- 平抛运动
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关于平抛运动,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由于平抛运动的加速度不变,等于g,根据△v=gt知,任意相等时间内速度变化量相同.故A正确.
B、由h=得 t=
,可知在同一高度抛出的物体,在空中运动的时间相等,故B错误.
C、竖直方向物体的分运动是自由落体运动,由推论知:从抛出点开始,连续相等的时间内竖直方向位移分量之比为1:3:5…,故C错误.
D、物体的水平射程 x=v0t=v0,则知水平射程由初速度和高度共同决定,初速度越大,物体的水平射程不一定越大,故D错误.
故选:A.
如图是利用传送带装运煤块的示意图.其中,传送带长20m,倾角θ=37°,煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.8,传送带的主动轮和从动轮半径相等,主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度H=1.8m,与运煤车车箱中心的水平距离x=1.2m.现在传送带底端由静止释放一些煤块(可视为质点)其质量为2kg,煤块在传送带的作用下先做匀加速直线运动,后与传送带一起做匀速运动,到达主动轮时随轮一起匀速转动.要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)传送带匀速运动的速度v及主动轮和从动轮的半径R;
(2)煤块在传送带上由静止开始加速至与传送带速度相同所经过的时间t.
(3)传送带由于传送煤块多消耗多少电能?
正确答案
解:( l )由平抛运动的公式,得x=vt
代入数据解得v=
=2m/s.
要使煤块在轮的最高点做平抛运动,则煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零,由牛顿第二定律,得
代入数据得R==0.4m
(2)由牛顿第二定律F=ma得
a==0.8×10×0.8-10×0.6=0.4m/s2
由v=v0+at得,加速过程时间=5s
(3)根据s=at2 得,S=5m
S带=vt=2×5=10m
△S=S带-S=10-5=5m
由能量守恒得
E=mglsin37°+mv2+f△S
=J=308J.
答:(1)传送带匀速运动的速度为2m/s,从动轮的半径为0.4m.
(2)煤块在传送带上由静止开始加速至与传送带速度相同所经过的时间为5s.
(3)传送带由于传送煤块多消耗308J电能.
解析
解:( l )由平抛运动的公式,得x=vt
代入数据解得v=
=2m/s.
要使煤块在轮的最高点做平抛运动,则煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零,由牛顿第二定律,得
代入数据得R==0.4m
(2)由牛顿第二定律F=ma得
a==0.8×10×0.8-10×0.6=0.4m/s2
由v=v0+at得,加速过程时间=5s
(3)根据s=at2 得,S=5m
S带=vt=2×5=10m
△S=S带-S=10-5=5m
由能量守恒得
E=mglsin37°+mv2+f△S
=J=308J.
答:(1)传送带匀速运动的速度为2m/s,从动轮的半径为0.4m.
(2)煤块在传送带上由静止开始加速至与传送带速度相同所经过的时间为5s.
(3)传送带由于传送煤块多消耗308J电能.
如图所示,一个物体以v=10m/s的初速度水平抛出,
s后物体到达A点时的速度与竖直方向的夹角为(g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:经s时物体的速度:vy=gt=10
s.
速度与竖直方向夹角的正切值:tanα==
=
所以α=30°故A正确,B、C、D错误.
故选A.
以初速为v0,射程(水平距离)为s的平抛运动轨迹制成一光滑轨道.一物体由静止开始从轨道顶端滑下,当其到达轨道底部时,物体的速率为多大?其水平方向的速度大小为多少?
正确答案
解:由平抛运动规律知:
水平方向:s=v0t,
竖直方向:h=gt2,
解得轨道的高度为:h=;
当物体沿轨道下滑时,根据机械能守恒定律得:mv2=mgh,
解得物体到达轨道底部时的速率为:v=.
设θ是轨道的切线与水平方向的夹角,即为平抛运动末速度与水平方向的夹角,α是平抛运动位移方向与水平方法的夹角,根据平抛运动的结论有:tanθ=2tanα,
又因tanα==
,所以tanθ=
,由三角函数基本关系式得:cosθ=
,
则把cosθ代入水平方向速度大小的关系式vx=vcosθ得:Vx=
答:当其到达轨道底部时,物体的速率为;其水平方向的速度大小为
.
解析
解:由平抛运动规律知:
水平方向:s=v0t,
竖直方向:h=gt2,
解得轨道的高度为:h=;
当物体沿轨道下滑时,根据机械能守恒定律得:mv2=mgh,
解得物体到达轨道底部时的速率为:v=.
设θ是轨道的切线与水平方向的夹角,即为平抛运动末速度与水平方向的夹角,α是平抛运动位移方向与水平方法的夹角,根据平抛运动的结论有:tanθ=2tanα,
又因tanα==
,所以tanθ=
,由三角函数基本关系式得:cosθ=
,
则把cosθ代入水平方向速度大小的关系式vx=vcosθ得:Vx=
答:当其到达轨道底部时,物体的速率为;其水平方向的速度大小为
.
