- 平抛运动
- 共7059题
如图,光滑轨道固定在竖直平面内,水平段紧贴地面,弯曲段的顶部切线水平、离地高为h;滑块A静止在水平轨道上,v0=40m/s的子弹水平射入滑块A后一起沿轨道向右运动,并从轨道顶部水平抛出。已知滑块A的质量是子弹的3倍,取g=10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)子弹射入滑块后一起运动的速度;
(2)水平距离x与h关系的表达式;
(3)当h多高时,x最大,并求出这个最大值。
正确答案
解:(1)设子弹的质量为m,则滑块的质量为3m,子弹射入滑块后一起运动速度为v1,由动量守恒:
……①
得:……②
(2)设子弹与滑块到达轨道顶部时的速度为v2,由机械能守恒定律:
……③
设子弹与滑块离开轨道顶部到落到地面的时间为t,由平抛运动规律:
……④
……⑤
联立③④⑤得:……⑥
(3)因为:
所以:时,B的水平距离最大 ……⑦
……⑧
如图,一质量为M的物块静止在光滑水平桌面的边缘,桌面离水平面的高度为h,一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度v0/2射出,重力加速度为g。已知M=3m,求 :
(1)此过程中系统损失的机械能;
(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离。
正确答案
解:(1)设子弹穿过物块后物块的速度为V,由动量守恒得
解得
系统的机械能损失为
解得
(2)设物体下落到地面所需时间为t,落地点距桌面边缘的水平距离为s,则
解得
如图所示,板长L=10cm,板间距离d=10cm的平行板电容器水平放置,它的左侧有与水平方向成60°角斜向右上方的匀强电场,某时刻一质量为m,带电量为q的小球由O点静止释放,沿直线OA从电容器C的中线水平进入,最后刚好打在电容器的上极板右边缘,O到A的距离X=45cm,(g取10m/s2)求:
(1)电容器外左侧匀强电场的电场强度E的大小;
(2)小球刚进入电容器C时的速度V的大小;
(3)电容器C极板间的电压U.
正确答案
(1)由于带电小球做直线运动,因此小球所受合力沿水平方向,则:Eq=…①
解得:E=
(2)从O点到A点,由动能定理得:mgxtan30°=mv2-0…②
解之得:v=3m/s(3)小球在电容器C中做类平抛运动,
水平方向:L=vt…③
竖直方向:=
at2…④
根据牛顿第二定律,有:a=-g…⑤
③④⑤联立求解得:U=
答:(1)电容器外左侧匀强电场的电场强度E的大小为;
(2)小球刚进入电容器C时的速度V的大小为3m/s;
(3)电容器C极板间的电压U为.
如图所示,一对杂技演员(都视为质点)乘秋千(秋千绳处于水平位置)从A点由静止出发绕O点下摆,当摆到最低点B时,女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,然后自己刚好能回到高处A。求男演员落地点C与O点的水平距离x。已知男演员质量m1和女演员质量m2之比,秋千的质量不计,秋千的摆长为R,C点比O点低5R。
正确答案
解:设分离前男女演员在秋千最低点B的速度为v0,由机械能守恒定律有
设刚分离时男演员速度的大小为v1,方向与v0相同;女演员速度的大小为v2,方向与v0相反,由动量守恒定律有
(m1+m2)v0=m1v1-m2v2分离后,男演员做平抛运动,设男演员从被推出到落在C点所需的时间为t,根据题给条件,由运动学规律得4R=
根据题给条件,女演员刚好回到以A点,由机械能守恒定律得
已知m1=2m2,由以上各式可得x=8R
如图所示,凹槽的水平底面宽度s=0.3m,左侧高度H=0.45m,右侧高度h=0.25m。凹槽的左侧竖直面与半径R=0.2m的1/4光滑圆弧轨道相接,A和B分别是圆弧的端点,右侧竖直面与水平面MN相接。小球P1静止从A点沿圆弧轨道滑下,与静置于B点的小球P2发生弹性碰撞。P2的质量m=1kg,P1的质量是P2质量的k倍。已知重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。
(1)求小球P1从圆弧轨道滑至B点时的速度大小;
(2)若小球P2碰撞后第一落点在M点,求碰撞后P2的速度大小;
(3)设小球P2的第一落点与凹槽左侧竖直面的水平距离为x,试求x的表达式。
正确答案
解:(1)P1从A点滑至B点过程中,根据动能定理有:
解得在B点的速度=2m/s
(2)小球P2从B点到M点,根据平抛运动规律有:
得下落时间
由解得小球P1从C点抛出时的速度
=1.5m/s
(3)根据动量守恒定律有:
根据能量守恒有:
解得:
①若P2落在MN水平面,则
解得
即当时,
②当P2落在凹槽底面时,落地时间
最大抛出速度
所以若P2落在凹槽底面时,则,解得
即当时,
③当时,P2落在右侧竖直面上,故
。
如图所示,质量M=0.45kg的前方带有小孔的塑料块沿斜面滑到最高点C时速度恰为零,此时它刚好与从A点以v0水平射出的弹丸相碰,弹丸沿着斜面方向进入塑料块中,并立即与塑料块粘在一起有相同的速度。已知A点和C点距地面高度分别为:H=1.95m,h=0.15m,弹丸质量m=0.05kg,水平初速度v0=8m/s,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)斜面与水平地面的夹角θ。
(2)上述条件仍成立,若再在斜面下端与地面交接处设一个垂直斜面的弹性挡板,塑料块与它相碰后可以立即原速率反弹。现要使弹丸与塑料块相碰后一起沿斜面向下运动,它们与挡板第一次相撞后恰好仍能返回C点,则塑料块与斜面间的动摩擦因数应为多少?
