- 平抛运动
- 共7059题
如图所示,质点小球1、2的质量分别为m1=1kg与m2=2kg,用细线固定置于光滑水平面上,中间轻质弹簧处于压缩状态,弹性势能为Ep=30J。某时刻绳子断开,小球被弹开,小球1、2得到了相等大小的动量,尔后分别进入竖直光滑圆轨道,且刚好能通过轨道的最高点,(g取10m/s2)求:
(1)轨道半径R1、R2分别为多少?
(2)要使两小球落下后不砸到对面轨道,水平轨道的长度s应满足什么条件?
正确答案
(1)R1=1m,R2=0.2m
(2)s2R2=0.4m
滑板运动是青少年喜爱的一项活动。如图所示,滑板运动员以某一初速度从A点水平离开h=0.8m高的平台,运动员(连同滑板)恰好能无碰撞的从B点沿圆弧切线进入竖直光滑圆弧轨道,然后经C点沿固定斜面向上运动至最高点D。圆弧轨道的半径为1m,B、C为圆弧的两端点,其连线水平,圆弧对应圆心角θ=106°,斜面与圆弧相切于C点。已知滑板与斜面问的动摩擦因数为μ=,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,运动员(连同滑板)质量为50kg,可视为质点。试求:
(1)运动员(连同滑板)离开平台时的初速度v0;
(2)运动员(连同滑板)通过圆弧轨道最底点对轨道的压力;
(3)运动员(连同滑板)在斜面上滑行的最大距离。
正确答案
解:(1)运动员离开平台后从A至B在竖直方向有: ①
在B点有: ②
由①②得: ③
(2)运动员在圆弧轨道做圆周运动
④
⑤
联立③④⑤解得N=2150N
(3)运动员从A至C过程有: ⑥
运动员从C至D过程有: ⑦
由③⑥⑦解得:
如图所示,一质量为m=1kg的小滑块从半径为R=0.8m的光滑圆弧轨道顶端静止释放.到达圆弧轨道底端时恰好滑上上表面与圆弧轨道底端相切的木板,木板的质量M=1kg.开始静置在水平地面上,小滑块滑上木板后,木板开始向右滑动,最终小滑块以vm=2m/s的水平速度飞离木板.己知木板高h=0.8m,小滑块与木板间的动摩擦因数为μ1=0.4,木板与水平地面间的动摩擦因数为μ2=0.1,g取10m/s2求:
(1)小滑块滑至圆弧轨道最底端时,圆弧轨道对小滑块的弹力大小;
(2)小滑块飞离木板时木板的速度大小;
(3)小滑块从滑上木板到落至水平地面的过程中,小滑块在水平方向上移动的距离.
正确答案
(1)、小滑块在圆弧轨道运动过程中,由机械能守恒可知:mgR=m
…①
代入数值解得到底端时速度:v0=4m/s…②
当小滑块滑至圆弧轨道底端瞬间,由牛顿第二定律可知:FN-mg=m…③
得圆弧轨道对小滑块的弹力大小:FN=30N…④
(2)、小滑块滑上木板后,由牛顿第二定律可知滑块的加速度:am==μ1g=4m/s2…⑤
木板的加速度:aM==2 m/s2…⑥
又对滑块由速度公式得:vm=v0-amt…⑦
对木板由速度公式得:vM=aMt…⑧
由⑤⑥⑦⑧解得:
小滑块在木板上运动的时间:t=0.5s …⑨
木板的速度:vM=1m/s…⑩
(3)小滑块水平飞离木板后做平抛运动,运动时间:t′==0.4s…⑪
又小滑块在木板上滑动时运动的距离:sm=t=1.5m…⑫
平抛的水平距离:s'm=vmt=0.8m'…⑬
∴小滑块从滑上木板到落地的过程中,小滑块在水平方向移动的距离s=sm+s'm=2.3m…⑭
答:(1)、圆弧轨道对小滑块的弹力大小是30N.
(2)、小滑块飞离木板时木板的速度大小1m/s.
(3)、小滑块从滑上木板到落地的过程中,小滑块在水平方向移动的距离是2.3m.
