- 平抛运动
- 共7059题
高台滑雪运动员经过一段滑行后从斜坡上O点水平飞出,斜坡与水平面的夹角θ=37°,运动员连同滑雪板的总质量m=50kg,他落到了斜坡上的A点,A点与O点的距离s=12m,如图所示.忽略斜坡的摩擦和空气阻力的影响,重力加速度g=10m/s2.(sin37°=0.6;cos37°=0.8)
(1)运动员在空中飞行了多长时间?
(2)求运动员离开O点时的速度大小.
正确答案
解:(1)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,
得:s×sin37°= gt2
解得t=1.2s
(2)因为水平射出为:x=scos37°,时间为t=1.2s,
所以v0==8m/s
答:(1)运动员在空中飞行了1.2s;(2)运动员离开O点时的速度大小为8m/s.
解析
解:(1)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,
得:s×sin37°= gt2
解得t=1.2s
(2)因为水平射出为:x=scos37°,时间为t=1.2s,
所以v0==8m/s
答:(1)运动员在空中飞行了1.2s;(2)运动员离开O点时的速度大小为8m/s.
2014年1月11日凌晨1点30分左右,香格里拉古城四方街发生火灾,接警的消防车在灭火中发挥了重要的作用.假如消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水炮组成,如图所示,消防水炮离地高度为H,建筑物上的着火点离地高度为h,水炮与火点的水平距离为x,水泵的功率为P,假设水是由平地抽得,整个供水系统的效率η=0.6.水从水炮水平射出,不计空气阻力,取g=10m/s2.
(1)若H=20m,h=15m,水炮出水速度v0=30m/s,水恰好落在着火点,求水炮与起火建筑物之间的水平距离x;
(2)在(1)问中,若水炮每秒出水量m0=60kg,求水泵的功率P;
(3)当完成高层灭火后,还需要对散落在火点正下方地面上A点的燃烧物进行灭火,假设供水系统的效率η不变,水炮出水口的横截面积不变,水泵功率应调整为P′,则P′应为多大?
正确答案
解:(1)已知水炮射出的水做平抛运动,根据题意水射出后到着火点,
竖直方向运动的位移:H-h=
可得射出的水在空中运动的时间为:t=1s,
则水在水平方向上运动的位移为:x=v0t=30m
(2)将平地上的水抽到20m高处并以v0射出,此过程中只有重力和水泵对水做功,动能定理有:
Ptη-(m0t)gH=(m0t)v02
可得水泵的功率:P=6.5×104W
(3)根据平抛运动规律,射出的水在竖直方向的位移为H=20m
则H=gt′2,得:t′=2s
由(1)知水平方向位移x=30m,所以可得此时水炮射出水的速度:;
由于出水口的横截面积一定,故水炮以速度v0=30m/s射出时每秒出水量m0=60Kg,则当水炮以速度v0′=15m/s射出时,每秒出水量:m0′=30kg;
所以此时水泵转出功率:
由P′tη-(m0′t)gH=(m0′t)
得P′=1.56×104W
答:(1)水炮与起火建筑物之间的水平距离为30m;
(2)水泵的功率为6.5×104W;
(3)P′应为1.56×104W
解析
解:(1)已知水炮射出的水做平抛运动,根据题意水射出后到着火点,
竖直方向运动的位移:H-h=
可得射出的水在空中运动的时间为:t=1s,
则水在水平方向上运动的位移为:x=v0t=30m
(2)将平地上的水抽到20m高处并以v0射出,此过程中只有重力和水泵对水做功,动能定理有:
Ptη-(m0t)gH=(m0t)v02
可得水泵的功率:P=6.5×104W
(3)根据平抛运动规律,射出的水在竖直方向的位移为H=20m
则H=gt′2,得:t′=2s
由(1)知水平方向位移x=30m,所以可得此时水炮射出水的速度:;
由于出水口的横截面积一定,故水炮以速度v0=30m/s射出时每秒出水量m0=60Kg,则当水炮以速度v0′=15m/s射出时,每秒出水量:m0′=30kg;
所以此时水泵转出功率:
由P′tη-(m0′t)gH=(m0′t)
得P′=1.56×104W
答:(1)水炮与起火建筑物之间的水平距离为30m;
(2)水泵的功率为6.5×104W;
(3)P′应为1.56×104W
如图所示,横截面为直角三角形的两个相同斜面紧靠在一起,固定在水平面上,它们的竖直边长都是各自底边长的一半.现有三个小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右水平抛出,最后落在斜面上.其落点分别是a、b、c,其中a点位置最低,c点位置最高.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AC、根据h=gt2得 t=
知平抛运动的时间由高度决定,落在a点的小球下落的高度最大,则飞行时间最长,由速度变化量△v=gt,可知落在a点的小球飞行过程速度变化最大,故A、C错误.
