第16講 實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)探究向心力大小與半徑角速度質(zhì)量的關(guān)系（練習(xí)）（解析版）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）

第16講實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)：探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系目錄01模擬基礎(chǔ)練【題型一】探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 【題型二】探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系02重難創(chuàng)新練【題型一】探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 1．某同學(xué)采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要下列哪些器材______（填選項(xiàng)前的字母符號(hào)）。A．秒表 B．刻度尺 C．重錘線 D．天平(2)關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置和操作，下列說(shuō)法正確的是______（填選項(xiàng)前的字母符號(hào)）。A．實(shí)驗(yàn)要求斜槽軌道必須光滑B．使斜槽末端切線保持水平C．實(shí)驗(yàn)時(shí)讓小球每次從不同位置開(kāi)始釋放D．要使描繪的小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡更準(zhǔn)確，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些(3)該同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示，因忘記在白紙上標(biāo)注小球拋出點(diǎn)的位置O，故以小球運(yùn)動(dòng)軌跡中的某一點(diǎn)A為坐標(biāo)原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系，B、C兩點(diǎn)的坐標(biāo)如圖乙所示，則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為m/s。（當(dāng)?shù)刂匦募铀俣萭取）【答案】(1)BC(2)BD(3)1.5【詳解】（1）需要刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度；安裝器材的時(shí)候需要木板豎直，故需要重錘線做標(biāo)示，該實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量時(shí)間和質(zhì)量。故選BC。（2）A．斜槽軌道可以不光滑，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響，故A錯(cuò)誤；B．斜槽軌道末端水平小球才做平拋運(yùn)動(dòng)，故B正確；C．為保證每次平拋初速度相同，應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下，故C錯(cuò)誤；D．要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)的運(yùn)動(dòng)，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)?shù)亩嘁恍蔇正確。故選BD。（3）從圖像可看出水平位移相同，即各段的時(shí)間相等，設(shè)為T(mén)，在豎直方向上由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得水平方向有解得2．在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，(1)圖甲示意的是平拋出的小球在橫條處卡住，用鉛筆標(biāo)注小球的上端，確定平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端點(diǎn)時(shí)在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)。A．球心B．球的上端C．球的下端在此實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是A．斜槽軌道必須光滑B．記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些C．用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來(lái)D．y軸的方向根據(jù)鉛垂線確定(2)乙圖是利用前圖裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片，由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是。A．釋放小球時(shí)初速度不為0B．釋放小球的初始位置不同C．斜槽末端切線不水平(3)某同學(xué)在描繪平拋運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，得到的部分軌跡曲線如圖所示。在曲線上取A、B、C三個(gè)點(diǎn)，測(cè)得A、B、C三點(diǎn)間豎直距離h1=10.20cm，h2=20.20cm，水平距離x1=x2=x=12.40cm，g取10m/s2，則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0的計(jì)算式為v0＝(用字母h1、h2、x、g表示)，代入數(shù)據(jù)得其大小為m/s?！敬鸢浮?1)BBD(2)C(3)1.24【詳解】（1）[1]圖甲示意的是平拋出的小球在橫條處卡住，用鉛筆標(biāo)注小球的上端，確定平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，則坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端點(diǎn)時(shí)球的上端在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)。故選B。[2]A．為了保證每次小球拋出的速度相同，每次需要將小球從斜槽同一位置靜止釋放，但斜槽軌道不需要光滑，故A錯(cuò)誤；BC．