- 平抛运动
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将一小球从距离地面h=0.8m的高处水平抛出,如果抛出时的速度是2m/s,那么这个小球在空中的运动时间t=_______s,落地点到抛出点的水平距离s=_______m(g取10 m/s2)。
正确答案
0.4;0.8
(8分)(2011•海南)如图,水平地面上有一个坑,其竖直截面为半圆.ab为沿水平方向的直径.若在a点以初速度v0沿ab方向抛出一小球,小球会击中坑壁上的c点.已知c点与水平地面的距离为圆半径的一半,求圆的半径.
正确答案
试题分析:平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动,和竖直方向上的自由落体运动,
竖直方向上的位移已经知道了,但是水平方向的位移要用三角形的知识来求,然后才能求圆的半径.
解:设圆半径为r,质点做平抛运动,设水平方向的位移为x,竖直方向上的位移为y,
则:x=v0t ①
②
过c点做cd⊥ab于d点,Rt△acd∽Rt△cbd可得
cd2=ad•db
即为: ③
由①②③得:
所以圆的半径为.
点评:考查平抛运动规律的应用,但是水平方向的位移不知道,所以用的数学的知识较多,需要熟练的应用三角形的边角关系.
(7分)在做“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置.
先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C.
若测得木板每次移动距离x,A、B间距离y1,B、C间距离y2。请回答以下问题(重力加速度为g)
(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?
_____ _____。(2分)
(2)如何检验斜槽底端水平? (2分)
(3)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为
v0=________ __(用题中所给字母表示) (3分)
正确答案
(1) 让小球从同一位置释放,保证小球在斜槽末端具有相同的初速度。
(2)把小球静止释放在斜槽末端,看小球是否运动,若不动,则斜槽末端水平;反知,则不水平。
(3)
试题分析:(1)本实验中要求每次小球水平抛出时具有相同的初速度,故需要小球从同一位置释放;(2)如果斜槽水平,那么小球在自由放置在斜槽上时,应该没有加速度,即处于静止状态,利用此法可检验斜槽底端是否水平;(3)小球在竖直方向上做自由落体运动,满足,水平方向上做匀速直线运动,满足
,联立得
。
(13分)如图所示,四分之一圆轨道OA与水平轨道AB相切,它们与另一水平轨道CD在同一竖直面内,圆轨道OA的半径,水平轨道AB长
,OA与AB均光滑。一滑块从O点由静止释放,当滑块经过A点时,静止在CD上的小车在
的水平恒力作用下启动,运动一段时间后撤去力
。当小车在CD上运动了
时速度为
,此时滑块恰好落入小车中。已知小车质量
,与CD间的动摩擦因数为
(
)求:
(1) 恒力的作用时间
(2) AB与CD的高度差
正确答案
(1)1s(2)0.8m
(13分)解(1)设小车在轨道CD上加速的距离为,由动能定理得
①
设小车在轨道CD上做加速运动时的加速度为,由牛顿第二定律有
②
③
联解①②③代入数据得 ④
(2)设小车在轨道CD上做加速度运动的末速度为,撤去力F后做减速运动时的加速度为
,减速时间为
。由牛顿运动定律得
⑤
⑥
⑦
设滑块的质量为,运动到A点的速度为
,由动能定理有
⑧
设滑块由A点运动到B点的时间为,有
⑨
设滑块做平抛运动的时间为,则
⑩
由平抛规律有 ⑾
联解②——⑾得
本题是一道力学综合题,涉及到圆周运动,平抛运动等问题。本题主要运用动能定理和牛顿第二定律相结合,分析清楚题目的物理过程,便可轻松解除此题。
某同学做平抛运动实验时,在白纸片上只画出了表示竖直向下方向的y轴和平抛物体运动轨迹的后一部分,而且漏标了抛出点的位置,如图所示.这位同学希望据此图能测出物体的初速度,请你给他出出主意:
(1)简要说明据此图测定该物体初速度的方法____________.
