- 平抛运动
- 共7059题
如图所示,某部队官兵在倾角为30°山坡上进行投掷手榴弹训练,若从A点以某一初速度v0沿水平方向投出手榴弹,正好落在B点,测得AB=90m.(空气阻力不计),如果手榴弹从拉动弹弦到爆炸需要5s的时间,若要求手榴弹正好在落地时爆炸,问:战士从拉动弹弦到投出所用时间是多少?手榴弹抛出的初速度是多少?(g=10m/s2)
正确答案
解:(1)手榴弹下落的高度为:
h=ABsin30°=0.5×90m=45m
h=gt2
t=
战士从拉动弹弦到投出所用时间是:t1=T-t=5-3s=2s
(2)手榴弹的水平位移为:x=ABcos30°=45m
故水平分速度为:v=
答:战士从拉动弹弦到投出所用时间是2s;手榴弹抛出的初速度是15.
解析
解:(1)手榴弹下落的高度为:
h=ABsin30°=0.5×90m=45m
h=gt2
t=
战士从拉动弹弦到投出所用时间是:t1=T-t=5-3s=2s
(2)手榴弹的水平位移为:x=ABcos30°=45m
故水平分速度为:v=
答:战士从拉动弹弦到投出所用时间是2s;手榴弹抛出的初速度是15.
如图所示,宽L=0.4m的竖直障碍物上开有间距d=0.6m的矩形孔,其下沿离地高h=1.2m.离地高H=2m的质点与障碍物相距x=1m.将质点水平抛出,为使质点能穿过该孔,质点的初速度v0至少为______m/s,最大为______m/s.(g取10m/s2)
正确答案
解:小球做平抛运动,根据分位移公式,有:
x′=v0t
y=
故:v0=x′
恰好到孔左端下边缘时,水平分位移为x′1=x=1m,竖直分位移为y=H-h=2-1.2=0.8m,故:
v01=x1′=1×
=2.5m/s
恰好到孔右端下边缘时,水平分位移为x′2=x+L=1+0.4=1.4m,竖直分位移为y=H-h=2-1.2=0.8m,故:
v01=x2′=1.4×
=3.5m/s
故为使质点能穿过该孔,质点的初速度v0至少为2.5m/s,最大为3.5m/s;
故答案为:2.5,3.5.
解析
解:小球做平抛运动,根据分位移公式,有:
x′=v0t
y=
故:v0=x′
恰好到孔左端下边缘时,水平分位移为x′1=x=1m,竖直分位移为y=H-h=2-1.2=0.8m,故:
v01=x1′=1×
=2.5m/s
恰好到孔右端下边缘时,水平分位移为x′2=x+L=1+0.4=1.4m,竖直分位移为y=H-h=2-1.2=0.8m,故:
v01=x2′=1.4×
=3.5m/s
故为使质点能穿过该孔,质点的初速度v0至少为2.5m/s,最大为3.5m/s;
故答案为:2.5,3.5.
以速度v0水平抛出一物体,当其竖直分速度与水平分速度相等时,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、竖直分速度与水平分速度大小相等,所以vy=v0,又vy=gt
竖直方向做自由落体运动,t=,故A正确.
B、瞬时速度为 v==
,故B正确.
C、D、水平分位移为:x=v0t=,竖直分位移为y=
=
,则x≠y,运动的位移 s=
=
,故CD错误;
故选:AB.
将两个相同的小球a,b同时水平抛出,不考虑空气阻力,运动轨迹如图所示,若小球a到达A点时的速率等于小球b到达B点时的速率,则( )
正确答案
解析
解;A、因为a球下降的高度较大,根据h=知,小球a的运动时间长,小球b先到达B点.故A错误.
B、b球的运动时间长,水平位移大则b球抛出的初速度大于a球抛出时的初速度.故B错误.
C、平抛运动的过程中,a、b两球的重力加速度相等.故C错误.
D、由图可知,小球在A点速度方向与水平方向的夹角大于小球b在b点的速度与水平方向的夹角.故D正确.
