- 平抛运动
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特种兵在越障训练中遇到如图所示的连续障碍,高台AB长L=4m,高h1=2.45m,矮墙MN高h2=1.2m,厚d=0.4m,x1=2.3m,x2=2.2m.特种兵启动奔跑的最大加速度为8m/s2,武装速跑能达到的最大速度为6.5m/s,在脚接触地瞬间立即蹬地水平跳出的速度可达前一跳水平速度的80%,落地时能承受的最大竖直速度为为vy0=6m/s.忽略空气阻力,取g=10m/s2.求:
(1)特种兵能否直接从B端跳过矮墙落到平台PQ上?若能,必须从离B端至少多远处起跑?这样跑是否安全,说明原因.
(2)根据(1)中的分析和计算,提出能安全越过障碍的具体方案.
正确答案
解:(1)直接跳落地时间为t,则:,
以最大速度从B跳出的水平位移为x,有:x=vmt,
设加速距离为x0,有:,
解得:x0=2.64m<L,
代入解得:x=4.55m>x1+x2,:
此跳当水平位移为x1+d=vmt′时,竖直位移为y1,有
,
代入数据解得:y′=0.88m<h1-h2,
由上分析可知特种兵能直接跳过障碍,但由,
解得落地的竖直分速度为:vy=7m/s>vy0,故落地不安全.
(2)由高台跳到矮墙顶,在脚触墙顶瞬间又立即水平跳出,可安全落到平台PQ上,设特种兵从B点跳出的速度为v0,
则x=v0t1,其中x=x1+△d,,
从矮墙上再次水平跳出的速度v′=v0×80%,要落到平台PQ上,则有:
x2-△d=v′t2,
解得特种兵从B点水平跳出的最小速度为:v0min=5.0m/s,
最小加速距离为xmin,有:=1.56m.
答:(1)特种兵能直接从B端跳过矮墙落到平台PQ上,必须从离B端2.64m远处起跑,落地不安全.
(2)至少从距B端1.56m开始加速,先由高台跳到矮墙顶,在脚触墙顶瞬间又立即水平跳出,可安全落到平台PQ上.
解析
解:(1)直接跳落地时间为t,则:,
以最大速度从B跳出的水平位移为x,有:x=vmt,
设加速距离为x0,有:,
解得:x0=2.64m<L,
代入解得:x=4.55m>x1+x2,:
此跳当水平位移为x1+d=vmt′时,竖直位移为y1,有
,
代入数据解得:y′=0.88m<h1-h2,
由上分析可知特种兵能直接跳过障碍,但由,
解得落地的竖直分速度为:vy=7m/s>vy0,故落地不安全.
(2)由高台跳到矮墙顶,在脚触墙顶瞬间又立即水平跳出,可安全落到平台PQ上,设特种兵从B点跳出的速度为v0,
则x=v0t1,其中x=x1+△d,,
从矮墙上再次水平跳出的速度v′=v0×80%,要落到平台PQ上,则有:
x2-△d=v′t2,
解得特种兵从B点水平跳出的最小速度为:v0min=5.0m/s,
最小加速距离为xmin,有:=1.56m.
答:(1)特种兵能直接从B端跳过矮墙落到平台PQ上,必须从离B端2.64m远处起跑,落地不安全.
(2)至少从距B端1.56m开始加速,先由高台跳到矮墙顶,在脚触墙顶瞬间又立即水平跳出,可安全落到平台PQ上.
如图,物体甲从高H处以速度v1平抛,同时物体乙从距甲水平方向距离s处由地面以初速度v2竖直上抛,不计空气阻力,则两物体在空中相遇的叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、两球相遇时,竖直方向上的位移大小之和为H,则 +v2t-
gt2=H,解得:t=
,故A正确;
B、C、如果相遇发生在乙上升的过程中,则 t=<
,解得:v2>
,如果相遇发生在乙下降过程中,则t=
>
,v2<
,故B正确,C错误;
D、若相遇点离地面的高度为 ,则:
gt2=
,解得:v2=
,故D正确
故选:ABD
平抛物体的初速度为v0,当水平方向分位移与竖直方向分位移相等时,不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当水平方向分位移与竖直方向分位移相等时有:,解得t=
.故A正确.
B、水平分速度vx=v0,竖直分速度vy=gt=2v0,两分速度不等,合速度v=.故B正确,C错误.
D、水平位移x=,所以位移大小s=
.故D正确.
本题选错误的,故选C.
以9.8m/s的水平初速度抛出的物体,飞行一段时间后,垂直撞入倾角为30°的斜面上,求物体在空中飞行的时间.
正确答案
解:小球撞在斜面上的速度与斜面垂直,将该速度分解,如图.
则tan60°=,则vy=v0tan60°=gt,所以t=
.
答:物体在空中飞行的时间为.
解析
解:小球撞在斜面上的速度与斜面垂直,将该速度分解,如图.
则tan60°=,则vy=v0tan60°=gt,所以t=
.
答:物体在空中飞行的时间为.
山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动,一滑雪道ABC的底部是一段半径为R的圆弧,圆弧的末端c的切线沿水平力,向c点到地面之间是一悬崖峭壁,如图所示.已知AC间的高度差为h,运动员连同滑雪装备总质量为m,开始时运动员从A点由静止下滑,滑到C点后被水平抛出,运动员经过时间t落到了峭壁下面的水平地面上,不计空气阻力和雪道的摩擦阻力(重力加速度为g),求:
(1)运动员到达C点所受雪道的支持力的大小
(2)运动员落地前瞬间的速度大小.