為了保證軌跡的完整和準(zhǔn)確，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，將誤差較大的點(diǎn)舍去，把剩下的點(diǎn)用用光滑曲線連接起來(lái)，故B正確C錯(cuò)誤；D．y軸的方向根據(jù)鉛垂線確定，故D正確。故選BD。（2）由圖可知小球離開(kāi)水平軌跡末端時(shí)，向上拋出，形成了斜拋運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明小球的速度斜向上，則由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是斜槽末端切線不水平。故選C。（3）[1]小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，則有可得水平方向根據(jù)可知小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度的計(jì)算式為[2]代入數(shù)據(jù)可得3．某校同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?1)斜槽各處粗糙程度不一樣，對(duì)本實(shí)驗(yàn)（填“有影響”或“無(wú)影響”）。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋的。(2)在另一次實(shí)驗(yàn)中將白紙換成方格紙，每小格的邊長(zhǎng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄了小球在運(yùn)動(dòng)軌跡上的三個(gè)位置，如圖乙所示，則照相機(jī)的閃光頻率為Hz；小球拋出的初速度的大小為m/s；小球到達(dá)B位置時(shí)速度大小為m/s?！敬鸢浮?1)無(wú)影響初速度相同(2)101.52.5【詳解】（1）[1][2]斜槽各處粗糙程度不一樣，對(duì)本實(shí)驗(yàn)無(wú)影響。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋的初速度相同。（2）[1]設(shè)照相機(jī)的閃光頻率為f，則拍照的時(shí)間間隔為由方格紙中的數(shù)據(jù)，可得解得，[2]小球拋出的初速度的大小為[3]小球到達(dá)B位置時(shí)豎直方向速度大小為小球到達(dá)B位置時(shí)速度大小為4．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)完成“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)。(1)在實(shí)驗(yàn)前，斜槽末端的切線（填“需要”或“不需要”）調(diào)成水平；木板（填“需要”或“不需要”）校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行。(2)圖乙為用閃光照相機(jī)拍攝的照片處理后的一部分，A、B、C三點(diǎn)為連續(xù)三次頻閃照相時(shí)小球經(jīng)過(guò)的位置，圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5cm，取重力加速度大小，則頻閃照相的時(shí)間間隔，小球平拋的初速度大小，小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小，O點(diǎn)（填“是”或“不是”）拋出點(diǎn)。（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）【答案】(1)需要需要(2)0.101.52.5不是【詳解】（1）[1]探究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)前，斜槽末端的切線需要調(diào)成水平；[2]木板需要校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行。（2）[1][2]平拋運(yùn)動(dòng)水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有可知A到B和B到C的時(shí)間相等，根據(jù)豎直方向可得解得頻閃照相的時(shí)間間隔小球平拋的初速度大小[3]小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的豎直方向速度大小為小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小[4]從拋出點(diǎn)到B的時(shí)間為若O為拋出點(diǎn)，則＞5L可知O點(diǎn)不是拋出點(diǎn)。5．在做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：(1)鋼球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫(huà)水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用來(lái)確定的。(2)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的軌跡如圖甲所示，每個(gè)小格的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。由軌跡可知，該小球的初速度大?。ńY(jié)果包含g、L）。(3)該同學(xué)在軌跡上選取間距較大的幾個(gè)點(diǎn)，測(cè)出其坐標(biāo)，并在直角坐標(biāo)系內(nèi)繪出了圖像（如圖乙），此平拋物體的初速度，則豎直方向的加速度?！敬鸢浮?1)重錘線(2)(3)9.6【詳解】（1）豎直方向用重錘線來(lái)確定的。（2）鋼球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，則水平方向上有聯(lián)立解得（3）由于豎直方向有水平方向有x=v0t聯(lián)立可得則y-x2圖線的斜率解得a=9.6m/s2【題型二】探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系6.某同學(xué)利用如圖所示的裝置來(lái)探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系。兩個(gè)變速塔輪通過(guò)皮帶連接，調(diào)節(jié)裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使長(zhǎng)槽和短槽分別隨變速塔輪在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的鋼球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)鋼球的彈力提供向心力，鋼球?qū)醢宓膹椓νㄟ^(guò)橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間等分格顯示出兩個(gè)鋼球所受向心力的大小。