故选:D.
如图所示飞机以恒定的水平速度飞行,距地面高度2000m,在飞行过程中释放一炸弹,经30s飞行员听到了炸弹着地后的爆炸声.设炸弹着地立即爆炸,不计空气阻力,声速为320m/s,求飞机的飞行速度v0.(g取10m/s2)
正确答案
解:炸弹离开飞机后做平抛运动,初速度即飞机的飞行速度,如图所示.
设炸弹落地时间为t1,则声音传到飞行员的时间t2=t-t1.
由平抛知识得t1==20 s,
由运动的等时性知,炸弹落地时,飞机运动到落地点的正上方B点,
故xBC=v0t2=v0(t-t1)=10v0,
xDCv(t-t1)=320×(30-20)m=3200 m.
由几何关系(xDC)2=(xBC)2+h2,得32002=(10v0)2+20002,
解得v0≈250 m/s.
答:飞机的飞行速度为250 m/s.
解析
解:炸弹离开飞机后做平抛运动,初速度即飞机的飞行速度,如图所示.
设炸弹落地时间为t1,则声音传到飞行员的时间t2=t-t1.
由平抛知识得t1==20 s,
由运动的等时性知,炸弹落地时,飞机运动到落地点的正上方B点,
故xBC=v0t2=v0(t-t1)=10v0,
xDCv(t-t1)=320×(30-20)m=3200 m.
由几何关系(xDC)2=(xBC)2+h2,得32002=(10v0)2+20002,
解得v0≈250 m/s.
答:飞机的飞行速度为250 m/s.
一小球以水平初速度v0进入半径为r=25m,以O点为球心,水平放置的半球形器件内,初速度v0方向正对球心O点,空气助力不计,取g=10m/s2.
(1)若小球落在最低点A处,求小球的下落时间和初速度V0大小.
(2)若下落时间为2s,则初速度V0的大小是多少?
正确答案
解:(1)若小球落在最低点A处,下落的高度为r,则有:r=,
得:t==
=
s
初速度为:v0==
=5
m/s
(2)若下落时间为2s,下落的高度为:h==
m=20m
根据几何知识可知水平位移可能为:x1=r-=25-
=10m,
也可能为:x2=r+=25+
=40m
则初速度为:v1==
=5m/s,或v2=
=
=20m/s
答:(1)若小球落在最低点A处,小球的下落时间是s,初速度V0大小是5
m/s.
(2)若下落时间为2s,则初速度V0的大小是5m/s或20m/s.
解析
解:(1)若小球落在最低点A处,下落的高度为r,则有:r=,
得:t==
=
s
初速度为:v0==
=5
m/s
(2)若下落时间为2s,下落的高度为:h==
m=20m
根据几何知识可知水平位移可能为:x1=r-=25-
=10m,
也可能为:x2=r+=25+
=40m
则初速度为:v1==
=5m/s,或v2=
=
=20m/s
答:(1)若小球落在最低点A处,小球的下落时间是s,初速度V0大小是5
m/s.
(2)若下落时间为2s,则初速度V0的大小是5m/s或20m/s.
如图所示,ACB是一个半径为R的半圆柱面的截面图,直径AB水平,C为面上的最低点,AC间有一斜面.从A点以不同大小的初速度v1、v2沿AB方向水平抛出两个小球a和b,分别落在斜面AC和圆弧面CB上,不计空气阻力.则下列判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、两个小球都做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,由x=v0t得知t相同时,水平位移越大,对应的初速度越大,则知初速度v1一定小于v2.故A错误.
B、竖直方向上做自由落体运动,由h=,得t=
,若a球下落的高度大于b球的高度,则a球的飞行时间比b球长,故B正确.
C、根据推论:平抛运动瞬时速度的反向延长线交水平位移的中点,作出b球垂直撞击到圆弧面CB上速度的反向延长线,与AB的交点一定在O点的左侧,速度的反向延长线不可能通过O点,所以b球不可能与CB面垂直,即b球不可能垂直撞击到圆弧面CB上,故C错误.
