- 平抛运动
- 共7059题
开学初,小源到建设银行营业网点兑换了此前在网上预约的中国高铁纪念币。这枚纪念币由中国人民银行发行,面额10元,每人限兑20枚,且需要提前预约。小源打算与班上同学分享自己的喜悦。他可以向大家这样介绍
①纪念币面额和实际购买力都是由中国人民银行规定的
②纪念币可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能
③纪念币发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间
④纪念币不能与同面额人民币等值流通,必须在规定时间地点使用
正确答案
解析
①错误,国家无权规定纪念币的实际购买力;④错误,纪念币与同面额人民币等值流通,在任何时间地点都可使用;由中国人民银行发行的纪念币属于法定货币,可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能,因其发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间,故②③正确。
知识点
如图所示,将一质量m=0.1kg的小球自水平平台顶端O点水平抛出,小球恰好与斜面无碰撞的落到平台右侧一倾角为=53°的光滑斜面顶端A并沿斜面下滑,然后以不变的速率过B点后进入光滑水平轨道BC部分,再进入光滑的竖直圆轨道内侧运动。已知斜面顶端与平台的高度差h=3.2m,斜面顶端高H=15m,竖直圆轨道半径R=5m。(重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
(1)小球水平抛出的初速度υo及斜面顶端与平台边缘的水平距离x;
(2)小球离开平台后到达斜面底端的速度大小;
(3)小球运动到圆轨道最高点D时受到的轨道的压力的大小。
正确答案
解:(1)研究小球作平抛运动,小球落至A点时,由平抛运动速度分解图可得:
v0= vycotα
vA=
vy2=2gh
h=
x= v0t
由上式解得:v0=6m/s,x=4.8m,vA=10m/s
(2)由动能定理可得小球到达斜面底端时的速度vB
mgH=
vB=20m/s
(3)小球从C点到D点,由动能定理可得小球到达D点时的速度vD
-2mgR=
在D点由牛顿第二定律可得:N+mg=
由上面两式可得:N=3N
半径R=20cm的竖直放置的圆轨道与平直轨道相连接,如图所示.质量m=50g的小球A以一定的初速度由直轨道向左运动,并沿圆轨道的内壁冲上去.如果球A经过N点时速度v1=4m/s,球A经过轨道最高点M时对轨道的压力为0.5N,取g=10m/s2,求:
(1)小球落地点P与N之间的距离?
(2)小球从N运动到M这一段过程中克服阻力做的功?
正确答案
(1)根据牛顿第二定律,设小球在M点的速度为v2,有
N+mg=m
根据平抛运动规律有:2R=gt2 s=vt
联立方程代数解得:s=0.56m
小球落地点P与N之间的距离为0.56m.
(2)小球从M到N过程,据动能定理
mg(2R)-w=mv22-
mv12
解得w=mg(2R)-mv22+
mv12代数解得 W=0.1J
小球从N运动到M这一段过程中克服阻力做的功为0.1J.
一长l=0.80m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.10kg的小球,悬点O距离水平地面的高度H=1.00m。开始时小球处于A点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示。让小球从静止释放,当小球运动到B点时,轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂。不计轻绳断裂的能量损失,取重力加速度g=10m/s2。
(1)小球运动到B点时的速度大小?
(2)绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面的C点,求C点与B点之间的水平距离?
(3)若轻绳所能承受的最大拉力Fm=9.0N,求钉子P与O点的距离d应满足什么条件?
