- 平抛运动
- 共7059题
一水平放置的水管,距地面高h=l.8m,管内横截面积S=2.0cm2.有水从管口处以不变的速度v=2.0m/s源源不断地沿水平方向射出,设出口处横截面上各处水的速度都相同,并假设水流在空中不散开.取重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力.求水流稳定后在空中有多少立方米的水.
正确答案
以t表示水由喷口处到落地所用的时间,有 h=gt2,
单位时间内喷出的水量为Q=S v,
空中水的总量应为 V=Q t,
由以上各式得 V=S•v•=2.4×10-4m3,
答:在空中的水的总量为2.4×10-4m3.
如图所示,在高15m的平台上,有一个质量为0.2kg的小球被细线拴在墙上,球与墙之间有一个被压缩的轻弹簧,当细线被烧断时,小球被弹出,已知小球落地时的速度方向与水平成60 °夹角,忽略一切阻力,求轻弹簧被压缩时具有的弹性势能。(g=10m/s2)
正确答案
10J
(1)如图1所示,在高为h的平台边缘抛出小球A,同时在水平地面上距台面边缘水平距离为s处竖直上抛小球B,两球运动轨迹在同一竖直平面内,不计空气阻力,重力加速度为g.若两球能在空中相遇,则小球A的初速度vA应大于______,A、B两球初速度之比为______.
(2)在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度的拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条.
①实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列哪些说法是正确的______(填字母代号).
A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
②同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是______ (填字母代号).
A.两细绳必须等长
B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
(3)要测量电压表V1的内阻RV,其量程为2V,内阻约为2kΩ.实验室提供的器材有:
电流表A,量程0.6A,内阻约0.1Ω;
电压表V2,量程5V,内阻5kΩ;
定值电阻R1,阻值30Ω;
定值电阻R2,阻值3kΩ;
滑动变阻器R3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A;
电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω;
开关S一个,导线若干.
①有人拟将待测电压表V1和电流表A串连接入电压合适的测量电路中,测出V1的电压和电流,再计算出RV.该方案实际上不可行,其最主要的原因是______;
②请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路.要求测量尽量准确,实验须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成.试在图2中画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连好),并标出所选元件的相应字母代号;
③由上问写出V1内阻RV的表达式,说明式中各测量量的物理意义.
正确答案
(1)由于A做平抛运动有:s=vAt′,h=,要使两球在空中相遇,所用时间小于t,所以vA>s
.
由s=vAt,
h-h′=,
h=VBt′-
解得:=
(2)①实验中两次拉伸橡皮条要将橡皮条拉伸相同长,即将橡皮条和绳的结点拉到相同位置.故选BD;
②为了减小实验误差,尽可能使弹簧秤、细绳、橡皮条与木板平行;为了能更好地确定力的方向,细绳要长些,
标记同一细绳方向的两点要远些.故选BD.
(3)①由于电压表的内阻很大,流过的电流较小,待测电压表V1和电流表A串连接入电压合适的测量电路中,电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流;
②由于电压表V1接入电路后,由电流通过时其两端电压可以直接读出,因而利用串联分压的特点,选用标准电压表V2和定值电阻R2,
反复测量通过滑动变阻器R3控制即可.测量电压表V1内阻Rv的实验电路如图所示;
③根据串联电路的特点:=
(式中U1表示V1的电压,U2表示V1 和R2串联的总电压),所以Rv=
.
故答案为:(1)s,
;(2)①B D ②B D;(3)①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流,②测量电压表V1内阻Rv的实验电路如图所示;③Rv=
式中U1表示V1的电压,U2表示V1和R2串联的总电压.
从某一建筑物的楼顶平台上将一小石子以v0=12m/s水平抛出,不计空气阻力,测得小石子落到水平地面前最后1s内的位移是20m.(g=10m/s2)求:
(1)最后1s内小石子下落的高度;
(2)小石子抛出后运动的总时间;
(3)建筑物楼顶平台距地面的高度.
正确答案
(1)小球在最后1s内,水平分位移x2=v0t2=12m
位移S2==20m
由以上两式可得y2=16m
(2)(3)设建筑物楼顶平台的高度为H,石子下落的总时间为t,则有
H=gt2
H-y2=g(t-1)2
由以上两式可得t=2.1s,H=22.05m;
答:(1)最后1s内小石子下落的高度为16m;
(2)小石子抛出后运动的总时间为2.1s;
(3)建筑物楼顶平台距地面的高度为22.05m.
一人用一根长1m,只能承受46N的绳子,拴着一个质量为1kg的小球,在竖直平面内作圆周运动,已知转轴O离地6m,如图6所示,要使小球到达最低点时绳断,求小球到达最低点的最小速率及此条件下小球落地点到O点的水平距离.
正确答案
在最低点,小球做圆周运动的向心力是拉力和重力的合力,
T-mg=m,
绳子要断开,拉力达到最大值46N,
v==
m/s=6m/s.
因为在最低点的速度是水平的,所以断开后,小球做平抛运动,抛出点离地面的高度为5m,
由h=gt2
t==
s=1s
x=v0t=6×1m=6m
答:小球到达最低点的最小速率为6m/s,此条件下小球落地点到O点的水平距离为6m.