(2)需要增加的测量工具有____________.
(3)用测量出的物理量表示测量的结果:v0=____________.
正确答案
(1)见解析(2)刻度尺(3)Δx
(1)画出三条两两之间等距离(Δx)的与y轴平行的竖线,分别与轨迹曲线交于A、B、C三点,过这三点各作一条垂直于y轴的线.测量A、B之间的竖直距离y1和A、C之间的竖直距离y2,根据以上数据可算出初速. ( 4分)
(2)刻度尺 ( 4分)
(3)Δx ( 4分)
某同学在某砖墙前的一高处水平抛出一石子在空中的照片如图所示.从照片可看出石子恰好垂直打在一倾角为30°的斜坡上的A点.已知每块砖的平均厚度为6cm,抛出点到A点竖直方向刚好相距30块砖,则石子在空中运动时间为______s,石子水平抛出的速度为______m/s(结果保留2位有效数字,S2S3)
正确答案
在竖直方向上h=gt2,t=
=
s=0.6s
石子在A点竖直方向上的分速度vy=gt=10×0.6m/s=6m/s
石子垂直打在一倾角为30°的斜面上,有tan30°=
则v0=vx=vytan30°=6×m/s=2
m/s=3.5m/s
故本题答案为:0.6,3.5.
水平抛出的一个石子,经过0.4s落到地面,落地时的速度方向跟水平方向的夹角是53°,(g取10m/s2)。试求:(1)石子的抛出点距地面的高度;(2)石子抛出的水平初速度。(3)小球落地时距离抛出点的水平位移。(sin53°=4/5 cos53°=3/5 tan53°=4/3)
正确答案
(1)0.8m(2)4m/s(3)1.2m
试题分析:(1)h=gt2/2=0.8m (公式3分,结果2分)
(2)vy=gt=4m/s (2分)
tan53°=vy/v0 (3分) ,v0=3m/s (2分)
(3)x=v0t=1.2m (3分)
点评:本题难度较小,根据平抛运动各分运动特点求解
飞机在距地面500m的高处以恒定的速度沿水平方向飞行,飞行过程中释放一个炸弹,炸弹着地即刻爆炸,爆炸声向各个方向传播的速度都是km/s,从释放炸弹到飞行员听到爆炸声经过的时间为13s.不计炸弹受到的空气阻力,炸弹在空中的飞行时间为______s,飞机的飞行速度为______m/s.
正确答案
根据h=gt2得,t=
=
s=10s.
炸弹爆炸时,飞机在正上方,知经过3s飞行员听到爆炸声,知声音传播的距离s=v声t=1000m
则炸弹爆炸后,飞机飞行的距离x==
m=500
m
则飞机飞行的速度v0==
m/s≈288.7m/s.
故答案为:10,288.7
一个小球从1.25m高处被水平抛出,落到地面的位置与抛出点的水平距离为2.5m,不计空气阻力,g=10m/s2。求:
(1)小球在空中运动的时间;
(2)小球被抛出时速度的大小。
正确答案
(1)0.5s (2)5m/s
试题分析:(1)平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据高度求出运动的时间(2)根据x=v0t求出小球离开桌子的初速度.
(1)设小球平抛运动的时间为t
在竖直方向上有:所以有:
(2)可得小球平抛的初速度大小为:。
点评:解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,平抛运动的时间由高度决定,高度和水平初速度共同决定水平位移.
如右图是小球做平抛运动时的一闪光照片,该照片记下平抛小球在运动中的几个位置O、A、B、C,其中O为小球刚作平抛运动时初位置,O D为竖直线,照片的闪光间隔是1/30s,小球的初速度为 m/s(g = 10m/s2图中小方格均为正方形)。
正确答案
0.5
由表格中的点迹可以看出,OA、AB、BC间的水平位移相等,由平抛运动规律可知相邻两点间的时间相等,在竖直方向小球做自由落体运动,有,由水平方向3L=vT可求得初速度
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