正确答案
解:(1)设小球由A运动到B点时的速度大小vB,由动能定理得 ①
解得小球运动到B点时的速度大小=4.0 m/s ②
(2)小球从B点做平抛运动,由运动学规律得
③
④
解得C点与B点之间的水平距离=0.80m ⑤
(3)若轻绳碰到钉子时,轻绳拉力恰好达到最大值Fm,由牛顿定律得
⑥
⑦
由以上各式解得d=0.60m ⑧
因此钉子P与O点的距离d应满足条件0.60m<d<0.80m ⑨
如图所示的“s”形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,放置在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等的半圆对接而成,圆的半径比细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切,轨道在水平方向不可移动.弹射装置将一个小球(其直径略小于细管的内径)从a点水平射出,并从b点进入轨道,经过轨道后从最高点d水平抛出(抛出后小球不会再碰轨道),已知小球与地面ab段间的动摩擦因数为μ=0.2,不计其它机械能损失,ab段长L=1.25m,圆的半径R=0.1m,小球质量m=0.01kg,轨道质量为M=0.26kg,g=l0m/s2,求:
(1)若在a点弹射装置对小球水平的瞬时冲量I=0.05N•s,求小球从最高点d抛出后的水平射程.
(2)设小球进入轨道之前,轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力,若小球经过两半圆的对接处c点时,轨道对地面的压力恰好为零,则小球在a点的速度v0为多大.
正确答案
(1)由动量定理可知,I=mv0-0
设小球到达d点处速度为v,由动能定理,得
-μmgL-mg•4R=mv2-
mv02
小球由d点做平抛运动,有4R=gt2
s=vt
联立①②③并代入数值,解得小球从最高点d抛出后的水平射程:
s=m≈0.98m
(2)设小球到达c点处速度为vc,由动能定理,得
-μmgL-mg•2R=mvc2-
mv02
当小球通过c点时,由牛顿第二定律得
N′+mg=m
要使轨道对地面的压力为零,有N′=Mg
解得小球的最小速度:v0=6m/s.
答:(1)小球从最高点d抛出后的水平射程为0.98m.
(2)小球在a点的速度v0为6m/s.
如图所示的“S”字形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,固定在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等半圆连接而成,圆半径比细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切,弹射装置将一个小球(可视为质点)从点水平弹射向
点并进入轨道,经过轨道后从
点水平抛出,已知小物体与地面
段间的动摩擦因数
,不计其它机械能损失,
段长
=1.25m,圆的半径
=0.1m,小物体质量
=0.01kg,轨道总质量为
=0.15kg,
,求:
(1)若,小物体从
点抛出后的水平射程;
(2)若,小物体经过轨道的最高点时,管道对小物体作用力的大小和方向.
(3) 设小球进入轨道之前,轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力,当至少为多少时,轨道对地面的压力为零.
正确答案
解:(1)设小物体运动到点的速度大小为
,
对小物体由点运动到
点过程应用动能定理得
小物体自点做平抛运动,设运动时间为
,水平射程为
,
则:
联立代入数据解得
(2)设在轨道最高点时管道对小物体的作用力大小为,取竖直向下为正方向,
据牛顿第二定律得
联立代入数据解得
,方向竖直向下
(3)分析可知,要使小球以最小速度运动,且轨道对地面的压力为零,则小球的位置应该有“S”形道的中间位置
据牛顿第二定律得
据动能定律得:
解得:
某滑板爱好者在离地=1.8m高的平台上滑行,水平离开A点后落在水平地面的B点,其水平位移=3m,着地时由于存在能量损失,着地后速度变为=4m/s,并以此为初速沿水平地面滑行=8m后停止.已知人与滑板的总质量=60kg.求