第六届亚冬会在长春刚刚落下帷幕,中国体育代表团获得了可喜的好成绩.如下图所示,高台滑雪运动员从跳台边缘的O点以水平方向的速度跳出.他离开跳台时的速度为v0=8.0m/s,运动员连同滑雪板的质量为m=50kg,他落到了斜坡上的A点,斜坡与水平面的夹角为37°,O点位于斜坡上的B点的正上方,OB之间的高度为h=3.2m..忽略空气阻力的影响,重力加速度g=10m/s2.求运动员在空中飞行的时间t以及运动员落在斜坡上的速度大小v.(sin37°=0.6)
正确答案
解:
根据几何关系可知:
竖直方向位移:H=OB+BD=h+xtanθ
而:H=,x=v0t
带入数据解得:t=1.6s
vy=gt=16m/s
此时运动员的速度:=8
m/s
答:运动员在空中飞行的时间t为1.6s,运动员落在斜坡上的速度大小为8m/s
解析
解:
根据几何关系可知:
竖直方向位移:H=OB+BD=h+xtanθ
而:H=,x=v0t
带入数据解得:t=1.6s
vy=gt=16m/s
此时运动员的速度:=8
m/s
答:运动员在空中飞行的时间t为1.6s,运动员落在斜坡上的速度大小为8m/s
在一次“飞车过黄河”的表演中,汽车在空中飞经最高点后在对岸着地.已知汽车从最高点至着地点经历时间约为0.8s,两点间的水平距离约为30m,忽略空气阻力,则汽车在最高点时的速度约为______m/s.最高点与着地点间的高度差约为______m.(取g=10m/s2)
正确答案
37.5
3.2
解析
解:根据x=v0t得,汽车在最高点的速度.
根据h=得,最高点和着地点的高度差为h=
.
故答案为:37.5,3.2
如图所示水平屋顶高H=5m,围墙高h=3.2m,围墙到房子的水平距离L=3m,围墙外空地宽x=10m,不考虑空气阻力,为使小球从屋顶水平飞出并落在围墙外的空地上,g取10m/s2,则小球离开屋顶时速度v0的大小范围是( )
正确答案
解析
解:若v太大,小球落在马路之外,故球要落在马路上,v的最大值vmax为球落在马路最右侧时的平抛初速度.
小球做平抛运动,设运动时间为t1.
则小球的水平位移:L+x=vmaxt1,
小球的竖直位移:H=gt12
解以上两式得:最大速度:vmax=(L+x)=(3+10)×
m/s=13m/s.
若v太小,小球就被墙挡住,球将不能落在马路上,v的最小值vmin时球恰好越过围墙的最高点落在马路上时的平抛初速度.
设小球运动到P点所需时间为t2,
则此过程中小球的水平位移:L=vmint2
小球的竖直方向位移:H-h=gt22
解以上两式得:vmin=L=3×
m/s=5m/s
因此v0的范围是vmin≤v≤vmax,即5m/s≤v≤13m/s.
故选:C
如图所示,一小球从距水平地面h高处,以初速度v0水平抛出.
(1)求小球落地点距抛出点的水平位移;
(2)若其他条件不变,只用增大抛出点高度的方法使小球落地点到抛出点的水平位移增大到原来的2培,求抛出点距地面的高度.(不计空气阻力)
正确答案
解:(1)在竖直方向上有:
h=gt2 ①
在水平方向上,设小球落地点距抛出点的水平位移为x,则:
x=v0t ②
所以x=v0 ③
(2)因为小球落地点距抛出点的水平位移增大到原来的2倍,所以小球在空中的运动时间增大到原来的2倍,则此时小球抛出点距地面的高度
h′=g(2t)2 ④
联立①、④可得h′=4h ⑤
答:(1)小球落地点距抛出点的水平位移为v0;
(2)抛出点距地面的高度为4h.
解析
解:(1)在竖直方向上有:
h=gt2 ①
在水平方向上,设小球落地点距抛出点的水平位移为x,则:
x=v0t ②
所以x=v0 ③
(2)因为小球落地点距抛出点的水平位移增大到原来的2倍,所以小球在空中的运动时间增大到原来的2倍,则此时小球抛出点距地面的高度
h′=g(2t)2 ④
联立①、④可得h′=4h ⑤
答:(1)小球落地点距抛出点的水平位移为v0;
(2)抛出点距地面的高度为4h.
一物体被水平抛出后ts,2ts,3ts内竖直下降的距离之比为______,通过的水平距离之比为______.
正确答案
解:根据h=得,在水平抛出后ts,2ts,3ts内竖直下降的距离之比为1:4:9.
根据x=v0t得,通过的水平距离之比为1:2:3.
故答案为:1:4:9,1:2:3
解析
解:根据h=得,在水平抛出后ts,2ts,3ts内竖直下降的距离之比为1:4:9.
根据x=v0t得,通过的水平距离之比为1:2:3.
故答案为:1:4:9,1:2:3
一把雨伞,圆形伞面的半径为r,伞面边缘距地面的高度为h.以角速度ω旋转这把雨伞,问伞面边缘上甩出去的水滴落在地面上形成的圆的半径R为多少?
正确答案
解:水滴从伞面边缘甩出去以后做平抛运动,水滴的水平速度为:
v0=ωr
根据h=得:t=
,
则水平位移为:x=
,
如图所示为俯视图,表示水滴从a点甩离伞面,落在地面上的b点;O是转动轴(圆心),可见水滴落在地面上形成的圆的半径为:
R==
.
答:伞面边缘上甩出去的水滴落在地面上形成的圆的半径R为.
解析
解:水滴从伞面边缘甩出去以后做平抛运动,水滴的水平速度为:
v0=ωr
根据h=得:t=
,
则水平位移为:x=
,
如图所示为俯视图,表示水滴从a点甩离伞面,落在地面上的b点;O是转动轴(圆心),可见水滴落在地面上形成的圆的半径为:
R==
.
答:伞面边缘上甩出去的水滴落在地面上形成的圆的半径R为.
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