《2022年高考物理靶向专项强化训练（三大题型+冲刺模拟）》专题2.3 探究平抛运动的特点、验证动量守恒定律（解析版）

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2022 年高考物理靶向专项强化训练
专题 2.3 探究平抛运动的特点、验证动量守恒定律
1．如图甲所示的斜槽，其末端水平且有一定长度，靠在竖直板（前表面贴有白纸）的左侧前边缘，某同
学利用该装置研究平抛运动规律，并验证机械能守恒定律。
（1）该同学将小钢球 A从轨道的不同高度 h处静止释放，斜槽轨道水平末端离落点的高度固定为 H，钢球
的落点距轨道末端的水平距离为 s。
①若轨道完全光滑， 与 h的理论关系应满足 ________（用 H、h表示）。
②图乙中 关系图线 a、b、c中，第________条为理论关系图线，第________条为实验测量结果图线。
（2）接着该同学将质量为 的小钢球 A由斜槽某位置静止释放，由频闪照相得到如图丙所示的小球位
置示意图，O点为小球的水平抛出点。（g取 ）
①根据小球位置示意图计算出闪光间隔为 0.1s。
②以O点为零势能点，小球 A在O点的机械能为 ________J（保留四位小数）；小球 A在C点时的
机械能为 ，若 ，则说明小球平抛过程机械能守恒。
【答案】¥¥¥¥ ¥¥¥¥ ab0.1125
【详解】（1）①[1]根据动能定理有 由平抛运动规律可得 ； 联立可得
②[2][3]若轨道不完全光滑，则从同一高度滑下的小钢球实际水平抛出的速率小于理论值，其水平位移也
小于理论值，所以图乙中 s2－h关系图线 a、b、c中，第 a条为理论关系图线，第 b条为实验测量结果图线。
（2）②[4]水平方向的初速度为 小球 A在O点的机械能为
2．通过实验记录抛体运动的轨迹，可以探究抛体运动规律。
（1）利用图甲所示的装置研究平抛运动的实验中，下列说法中正确的有______；
A．必须选用光滑的斜槽轨道B．斜槽轨道末端必须水平
C．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放D．本实验必需的器材还有刻度尺和秒表
（2）准备好图甲实验装置所需器材后，按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的
初始位置 O为坐标原点建立 xOy 坐标系，如图乙所示。实验中，借助重锤线保证了 y轴沿着______方向。
只依据这个平抛运动的轨迹，可以实现下面目标中的______（选填选项前对应的字母）；
A．测量当地的重力加速度B．验证小球在水平方向做匀速直线运动
C．验证该轨迹是符合 y=ax2的抛物线
（3）小球做斜抛运动的频闪照片如图丙所示，其中底部、左侧标出的是小球在水平、竖直方向的投影位
置。小明测得小球在水平方向相邻的投影之间距离都是L，得出了小球在水平方向做______运动的结论。
要探究小球在竖直方向的运动规律，需要测量的量是______（将需要测量的量全部用字母表示出来）；若
测量的量能够满足关系式______，可以初步得出小球在竖直方向做匀加速直线运动的结论。
【答案】¥¥¥¥ BC竖直¥¥¥¥ C匀速直线¥¥¥¥ 小球在竖直方向相邻的投影之间距离，依次
为y1、y2、y3、y4；¥¥¥¥ y4-y3=y3-y2=y2-y1
【详解】（1）[1]BC．因为每次只能记录小球在空中的一个位置，所以要保证小球每次从斜槽末端水平飞
出时的速度相等，这就要求斜槽末端必须水平，小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放，故BC 正确；
AD．斜槽是否光滑不影响记录小球的空中位置，只要保证每次都是从斜槽上同一位置释放即可；实验数据
的处理要用米尺、中垂线，不需要刻度尺和秒表，故AD 错误。故选BC。
（2）[2]实验中，借助重锤线保证了 y轴沿着竖直方向；
[3]依据图乙平抛运动的轨迹，可以验证该轨迹是符合 y=ax2的抛物线，故选C。
（3）[4]小球在水平方向相邻的投影之间距离都是L，说明小球在水平方向做匀速直线运动；
[5]水平方向匀速运动已经确定，要探究小球在竖直方向的运动规律，需要测量的量是小球在竖直方向连续
相等时间内的位移变化量是否是一恒定值，所以要测量的量有：小球在竖直方向相邻的投影之间距离，依
次为 y1、y2、y3、y4；
[6]若测量的量能够满足关系式y4-y3=y3-y2=y2-y1，可以初步得出小球在竖直方向做匀加速直线运动的结论。
3．某同学在实验室用手机拍摄小球做平抛运动的视频，利用截取的分帧图片中小球的位置来估测当地的
重力加速度 g，实验装置如图甲所示。
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