- 平抛运动
- 共7059题
从某高处以6m/s的初速度、以30°抛射角斜向上抛出一石子,落地时石子的速度方向和水平线的夹角为60°,求:
(1)石子在空中运动的时间;
(2)炮弹的水平射程;
(3)抛出点离地面的高度.(忽略空气阻力,g取10m/s2)
正确答案
解:(1)如图所示:石子落地时的速度方向和水平线的夹角为60°,则=
即:=
=
×6×
=9m/s
取向上为正方向,落地时竖直速度向下,则-vy=v0sin30°-gt,得t=1.2 s
(2)石子在水平方向上匀速直线运动:x=v0cos30°t==3.6
m
(3)由竖直方向位移公式:=
=-3.6m,负号表示落地点比抛出点低
答:(1)石子在空中运动的时间为1.2s;
(2)炮弹的水平射程为3.6m;
(3)抛出点离地面的高度为-3.6m.(负号表示落地点比抛出点低)
解析
解:(1)如图所示:石子落地时的速度方向和水平线的夹角为60°,则=
即:=
=
×6×
=9m/s
取向上为正方向,落地时竖直速度向下,则-vy=v0sin30°-gt,得t=1.2 s
(2)石子在水平方向上匀速直线运动:x=v0cos30°t==3.6
m
(3)由竖直方向位移公式:=
=-3.6m,负号表示落地点比抛出点低
答:(1)石子在空中运动的时间为1.2s;
(2)炮弹的水平射程为3.6m;
(3)抛出点离地面的高度为-3.6m.(负号表示落地点比抛出点低)
如图所示,在水平面OB上有一A点,已知OA=L.现在从A点以初速度v0射出一小球,在不被倾角为α(α<45°)的OC面板弹回的前提下,问:
(1)若小球射出时的角度θ=45°,为使得小球能射到最远,小球射出时的初速度v0应为多大?
(2)若小球射出时的初速度v0已知,且大于第(1)小题中所得的结果,为使小球能射到最远,小球射出时的角度θ应为多大?
正确答案
解:(1)以A点为坐标原点,AB方向为x轴正方向建立坐标系,小球做斜抛运动,坐标为:
x=v0tcosθ,y=v0tsinθ-gt2,
代入得:y=xtanθ-,
OC线方程:y=(x+L)tanα,
联立可得:xtanθ-=(x+L)tanα,
取θ=45°,得:+(tanα-1)x+Ltanα=0,
为使小球以45°抛出能实现射程最远而不被OC面板弹回,小球抛射轨迹应与斜面OC相切,即方程只有一个解,
即:△=(tanα-1)2-tanα=0,
解得:v0=,
(2)当v0>时,以A点为坐标原点,AB方向为x轴正方向建立坐标系,小球做斜抛运动,坐标为:x=v0tcosθ,y=v0tsinθ-
gt2,
代入得:y=xtanθ-,
OC线方程:y=(x+L)tanα,
联立可得:xtanθ-=(x+L)tanα,
为使小球以θ角抛出能实现射程最远而不被OC面弹回,必有θ>α,小球抛射轨迹应与斜面OC相切,可得判别式:△=(tanα-tanθ)2-=0,
即sin2(α-θ)-sin2α=0,
因为θ>α,所以θ=α+sin-1.
答:(1)小球射出时的初速度v0应为,
(2)小球射出时的角度θ应为α+sin-1.
解析
解:(1)以A点为坐标原点,AB方向为x轴正方向建立坐标系,小球做斜抛运动,坐标为:
x=v0tcosθ,y=v0tsinθ-gt2,
代入得:y=xtanθ-,
OC线方程:y=(x+L)tanα,
联立可得:xtanθ-=(x+L)tanα,
取θ=45°,得:+(tanα-1)x+Ltanα=0,
为使小球以45°抛出能实现射程最远而不被OC面板弹回,小球抛射轨迹应与斜面OC相切,即方程只有一个解,
即:△=(tanα-1)2-tanα=0,
解得:v0=,
(2)当v0>时,以A点为坐标原点,AB方向为x轴正方向建立坐标系,小球做斜抛运动,坐标为:x=v0tcosθ,y=v0tsinθ-
gt2,
代入得:y=xtanθ-,
OC线方程:y=(x+L)tanα,
联立可得:xtanθ-=(x+L)tanα,
为使小球以θ角抛出能实现射程最远而不被OC面弹回,必有θ>α,小球抛射轨迹应与斜面OC相切,可得判别式:△=(tanα-tanθ)2-=0,
即sin2(α-θ)-sin2α=0,
因为θ>α,所以θ=α+sin-1.
答:(1)小球射出时的初速度v0应为,
(2)小球射出时的角度θ应为α+sin-1.
由t=0时刻从水平面上的O点,在同一铅垂面上同时朝两方向发射初速率分别为VA=10米/秒、VB=20米/秒两质点A、B,(如图)求:
(1)t=1秒时A、B相距多远?
(2)在铅垂面xOy上,从原点O出发朝平面各方向射出相同速率VO的质点,今以朝正x方向(水平)射出的质点为参考点,判定其他质点在未落地前的t时刻的位置组成的曲线.
正确答案
解:(1)AB两物体具有相同的加速度,则以A为参考系,则B相对于A做匀速直线运动,由图中几何关系可知,相对速度为:v=vBcos30°=10m/s;
则t=1秒时A、B相距x=vt=10m/s;
(2)如图所示,不同粒子相对于水平方向的速度为△v;设与水平方向夹角为θ,则有△v=;
则相对于水平方向上的位移x=2v0sint=2v0tsin
则可知各点的连线应组成圆形.