正确答案
解:(1)根据机械能守恒定律有 mgh=
在C点对运动员受力分析,如图所示:
据牛顿第二定律有 FN-mg=m
解得:C点对运动员的支持力FN=;
(2)离开C点后做平抛运动,则有:
vy=gt
v==
答:(1)运动员到达C点所受雪道的支持力的大小为;
(2)运动员落地前瞬间的速度大小为.
解析
解:(1)根据机械能守恒定律有 mgh=
在C点对运动员受力分析,如图所示:
据牛顿第二定律有 FN-mg=m
解得:C点对运动员的支持力FN=;
(2)离开C点后做平抛运动,则有:
vy=gt
v==
答:(1)运动员到达C点所受雪道的支持力的大小为;
(2)运动员落地前瞬间的速度大小为.
(2015秋•孝感月考)在某次自由式滑雪比赛中,运动员在较高的雪坡上滑到某一弧形部位处,沿水平方向飞出,在空中划过一段抛物线后,再落到雪坡上,如图所示,若忽略空气阻力,雪坡的倾角为θ,飞出时的速度大小为v0,则下列说法错误的是( )
正确答案
解析
解:A、设在空中飞行时间为t,运动员在竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动,运动员落在斜坡上时,有:tanθ==
,则飞行的时间t=
;故A正确.
B、运动员的落点与起飞点的距离是 S==
;故B正确.
C、运动员落到斜坡上时竖直分速度大小为:vy=gt=2v0tanθ,速度大小为 v==
≠
.故C错误.
D、竖直方向的高度是h=gt2=
.故D正确.
本题选错误的,故选:C
将一个小球从高h=5m处以速度v0=2m/s水平抛出,空气阻力忽略不计,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)小球的飞行时间;
(2)小球通过的水平位移.
正确答案
解:(1)小球做平抛运动,竖直方向上做自由落体运动,
由h=得:小球的飞行时间 t=
=
s=1s
(2)小球做平抛运动,水平分运动为匀速直线运动.
所以小球通过的水平位移 x=v0t=2×1m=2m.
答:
(1)小球的飞行时间为1s.
(2)小球通过的水平位移为2m.
解析
解:(1)小球做平抛运动,竖直方向上做自由落体运动,
由h=得:小球的飞行时间 t=
=
s=1s
(2)小球做平抛运动,水平分运动为匀速直线运动.
所以小球通过的水平位移 x=v0t=2×1m=2m.
答:
(1)小球的飞行时间为1s.
(2)小球通过的水平位移为2m.
弹射枪在离地20m的高处以5.0m/s的速度向水平方向发射一颗钢珠,经1.Os后,钢珠离地面的高度为______m,钢珠沿竖直方向的速度大小为______m/s;钢珠落地点到抛出点的水平距离为______ m.(取g=10m/s2)
正确答案
15
10
10
解析
解:1s后下降的高度,
则钢珠离地的高度h2=h-h1=20-5m=15m.
1s后的竖直分速度vy=gt=10×1m/s=10m/s.
根据h=得,
t=.
则水平距离x=v0t=5×2m=10m.
故答案为:15,10:10
如图所示,半圆形轨道凹槽静止放置在水平地面上,A点位于半圆形凹槽左边缘,B点位于凹槽上某一点,轨道半径为R,在AB间斜靠一光滑且足够长的木板,在A点有a、b两球(视为质点),a球由静止释放沿斜面下滑到B点,同时b球以某速度v0水平抛出,正好打在B点,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、a球在斜面上运动,加速度小于g,位移大于R,b球是平抛运动,竖直分位移是自由落体运动,竖直分运动的位移为R,加速度为g,根据位移公式,b球先到达B点,故A错误;
B、平抛运动的速度方向的反向延长线与水平分位移的交点为水平分位移的中点,而垂直于过落点的切线的方向是半径方向,显然矛盾,故B错误;
C、假设木板与水平方向的夹角是60°,
对a球,加速度为:a=gsin60°,位移为R,根据位移公式,有:
R=
解得:=
对平抛运动,竖直分位移为:y=
根据分位移公式,有:y=
解得:
显然,
故C错误;
D、如果b球落在凹槽最低点,则:
R=v0t
R=
联立解得:
v0=
如果v0=>
时,则可判断b球落点位于凹槽最低点的右侧,故D正确;
故选:D
如图为测量子弹速率的一种装置,子弹沿水平方向射穿A纸片后又射穿B纸片.已知两纸片间的距离为8m,两小孔的高度差为5m,穿过A时的速率为多少?达到B纸片上速度的大小?g=10m/s2.
正确答案
解:平抛运动水平方向做匀速直线运动,则有:
子弹运动到B的时间为:t=
而子弹从A到B的竖直分运动为自由落体,由h=得运动时间为:
t=
联立以上两式得:v0=s=8×
=8m/s
达到B纸片上速度的大小 v==
=
=12.8m/s
答:子弹穿过A时的速率为8m/s,达到B纸片上速度的大小是12.8m/s.
解析
解:平抛运动水平方向做匀速直线运动,则有:
子弹运动到B的时间为:t=
而子弹从A到B的竖直分运动为自由落体,由h=得运动时间为:
t=
联立以上两式得:v0=s=8×
=8m/s
达到B纸片上速度的大小 v==
=
=12.8m/s
答:子弹穿过A时的速率为8m/s,达到B纸片上速度的大小是12.8m/s.
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