如图,ABC和ABD为两个光滑固定轨道,A、B、E在同一水平面上,C、D、E在同一竖直线上,D点距水平面的高度为h,c点的高度为2h.一滑块从A点以初速度v0分别的沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出.求
(1)滑块从C处落到水平面的时间;
(2)滑块从C处落到水平面时,落点与E的距离;
(3)为实现落点与E的距离SCE<SDE,v0应满足什么条件?
正确答案
(1)根据2h=gt2,解得t=
.
(2)根据动能定理得,-mg•2h=mv2-
mv02
解得v=.
则sc=vt=.
(3)同理sD=.
因为sc=.
要SCE<SDE,也就是要有2(v02-4gh)<v02-2gh,
所以v02<6gh,
又滑块必须能到达C点,
即 vC2=v02-4gh,
所以 v02>4gh,
因此初速度应满足<υ0<
.
答:(1)滑块从C处落到水平面的时间t=
(2)滑块从C处落到水平面时,落点与E的距离Sc=
(3)v0应满足<υ0<
.
如图所示,在距地面一定高度的地方以初速度v0向右水平抛出一个质量为m,带负电,电量为Q的小球,小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离.求:若在空间加上一竖直方向的匀强电场,使小球的水平距离增加为原来的2倍,求此电场场强的大小和方向.
正确答案
小球在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做初速度为0的匀加速直线运动.
水平位移x=v0t,小球的水平距离增加为原来的2倍,知时间变为原来的2倍.
因为 h=at2,知加上电场后加速度变为原来的
,即a=
g=
E=,方向向下.
故电场场强的大小为,方向竖直向下.
如图所示,水平轨道上轻弹簧左端固定,弹簧处于自然状态时,其右端位于P点,现用一质量m=0.1 kg的小物块(可视为质点)将弹簧压缩后释放,物块经过P点时的速度v0=6 m/s,经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆光滑轨道的切线进入竖直固定的圆轨道,最后物块经轨道最低点A抛出后落到B点,若物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.15,s=4 m,R=1 m,A到B的竖直高度h=1.25 m,取g=10 m/s2。
(1)求物块到达Q点时的速度大小(保留根号)。
(2)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动,简单说明理由。
(3)若物块从A水平抛出的水平位移大小为4 m,求物块在A点时对圆轨道的压力。
正确答案
解:(1)物块由P-Q:a=-μ
得:
(2)由于vt>=
m/s,所以物块能经过点沿圆周轨道运动
(3)物块A-B:X=vAt,H=
得:
A点,
FN=7.4N
由牛顿第三定律知:物块在A点对轨道的压力为7.4N,方向竖直向下
一质量为m1=1kg、带电量为q=0.5c的小球/V静止在光滑水平平台上,另一质 量为m2=1kg、不带电的小球M自平台左端以速度v=4.5m/s向右运动,两小球发生完全 弹性碰撞后,小球N自平台右端水平飞出,碰撞过程小球N的电荷量不变,不计空气阻力,小球N飞离平台后由λ点沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC,圆轨道ABC的形状为半径R<4m的圆截去了左上角127°的圆弧,CB为其竖直直径,在过A点的竖直线00'的右边空间存 在竖直向下的匀强电场,电场强度大小为E=10V/m,(sin53°=0.8,cos53°=0.6,重力加速度g取 10m/s2)求:
(1)两球碰撞后小球N的速度大小vN
(2)小球N经过A点的速度大vA
(3)欲使小球N在圆轨道运动时不脱离圆轨道,求 半径R的取值应满足什么条件?
正确答案
(1)由题意,两小球发生完全弹性碰撞,根据动量守恒和机械能守恒,得
m2v=m1vN+m2vM
m2v2=
m1
+
m2
联立解得:vN=4.5m/s
(2)小球离开平台后做平抛运动,由题知,小球经过A点时的速度沿圆轨道的切线方向,则
cos53°=
解得vA=7.5m/s
(3)(i)小球N沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC后,小球沿轨道做圆周运动,若恰好能通过最高点C,由重力和电场力的合力提供向心力,设滑至最高点的速度为vC,则有
m1g+qE=m1
根据动能定理得:
-(m1g+qE)R(1+cos53°)=m1
-
m1
联立以上两式解得 R=m
故当0<R≤m时,小球N沿着轨道做圆周运动的,且能从圆的最高点C飞出.
(ii)若小球N恰好滑到与圆心等高的圆弧上的T点时速度为零,则滑块也沿圆轨道运动而不脱离圆轨道.根据动能定理得
-(m1g+qE)Rcos53°=0-m1
解得,R=m
根据题中信息可知R<4m.故当m≤R<4m时,小球在轨道内来回的滚动.
综上所术,小球能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道,半径R的取值应满足0<R≤m或
m≤R<4m.
答:
(1)两球碰撞后小球N的速度大小vN是4.5m/s.
(2)小球N经过A点的速度大vA是7.5m/s
(3)欲使小球N在圆轨道运动时不脱离圆轨道,半径R的取值应满足0<R≤m或
m≤R<4m.
将小球从距地面0.8m高处以3m/s的速度水平抛出,求小球在空中运动的时间和落地时速度的大小.( g取10m/s2).
正确答案
(1)根据h=gt2得:t=
=
s=0.4s
(2)落地时竖直方向上的速度为:vy=gt=4m/s
此时小球的速度为:v ==5m/s
答:小球在空中运动的时间为0.4s,落地时速度的大小为5m/s.
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