D、由几何知识得知AC面的倾角为45°,运用与C项同样的分析方法:作出a球接触斜面前的瞬间速度反向延长线,可知此瞬时速度与水平方向的夹角大于45°.故D错误.
故选:B.
将一个物体以6m/s的速度从3.2m的高度水平抛出,落地速度大小为多少?落地时它的速度方向与地面的夹角θ是多少?(sin53=0.8,cos53=0.6)
正确答案
解:平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,由h=得:
t==
s=0.8s
落地时竖直分速度为:vy=gt=10×0.8m/s=8m/s
则落地速度大小为:v==
=10m/s
由tanθ==
=
,
得:θ=53°
答:落地速度大小为10m/s,落地时它的速度方向与地面的夹角θ是53°.
解析
解:平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,由h=得:
t==
s=0.8s
落地时竖直分速度为:vy=gt=10×0.8m/s=8m/s
则落地速度大小为:v==
=10m/s
由tanθ==
=
,
得:θ=53°
答:落地速度大小为10m/s,落地时它的速度方向与地面的夹角θ是53°.
水平地面上有一高h=4.2m的竖直墙,现将一小球以v0=6.0m/s的速度垂直于墙面水平抛出,已知抛出点与墙面的水平距离s=3.6m、离地面高H=5.0m,不计空气阻力,不计墙的厚度.取重力加速度g=10m/s2.
(1)求小球碰墙点离地面的高度h1;
(2)若仍将小球从原位置沿原方向抛出,为使小球能越过竖直墙,小球抛出时的初速度大小应满足什么条件?
正确答案
解:(1)小球在碰到墙前作平抛运动,设小球碰墙前运动时间为t,由平抛运动的规律有:
水平方向上:s=v0t ①
竖直方向上: ②
由①②式并代入数据可得:h1=3.2m
(2)设小球以v1的初速度抛出时,小球恰好沿墙的上沿越过墙,小球从抛出至运动到墙的上沿历时t1,由平抛运动的规律有:
水平方向上:s=v1t1 ③
竖直方向上:H-h= ④
由③④式并代入数据可得:v1=9.0m/s
所以小球越过墙要满足:初速度v≥9.0m/s
答:(1)小球碰墙点离地面的高度为3.2m.
(2)小球抛出时的初速度大小应满足v≥9.0m/s
解析
解:(1)小球在碰到墙前作平抛运动,设小球碰墙前运动时间为t,由平抛运动的规律有:
水平方向上:s=v0t ①
竖直方向上: ②
由①②式并代入数据可得:h1=3.2m
(2)设小球以v1的初速度抛出时,小球恰好沿墙的上沿越过墙,小球从抛出至运动到墙的上沿历时t1,由平抛运动的规律有:
水平方向上:s=v1t1 ③
竖直方向上:H-h= ④
由③④式并代入数据可得:v1=9.0m/s
所以小球越过墙要满足:初速度v≥9.0m/s
答:(1)小球碰墙点离地面的高度为3.2m.
(2)小球抛出时的初速度大小应满足v≥9.0m/s
如图所示,从倾角为θ的足够长斜面上的A点,先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出.第一次初速度为V1;球落到斜面上瞬时速度方向与斜面夹角为α1;第二次初速度为V2;球落到斜面上瞬时速度方向与斜面夹角为α2,不计空气阻力,若V1>V2,则α1______α2(填>、=、<)
正确答案
=
解析
解:平抛运动落在斜面上时,竖直方向的位移和水平方向上位移比值一定:tanθ=
解得:t=.
则落在斜面上时竖直方向上的分速度vy=gt=2v0tanθ.
设速度与水平方向的夹角为α,有.知落在斜面上时,速度与水平方向的夹角与初速度无关,则小球与水平方向的夹角相同,因为速度方向与斜面的夹角等于速度与水平方向的夹角减去斜面的倾角,所以α1=α2.
故答案为:=
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