Question

11．如圖（a）所示的實驗裝置，小球A沿豎直平面內的軌道滑下，軌道末端水平，A離開軌道末端時撞開輕質接觸式開關S，被電磁鐵吸住的小球B同時從同一高度自由下落．改變整個裝置的高度H做同樣的試驗，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的小球A，B總是同時落地．

（1）該實驗現(xiàn)象說明了A球在離開軌道后豎直方向分運動是自由落體運動；
（2）對測量初速度，你認為下落情況可能產生實驗誤差的是D
A．小球在軌道上滾動過程中有摩擦力
B．每次下移水平擋板不均勻
C．實驗時，水平擋板有時傾斜
D．固定方格紙的木板有時傾斜
（3）如圖（b）為該小球做平拋運動時，用閃光照相的方法獲得的相片的一部分，圖中背景方格的邊長為5cm，g=10m/s²，則小球平拋的初速度v₀=1.5m/s，小球過B點的速率v_B=2.5m/s．（保留二位有效數值）

Answer 1

分析 平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動，根據豎直方向上連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結合水平位移和時間間隔求出初速度，根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的豎直分速度，結合平行四邊形定則求出B點的速度．

解答 解：（1）實驗中發(fā)現(xiàn)位于同一高度的小球A，B總是同時落地，知道A球在離開軌道后豎直方向分運動是自由落體運動．
（2）A、該實驗中只要小球每次以相同的水平速度拋出即可，滑動過程中是否有摩擦沒有影響，故A錯誤；
B、通過小球穿過水平擋板來確定小球在軌跡上的位置，擋板是否均勻下移對實驗不會產生誤差，故B錯誤；
C、通過小球穿過水平擋板來確定小球在軌跡上的位置，擋板是否傾斜不會影響所確定點的位置，故C錯誤；
D、平拋運動在水平方向上是勻速運動，豎直方向上是自由落體運動，因此要求固定方格紙的木板是豎直的，因此要是固定方格紙的木板有時傾斜將會造成誤差，故D正確．
故選：D．
（3）在豎直方向上，根據△y=2L=gT²得，T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}s=0.1s$，
則小球平拋運動的初速度${v}_{0}=\frac{3L}{T}=\frac{0.05×3}{0.1}m/s=1.5m/s$，B點的豎直分速度${v}_{yB}=\frac{8L}{2T}=\frac{8×0.05}{0.2}m/s=2.0m/s$，
根據平行四邊形定則知，B點的速度${v}_{B}=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{yB}}^{2}}$=$\sqrt{1．{5}^{2}+{2}^{2}}=2.5m/s$．
故答案為：（1）自由落體運動，（2）D，（3）1.5，2.5．

點評 解決本題的關鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結合運動學公式和推論靈活求解，難度不大．