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

Question

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．

Answer 1

（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v_y=(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v_b=√(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△E_P=mg×2L=2mgL
动能增加量△E_K=(1)/(2)m

v

2 c

−(1)/(2)m

v

2 b

=(1)/(2)m(

v

2 0

+

v

2 yc

−

v

2 0

−

v

2 yb

)=(1)/(2)m(

v

2 yc

−

v

2 yb

)
v_yc=(5L)/(2T)，v_yb=(3L)/(2T)
代入上式得：△E_K=2m(L2)/(T2)=2mf²L²
故答案为：（1）B；（2）①0.80 m/s；1.0 m/s；②2mgL； 2mf²L²