(能力提高练) 第三节 实验：探究平抛运动的特点-2023年高考物理一轮系统复习学思用

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(1)实验中A细管的作用是________；
(2)需要测量的物理量有________；
(3)根据所测量数据的符号写出流量表达式Q＝________。
【解析】 (1)[1] 实验中A细管的作用是给饮料瓶内输入空气，使饮料瓶内液面压强等于大气压强，从而使喷嘴射出水流速度不变。
(2)[2]为 “研究平抛运动”，所以需要测量的物理量有：喷嘴直径d，喷嘴到水流落地点的水平距离x，喷嘴到地面的竖直高度h。
(3)[3] 射出水流做平抛运动，所以有：在水平方向有，在竖直方向有，解得，流量表达式为
【答案】 ①保持从喷嘴射出水流速度不变或保持A管口压强等于大气压强 ②喷嘴直径d，喷嘴到水流落地点的水平距离x，喷嘴到地面的竖直高度h ③
2．(2022•河南省名校联盟高三(上)第三次诊断考试)某同学用如图甲所示装置结合频闪照相研究平抛运动。重力加速度g=10m/s。
(1)关于实验要点，下列说法正确的是_______。
A．选用的斜槽越光滑越好
B．调节斜槽，使斜槽槽口切线水平
C．调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行
D．画平抛运动轨迹时，将槽口在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点
(2)让小球从斜槽上合适的位置由静止释放，频闪照相得到小球的位置如图乙所示，A、B、C是相邻三次闪光小球成像的位置，坐标纸每小格边长为5cm，则小球从槽口抛出的初速度大小为v0=_______m/s，小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间为t=_______s；B点离槽口的水平距离x=_______m。
【解析】 (1)[1]A.由于小球每次都从同一位置由静止开始运动，到达斜槽末端速度相同，与斜槽是否光滑无关，A错误；
B．由于本实验研究平抛运动，因此斜槽槽口切线必须水平，B正确；
C．调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行，以便于在白纸上描点，C正确；
D．画平抛运动轨迹时，将小球放到槽口末端，球心在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点，D错误。故选BC。
(2)[2]由于平抛运动在水平方向时匀速运动，由于AB与BC水平距离相等，因此时间间隔相等，在竖直方向上，根据，可得相邻两点间的时间间隔，因此抛出的水平速度
[3]运动到B点时的竖直速度，而，因此小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间
[4] B点离槽口的水平距离
【答案】 ①BC ②1.5 ③0.2 ④0.3
3．(2022•湖南省长沙市第一中学高三第六次月考)为了测定斜面倾角，小迪在斜面上贴上一张方格纸，方格纸每个小方格(正方形)边长为d，如图甲所示，已知方格纸的横线与斜面底边平行，斜面底边水平。让一个粘有红色粉末的小球以一定初速度沿方格纸的某条横线射出，在纸上留下滚动的痕迹。小迪利用手机对小球滚动的过程进行录像，并从录像中读取到小球从A点运动到B点(如图乙所示)的时间为t。当地重力加速度为g，小球在方格纸上的滚动摩擦可忽略，根据题中信息，完成下列问题：
(1)小球的初速度为______；
(2)小球的加速度为______；
(3)斜面倾角的正弦值______；[在(1)(2)(3)问中，请用题干中，定义的d、g、t组成表达式填空]
(4)已知d＝10cm，t＝1s，，则可测得斜面倾角______。
【解析】 (1)[1]小球在斜面上的运动是类平抛运动，由图可知，小球在水平方向上发生7d的位移，所用时间为t，根据水平方向上可得
(2)[2]小球在横线上通过两格的时间为，从纵线上看，小球在连续的的时间内位移增加量为，根据逐差法可得
(3)[3]沿斜面方向根据牛顿第二定律有，则
(4)[4]代入数据可得，则
【答案】 ① ② ③ ④
4．(2022•云南省巴蜀中学第八次月考)如图甲所示是研究平抛运动规律的装置，左侧有斜槽轨道，竖直板上贴有边长为的方格纸(图中未画出)，图示虚线位置还装有水平和竖直最小刻度均为毫米的刻度尺。某同学用手机数码摄像功能来记录平抛运动的轨迹，每秒可拍摄几十顿照片，用它拍摄小球从水平轨道飞出后做平抛运动的几张连续照片。照片重合在一起，处理后得到了前3次拍摄时小球的位置分别如图乙所示。(不计空气阻力，重力加速度)
(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有________。
A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B.斜槽轨道必须光滑
C.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
(2)请预测第4次拍摄时小球的位置，用黑点在图乙中标出。( )
(3)小球离开轨道做平抛运动的初速度是________(结果可保留根号)。
【解析】 (1)[1]A.为保证小球做平抛运动，所以在安装斜槽轨道时，使其末端保持水平，故A正确；
B.只要从同一位置静止释放，斜槽轨道不必光滑，故B错误；
C.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用平滑曲线连接，故C 错误。故选A 。