下图是简化后的跳台,滑雪的雪道示意图。整个雪道由倾斜的助滑雪道AB和着陆雪道DE,以及水平的起跳平台CD组成,AB与CD圆滑连接。运动员从助滑雪道AB上由静止开始,在重力作用下,滑到D点水平飞出,不计飞行中空气阻力,经2s在水平方面向飞行了60m,落在着陆雪道DE上。已知从B到点D点运动员的速度大小不变。(g取10m/s2)求
(1)运动员在AB段下滑到B点的速度大小;
(2)若不计阻力,运动员在AB段下滑过程中下降的高度;
(3)若运动员的质量为60kg,在AB段下降的实际高度是50m,此过程中他克服阻力所做的功。
正确答案
解:(1)运动员从D点飞出时的速度
依题意,下滑到助滑雪道末端B点的速度大小是30m/s
(2)在下滑过程中机械能守恒,有
下降的高度
(3)根据能量关系,有
运动员克服阻力做功
如图所示,半径R=0.40 m的光滑半圆 环轨道处于竖直平面内,半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A。一质量m=0.10 kg的小球,以初速度v0=7.0 m/s在水平地面上向左做加速度a=3.0 m/s2的匀减速直线运动,运动4.0 m后,冲上竖直半圆环,最后小球落在C点,求A,C间的距离(取重力加速度g=10 m/s2)。
正确答案
解:匀减速运动过程中,有 ①
恰好做圆周运动时物体在最高点B满足 ②
假设能到达圆环的最高点B,由机械能守恒 ③
联立①③可得vB=3 m/s
因为vB>vB1,所以小球能通过最高点B
小球从B点做平抛运动,有 ④,SAC=vBt ⑤
由④⑤得sAC=1.2 m ⑥
在游乐节目中,选手需要于借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小舒和小程观看后对此进行了讨论。如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的质点,选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角=53。,绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m。(不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。取重力加速度
,
,
)
(1) 求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;
(2) 若绳长l=2m,选手摆到最高点时松手落入手中。设水对选手的平均浮力,平均阻力,求选手落入水中的深度;
(3)若选手摆到最低点时松手,小舒认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小程认为绳越短,落点距岸边越远,请通过推算说明你的观点。
正确答案
解:(1)机械能守恒
圆周运动F′-mg=m
解得 F′=(3-2cosa)mg 人对绳的拉力F=F′
则 F=1080N
(2)动能定理mg(H-lcosa+d)-(f1+f2)d=0
则d=
解得d=1.2m。
(3)选手从最低点开始做平抛运动x=vt
H-l=
联立解得
当时,x有最大值,解得l=1.5m。
因此,两人的看法均不正确。当绳长越接近1.5m时,落点距岸边越远。
如图所示,质量为1kg的摆球从图中的A位置由静止开始摆下,摆角。摆到最低点B时线恰好被拉断。设摆线长l=1.6 m,悬点O到地面的竖直高度为H=6.6 m,不计空气阻力,g=10 m/s2。求:
(1)摆线承受的最大拉力;
(2)落地点D到B点的水平距离。
正确答案
解:(1)从最高点摆至B点的过程中机械能守恒
m/s
由牛顿第二定律得:
解得:N
(2)由平抛运动规律得:
因为手边没有天平,小王同学思考如何利用一已知劲度系数为k的弹簧和长度测量工具来粗测一小球的质量,他从资料上查得弹簧的弹性势能为弹簧形变量)后,设计了如下实验:将弹簧一端固定在水平桌面上,另一端紧靠小球,弹簧原长时小球恰好在桌边,然后压缩弹簧并测得压缩量x,释放弹簧,小球飞出后落在水平地面上,测出桌高h以及落点到桌边沿的水平距离s。
(1)忽略一切阻力,请你推导出小球质量的表达式:______________;
(2)如果桌面摩擦是本次实验误差的主要因素,那么小球质量的测量值将______________(填“偏大”、 “偏小”或“准确”)。
正确答案
(1)
(2)偏大
小球在外力作用下,由静止开始从A点出发做匀加速直线运动,到B点时消除外力。然后,小球冲上竖直平面内半径为R的光滑半圆环,恰能维持在圆环上做圆周运动通过最高点C,到达最高点C后抛出,最后落回到原来的出发点A处,如图所示,试求:
(1)小球运动到B点时的速度;
(2)A、B之间的距离;
(3)小球在AB段运动的加速度为多大?
正确答案
(1)
(2)SAB=2R
(3)
质量为m的小滑块自圆弧轨道上端由静止滑下,如图所示,圆弧轨道半径为R,高度为h.A点为弧形轨道与水平桌面的平滑接点.滑块离开桌面后恰好落人静止在水平面上的装满沙的总质量为m0的小车中,桌面到小车上沙平面的高度也是h.木块落人车内与沙面接触直到相对静止经过的较短时间为t.试回答下列问题.(所有接触面的摩擦不计,重力加速度g已知,小车高度不计)
(1)滑块经过A点前后对轨道和桌面的压力F1,F2各多大?
(2)小车最终的速度多大?
(3)滑块落人车中直到相对静止的过程中,小车对地面的平均压力多大?
正确答案
(1)滑块沿弧形轨道下滑的过程中
mgh=m
解得 vA=①
经过A点前的瞬间,有F1-mg=m,
故有F1=mg+2mg,②
经过A点后,滑块沿桌面匀速直线运动,故经过A点瞬间F2=mg.③
(2)滑块离开桌面做平抛运动,水平方向分速度vx=vA=
滑块与小车水平方向动量守恒,mvx=(m0+m)v,④
则小车最终的速度为v==
.⑤
(3),滑块落人车中直到相对静止的过程中,取竖直向上方向为正方向,由动量定理得
(F-mg)t=0-(-mvy)=m,⑥
由平抛运动规律得 h=gt2,则t=
,
落人车内时,竖直方向分速度 vy=gt=,⑦
故得 F=mg+,
则小车对地压力是 m0g+mg+
答:
(1)滑块经过A点前后对轨道和桌面的压力F1,F2各是mg+2mg和mg.
(2)小车最终的速度是.
(3)滑块落人车中直到相对静止的过程中,小车对地面的平均压力是m0g+mg+.
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