第五章 3实验：探究平抛运动的特点
1.(实验原理与操作)用如图所示的装置研究平抛运动。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落。关于该实验，下列说法中不正确的是( )
A．两球同时落地
B．应改变装置的高度，多次实验
C．实验能说明A球在竖直方向上做自由落体运动 D．实验能说明A球在水平方向上做匀速直线运动 答案 D
解析 根据装置图可以知道，两球由相同高度同时运动，A做平抛运动，B做自由落体运动，因此将同时落地，所以A正确；要多次实验，观察现象，则应改变装置的高度，多次实验，所以B正确；因为两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，故根据实验结果可以知道，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，所以C正确，D错误。
2．(实验原理与数据分析)为了探究平抛运动的规律，将小球A和B置于同一高度，在小球A做平抛运动的同时静止释放小球B。同学甲直接观察两小球是否同时落地，同学乙拍摄频闪照片进行测量、分析。通过多次实验( )
A．只有同学甲能证明平抛运动在水平方向是匀速运动 B．两位同学都能证明平抛运动在水平方向是匀速运动 C．只有同学甲能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动 D．两位同学都能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动 答案 D
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解析 在图甲的实验中，改变高度和平抛小球的初速度大小，发现两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，不能得出水平方向上的运动规律。在图乙的实验中，通过频闪照片，发现自由落体运动的小球与平抛运动的小球任何一个时刻都在同一水平线上，知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同，所以平抛运动竖直方向上做自由落体运动。频闪照片显示小球在水平方向相等时间内的水平位移相等，知水平方向做匀速直线运动，所以D正确，A、B、C错误。
3.(综合)(多选)为了研究平抛运动的分运动性质，用如图所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开下落。关于该实验，下列说法中正确的是( )
A．两球的质量必须要相等
B．如果两球同时落地，则可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 C．控制小锤打击力度来改变平抛初速度多次实验，可以验证分运动的性 D．该实验也能研究平抛运动的水平分运动性质 答案 BC
解析 平抛运动过程中，在竖直方向上做自由落体运动，运动性质与质量无关，A错误；改变A球速度后仍然会和B球同时落地，证明平抛运动的竖直分运动不受水平分运动的影响，验证了分运动的性，B、C正确；本实验只能研究竖直方向上的分运动，D错误。
4．(注意事项)如图，在探究平抛运动的水平分运动的规律的实验中，下列哪些因素对探究规律没有影响( )
A．弧形轨道末端不水平 B．弧形轨道不光滑 C．实验小球为轻质小球 D．水平轨道不光滑 答案 B
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解析 弧形轨道末端不水平，小球抛出后不做平抛运动，对实验有影响，故A错误；只要每次释放小球的位置相同，轨道末端水平，弧形轨道是否光滑对实验没有影响，故B正确；实验小球为轻质小球，空气阻力对小球影响较大，故C错误；水平轨道不光滑，沿水平轨道运动的小球做减速直线运动，对实验有影响，故D错误。
5．(实验原理)(多选)在探究平抛运动的规律时，可以选用如图所示的各种装置图，则以下操作合理的是( )
A．选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地 B．选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上端A一定要低于水面
C．选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次不一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D．除上述装置外，还可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像以获得平抛运动的
答案 BD
解析 小球下落的速度很快，运动时间很短，用眼睛很难准确判断出小球落地的先后顺序，应听声音，A不合理；竖直管的上端A应低于水面，这是因为竖直管与空气相通，A处的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响，因此可以得到稳定的细水柱，B正确；只有每次从同一高度释放钢球，钢球做平抛运动的初速度才相同，C错误；获得每秒15帧的录像就等同于做平抛运动实验时描方格图的方法，同样可以探究平抛运动的规律，D正确。
6.(数据处理)如图所示为频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片，图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球。AA′为A球在光滑水平面上以速度v做匀速直线运动的轨迹；BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；CC′为C球做自由落体运动的轨迹。通过分析上述三条轨迹可知，平抛运动可分解为水平方向上的________和竖直方向上的________。
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答案 匀速直线运动 自由落体运动
解析 由题知，A球沿水平方向做匀速直线运动，B球做平抛运动，C球做自由落体运动，相同时间内，A、B两球水平位移相等，B、C两球竖直位移相等，所以说明平抛运动的物体水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。