圖中左側(cè)短槽的擋板距標(biāo)尺1的距離與右側(cè)擋板距標(biāo)尺2的距相等。(1)在探究向心力與半徑、質(zhì)量、角速度的關(guān)系時(shí)，用到的實(shí)驗(yàn)方法是______。A．理想實(shí)驗(yàn)法 B．控制變量法C．等效替代法 D．演繹推理法(2)為了探究鋼球的向心力F的大小與軌道半徑r之間的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是______：A．應(yīng)使用兩個(gè)質(zhì)量不等的鋼球B．應(yīng)使兩鋼球離轉(zhuǎn)軸的距離相同C．應(yīng)將皮帶套在兩邊半徑相等的變速塔輪上(3)在某次探究實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)a、b兩個(gè)相同鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑相等時(shí)，若左右標(biāo)尺上紅白相間的等分格顯示出a、b兩個(gè)鋼球所受向心力的比值為4∶9，由此可知皮帶連接的左右兩個(gè)變速塔輪對(duì)應(yīng)的半徑之比為?！敬鸢浮?1)B(2)C(3)【詳解】（1）在探究向心力與半徑、質(zhì)量、角速度的關(guān)系時(shí)，先探究向心力與其中一個(gè)物理量的關(guān)系，保持另外兩個(gè)物理量不變，用到的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法。故選B。（2）為了探究鋼球的向心力F的大小與軌道半徑r之間的關(guān)系，需控制小球的質(zhì)量、角速度相同，軌道半徑不同，則應(yīng)使用兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球，應(yīng)使兩鋼球離轉(zhuǎn)軸的距離不同，左右變速輪邊緣的線速度大小相等，根據(jù)為使小球的角速度相同，應(yīng)將皮帶套在兩邊半徑相等的變速塔輪上。故選C。（3）根據(jù)向心力公式可得變速輪邊緣的線速度大小相等，根據(jù)右兩個(gè)變速塔輪對(duì)應(yīng)的半徑之比為7．如圖甲所示為向心力演示儀，可探究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系。長(zhǎng)槽的A、B處和短槽的C處分別到各自轉(zhuǎn)軸中心距離之比為。變速塔輪自上而下有三種組合方式，左右每層半徑之比由上至下分別為、和，如圖乙所示。(1)本實(shí)驗(yàn)的目的是探究向心力的大小與小球質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系，采用的實(shí)驗(yàn)方法是。(2)在某次實(shí)驗(yàn)中，把兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球放在A、C位置，探究向心力的大小與半徑的關(guān)系，則需要將傳動(dòng)皮帶調(diào)至第層塔輪（選填“一”“二”或“三”）；(3)在另一次實(shí)驗(yàn)中，把兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球放在B、C位置，傳動(dòng)皮帶位于第二層，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，則當(dāng)塔輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左右兩標(biāo)尺露出的格子數(shù)之比約為?！敬鸢浮?1)控制變量法(2)一(3)1:4【詳解】（1）本實(shí)驗(yàn)的目的是探究向心力的大小與小球質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系，采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法。（2）根據(jù)可知，探究向心力的大小與半徑的關(guān)系時(shí)，需要保證小球質(zhì)量和角速度不變，根據(jù)可知將傳動(dòng)皮帶調(diào)至第一層塔輪時(shí)兩塔輪邊緣處線速度相同，半徑相同，則它們的角速度也相同。（3）依題意，傳動(dòng)皮帶位于第二層，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，則當(dāng)塔輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩塔輪的角速度關(guān)系為根據(jù)可得即左右兩標(biāo)尺露出的格子數(shù)之比約為1:4。8．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使長(zhǎng)槽和短槽分別隨塔輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)球的壓力提供了向心力，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^(guò)橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)小球所受向心力的比值。實(shí)驗(yàn)用球分為鋼球和鋁球，請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：(1)在某次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)把兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球放在A、C位置，A、C到塔輪中心距離相等，將皮帶處于左、右塔輪的半徑不等的層上。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，觀察左右標(biāo)尺的刻度，此時(shí)可研究向心力的大小與______的關(guān)系。A．質(zhì)量m B．半徑r C．角速度(2)在（1）的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，左邊標(biāo)尺露出1個(gè)格，右邊標(biāo)尺露出4個(gè)格，則皮帶連擺的左、右塔輪半徑之比為。其他條件不變，若增大手柄轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，則左、右兩標(biāo)尺的示數(shù)，兩標(biāo)尺示數(shù)的比值（均選填“變大”“變小”或“不變”）?！