(2)[2]小球做类平抛运动，水平方向匀速，竖直方向的自由落体运动，所以在相等的时间间隔里，水平位移差和竖直位移差都是常数，则水平方向，则，竖直方向，则，第四次竖直位移坐标，所以第4次拍摄时小球的位置如图
(3)[3]小球做类平抛运动，水平匀速，竖直方向的自由落体运动，解得
【答案】 ①A ② ③或0.45
5．(2022•四川省南充高级中学高三(上)第六次月考)某研究小组设计了一种“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案．如图所示，A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽(滑槽末端与桌面相切)，B是质量为m的滑块(可视为质点)．
第一次实验，如图(a)所示，将滑槽末端与桌面右端M对齐并固定，让滑块从滑槽最高点由静止滑下，最终平抛落点在水平地面上的P点，测出滑槽最高点距离桌面的高度h、M距离地面的高度H、M与P间的水平距离x1；
第二次实验，如图(b)所示，将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定，让滑块B再次从滑槽最高点由静止滑下，最终平抛落点在水平地面上的P′点，测出滑槽末端与桌面右端M的距离L、M与P′间的水平距离x2，已知重力加速度为g
(1)第二次实验中，滑块平抛运动的初速度大小为______．(用所测物理量的符号表示)
(2)通过上述测量和进一步的计算，可求出滑块与桌面间的动摩擦因数μ，下列能引起实验误差的是( )
A． x1、x2的测量 B．H的测量 C．L的测量 D．h的测量
(3)滑块与桌面间的动摩擦因数μ = _________．(用所测物理量的符号表示)
【解析】 (1) 第二次实验中，滑块在滑槽末端时的速度大小为：，由竖直方向有：，联立解得：
(2)第一次测的速度为：，物体在水平桌面上运动，由动能定理：，联立可得：，由表达式可知会引起误差的是A、B、C；故选ABC
(3) )滑块与桌面间的动摩擦因数
【答案】 ① ②ABC ③
6．(2022•陕西省西安中学第二次模拟考试)在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图1所示的装置。实验操作的主要步骤如下：
A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直
B.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹
C.将木板沿水平方向向右平移一段动距离，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下的痕迹
D.将木板再水平向右平移同样距离，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再在白纸上得到痕迹
若测得间距离为，间距离为，已知当地的重力加速度为。
(1)关于该实验，下列说法中正确的是________
A.斜槽轨道必须尽可能光滑
B.每次释放小球的位置可以不同
C.每次小球均需由静止释放
D.小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度，之后再由机械能守恒定律求出
(2)根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式=___________。(用题中所给字母表示)
(3)另外一位同学根据测量出的不同情况下的和，令，并描绘出了如图所示的图像。若已知图线的斜率为，则小球平抛的初速度大小与的关系式为__________。(用题中所给字母表示)
【解析】 (1)[1]A．为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的，故A错误；
BC．为保证抛出的初速度相同，应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放，故B错误，C正确；
D．因为存在摩擦力，故不满足机械能守恒定律，故D错误；故选C。
(2)[2]竖直方向根据自由落体运动规律可得，水平方向匀速直线运动得，解得
(3)[3] 因为，，联立可得，所以图像的斜率为，解得
【答案】 ①C ② ③
7．(2022•湖南省雅礼中学高三(上)第五次月考)为测定小滑块与木板间的动摩擦因数，某研究小组设计了如图甲所示的实验装置。高为H的桌面左侧紧靠竖直墙面，桌面上放置一块木板，木板上端靠在竖直墙上，下端可以放在桌面上不同位置固定，木板下端与桌面平滑相连。小滑块与木板及桌面间的动摩擦因数均相同。将小滑块从木板上端紧靠墙处由静止释放，滑块滑离桌面后做平抛运动落到水平地面上，测出滑块释放点距桌面的高度h及落地点与桌面右边缘的水平距离x；改变木板下端在桌面上的位置重复上述实验过程，测出多组数值，小滑块可视为质点。根据上述实验过程，回答下列问题：
(1)为了测定，除测得外，还需要测量的一个物理量是___________；(要求明确写出物理量的名称和对应的符号)
(2)要利用图像法处理数据，更准确的测量出，需要建立的坐标系是___________；
A． B． C． D．
(3)在第(2)问选择了正确的坐标系并得到对应图像如图乙，图线的斜率为k，纵截距为b，利用题中所给及测量的物理量字母来表示，计算动摩擦因数的表达式为__________。
【解析】 (1)[1]设斜面轨道长l1、斜面倾角为θ、水平轨道长l2、释放点到水平轨道末端的水平距离L。从释放点到水平轨道末端，由动能定理得，由于，所以，飞出水平轨道后做平抛运动，则，，解得或，可见，要测得还必须测得L。
(2)[2]由可知，为了得到直线图像，应建立坐标系，故选C。
(3)[3]由上可知，所以
【答案】 ①释放点到水平轨道末端的水平距离L ②C ③