7．(综合)在“研究平抛运动”实验中，
(1)图1是用横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的________在坐标纸上的投影点。
A．球心 B．球的上端 C．球的下端
在此实验中，下列说法正确的是________。 A．斜槽轨道必须光滑 B．记录的点应适当多一些 C．用光滑曲线把所有的点连接起来 D．y轴的方向根据重锤线确定
(2)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是________。
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A．释放小球时初速度不为0 B．释放小球的初始位置不同 C．斜槽末端切线不水平 答案 (1)B BD (2)C
解析 (1)由题干中确定小球平抛运动轨迹的方法及实验原理知，坐标原点应选球在斜槽末端点时小球的上端在坐标纸上的投影点，所以选B。
实验过程中，斜槽轨道不一定光滑，只要能够保证小球从同一位置静止释放，即使轨道粗糙，离开斜槽末端的速度也是一样的，所以A错误；记录点应适当多一些，能够保证描点所得的轨迹更平滑、准确，B正确；描点时与平滑曲线偏差过大的点需舍去，C错误；y轴必须是竖直方向，即用重锤线确定，D正确。
(2)由题图2可知斜槽末端切线不水平，才会造成小球做斜抛运动，C符合题意。 8.(综合)在做“研究平抛运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度，实验装置如图甲所示。
(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，请简述你的检
查
方
法
：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)关于这个实验，下列说法正确的是________。 A．小球释放的初始位置越高越好 B．每次小球要从同一高度由静止释放
C．实验前要用重锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直 D．小球的平抛运动要靠近木板但不接触
(3)在做“研究平抛运动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是________。
(4)某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示。在曲线上取A、B、
C三个点，测量得到A、B、C三点间竖直距离h1＝10.20 cm，h2＝20.20 cm，A、B、C三点间
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水平距离x1＝x2＝x＝12.40 cm，g取10 m/s，则小球平抛运动的初速度v0的计算式为________(用字母h1、h2、x、g表示)，代入数据得其大小为________ m/s。
2
答案 (1)将小球放在水平木板的任意位置，小球静止不动，则木板水平(或用水平仪检查木板是否水平等)
(2)BCD (3)C (4)x
gh2－h1
1.24
解析 (1)使小球做平抛运动，关键是使斜槽末端切线水平，判断是否水平可以将小球放在斜槽的末端(或木板上)看小球能否静止，或用水平仪检查木板是否水平等方法。
(2)小球释放的初始位置并非越高越好，若是太高，导致水平抛出的速度太大，实验难以操作，故A错误；因为要画同一运动的轨迹，每次释放小球的位置必须相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故B正确；小球竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速运动，为了正确描绘其轨迹，必须确保坐标纸上的竖线是竖直的，故C正确；实验要求小球滚下时不能碰到竖直木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线，故D正确。
(3)斜槽末端是水平的，小球做平抛运动，要分解为水平和竖直方向的分运动，故方格纸应该水平竖直，坐标原点应该与小球在斜槽末端静止时在竖直木板上的投影重合，故C正确。
(4)小球在竖直方向做自由落体运动，连续相等时间内的位移差为常数，有Δh＝ gt，所以t＝m/s。
9．(实验创新)某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图甲所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0′、P1P1′、…)，槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，用平滑曲线连接各痕迹点就可得到平抛运动的轨迹。
Δh2
g，小球平抛运动的初速度大小为v0＝＝xxtgh2－h1
，代入数据，解得v0＝1.24
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(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜轨________、A板________、插槽P0P0′垂直于斜轨并在斜轨末端正下方。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的________。
(2)每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在________________________。
(3)如图乙所示，该同学在实验中记录小球做平抛运动的起点位置O，Q1为小球运动一段时间后的位置，根据图中所示平抛运动的部分轨迹，求出小球做平抛运动的初速度为________ m/s。
答案 (1)末端水平 水平 初速度都相同 (2)水平方向实际运动的距离 (3)2.0
解析 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，保证小球抛出时初速度水平，做平抛运动，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球水平抛出的初速度相同。