敬鸢浮?1)C(2)2:1變大不變【詳解】（1）依題意，兩球質(zhì)量m相等、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r相等，塔輪皮帶邊緣線速度大小相等，根據(jù)可知，塔輪角速度不同，即小球角速度不同，此時(shí)可研究向心力的大小與角速度的關(guān)系。故選C。（2）[1]左邊標(biāo)尺露出1個(gè)格，右邊標(biāo)尺露出4個(gè)格，則向心力之比為1：4，由可知，小球的角速度之比為1：2，由則皮帶連接的左、右塔輪半徑之比為2：1。[2][3]其他條件不變，若增大手柄轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，則兩塔輪的角速度隨之增大，但其比值保持不變。兩小球所受向心力也隨之增大，則左、右兩標(biāo)尺的示數(shù)變大。兩標(biāo)尺示數(shù)的比值不變。9．在“探究向心力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，所用向心力演示儀如圖甲所示，A、B、C為三根固定在轉(zhuǎn)臂上的短臂，可與轉(zhuǎn)臂上做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)球產(chǎn)生擠壓，從而提供向心力，其中A和C的半徑相同。圖乙是變速塔輪的原理示意圖：其中塔輪①、④的半徑相同，輪②的半徑是輪①的1.5倍，輪③是輪①的2倍，輪④的半徑是輪⑤的1.5倍，是輪⑥的2倍。可供選擇的實(shí)驗(yàn)小球有：質(zhì)量均為2m的球I和球Ⅱ，質(zhì)量為m的球Ⅲ。(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要采用的方法是_______。A．等效替代法 B．控制變量法C．理想實(shí)驗(yàn)法 D．放大法(2)選擇球I和球Ⅱ分別置于短臂C和短臂A，是為了探究向心力大小與________。A．質(zhì)量之間的關(guān)系 B．半徑之間的關(guān)系C．標(biāo)尺之間的關(guān)系 D．角速度之間的關(guān)系(3)為探究向心力大小與圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑的關(guān)系，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)小球I和（選填“Ⅱ”或“Ⅲ”）分別置于短臂A和短臂處（選填“B”或“C”），實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將皮帶與輪①和輪相連，使兩小球角速度相等?！敬鸢浮?1)B(2)D(3)ⅡB④【詳解】（1）在研究向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間的關(guān)系時(shí)主要用到了物理學(xué)中的控制變量法。故選B。（2）選擇球I和球Ⅱ分別置于短臂C和短臂A，兩球的質(zhì)量相等，A和C的半徑相同，則根據(jù)可知是為了探究向心力大小與角速度之間的關(guān)系。故選D。（3）[1]為探究向心力大小與圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑的關(guān)系，需致力于角速度相同，則需選用實(shí)驗(yàn)小球I和Ⅱ；[2]由于A和C的半徑相同，故將小球置于置于短臂A和短臂B處。[3]皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)線速度相等，故根據(jù)可知選取的輪半徑需相等，故實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將皮帶與輪①和輪④相連，使兩小球角速度相等。10．在“探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，選用的向心力演示器如圖所示。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使槽內(nèi)的小球隨之做圓周運(yùn)動(dòng)。小球向外擠壓橫臂擋板，使橫臂壓縮塔輪中心的彈簧測(cè)力套筒，彈簧被壓縮的格數(shù)可從標(biāo)尺讀出，格數(shù)比即為兩小球向心力大小之比。小球放在A、B、C處做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑之比為1：2：1。(1)演示器塔輪皮帶可上下?lián)軇?dòng)，目的是為了改變兩小球做圓周運(yùn)動(dòng)的________之比；A．角速度 B．質(zhì)量 C．半徑 D．線速度(2)在某次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)把兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球放在A、C位置，A、C到塔輪中心距離相同，將皮帶處于左右塔輪的半徑不等的層上。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，左邊標(biāo)尺露出1格，右邊標(biāo)尺露出4格，則皮帶鏈接的左右塔輪半徑之比為；若該同學(xué)加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，左右露出標(biāo)尺格數(shù)之比1：4（選填“大于”“小于”“等于”）?！敬鸢浮?1)A(2)2:1等于【詳解】（1）塔輪通過(guò)皮帶傳動(dòng)，套皮帶的兩輪邊緣線速度相等，皮帶上下?lián)軇?dòng)，目的是通過(guò)改變轉(zhuǎn)動(dòng)半徑來(lái)改變兩小球做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度。故選A。（2）[1]根據(jù)向心力計(jì)算公式可知，兩球的向心力之比為1:4，兩球的質(zhì)量相等，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同，則有轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比為1:2，因用皮帶連接的左、右塔輪，輪緣的線速度大小相等，由可知，左右塔輪的半徑之比為2:1；[2]若該同學(xué)加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，則兩球所需向心力都變大，左右兩標(biāo)尺的示數(shù)都增大，但由于塔輪半徑之比不變，所以角速度之比不變、向心力之比也不變，即兩標(biāo)尺示數(shù)之比不變，故左右露出標(biāo)尺格數(shù)等于1:4。1．