(1)人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小;
(2)人与滑板离开平台时的水平初速度.(空气阻力忽略不计,g=10m/s2)
正确答案
解:(1)设滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力为f
根据动能定理有
解得
(2)人和滑板一起在空中做平抛运动,设初速为v0,飞行时间为t,根据平抛运动规律有
两式解得
如图所示,半径为R=0.8m的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点B与长为L=1m的水平桌面相切于B点,BC离地面高为h=0.45m,质量为m=1.0kg的小滑块从圆弧顶点D由静止释放,已知滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.6,取g=10m/s2。求:
(1)小滑块刚到达圆弧面的B点时对圆弧的压力大小;
(2)小滑块落地点与C点的水平距离。
正确答案
解:(1)滑块由D到B过程中:mgR=mvB2
在B点:F-mg=
故vB=4m/s,F=30N
由牛顿第三定律知对圆弧的压力为30N
(2)由B到C过程:
故vc=2m/s
滑块由C点平抛:
落地点与C点水平距离为
在“极限”运动会中,有一个在钢索桥上的比赛项目.如图所示,总长为L的均匀粗钢丝绳固定在等高的A、B处,钢丝绳最低点与固定点A、B的高度差为打,动滑轮起点在A处,并可沿钢丝绳滑动,钢丝绳最低点距离水面也为H.若质量为m的参赛者抓住滑轮下方的挂钩由A点静止滑下,最远能到达右侧C点,C、B间钢丝绳相距为L′=,高度差为h=
.参赛者在运动过程中视为质点,滑轮受到的阻力大小可认为不变,且克服阻力所做的功与滑过的路程成正比,不计参赛者在运动中受到的空气阻力、滑轮(含挂钩)的质量和大小,不考虑钢索桥的摆动及形变.重力加速度为g.求:
(1)滑轮受到的阻力大小;
(2)若参赛者不依靠外界帮助要到达召点,则参赛者在A点处抓住挂钩时至少应该具有的初动能;
(3)某次比赛规定参赛者须在钢丝绳最低点松开挂钩并落到与钢丝绳最低点水平相距为4a、宽度为a、厚度不计的海绵垫子上.若参赛者由A点静止滑下,会落在海绵垫子左侧的水中.为了能落到海绵垫子上,参赛者在A点抓住挂钩时应具有初动能的范围.
正确答案
(1)设滑轮受到的阻力为Ff,根据动能定理得,
mgh-Ff(L-L′)=0
由L′=,h=
得滑轮受到的阻力Ff=.
(2)设参赛者在A点处抓住挂钩时至少具有的初动能为Ek0,根据动能定理,参赛者在A到B的过程中有
-FfL=0-Ek0
Ek0=mgH .
(3)参赛者落到海绵垫子的过程做平抛运动.设参赛者脱离挂钩时的速度为v,运动的水平位移为s,则
s=vt
H=gt2
t=.
当s=4a时,参赛者具有的最小速度为vmin=.
当s=5a时,参赛者具有的最大速度为vmax=.
设参赛者在A点抓住挂钩的初动能为Ek,由动能定理,参赛者在A点到钢索最低点的运动过程中有:
mgH-Ff=
mv2-Ek
由此可得,参赛者在A点抓住挂钩的最小和最大初动能分别为:
Emin=-
mgH
Emax=-
mgH
则初动能范围为:-
mgH<E<
-
mgH.
答:(1)滑轮受到的阻力大小为Ff=.
(2)参赛者在A点处抓住挂钩时至少应该具有的初动能Ek0=mgH .
(3)参赛者在A点抓住挂钩时应具有初动能的范围-
mgH<E<
-
mgH.
如图所示,竖直平面内有四分之一圆弧轨道固定在水平桌面上,圆心为O点。一小滑块自圆弧轨道A处由静止开始自由滑下,在B点沿水平方向飞出,落到水平地面C点。已知小滑块的质量为m=1.0kg,C点与B点的水平距离为1m,B点高度为1.25m,圆弧轨道半径R=1m,g取10m/s2。求小滑块:
(1)从B点飞出时的速度大小;
(2)在B点时对圆弧轨道的压力大小;
(3)沿圆弧轨道下滑过程中克服摩擦力所做的功。
正确答案
解:(1)小滑块从B点飞出后作平抛运动,设它在的速度大小为
,
S
小滑块从B点飞出初速度为m/s
(2)小滑块在B点时,由牛顿第二定律
解得N=14N
由牛顿第三定律得小滑块在B点时对圆弧轨道的压力为=14N
(3)小滑块在圆弧轨道内下滑过程中,由动能定理得
解得小滑块克服摩擦力所做的功为J
扫码查看完整答案与解析