- 平抛运动
- 共7059题
如图所示,半径为R的圆板匀速转动,当半径OB转动到某一方向时,在圆板中心正上方高h处以平行于OB方向水平抛出一小球,要使小球与圆板只碰撞一次,且落点为B,求:
(1)小球的初速度大小;
(2)圆板转动的角速度.
正确答案
解:(1)小球平抛运动的水平位移:R=v0t ①
小球的竖直位移:h=gt2 ②
由②得t=,代入①得v0=
(2)小球在运动时间内,圆板转了n圈,其角速度为
如图所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量为0.18kg的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上作匀速圆周运动,使小球的转速很缓慢地增加,当小球的转速增加到开始时转速的3倍时,细线断开,线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N,求:
(1)线断开前的瞬间,线的拉力大小。
(2)线断开的瞬间,小球运动的线速度。
(3)如果小球离开桌面时,速度方向与桌边的夹角为60°,桌面高出地面0.8m,求小球飞出后的落地点距桌边的水平距离。
正确答案
解:(1)线的拉力等于向心力,设开始时角速度为ω0,向心力是F0,线断开的瞬间,角速度为ω,线的拉力是F
,
则
又因为F=F0+40N
得F=45N
(2)设线断开时速度为V
由F=mV2/R,得V=
(3)设桌面高度为h,落地点与飞出桌面点的水平距离为s
,
则抛出点到桌边的水平距离为
如图所示,一水平光滑、距地面高为h、边长为a的正方形MNPQ桌面上,用长为L的不可伸长的轻绳连接质量分别为mA、mB的A、B两小球,两小球在绳子拉力的作用下,绕绳子上的某点O以不同的线速度做匀速圆周运动,圆心O与桌面中心重合,已知mA=0.5 kg,L=1.2 m,LAO=0.8 m,a=2.1 m,h=1.25 m,A球的速度大小vA=0.4 m/s,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)绳子上的拉力F以及B球的质量mB;
(2)若当绳子与MN平行时突然断开,则经过1.5 s两球的水平距离;
(3)两小球落至地面时,落点间的距离。
正确答案
解:(1)F=mA=0.5×
N=0.1 N
由F=mAω2LOA=mBω2LOB 得mB=mA=1 kg
(2)x=(vA+vB)t1=0.6×1.5 m=0.9 m
水平距离为s=m=1.5 m
(3)t2=s=0.5 s
x′=(vA+vB)t2+a=0.6×0.5 m+2.1 m=2.4 m
距离为s′=m=
m
如图所示,半径R=0.4m的竖直半圆固定轨道与水平面相切于A点,质量为m=1kg的小物体(可视为质点)以某一速度从A点进入半圆轨道,物体沿半圆轨道恰好能够通过最高点B后作平抛运动,正好落在水平面C点处(图中未标出),(重力加速度g取10 m/s2)试求:
(1)物体到达B点的速度大小;
(2)物体落地点C距A点的距离;
(3)若已知物体运动到A点时的速度为B点速度的3倍,求物体在A点时对轨道的压力大小。
正确答案
解:(1)物体在B点: ①
解得: ②
(2)物体由B到C做平抛运动: ③
④
解③④得: ⑤
(3)物体在A点: ⑥
⑦
解⑦得, ⑧
物体在A点对轨道压力为100N。
如图所示,圆形玻璃平板半径为r,离水平地面的高度为h,一质量为m的小木块放置在玻璃板的边缘,随玻璃板一起绕圆心O在水平面内做匀速圆周运动。若匀速圆周运动的周期为T,木块所受摩擦力的大小为 ,缓慢增大玻璃板的转速,最后木块沿玻璃板边缘的切线方向水平飞出,落地点与通过圆心O的竖直线间的距离为s,不计空气阻力,重力加速度为g,木块落地前瞬间的动能为 。
正确答案
,
如图所示,M是水平放置的半径足够大的圆盘,绕过其圆心的竖直轴OO'匀速转动,规定经过O点且水平向右为x轴正方向。在圆心O点正上方距盘面高为h处有一个可间断滴水的容器,从t=0时刻开始容器沿水平轨道向x轴正方向做初速为零的匀加速直线运动。已知t=0时刻滴下第一滴水,以后每当前一滴水刚好落到盘面时再滴下一滴水。则:
(1)每一滴水离开容器后经过多长时间滴落到盘面上?
(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上,圆盘的角速度ω应为多大?
(3)当圆盘的角速度为时,第二滴水与第三滴水在盘面上落点间的距离为s,求容器的加速度a。
正确答案
解:(1)∵离开容器后,每一滴水在竖直方向上做自由落体运动
∴每一滴水滴落到盘面上所用时间
(2)∵要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线,则圆盘在t秒内转过的弧度为,k为不为零的正整数
∴
即,其中k=1,2,3……
(3)∵第二滴水离开O点的距离为 ①
第三滴水离开O点的距离为 ②
上面①②两式中: ③
又∵
即第二滴水和第三滴水分别滴落在圆盘上x轴方向及垂直x轴的方向上
∴ ④
联立①②③④可得:
如图所示,半径为R的圆盘做匀速转动,当半径OB转到某一方向时,在圆盘中心正上方高h处以平行于OB的方向水平抛出一球,要使球与盘只碰一次且落点为B,则小球的初速度为__________,圆盘转动的角速度是___________。
正确答案
R,2nπ
(n=1,2,3,…)
如图所示,用细线吊着一个小球,使小球在水平面内做半径为的匀速圆周运动;圆周运动的水平面与悬点的距离为,与水平地面的距离为。若细线突在处断裂,求小球在地面上的落点与的水平距离。
正确答案
宇航员站在某行星表面上一高处,沿水平方向抛出一个小球,经过时间t,小球落到行星表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L,若抛出时的初速度增大为原来的2倍,抛出点与落地点之间的距离变为原来的1.5倍。已知两落地点在同一水平面内,该行星的半径为R,引力常量为G,求该行星的质量。
正确答案
解:设第一次抛出后小球水平位移为,则第二次为2
由几何关系可知 ①
②
由①②得
平抛运动竖直方向位移 ③
根据牛顿第二定律 ④
由上式联立解得
宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一小球.经过时间,小球落到星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为。若抛出时的初速度增大到原来的2倍,则抛出点与落地点之间的距离为。已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为,引力常量为求该星球的质量。
正确答案
解:如图所示,设抛出点的高度为,第一次时平抛的水平射程为,则有2+2=2 ①
由平抛运动的规律可知,当抛出的初速度增大到原来的2倍时,其水平射程应增大到2,可得(2)2+2=()2 ②
由①②解得:=设该星球表面的重力加速度为,由平抛规律可得=
2 ③
又因为=④
由③④得=
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