2023版新教材高考物理复习特训卷 考点四 曲线运动 万有引力与宇宙航行 第36练 实验：探究平抛运动的特点.doc

第36练实验：探究平抛运动的特点
（时间20分钟）
1．[2021·全国乙卷，22]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平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s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，其上每个大方格的边长为5cm.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．

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.
2．[2022·山东济南模拟]利用智能手机自带的各种传感器可以完成很多物理实验．某同学利用如图甲所示的实验装置，结合手机传感器的功能测定当地的重力加速度，实验步骤如下：

Ⅰ.实验前用游标卡尺测出小球的直径d＝10.00mm.
Ⅱ.实验装置中固定轨道AB的末端水平，在轨道末端安装一光电门，光电门通过数据采集器与计算机相连，测量小球离开轨道时的速度．将小球从轨道上某高度处由静止释放，小球运动一段时间后，打到竖直记录屏MN上，记下落点位置．然后通过手机传感器的测距功能，测量并记录小球做平抛运动的水平距离x和竖直下落距离h.
Ⅲ.多次改变屏MN的水平距离x，使小球每次都从轨道上同一位置处由静止释放，重复上述实验，记录多组x、h数据，如下表所示．

实验顺序12345x(cm)10.015.020.025.030.0x2(10－2m2)1.002.254.006.259.00h(cm)4.8810.9619.5230.5343.92请根据上述数据，完成下列问题：
(1)在图乙所示的坐标纸上作出x2­h的图像；

(2)若光电计时器记录的平均遮光时间t＝0.01s，根据上述图像求得当地的重力加速度大小g＝________m/s2(结果保留3位有效数字)；
(3)若实验中，每次记录的h值均漏掉了小球的半径，按照上述方法计算出的重力加速度大小与真实值相比是________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)的．

第36练实验：探究平抛运动的特点
1．答案：（1）1.02.0（2）9.7
解析：（1）小球在水平方向做匀速运动通过A点时，其速度的水平分量大小为vAx＝eq\f(L,T)＝eq\f(0.05,0.05)m/s＝1.0m/s，小球在竖直方向做自由落体运动，加速度恒定，匀加速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度，则通过A点时竖直分速度的大小为vAy＝eq\f(8.6＋11.0,0.05×2)×10－2m/s≈2.0m/s.（2）结合逐差法和题中数据可得g＝eq\f(y3＋y4－（y1＋y2）,（2T）2)＝eq\f(（13.4＋11.0）－（6.1＋8.6）,0.12)×10－2m/s2＝9.7m/s2.
2．答案：（1）见解析图（2）9.76（9.74～9.78都对）（3）相同
解析：（1）由表中数据描点画图，让尽量多的点在直线上，不在直线上的点要均匀分布在直线两侧，得到的x2­h图像如图所示．

（2）由平抛运动的特点对小球进行分析，则水平方向上有x＝v0t，竖直方向上有h＝eq\f(1,2)gt2，消去时间t得到x2＝eq\f(2veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),g)h，则x2­h图像的斜率k＝eq\f(2veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),g)＝0.205m，由光电计时器测得的数据可知，平抛运动的初速度为v0＝eq\f(d,t)＝eq\f(10.00×10－3,0.01)m/s＝1m/s，则重力加速度g＝9.76m/s2.
（3）若实验中，每次记录的h值均漏掉了小球的半径，因小球的水平位移未发生变化，这样在x2­h图像中描出的每一个点都将向下平移d，但整个图像的斜率不变，由g＝eq\f(2veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),k)得到的重力加速度的值不变，故测量值与真实值相同．