末端安裝一個光電門，調節(jié)激光束與實驗所用小鋼球的球心等高，斜槽末端切線水平，又分別在該裝置正上方A處和右側正前方B處安裝頻閃攝像頭進行拍攝，鋼球從斜槽上的固定位置無初速度釋放，通過光電門后拋出，測得鋼球通過光電門的平均時間為2.10 ms，得到的頻閃照片如圖丙所示，O為拋出點，P為運動軌跡上某點，g取10 m/s2。
圖10
(1)用50分度游標卡尺測得鋼球直徑如圖乙所示，則鋼球直徑d＝________mm，由此可知鋼球通過光電門的速度v＝________m/s(此空結果保留2位有效數(shù)字)。
(2)在圖丙中，B處攝像頭所拍攝的頻閃照片為________(選填“a”或“b”)。
(3)測得圖丙a中OP距離為59.10 cm，b中OP距離為45.00 cm，則鋼球平拋的初速度大小v0＝________m/s(結果保留2位小數(shù))。
(4)通過比較鋼球通過光電門的速度v與由平拋運動規(guī)律解得的平拋初速度v0的關系，從而驗證平拋運動的規(guī)律。
參考答案
實驗五 探究平拋運動的特點
1.(1)C (2)D (3)確保多次運動的軌跡相同
解析 (1)斜槽軌道不需要光滑，只需要從同一位置由靜止釋放小球，使其到達斜槽末端的速度相同即可，選項A錯誤；由于描點可能出現(xiàn)誤差，因此不是把所有的點都用平滑的曲線連接起來，選項B錯誤；求平拋運動初速度時應讀取軌跡上離原點較遠的點的數(shù)據，這樣誤差較小，選項C正確。
(2)根據平拋運動規(guī)律有x0＝v0t、y0＝eq \f(1,2)gt2，聯(lián)立可得v0＝x0eq \r(\f(g,2y0))，選項A、B、C錯誤，D正確。
(3)為了保證能畫出同一個平拋運動軌跡上的多個點，必須要在同一位置由靜止釋放小球，以確保多次運動的軌跡相同(或“保證小球離開斜槽末端的速度v0相同，從而保證其運動軌跡相同”)。
2.(1)1.0 2.0 (2)9.7
解析 (1)小球在水平方向上做勻速直線運動，小球運動到A點時，由題圖(b)可知，其速度的水平分量vx＝eq \f(5×10－2,0.05) m/s＝1.0 m/s，小球在豎直方向上做勻加速直線運動，根據中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度可知，小球運動到A點時，其速度的豎直分量vy＝eq \f(（8.6＋11.0）×10－2,2×0.05) m/s＝2.0 m/s。
(2)在豎直方向上，根據Δy＝gT2，解得當?shù)氐闹亓铀俣?br>g＝eq \f(（13.4＋11.0－8.6－6.1）×10－2,0.12) m/s2＝9.7 m/s2。
3.(1)0.04 (2)1.35 (3)1.08
解析 (1)傳感器系統(tǒng)采集周期為T＝eq \f(1,50) s＝0.02 s，
則從編號2到編號4，小球運動的時間為t＝2T＝0.04 s。
(2)小球水平方向做勻速直線運動，根據表格數(shù)據可知，相鄰點跡之間的水平間距為Δx＝0.027 m，則小球從斜槽末端水平拋出的速度v0＝eq \f(Δx,T)＝eq \f(0.027,0.02) m/s＝1.35 m/s。
(3)從編號2到編號4的豎直分位移為Δy＝0.082 m－0.039 m＝0.043 m，則在編號3所記錄的時刻，小球豎直方向的分速度vy＝eq \f(Δy,2T)＝1.08 m/s。
4.(1)2 (2)D (3)v0＝eq \r(\f(g,k))
解析 (1)小球在水平方向做勻速直線運動，在豎直方向做自由落體運動，所以Δy＝gt2＝y(tǒng)2－y1，解得t＝0.1 s，小球平拋的初速度為v0＝eq \f(x,t)＝eq \f(0.2,0.1) m/s＝2 m/s。
(2)實驗中需要小球每次做平拋運動的軌跡相同，即從斜槽末端拋出時的初速度相同，所以每次釋放小球的位置必須相同，且每次小球均需由靜止釋放，而斜槽軌道并不一定要光滑，故A、B、C正確；由于斜槽不可能完全光滑，且存在空氣阻力，所以不能由機械能守恒定律求解小球的初速度，故D錯誤。
(3)根據(1)題分析可知x＝v0t＝v0eq \r(\f(Δy,g))，整理得Δy＝eq \f(g,veq \\al(2,0))x2，所以k＝eq \f(g,veq \\al(2,0))，解得v0＝eq \r(\f(g,k))。
5.(1)見解析 (2)①將小球放在斜槽末端，若小球不滾動，則說明斜槽末端水平 ②B ③B
(3)使擋板MN到Q的距離之比分別為1∶4∶9∶16∶…
解析 (1)打擊彈性金屬片后，聽小球落地的撞擊聲是否重合，然后改變A、B兩球釋放的高度和小錘敲擊彈性金屬片的力度，若兩小球落地的撞擊聲依舊重合，則可以說明平拋運動豎直分運動為自由落體運動。
(2)①將小球放在斜槽末端，若小球不滾動，則說明斜槽末端水平。
②通過圖像可知，這個偏差較大的點處的水平速度相比其他的點較小，故產生的原因，可能是該次實驗A球釋放的高度偏低，故B正確。
③由每次下降相同高度可知，相鄰兩點時間間隔減小，由于水平速度不變，所以相鄰兩點的水平距離減小，故B正確。
(3)若時間間隔相等，豎直方向做初速度為0的勻加速直線運動，根據y＝eq \f(1,2)gt2可知，擋板MN到Q的距離之比分別為1∶4∶9∶16∶…。
6.(1)4.20 2.0 (2)b (3)1.97
解析 (1)由游標卡尺讀數(shù)規(guī)則可知鋼球直徑為
d＝4 mm＋10×0.02 mm＝4.20 mm
由此可知鋼球通過光電門的速度v＝eq \f(d,t)＝2.0 m/s。
(2)鋼球做平拋運動時，水平方向是勻速直線運動，豎直方向是自由落體運動，故B處攝像頭所拍攝的頻閃照片為b。
(3)由平拋運動規(guī)律可得，豎直方向h＝eq \f(1,2)gt2
代入數(shù)據得t＝0.3 s
水平方向x＝v0t
代入數(shù)據得v0＝1.97 m/s。
點的編號
1
2
3
4
5
6
7
x/m
0.110
0.137
0.164
0.191
0.218
0.245
0.272
y/m
0.023
0.039
0.059
0.082
0.110
0.142
0.176

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