某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示（圖中未包括小球剛離開(kāi)軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為1cm。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中標(biāo)出。完成下列填空：(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜槽末端切線，每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋；(2)根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮椋ńY(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。【答案】(1)水平初速度相同(2)9.7【詳解】（1）[1][2]實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜槽末端切線水平，確保小球拋出時(shí)速度水平；每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了使每次小球平拋的初速度相同。（2）小球豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，由逐差法有解得2．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置。如圖1所示，在水平桌面上固定一個(gè)斜槽，斜槽水平部分的末端與桌子邊緣對(duì)齊，每次都讓小鋼球從斜槽上的同一位置靜止?jié)L下，離開(kāi)軌道末端后小鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)。(1)斜槽不光滑（填“會(huì)”或“不會(huì)”）影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(2)為了方便記錄小鋼球平拋運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)的位置，該同學(xué)將一張帶有小方格的白紙固定在背景板上，然后通過(guò)頻閃照相得到了如圖2所示的照片，照片記錄了小鋼球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的三個(gè)位置，每個(gè)小格的邊長(zhǎng)為，已知重力加速度取，實(shí)際長(zhǎng)度與照片中的長(zhǎng)度之比為，小鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為，通過(guò)點(diǎn)時(shí)的速度大小為。(3)若在照片上以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系，水平向右為軸正方向，豎直向下為軸正方向，則小球拋出點(diǎn)在照片上的位置坐標(biāo)，?！敬鸢浮?1)不會(huì)(2)1.52.5(3)-3-1【詳解】（1）由于小鋼球每次從同一位置靜止釋放，小鋼球克服摩擦阻力做功相同，小鋼球飛出斜槽末端的速度大小相等，可知，斜槽光滑或者不光滑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響。（2）[1]小鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)每個(gè)小格的邊長(zhǎng)為，實(shí)際長(zhǎng)度與照片中的長(zhǎng)度之比為，則每小格的實(shí)際長(zhǎng)度為5L，小鋼球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，相鄰兩位置的水平間距為三格，則有小鋼球豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，相鄰兩相等時(shí)間內(nèi)的位移差為兩格，則有聯(lián)立可得，[2]結(jié)合上述，小鋼球經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)的豎直速度為所以B點(diǎn)的速度（3）[1][2]小鋼球從拋出到運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的時(shí)間由于頻閃時(shí)間為，表明拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的時(shí)間由于水平向右為軸正方向，豎直向下為軸正方向，實(shí)際長(zhǎng)度與照片中的長(zhǎng)度之比為，則照片上的坐標(biāo)，3.．某同學(xué)利用圖（a）中的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中該同學(xué)采用頻閃照相技術(shù)記錄了小鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡。圖（b）為頻閃照相結(jié)果的局部圖像（未包括小鋼球剛離開(kāi)軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)帶有方格的紙板，紙板與小鋼球軌跡所在平面平行，每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為5cm。已知A、B、C為小鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡上的三個(gè)點(diǎn)，。請(qǐng)完成下列填空（所有結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）(1)頻閃周期s，小球從平拋起始點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至圖（b）中B位置時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間s。(2)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的操作要求及誤差分析說(shuō)法有誤的是______。A．小球與斜槽之間的摩擦并不是造成實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因B．安裝斜槽時(shí)需保證斜槽末端的切線水平C．方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時(shí)要用直尺檢查坐標(biāo)紙縱軸是否處于豎直方向D．