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14.某同学设计了一个研究平抛运动的实验,实验装置示意图如图1所示,A是一块平面木板,在其上开有插槽,插槽上等间距地开凿出小孔(图中A1,A2,…,A7),孔间距离均为d,B为一个可以绕轴转动的、半径为R的圆筒,圆筒外面贴有方格坐标纸,坐标纸外面又贴有一层复写纸,C为研究平抛运动的斜槽,当小球从斜槽末端平抛后,碰到圆筒,就把点迹复印在方格纸上,实验步骤如下:

(1)实验前需要进行两个方面的调节:
①调节平抛斜槽末端切线水平;
②调节平面木板使其水平;
③前后调节平面木板,直到木板上插槽(A1A7)与平抛斜槽在同一竖直平面上;
④左右调节平面木板,使圆筒插入A1孔后,圆筒的最左端到斜槽末端的距离等于d.
(2)保证斜槽和平面木板不动,把圆筒插到A1孔,让小球从斜槽的定位器上滚下,在圆筒上复印一个点迹;把圆筒从A1孔改插到A2孔,同时把圆筒按图示的方向旋转θ=$\frac{d}{R}$角度(用R、d表示,用弧度做单位),让小球再从斜槽的定位器上滚下,在圆筒上复印第二个点迹;把圆筒从A2孔改插到A3孔,同时把圆筒按图示的方向旋转θ角度,…,在圆筒上复印第七个点迹.
(3)取下方格纸展开,得到如图2的点迹,根据实验信息和方格纸上的信息,在方格纸上画出平抛轨迹,则平抛初速度的表达式为v0=$\frac{d\sqrt{3gh}}{h}$.

分析 (1)平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端水平;同时应保证斜槽与水平槽应在同一个竖直面上;从而保证小球正好落到水平插所在的竖直面上;
(2)每次将B板水平移动一个槽,是为了保持相邻痕迹点的时间相同.
(3)根据平抛运动竖直方向做自由落体运动,相邻相等时间内位移之差是个定值求解两个点之间的时间,根据水平方向做运动运动求解初速度.

解答 解:(1)由题意可知,实验中应让小球每次打在水平插槽的正上方;因此应要求木板上插槽(A1A7)与平抛斜槽在同一竖直平面上;
为了让每次打出的点具有相同的时间间隔;由于后面任意相邻两点插入圆孔后相距均为d;故应让第一个点中插入圆桶时,抛出点到圆筒的最左端的距离为d;
(2)因每两个点间在水平方向相距为d,因此每次应将圆桶转动的弧长应为d;
则转化过圆心角应为:θ=$\frac{d}{R}$;
(3)水平距离为d,由图中信息可知,d=3l;
竖直方向:由图可知,相邻两段间隔之间的高度差为:△h=l=$\frac{d}{3}$
根据△h=gT2
得:T=$\sqrt{\frac{\frac{h}{3}}{g}}$=$\sqrt{\frac{h}{3g}}$
则初速度为:v0=$\frac{d}{T}$=$\frac{d\sqrt{3gh}}{h}$
故答案为:(1)平抛斜槽;d;
(2)$\frac{d}{R}$;
(3)$\frac{d\sqrt{3gh}}{h}$

点评 解决本题的关键知道平抛运动的特点.该题考察了实验中的留迹法,是创新题目,属于中等难度的试题.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

19.ab垂直放在相距l的平行光滑导轨上,导轨与水平面夹角θ,处于BO中,不计导体棒及导轨电阻,左为磁流体发电机,上下金属板M、N,设在含大量带电离子的海水中,金属板面积S,相距d,海水电阻率p,M、N间加B1,海水v0
(1)求由金属板,海水构成的电流的E,r;
(2)ab静在导轨上ma
(3)ab质量m>ma,则导体棒稳定速度v多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

5.如图所示,虚线为静电场中的3个等势面,相邻等势面之间的电势差相等.一个带负电的粒子只在电场力的作用下经过电场中的P、Q两点.已知P点电势大于Q点电势.下列说法正确的是(  )
A.P点的电场强度大于Q点的电场强度
B.粒子在P点的动能大于在Q点的动能
C.粒子在P点的加速度大于在Q点的加速度
D.粒子在P点的电势能大于在Q点的电势能

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

2.如图所示,两个带有同种电荷的金属小球m1、m2,电量分别为q1、q2,用绝缘细线悬挂于O点,l1>l2,平衡时两球到过O点的竖直线的距离相等,则(  )
A.一定满足m1=m2
B.一定满足q1>q2
C.将两球接触后分开,重新平衡时两球到过O点的竖直线的距离仍相等
D.同时剪断细线后,两球在空中(不计空气阻力)竖直方向的分运动均为自由落体运动

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

9.在利用单摆测定重力加速度的实验中
(1)为了比较准确地测量出当地的重力加速度值,下列所给器材应选ACEH;
A.长1m左右的细绳;    B.长30cm左右的细绳;    C.直径2cm的铅球;
D.直径2cm的铁球;      E.秒表;        F.时钟;
G.分度值是1cm的直尺;         H.分度值是1mm的直尺;
(2)某同学测出了多组摆长和运动周期,并根据相应的实验数据作出了T2-L的关系图象如图所示.
①由图可判定该同学出现的错误可能是测摆长时漏加小球半径.
②虽然实验中出现了错误,但根据图象中的数据仍能算出重力加速度,其数值为9.87m/s2
(3)利用单摆测重力加速度的实验中,若测得g值偏小,可能是由于AC
A.计算摆长时,只考虑悬线长,而未加小球半径
B.测量周期时,将n次全振动,误记成n+1次全振动
C.摆线上端未牢固系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了
D.单摆振动时,振幅较小.

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

19.质量为M的槽体放在光滑水平面上,内有半径为R的光滑半圆形轨道,其左端紧靠一个固定在地面上的挡板.质量为m的小球从A点由静止释放,C点为半圆轨道的最低点,B点为半圆轨道另一侧与A等高的点.不计一切阻力,下列说法正确的是(  )
A.m从A点运动到C点过程中,m、M的机械能守恒、水平动量守恒
B.m从A点释放后运动的全过程中,m的机械能守恒
C.当m首次从右向左到最低点C时,M的速度达到最大
D.m释放后能到够达B点

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

6.关于地球同步卫星,下列说法中正确的是(  )
A.如果需要,可以定点在南京的正上方
B.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
C.在轨道上运行的线速度大于7.9km/s
D.轨道半径的大小都相等

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

3.关于向心力,下列说法中正确的是(  )
A.向心力是物体由于做圆周运动而产生的一个力
B.向心力可以改变做匀速圆周运动的物体线速度的大小
C.做匀速圆周运动的物体一定是由合外力提供向心力
D.做匀速圆周运动的物体的向心力为恒力

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

4.各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图),每两条相邻(图中曲线)之间距离表示一个波长,其中能发生明显衍射现象的有(  )
A.③④B.②④C.①③D.①②

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