- 平抛运动
- 共7059题
消防队员手持水枪灭火,水枪跟水平面有一仰角.关于水枪射出水流的射高和射程下列说法中错误的是( )
正确答案
解析
解:将初速度分解,如图所示,
水平的速度为:Vx=Vcosθ,
竖直的速度为:Vy=Vsinθ,
A、所以当初速度大小相同时,仰角越大,水平的速度Vx=Vcosθ 也越小,竖直分速度vysinθ就越大,则竖直方向上的运动时间越长,根据x=vxt知,水平射程不一定大.故A错误.
B、当初速度大小相同时,仰角越大,竖直的速度Vy=Vsinθ 就越大,根据知,射高越高,故B正确.
C、当仰角相同时,初速度越大,竖直的速度Vy=Vsinθ 就越大,根据知,射高越高,所以C正确.
D、仰角相同时,初速度越大,水平的速度Vx=Vcosθ 也越大,竖直分速度vysinθ就越大,则竖直方向上的运动时间越长,根据x=vxt知,射程越大,故D正确.
本题选错误的,故选:A.
一人作射靶游戏,为使每次枪弹都击中在靶面的同一条水平线上,则每次射击的瞄准点必须在靶面同一圆周上,试加以证明.已知水平线离地面高度为h,枪与靶相距为d,子弹发射速率为V0.
正确答案
解:靶上建立如图所示的坐标系:
设瞄准点的坐标为:P(x,y),子弹刚好打在水平线上的P′点,将上抛运动沿着水平和竖直方向正交分解,有:
∠PO′A=θ
O′A=
水平方向:
O′A=v1t
t=
竖直方向:
h=
将t和v2代入,整理得:
即P点的方程是圆方程;
答:证明如上.
解析
解:靶上建立如图所示的坐标系:
设瞄准点的坐标为:P(x,y),子弹刚好打在水平线上的P′点,将上抛运动沿着水平和竖直方向正交分解,有:
∠PO′A=θ
O′A=
水平方向:
O′A=v1t
t=
竖直方向:
h=
将t和v2代入,整理得:
即P点的方程是圆方程;
答:证明如上.
一个棒球以38m/s的速度被击出,与水平方向的仰角为37°.求
(1)该球的飞行时间;
(2)该球上升达到的最大高度;
(3)射程.
正确答案
解:设初速度为v,仰角为a,飞行时间为t,上升的最大高度为h,棒球的质量为m,把初速度分解为水平和竖直分速度,水平方向为:
v1=vcosa=38×0.8=30.4m/s
竖直方向:v2=vsina=38×0.6=22.8m/s
(1)棒球的飞行时间,即为竖直方向上的运动时间,根据运动学公式得:
t==4.56s
(2)该球上升达到的最大高度为:
h==
(3)射程为:s=v1t=30.4×2×2.28=138.624m
答:
(1)该球的飞行时间为4.56s;
(2)该球上升达到的最大高度25.992m;
(3)射程为138.624m.
解析
解:设初速度为v,仰角为a,飞行时间为t,上升的最大高度为h,棒球的质量为m,把初速度分解为水平和竖直分速度,水平方向为:
v1=vcosa=38×0.8=30.4m/s
竖直方向:v2=vsina=38×0.6=22.8m/s
(1)棒球的飞行时间,即为竖直方向上的运动时间,根据运动学公式得:
t==4.56s
(2)该球上升达到的最大高度为:
h==
(3)射程为:s=v1t=30.4×2×2.28=138.624m
答:
(1)该球的飞行时间为4.56s;
(2)该球上升达到的最大高度25.992m;
(3)射程为138.624m.
足球运动员将一足球以某一速度与水平地面成45°夹角的方向踢向空中,结果落地点与踢出点的水平距离为50m,(不考虑空气阻力,取g=10m/s)求,
(1)足球从踢出到落地所用的时间,
(2)足球在空中上升的最大高度.
正确答案
解:设斜抛速度为v0
足球在水平方向做匀速运动,速度为,x=vxt
在竖直方向做减速运动,故
联立解得:,
竖直方向做减速运动,上升的高度为h=
答:(1)足球从踢出到落地所用的时间为,
(2)足球在空中上升的最大高度为12.5m.
解析
解:设斜抛速度为v0
足球在水平方向做匀速运动,速度为,x=vxt
在竖直方向做减速运动,故
联立解得:,
竖直方向做减速运动,上升的高度为h=
答:(1)足球从踢出到落地所用的时间为,
(2)足球在空中上升的最大高度为12.5m.