斜槽末端不能作為小球平拋的起始點(diǎn)，要以小球離開(kāi)斜槽末端時(shí)球心在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)作為其平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)【答案】(1)0.10.2(2)C【詳解】（1）[1][2]根據(jù)得小球在B點(diǎn)豎直方向的分速度小球從平拋起始點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至圖（b）中B位置時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間（2）A．小球與斜槽之間是有摩擦力，但小球每次從相同的位置滾下，摩擦力每次都是相同的，不影響實(shí)驗(yàn)過(guò)程，故A正確，不符合題意；B．為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，安裝斜槽時(shí)需保證斜槽末端的切線水平，故B正確，不符合題意；C．方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時(shí)要用重錘線檢查坐標(biāo)紙縱軸是否處于豎直方向，故C錯(cuò)誤，符合題意；D．斜槽末端不能作為小球平拋的起始點(diǎn)，要以小球離開(kāi)斜槽末端時(shí)球心在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)作為其平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)，故D正確，不符合題意。故選C。4．為了探究做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了下面一個(gè)實(shí)驗(yàn)。(1)如圖甲所示，OD為一豎直木板，小球從斜槽上擋板處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)O點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)。右側(cè)用一束平行光照射小球，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中便在木板上留下影子。用頻閃照相機(jī)拍攝小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位置以及在木板上留下的影子的位置，如圖中A、B、C、D點(diǎn)?，F(xiàn)測(cè)得各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為5.0cm，19.8cm，44.3cm，78.6cm。根據(jù)影子的運(yùn)動(dòng)情況可知小球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)為運(yùn)動(dòng)。其加速度為（已知照相機(jī)的閃光頻率為10Hz）（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）(2)若將平行光改為沿豎直方向，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)在地面上留下影子，如圖乙所示，用頻閃照相機(jī)拍攝的影子的位置如圖中的、、、、點(diǎn)?，F(xiàn)測(cè)得各點(diǎn)到點(diǎn)的距離分別為19.6cm、39.8cm、60.2cm、79.6cm。根據(jù)影子的運(yùn)動(dòng)情況可知小球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)為運(yùn)動(dòng)。其速度為m/s。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】(1)勻加速9.8(2)勻速直線2.0【詳解】（1）[1]根據(jù)題中數(shù)據(jù)有則有相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差近似相等，可知小球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)；[2]加速度為（2）[1]根據(jù)題中條件可知相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移近似相等，可知小球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)；[2]速度為5．實(shí)驗(yàn)小組做探究影響向心力大小因素的實(shí)驗(yàn)：①方案一：用如圖甲所示的裝置，已知小球在擋板A、B、C處做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑之比為，變速塔輪自上而下按如圖乙所示三種組合方式，左右每層半徑之比由上至下分別為、和。回答以下問(wèn)題：(1)本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)探究方法與下列哪些實(shí)驗(yàn)是相同的___________；A．探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律 B．探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律C．探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) D．探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系(2)某次實(shí)驗(yàn)中，把兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球放在B、C位置，探究向心力的大小與半徑的關(guān)系，則需要將傳動(dòng)皮帶調(diào)至第層塔輪（填“一”、“二”或“三”）。②方案二：如圖丙所示裝置，裝置中豎直轉(zhuǎn)軸固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上（未畫(huà)出），光滑的水平直桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸上，能隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。水平直桿的左端套上滑塊P，用細(xì)線將滑塊P與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器連接，細(xì)線處于水平伸直狀態(tài)，當(dāng)滑塊隨水平直桿一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線拉力的大小可以通過(guò)力傳感器測(cè)得。