(2)平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了使小球在相邻痕迹点的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离。
(3)由Δy＝gT，解得T＝2
Δyg＝y2－y1
＝g0.25－0.15
s＝0.1 s，小球做平抛运10
x0.2
动的初速度为v0＝＝ m/s＝2.0 m/s。
T0.1
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赠送鲁教版物理第三册 课时分层作业(十) 电流
(时间：15分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分) 1,(多选)关于电流的概念，下列说法中正确的有 ( ) A,导体中有电荷运动就可以形成电流
B,电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向
C,在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位 D,对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零
CD [导体中的电荷定向移动时才能形成电流，故A错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算法则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，以区别于负电荷的定向运动，故B错误；国际单位制有7个基本量，电流是其中之一，故C正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，自由电子不能定向移动，故电流为零，故D正确,]
2,一根导线，分别通以不同的电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是 ( )
A,单位体积内自由电子数较多 B,自由电子定向移动的速率较大 C,自由电子的热运动速率较大 D,电流的传导速度较大
B [对同一根导线单位体积内的自由电子数是一样的，A错误；电流和自由电子的定向移动的速率有关，与自由电子的热运动速率无关，故B正确，C错误；电流的传导速度是电场的
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形成速度，等于光速c，和电流的大小无关，选项D错误,]
3,有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量，乙是甲的2倍，下列说法中正确的是( )
A,通过甲、乙两导体的电流相同 B,通过乙导体的电流是甲导体的2倍
C,乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍 D,甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同
B [由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍，因此乙导体中的电流是甲的2倍，故A错误，B正确；又I＝nqSv，则v＝道)，所以v的关系无法判断，C、D错误,]
4,某电解池中，若在2 s内分别有1.0×10个二价正离子和2.0×10个一价负离子通过某一截面，那么通过这个截面的电流为 ( )
A,0 C,1.6 A
B,0.8 A D,3.2 A
19
19
I，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知nqSD [电路中的电流大小I＝，q应为通过某一横截面的电荷量，I＝＝1.0×10×2×1.6×10
2
19
19
－19
qtqt A＋
－19
2.0×10×1.6×10
2
A＝3.2 A，故正确选项为D.]
5,(多选)有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I；设单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )
A,nvSΔt C.
B,nvΔt D.
IΔt eIΔt SeqqIΔtAC [因为I＝，所以q＝I·Δt，自由电子数目为N＝＝，C正确，D错误；又
Δtee因为电流的微观表达式为I＝nevS，所以自由电子数目为N＝＝正确，B错误,]
qIΔtnevSΔt＝＝nvSΔt，A
eee
6,重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其束流强度为1.2×10 A，则在1 s内发射的重
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－5
离子个数为(e＝1.6×10A,3.0×10 C,7.5×10
1312
－19
C)( )
B,1.5×10 D,3.75×10
－51413
B [1 s内发射的重离子的电荷量为Q＝It＝1.2×10 C，每个重离子的电荷量为5e，
－5
Q1.2×1013
则通过的重离子数为n＝＝－19＝1.5×10(个)，选项B正确,]
5e5×1.6×10
二、非选择题(14分)
7,若氢原子的核外电子做半径为r的匀速圆周运动，已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，则：
(1)核外电子运动的周期为多少？
(2)电子绕核的运动可等效为环形电流，求电子运动的等效电流的大小,
e24π2
[解析] (1)氢原子的核外电子做匀速圆周运动，由库仑力提供向心力，可得k2＝m2r，
rT解得T＝2π
mr3
. ke2(2)氢原子的核外电子做匀速圆周运动，一个周期通过横截面的电荷量为e，根据定义式
qeI＝，可得电子运动的等效电流的大小I＝，把T代入， tT解得I＝
2πre2
k. mrmr3e2
(2)ke22πrk mr[答案] (1)2π
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