利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图(a)所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L

利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图(a)所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L

题型:上海难度:来源:
利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图(a)所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO′=h(h>L).

魔方格

(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是:______.
(2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O′C=s,则小球做平抛运动的初速度为v0=______.
(3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ,小球落点与O′点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵坐标、cosθ为横坐标,得到如图(b)所示图象.则当θ=30?时,s为______m;若悬线长L=1.0m,悬点到木板间的距离OO′为______m.
答案
(1)由于在烧断细线前小球做圆周运动,故速度方向沿切线方向,所以只有在悬点正下方物体的速度沿水平方向,要小球做平抛运动,则小球平抛的初速度只能沿水平方向,故只有保证小球沿水平方向抛出才能保证物体做平抛运动.(2)由于小球做平抛运动故有在水平方向有s=vt
在竖直方向有h-L=
1
2
gt2
…①
故有v=s


g
2(h-L)
;  
(3)变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ时,小球平抛的速度v,则有mg(L-Lcosθ)=
1
2
mv2…②
则物体在水平方向的位移s=vt…③
联立①②③可得
s2=4(h-L)L(1-cosθ)
显然当cosθ=0时,即有2=4(h-L)L(1-cosθ)
当θ=30°时,cosθ=


3
2
,s2=4(h-L)L(1-


3
2

故有
2
s2
=
1
1-


3
2
=
2
2-


3

故s=


2-


3
=


0.268
=0.52m.
s2=4(h-L)L(1-cosθ)
故当l=1.0m时有:2=4(h-1)×1,
即h-1=0.5
h=1.5.
故答案为(1)保证小球沿水平方向抛出.
(2)s


g
2(h-L)
; 
(3)0.52,1.5.
举一反三
Ⅰ用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上已标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如下图所示(O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线)
(1)在图上补画出所需的光路.
(2)为了测出玻璃璃砖的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角.
(3)用所测物理量计算折射率的公式n=______.
Ⅱ图甲是一位同学在实验室中拍摄的小球作平抛运动的频闪照片的一部分,由于照相时的疏忽,没有摆上背景方格板,图中方格是后来用尺子在相片上画的(图中格子的竖直线是实验中重垂线的方向),每小格的边长均为5mm.为了补救这一过失,他用一把米尺、两个三角板对小球的直径进行了测量,如图乙所示.(取重力加速度g=10m/s2)则
(1)小球直径是______mm;(2)照相时闪光频率为______Hz;
(3)小球作平抛运动的初速度为______m/s.

魔方格
魔方格
题型:南京一模难度:| 查看答案
某同学用如图所示的装置研究平抛物体的运动.两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端与可看作光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D,调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等.现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两个小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射出,可以看到P、Q两球相碰,只改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明______.
另一位同学用实验研究平抛运动时,在白纸上标出了重垂线MN,并获得了小球平抛轨迹上的两个点a、b,并测得两点到MN的水平距离分别是10cm和20cm,两点的竖直距离是15cm,取g=10m/s2,则小球平抛的初速度为______m/s.魔方格
题型:南汇区二模难度:| 查看答案
如图甲所示,是一位同学在实验室中照的一小球做平抛运动的频闪照片的一部分,由于照相时的疏忽,没有摆上背景方格板,图中方格是后来用直尺画在相片上的(图中格子的竖直线是实验中重垂线的方向,每小格的边长均为5mm ),为了补救这一过失,他对小球的直径进行了测量,如图乙所示,如果取重力加速度 g=10m/s 2,则(1)照片闪光的频率为______Hz;(2)小球作平抛运动的初速度为______m/s.魔方格
题型:崇明县二模难度:| 查看答案
如图a是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置,每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放,并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ,获得不同的射程x,最后作出了如图b所示的x-tanθ图象,则:

魔方格

(1)忽略一切阻力造成的影响,在该实验中,x与tanθ的理论关系应满足x=______ (用v0、g、θ表示)
(2)由图b可知,小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0=______.实验中发现θ超过60°后,小球将不会掉落在斜面上,则斜面的长度为______m.(g取10m/s2
题型:不详难度:| 查看答案
某同学用图1所示装置做“研究平抛运动”的实验,根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹,但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分,剩余部分如图2所示.图2中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10m,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等.

魔方格

完成下列真空:(重力加速度取9.8m/s2
(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3,纵坐标分别为y1、y2和y3,从图2中可读出|y1-y2|=______m,|y1-y3|=______m,|x1-x2|=______m(保留一位小数).
(2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动.利用(1)中读取的数据,求出小球从运动到所用的时间为______s,小球抛出后的水平速度为______(均可用根号表示).
(3)已测得小球抛也前下滑的高度为0.50m.设E1和E2分别为开始下滑时和抛出时的机械能,则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失
E1-E2
E1
×100%
,=______%(保留一位有效数字)
题型:不详难度:| 查看答案
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