水平直桿的右端最邊緣安裝了寬度為d的擋光條，擋光條到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為D，光電門(mén)可以測(cè)出擋光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)所用的時(shí)間（擋光時(shí)間）?；瑝KP與豎直轉(zhuǎn)軸間的距離可調(diào)?；卮鹨韵聠?wèn)題：(3)若某次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得擋光條的擋光時(shí)間偽，則滑塊P的角速度表達(dá)式為；(4)實(shí)驗(yàn)小組保持滑塊P質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑r不變，探究向心力F與角速度的關(guān)系，作出圖線如圖丁所示，若滑塊P運(yùn)動(dòng)半徑，細(xì)線的質(zhì)量和滑塊與桿的摩擦可忽略，由圖線可滑塊P質(zhì)量kg（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?1)D(2)一(3)(4)0.44【詳解】（1）在該實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)控制質(zhì)量、半徑、角速度中兩個(gè)物理量相同，探究向心力與另外一個(gè)物理量之間的關(guān)系，采用的科學(xué)方法是控制變量法。A．探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律，利用極限思想計(jì)算小車(chē)的速度，故A錯(cuò)誤；B．探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律，應(yīng)用了等效替代法，故B錯(cuò)誤；C．探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，例如兩球同時(shí)落地，兩球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)效果相同，應(yīng)用了等效思想，故C錯(cuò)誤；D．探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)用了控制變量法，故D正確。故選D。（2）把兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球放在B、C位置，探究向心力的大小與半徑的關(guān)系，應(yīng)使兩球的角速度相同，則需要將傳動(dòng)皮帶調(diào)至第一層塔輪。（3）擋光條的線速度為則滑塊P的角速度為（4）根據(jù)向心力大小公式所以圖線的斜率為解得，滑塊P質(zhì)量為6．在“用圓錐擺驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示，懸點(diǎn)剛好與一個(gè)豎直的刻度尺零刻度線對(duì)齊。將畫(huà)著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平桌面上，使鋼球靜止時(shí)剛好位于圓心正上方。用手撥動(dòng)鋼球，設(shè)法使它在空中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)俯視觀察發(fā)現(xiàn)其做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，鋼球的質(zhì)量為m，重力加速度為g。(1)用秒表記錄運(yùn)動(dòng)n圈的總時(shí)間為t，那么鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為和鋼球需要的向心力的表達(dá)式為F=。(2)通過(guò)刻度尺測(cè)得鋼球軌道平面距懸點(diǎn)的高度為h，那么鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)提供向心力的合力表達(dá)式為F=。(3)改變鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，多次實(shí)驗(yàn)，得到如圖乙所示的關(guān)系圖像，可以達(dá)到粗略驗(yàn)證向心力表達(dá)式的目的，該圖線的斜率表達(dá)式為k=。【答案】(1)(2)(3)【詳解】（1）[1]鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為[2]根據(jù)向心力公式又因?yàn)榻獾茫?）設(shè)懸線與豎直方向的夾角為θ解得（3）根據(jù)解得斜率為7．某同學(xué)探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需的向心力大小與物體的質(zhì)量、軌道半徑及角速度的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，圓柱體放置在水平光滑圓盤(pán)上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。力傳感器測(cè)量圓柱體的向心力，速度傳感器測(cè)量圓柱體的線速度v，該同學(xué)通過(guò)保持圓柱體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)的角速度不變，來(lái)探究其向心力與半徑r的關(guān)系。(1)該同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)方法為_(kāi)_____。A．控制變量法 B．等效替代法 C．理想化模型法(2)改變半徑r，多次測(cè)量，測(cè)出了五組、r的數(shù)據(jù)，如表所示：1.02.04.06.29.00.882.003.505.507.90該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)分析后，在坐標(biāo)紙上描出了五個(gè)點(diǎn)，作出圖線如圖乙所示，已知圓柱體的質(zhì)量，由圖線可知圓柱體運(yùn)動(dòng)的角速度。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】(1)A(2)5.0/4.9/5.1【詳解】（1）本實(shí)驗(yàn)需要保持圓柱體的質(zhì)量和角速度不變，來(lái)探究其向心力與半徑r的關(guān)系，所以采用控制變量法。故選A。（2）由得由題中圖像可得斜率所以8．根據(jù)公式和，某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)來(lái)感受向心力。如圖甲所示，用一根細(xì)繩（可視為輕繩）一端拴一個(gè)小物體，