2025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.docVIP

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第36练试验：探究平抛运动的特点

（时间20分钟）

1．[2024·全国乙卷，22]某同学利用图(a)所示装置探讨平抛运动的规律．试验时该同学运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.该同学在试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，其速度的水平重量大小为________m/s，竖直重量大小为________m/s；

(2)依据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为________m/s2.

2．[2024·山东济南模拟]利用智能手机自带的各种传感器可以完成许多物理试验．某同学利用如图甲所示的试验装置，结合手机传感器的功能测定当地的重力加速度，试验步骤如下：

Ⅰ.试验前用游标卡尺测出小球的直径d＝10.00mm.

Ⅱ.试验装置中固定轨道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，登记落点位置．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.多次变更屏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，重复上述试验，记录多组x、h数据，如下表所示．

试验依次

1

2

3

4

5

x(cm)

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

x2(10－2m2)

1.00

2.25

4.00

6.25

9.00

h(cm)

4.88

10.96

19.52

30.53

43.92

请依据上述数据，完成下列问题：

(1)在图乙所示的坐标纸上作出x2-h的图像；

(2)若光电计时器记录的平均遮光时间t＝0.01s，依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)若试验中，每次记录的h值均漏掉了小球的半径，依据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练试验：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，其速度的水平重量大小为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，不在直线上的点要匀称分布在直线两侧，得到的x2-h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x2-h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）若试验中，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更，这样在x2-h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．