如图所示,将质量m=0.2kg的物体从高h=20m的山崖上A点斜向上抛出,抛出的速度大小V0=15m/s,以B点所在的平面为参考面,不计空气阻力,g取10m/s2.求
(1)物体在A点的动能Ek;
(2)物体在A点的重力势能Ep;
(3)物体落到B点的速度大小VB.
正确答案
解:(1)物体的抛出时的速度为v0=15m/s,由动能的表达式:=
=22.5J.
(2)以地面为零势能面,有:Ep=mgh=0.2×10×20=40J
(3).设物体的末速度为v,由动能定理得:,代入数据解得:v=25m/s
答:(1)物体在A点的动能为22.5J;
(2)物体在A点的重力势能为40J;(3)物体落到B点的速度大小为25m/s.
解析
解:(1)物体的抛出时的速度为v0=15m/s,由动能的表达式:=
=22.5J.
(2)以地面为零势能面,有:Ep=mgh=0.2×10×20=40J
(3).设物体的末速度为v,由动能定理得:,代入数据解得:v=25m/s
答:(1)物体在A点的动能为22.5J;
(2)物体在A点的重力势能为40J;(3)物体落到B点的速度大小为25m/s.
篮球架上的篮球圈离地3.0米,运动员站在离球圈中心水平距离为4.5米处,运动员的手离地面2.0米以与水平方向成53°的角度出手投篮命中,求:
(1)球从离手到篮圈所经历时间;
(2)运动员投篮时初速度和球进篮时的速度.
正确答案
解:(1)据题球从离手到篮圈上升的高度为:h=3m-2m=1m,
通过的水平距离为:x=4.5m
将篮球的运动分解到水平和竖直两个方向,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做竖直上抛运动,则有:
x=v0cos53°t
h=v0sin53°t-
代入数据解得:t=1s,v0=7.5m/s
(2)篮球进篮时竖直分速度为:vy=v0sin53°-gt=7.5×0.8-10=-4m/s,负号表示速度方向竖直向下
则球进篮时的速度为:v==
≈6.02m/s
答:(1)球从离手到篮圈所经历时间是1s;
(2)运动员投篮时初速度是7.5m/s,球进篮时的速度是6.02m/s.
解析
解:(1)据题球从离手到篮圈上升的高度为:h=3m-2m=1m,
通过的水平距离为:x=4.5m
将篮球的运动分解到水平和竖直两个方向,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做竖直上抛运动,则有:
x=v0cos53°t
h=v0sin53°t-
代入数据解得:t=1s,v0=7.5m/s
(2)篮球进篮时竖直分速度为:vy=v0sin53°-gt=7.5×0.8-10=-4m/s,负号表示速度方向竖直向下
则球进篮时的速度为:v==
≈6.02m/s
答:(1)球从离手到篮圈所经历时间是1s;
(2)运动员投篮时初速度是7.5m/s,球进篮时的速度是6.02m/s.
在地面上以与水平方向成37°角大小为20m/s的初速度斜向上抛出一小球,不计空气阻力,g=10m/s2,则小球能达到的最大高度为______m,小球的水平射程为______m.
正确答案
解:小球竖直分速度vy=vsin37°=20×0.6=12m/s;水平方向分速度vx=vcos37°=20×0.8=16m/s;
小球竖直方向为竖直上抛运动;上升最大高度h==
=7.2m;
空中飞行时间t=2×=
=2.4s;
故水平射程x=vxt=16×2.4=38.4m
故答案为:7.2;38.4
解析
解:小球竖直分速度vy=vsin37°=20×0.6=12m/s;水平方向分速度vx=vcos37°=20×0.8=16m/s;
小球竖直方向为竖直上抛运动;上升最大高度h==
=7.2m;
空中飞行时间t=2×=
=2.4s;
故水平射程x=vxt=16×2.4=38.4m
故答案为:7.2;38.4
如图所示,小球A从倾角37°高h=1.8m的光滑斜面顶点处由静止开始沿斜面下滑,同时从斜面底端C正上方与斜面顶端等高的E处以速度v0沿与斜面平行方向抛出一个飞镖,结果飞镖恰好在斜面上某处击中小球A.不计飞镖运动过程中的空气阻力,可将飞镖小球视为质点.已知重力加速度为g=sin37°=0.6,cos37°=0.8,试求:
(1)飞镖在空中飞行时间;
(2)飞镖在B处飞出的初速度v0.