B、三个小球均做平抛运动,加速度都是g,相同,则速度变化快慢一样,故B错误.
D、三个小球均做平抛运动,轨迹是抛物线,落在a点的小球瞬时速度不可能与斜面垂直.对于落在b、c两点的小球:竖直速度是gt,水平速度是v,由题意有:斜面的夹角是arctan0.5,要合速度垂直斜面,把两个速度合成后,需要,即v=0.5gt,那么在经过t时间的时候,竖直位移为0.5gt2,水平位移为vt=(0.5gt)•t=0.5gt2 即若要满足这个关系,需要水平位移和竖直位移都是一样的,显然在图中b、c是不可能完成的,因为在b、c上水平位移必定大于竖直位移,所以落到两个斜面上的瞬时速度都不可能与斜面垂直,故D正确.
故选:D.
(2015秋•阿克苏地区校级期末)从地面上方某点,将一小球以10m/s的初速度沿水平方向抛出,小球经过1s落地,不计空气阻力,取g=10m/s2.求小球的位移和落地速度.
正确答案
解:小球平抛运动,由平抛运动公式:
(1)竖直方向:=
水平方向:x=v0t=10×1m=10m
落地位移时的位移:,
位移与水平方向夹角为φ,.
(2)落地时竖直方向速度:vy=gt=10×1m/s=10m/s
落地速度:
落地速度与水平方向夹角为θ,.
答:(1)小球的位移为m,方向与水平方向的夹角arctanφ;
(2)落地的速度为m/s,方向与水平方向的夹角为45°.
解析
解:小球平抛运动,由平抛运动公式:
(1)竖直方向:=
水平方向:x=v0t=10×1m=10m
落地位移时的位移:,
位移与水平方向夹角为φ,.
(2)落地时竖直方向速度:vy=gt=10×1m/s=10m/s
落地速度:
落地速度与水平方向夹角为θ,.
答:(1)小球的位移为m,方向与水平方向的夹角arctanφ;
(2)落地的速度为m/s,方向与水平方向的夹角为45°.
如图所示,半径R=0.2m的圆盘水平放置,绕竖直轴OO′匀速动转,在圆心O正上方h=0.8m高处固定一水平轨道PQ,转轴和水平轨道交于O′点.一质量m=1kg的小车(可视为质点),在F=4N的水平恒力作用下,从O′左侧x0=1m处由静止开始沿轨道向右运动,当小车运动到O′点时,从小车上自由释放一小球,此时圆盘半径OA与x轴重合.规定经过O点水平向右为x轴正方向.小车与轨道间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2.
(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O′点的速度;
(2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为多大?
(3)为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围.
正确答案
解:(1)小球离开小车后,由于惯性,将以离开小车时的速度作平抛运动,
R=vt
小车运动到O′点的速度v==0.5m/s
(2)为使小球刚好落在A点,则小球下落的时间为圆盘转动周期的整数倍,有,其中k=1,2,3…
即rad/s,其中k=1,2,3…
(3)小球若能落到圆盘上,其在O′点的速度范围是:0<v≤0.5m/s
设水平拉力作用的最小距离与最大距离分别为x1、x2,对应到达O′点的速度分别为0、1m/s.