正确答案
解:(1)根据运动学公式 得
所以有:,
依题意斜面与水平地面夹角为
(2)弹丸与塑料块碰撞过程依动量守恒有:
解得:
根据能量守恒:
而:
解得:
如图,一质量为M的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为h。一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度v0/2射出。重力加速度为g。求
(1)此过程中系统损失的机械能;
(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离。
正确答案
解:(1)设子弹穿过物块后物块的速度为V,由动量守恒得mv0=m+MV ①
解得 ②
系统的机械能损失为ΔE= ③
由②③式得ΔE= ④
(2)设物块下落到地面所面时间为t,落地点距桌面边缘的水平距离为s,则
⑤
s=Vt ⑥
由②⑤⑥得S= ⑦
一个质量为m带电量为+q的小球以水平初速度v0自h高度做平抛运动,不计空气阻力,重力加速度为g。试回答下列问题:
(1)若在空间竖直方向加一个匀强电场,发现小球水平抛出后做匀速直线运动,电场强度E是多大?
(2)撤消匀强电场后,小球再水平抛出至第一落地点P的过程,发生位移s的大小是多少?
(3)若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场,发现小球第一次落地仍然是P点,试问磁感应强度B是多大?
正确答案
解:(1)
(2)撤去电场小球做平抛运动,则有X=v0t,
得到
(3)在空间冉加上匀强磁场后小球运动轨迹如图所示
由几何关系有R2=x2+(R-h)2得
如图所示的坐标系,x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向。在x轴上方空间的第一、第二象限内,既无电场也无磁场,在第三象限,存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面(纸面)向里的匀强磁场。在第四象限,存在沿y轴负方向,场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场。一质量为m、电量为q的带电质点,从y轴上y=h处的p1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限。然后经过x轴上x=-2h处的p2点进入第三象限,带电质点恰好能做匀速圆周运动。之后经过y轴上y=-2h处的p3点进入第四象限。已知重力加速度为g。求:
(1)粒子到达p2点时速度的大小和方向;
(2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小;
(3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。
正确答案
解:
(1)质点从P1到P2,由平抛运动规律h=gt2v
,v
求出v=,方向与x轴负方向成45°角
(2)质点从P2到P3,重力与电场力平衡,洛仑兹力提供向心力
Eq=mg
Bqv=m
(2R)2=(2h)2+(2h)2解得E=,B=
(3)质点进入第四象限,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀减速直线运动。当竖直方向的速度减小到0,此时质点速度最小,即v在水平方向的分量
v°=
,方向沿x轴正方向
如图所示的坐标系,x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向。在x轴上方空间的第一、第二象限内,既无电场也无磁场,第三象限,存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面(纸面)向里的匀强磁场。一质量为m、电量为q的带电质点,从y轴上y=h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限。然后经过x轴上处的P2点进入第三象限,带电质点恰好能做匀速圆周运动,之后经过y轴上
处的P3点进入第四象限。已知重力加速度为g。求:
(1)带电质点到达P2点时速度的大小和方向;
(2)电场强度和磁感应强度的大小。
正确答案
解:
(1)质点从P1到P2,由平抛运动规律
求出,方向与x轴负方向成45°角
(2)质点从P2到P3,重力与电场力平衡,洛仑兹力提供向心力
Eq=mg
解得
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