正确答案
解:将B的运动分解为沿斜面和垂直于斜面的,则有:=hcosθ
得:t==0.6s
(2)A做匀加速直线运动:x1=
B在沿斜面上做初速度为v0的匀减速直线运动:x2=
在斜面方向上有:x1+x2=+
v0t=h()
解得:v0=3.2m/s
答:(1)飞镖在空中飞行时间为0.6s;
(2)飞镖在B处飞出的初速度v0=3.2m/s.
解析
解:将B的运动分解为沿斜面和垂直于斜面的,则有:=hcosθ
得:t==0.6s
(2)A做匀加速直线运动:x1=
B在沿斜面上做初速度为v0的匀减速直线运动:x2=
在斜面方向上有:x1+x2=+
v0t=h()
解得:v0=3.2m/s
答:(1)飞镖在空中飞行时间为0.6s;
(2)飞镖在B处飞出的初速度v0=3.2m/s.
如图所示,原长L0为100厘米的轻质弹簧放置在一光滑的直槽内,弹簧的一端固定在槽的O端,另一端连接一小球.这一装置可从水平位置开始绕O点缓缓地转到竖直位置.设弹簧的形变总是在其弹性限度内.试在下述(a)、(b)两种情况下,分别求出这种装置从原来的水平位置开始缓缓地绕O点转到竖直位置时小球离开原水平面的高度h0.
(1)在转动过程中,发现小球距原水平面的高度变化出现极大值,且极大值hm为40厘米.
(2)在转动过程中,发现小球离原水平的高度不断增大.
正确答案
解:(1)因为整个缓慢移动的过程中的每时每刻都受力平衡,设弹簧长度为x,转过角度为α,
故有:mgsinα=k(L0-x)①
h=xsinα②
将①中的x带入②得:h=
小球距原水平面的高度出现极大值为40厘米,根据二次三项式的最值条件得:40mg=
故得,k=
转到竖直位置时,小球的高度
(2)在转动过程中设弹簧长度为x,转过角度为θ,
故有:mgsinθ=k(L0-x)①
h=xsinθ②
联立解得h=(l0sinθ-)=-
因小球离原水平的高度不断增大,故极值点不存在,即sinθ>1,得kL0>2mg,代入解得50cm≤h0≤100cm
答:(1)在转动过程中,发现小球距原水平面的高度变化出现极大值,且极大值hm为40厘米,h0为37.5厘米.
(2)在转动过程中,发现小球离原水平的高度不断增大,50cm≤h0≤100cm.
解析
解:(1)因为整个缓慢移动的过程中的每时每刻都受力平衡,设弹簧长度为x,转过角度为α,
故有:mgsinα=k(L0-x)①
h=xsinα②
将①中的x带入②得:h=
小球距原水平面的高度出现极大值为40厘米,根据二次三项式的最值条件得:40mg=
故得,k=
转到竖直位置时,小球的高度
(2)在转动过程中设弹簧长度为x,转过角度为θ,
故有:mgsinθ=k(L0-x)①
h=xsinθ②
联立解得h=(l0sinθ-)=-
因小球离原水平的高度不断增大,故极值点不存在,即sinθ>1,得kL0>2mg,代入解得50cm≤h0≤100cm
答:(1)在转动过程中,发现小球距原水平面的高度变化出现极大值,且极大值hm为40厘米,h0为37.5厘米.
(2)在转动过程中,发现小球离原水平的高度不断增大,50cm≤h0≤100cm.
将一个质量为2kg的物体以10m/s的速度从距地面为10m的高度抛出.取g=10m/s2求:
(1)抛出时物体具有的动能是多大?
(2)若不计空气阻力,落地时速度多大?
(3)若落地时速度大小为10m/s,则阻力做功多大?
正确答案
解:(1)物体的初动能为Ek=mv2=
J=100J
(2)根据题意,由受力分析可知:
根据动能定理:mgh=mv2-
解得:v=10m/s
(3)根据能量守恒定律知阻力做功W=-mgh=-2×10×10=-200J
答:(1)抛出时物体具有的动能是100J
(2)若不计空气阻力,落地时速度10m/s
(3)若落地时速度大小为10m/s,则阻力做功-200J
解析
解:(1)物体的初动能为Ek=mv2=
J=100J
(2)根据题意,由受力分析可知:
根据动能定理:mgh=mv2-
解得:v=10m/s
(3)根据能量守恒定律知阻力做功W=-mgh=-2×10×10=-200J
答:(1)抛出时物体具有的动能是100J
(2)若不计空气阻力,落地时速度10m/s
(3)若落地时速度大小为10m/s,则阻力做功-200J
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