由动能定理,有 Fx1-μmgx0=0
代入数据解得x1=0.5m
根据动能定理,有
代入数据解得x2=0.53m或m
则水平拉力F作用的距离范围 0.5m<x≤0.53m
答:(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O′点的速度0.5m/s.
(2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为rad/s,其中k=0,1,2,3…
(3)为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围 0.5m<x≤0.53m.
解析
解:(1)小球离开小车后,由于惯性,将以离开小车时的速度作平抛运动,
R=vt
小车运动到O′点的速度v==0.5m/s
(2)为使小球刚好落在A点,则小球下落的时间为圆盘转动周期的整数倍,有,其中k=1,2,3…
即rad/s,其中k=1,2,3…
(3)小球若能落到圆盘上,其在O′点的速度范围是:0<v≤0.5m/s
设水平拉力作用的最小距离与最大距离分别为x1、x2,对应到达O′点的速度分别为0、1m/s.
由动能定理,有 Fx1-μmgx0=0
代入数据解得x1=0.5m
根据动能定理,有
代入数据解得x2=0.53m或m
则水平拉力F作用的距离范围 0.5m<x≤0.53m
答:(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O′点的速度0.5m/s.
(2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为rad/s,其中k=0,1,2,3…
(3)为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围 0.5m<x≤0.53m.
某人在竖直墙壁上悬挂一镖靶,他站在离墙壁一定距离的某处,先后将两只飞镖A、B由同一位置水平掷出,两只飞镖插在靶上的状态如图所示,若不计空气阻力,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、飞镖B下落的高度大于飞镖A下落的高度,根据h=得,t=
,B下降的高度大,则B镖的运动时间长.故A错误.
B、因为水平位移相等,B镖的时间长,则B镖的初速度小.故B错误,C正确.
D、平抛运动的时间与质量无关,本题无法比较两飞镖的质量.故D错误.
故选:C.
如图所示,将一小球从倾角为30°的斜面上方M 点以初速度v0水平抛出后,落到斜面上N 点,MN 与斜面夹角60°且MN=4m.不计空气阻力,重力加速度大小g=10m/s2,则v0的大小为( )
正确答案
解析
解:根据几何关系可知,小球做平抛运动的水平位移为:
x=,
竖直方向的位移为:h=,
则小球运动的时间为:t=s,
则初速度为:,故A正确.
故选:A
如图所示,AB为斜面,BC为水平面,从A点以水平速度v0抛出一小球,其落点到A的水平距离为x1;从A点以速度3v0抛出小球,其落点到A的水平距离为x2,不计空气阻力,则小x1:x2可能等于( )
正确答案
解析
解:A、若都落在水平面上,由h=,得:t=
,则两球运动的时间相等,水平方向有:x=vt,则得:x1=v0t,x2=3v0t,所以:x1:x2=1:3;故A正确;
C、若都落在斜面上,设斜面与水平面的夹角为θ,水平位移:x=vt,竖直位移:y=,则有:tanθ=
,水平位移:x=
,所以:x1:x2=1:9.故C正确;
B、D都落在斜面上时,两个的水平位移比值最大,都在水平面上时,两个的水平位移的比值最小,其他的情况应在两者之间,故B正确,而D错误.
故选:ABC
如图所示,一2Kg小球在空中以初速度v0=6m/s水平抛出,不计空气阻力,g=10m/s2,当速度大小v=10m/s时,小球受到重力的冲量I=______N•S;重力做功W=______J;小球下落的高度h=______m.
正确答案
16
64
3.2
解析
解:根据动量定理得:
小球受到重力的冲量 I=m△v=mvy=m=2×
=16N•s
根据动能定理得:
重力做功 W==
J=64J
由W=mgh得 h==
m=3.2m
故答案为:16,64,3.2.
如图所示,倾角为θ的斜面长为L,在顶端水平抛出一小球,小球刚好落在斜面的底端,那么,小球初速度v0大小为______.
正确答案
Lcosθ
解析
解:在竖直方向上小球做自由落体运动,则有:
Lsinθ=,
解得:t=.
水平方向小球做匀速直线运动,则初速度为:
v0==Lcosθ
.
故答案为:Lcosθ.
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