高中物理平抛运动实验题

一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如下图甲所示，在离地面高为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的小刚球接触。将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。重力加速度为g
（1）若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s，则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为         ；
（2）该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据：

弹簧压缩量x/cm	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00	3.50
小球飞行水平距离s/×10^2cm	2.01	3.00	4.01	4.98	6.01	6.99

结合（1）问与表中数据，弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为        ；
（3）完成实验后，该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变：（I）在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；（II）将木板向右平移适当的距离固定，再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板上得到痕迹P；（III）用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y。若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L，则（II）步骤中弹簧的压缩量应该为       。

如图所示，光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的光滑半圆轨道，在离B距离为x的A点，用水平恒力将质量为m的质点从静止开始推到B处后撤去恒力，质点沿半圆轨道运动到C处后又正好落回A点，求：

(1）推力对小球所做的功.
(2）x取何值时，完成上述运动所做的功最少?最小功为多少？
(3）x取何值时，完成上述运动用力最小?最小力为多少？

高一某班某同学为了更精确的描绘出物体做平抛运动的轨迹，使用闪光照相拍摄小球在空中的位置，如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度8mm，如果取g＝10m/s²，那么：

（1）照相机的闪光周期是　　　s；
（2）小球运动中水平分速度的大小是　　　　m/s；
（3）小球经过B点时的速度大小是　　　　m/s。

如图所示，某同学在研究平抛运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹以后，又在轨迹上取出a、b、c、d四个点（轨迹已擦去）。已知小方格纸的边长L＝2.5 cm，g取10 m/s²。请你根据小方格纸上的信息，通过分析计算完成下面几个问题：

① 小球从a→b、b→c、c→d所经历的时间________（填“相等”或“不相等”）。
②平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，根据题意，求出小球从a→b、b→c、c→d所经历的时间是________s。
③再根据水平位移，求出小球平抛运动的初速度v₀＝________m/s。

在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸来记录轨迹，小方格的边长L=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛初速度的为v₀=          m/s(g=10m/s²),到达b点时的瞬时速度大小为v_b=             m/s。（保留两位有效数字）

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

（1）电热丝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点，＝，则小球做平抛运动的初速度为。
（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，小球落点与点的水平距离将随之改变，经多次实验，以为纵坐标、为横坐标，得到如图（）所示图像。则当＝30°时，为；若悬线长＝1.0，悬点到木板间的距离为。

在“研究平抛物体的运动”的实验中，记录了如下图所示的段落轨迹ABC。物体是由原点Ｏ水平抛出，Ｃ点的坐标为（60、45），则平抛物体的初速度υ₀＝　　　　   m/s，物体通过b点时的速度大小为υ_B＝       m/s。

（1）如图9所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置。

①下列说法中不符合本实验要求的是        。（选填选项前面的字母）
A．入射球比靶球质量大或者小均可，但二者的赢径必须相同
B．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放
C．安装轨道时末端必须水平
D．需要的测量仪器有天平和刻度尺
②实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点，经多次释放入射球，在记录纸上找到了两球的平均落点位置M、P、N，并测得它们到O点的距离分别为、和。已知入射球的质量为，靶球的量为，如果测得近似等于       ，则可认为成功验证了碰撞中的动量守恒。
（2）用一段长为80cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验。
①用多用表粗测电阻丝的电阻，结果如图10所示，由此可知电阻丝电阻的测量值约为
                。

②用螺旋测微器测量金属丝的直径，结果如图11所示，由此可知金属丝直径的测量结果为
      mm。

③在用电压表和电流表测金属丝的电阻时，提供下列供选择的器材：
A．直流电源（电动势约为4．5V，内阻很小）
B．电压表（量程0～3V，内阻约3k）
C．电压表（量程0～15V，内阻约15k）
D．电流表（量程0～0．6A，内阻约0．125）
E．电流表（量程0～3A，内阻约0．025）
F．滑动变阻器（阻值范围0～15，最大允许电流1A）
G．滑动变阻器（阻值范围0～200，最大允许电流2A）
H．开关、导线。
要求有较高的测量精度，并能测得多组数据，在供选择的器材中，电流表应选择     ，电压表应选择     ，滑动变阻器应选择     。（填字母代号）
④根据上面选择器材，完成图12中实验电路的连接。