问题 问答题

如图甲所示为研究平抛运动的实验装置:

(1)现把两个小铁球分别吸在电磁铁C、E上,然后切断电磁铁C的电源,使一只小铁球从轨道A射出,并在射出时碰到碰撞开关S,使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球,两铁球同时落到地面.这个实验______

A.只能说明平抛运动的水平方向做匀速直线运动的规律

B.只能说明平抛运动的竖直方向做自由落体运动的规律

C.不能说明上述AB规律中的任何一条

D.能同时说明上述AB两条规律

(2)若在实验中利用频闪照相机得到小球做平抛运动的频闪照片,还可以用来验证机械能守恒定律,如图乙是小球实验中的部分位置的频闪照片.小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,已知小方格的边长L=1.6cm,频闪的频率为f=25Hz,则:

①小球平抛的初速度v0=______m/s.小球在b点的速率为______m/s(两空都取二位有效数字).

②设小球的质量为m,重力加速度为g.为验证小球从b→c过程中机械能是否守恒,则应算出重力势能的减少量为______,动能的增加量为______(用L、f、m、g表示),然后比较二者是否相等.

答案

(1)C在射出时碰撞开关S,两小球同时开始运动,C做平抛运动,E做自由落体运动,结果同时落地,则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动,故ACD错误,B正确

(2)①根据v0=

x
t
,x=2L,t=
1
f
=
1
25
s=0.04s

代入可得:v0=0.80m/s

b点竖直方向分速度vy=

L+2L
2T
=
3×1.6×10-2
2×0.04
=0.6m/s

根据速度合成,b点的速率vb=

v20
+
v2y
=
0.82+0.62
=1.00m/s

②小球从b→c过程中,重力做正功,故重力势能减少△EP=mg×2L=2mgL

动能增加量△EK=

1
2
m
v2c
-
1
2
m
v2b
=
1
2
m(
v20
+
v2yc
-
v20
-
v2yb
)
=
1
2
m(
v2yc
-
v2yb
)

vyc=

5L
2T
,vyb=
3L
2T

代入上式得:△EK=2m

L2
T2
=2mf2L2

故答案为:(1)B;(2)①0.80m/s;1.0m/s;②2mgL;2mf2L2

单项选择题
判断题