答:(1)t=1秒时A、B相距10m/s;
(2)其他质点在未落地前的t时刻的位置组成的曲线为圆形.
解析
解:(1)AB两物体具有相同的加速度,则以A为参考系,则B相对于A做匀速直线运动,由图中几何关系可知,相对速度为:v=vBcos30°=10m/s;
则t=1秒时A、B相距x=vt=10m/s;
(2)如图所示,不同粒子相对于水平方向的速度为△v;设与水平方向夹角为θ,则有△v=;
则相对于水平方向上的位移x=2v0sint=2v0tsin
则可知各点的连线应组成圆形.
答:(1)t=1秒时A、B相距10m/s;
(2)其他质点在未落地前的t时刻的位置组成的曲线为圆形.
斜抛的物体在运动过程中加速度一定______(选填“不变”或“变化”),经过最高点时速度______(选填“为0”或“不为0”)
正确答案
解:物体在重力作用下斜向上抛出的运动是斜抛运动,根据牛顿第二定律,加速度恒为g,不变;
斜抛运动在最高点速度的竖直分量为零,但水平分速度不为零,故速度不为零;
故答案为:不变,不为0.
解析
解:物体在重力作用下斜向上抛出的运动是斜抛运动,根据牛顿第二定律,加速度恒为g,不变;
斜抛运动在最高点速度的竖直分量为零,但水平分速度不为零,故速度不为零;
故答案为:不变,不为0.
一门大炮的炮筒与水平面的夹角β=30°,当炮弹以初速度v0=300m/s的速度发出,炮弹能否击中离大炮7500m远的目标?(g取10m/s2)
正确答案
解:炮弹竖直方向做竖直上抛运动,由对称性可得炮弹运动的时间为:
t==
=30s
水平射程为:
x=v0cosβ•t=300×cos30°×30m=4500≈7794m
所以炮弹不能击中离大炮7500m远的目标.
答:炮弹不能击中离大炮7500m远的目标.
解析
解:炮弹竖直方向做竖直上抛运动,由对称性可得炮弹运动的时间为:
t==
=30s
水平射程为:
x=v0cosβ•t=300×cos30°×30m=4500≈7794m
所以炮弹不能击中离大炮7500m远的目标.
答:炮弹不能击中离大炮7500m远的目标.
小李以一定的初速度将石子向斜上方抛出去,石子所做的运动是斜抛运动,他想:怎样才能将石子抛得更远呢?于是他找来小王一起做了如下探究:
他们用如图1所示的装置来做实验,保持容器水平,让喷水嘴的位置和喷水方向不变(即抛射角不变)做了三次实验:第一次让水的喷出速度较小,这时水喷出后落在容器的A点;第二次让水的喷出速度稍大,水喷出后落在容器的B点;第三次让水的喷出速度最大,水喷出后落在容器的C点.
小李和小王经过分析后得出的结论是:______;
小王回忆起上体育课时的情景,想起了几个应用上述结论的例子,其中之一就是为了将铅球推的更远,应尽可能______.然后控制开关让水喷出的速度不变,让水沿不同方向喷出,如图2所示,又做了几次实验,得到
小李和小王对上述数据进行了归纳分析,得出的结论是:______;
小李和小王总结了一下上述探究过程,他们明确了斜抛物体在水平方向飞行距离与初速度 和抛射角的关系,他们感到这次探究成功得益于在探究过程中两次较好的运用了______法.
正确答案
解:①如图知在抛射角一定时,初速度越大,飞行距离越远.体育课上,利用斜抛的例子:投掷标枪、铅球、铁饼等.
②如图,在抛射速度一定时,抛射角逐渐的增大,飞行距离增大,到45°时,飞行距离最大,抛射角再次增大时,飞行距离反而减小.
③根据上面的分析①②得出飞行距离同时和抛射角、速度有关.并且研究方法是控制变量法.
故答案为:在抛射角一定时,当物体抛出的初速度越大物体抛出的距离越远; 增大初速度.
在初速度一定时,随着抛射角的增大,抛出距离先是越来越大,然后越来越小.当夹角为45°时,抛出距离最大;控制变量.
解析
解:①如图知在抛射角一定时,初速度越大,飞行距离越远.体育课上,利用斜抛的例子:投掷标枪、铅球、铁饼等.
②如图,在抛射速度一定时,抛射角逐渐的增大,飞行距离增大,到45°时,飞行距离最大,抛射角再次增大时,飞行距离反而减小.
③根据上面的分析①②得出飞行距离同时和抛射角、速度有关.并且研究方法是控制变量法.
故答案为:在抛射角一定时,当物体抛出的初速度越大物体抛出的距离越远; 增大初速度.
在初速度一定时,随着抛射角的增大,抛出距离先是越来越大,然后越来越小.当夹角为45°时,抛出距离最大;控制变量.
一人站在楼顶坚直向下扔物块.已知物块离开手的离开手的速度2.0m/s,楼高20.0m.假设物块出手的位置靠近楼顶,不计空气阻力,物块到达地面的速度大小是多少?
正确答案
解:将做竖直向下的匀加速直线运动.由得:
v==20.1m/s
答:物块到达地面的速度大小是20.1m/s.
解析
解:将做竖直向下的匀加速直线运动.由得:
v==20.1m/s
答:物块到达地面的速度大小是20.1m/s.
从山脚下向坡度为30°的山坡上投射一个小球,小球的初速度v0=10m/s.
(1)当投射角(初速度与水平面夹角)为45°时,小球在山坡上的射程是多大?
(2)当投射角是多大时,小球在山坡上的射程最大,最大射程是多少?
正确答案
解:设水平位移为x,竖直高度为y,由题意得:
(1)tan30°==
代入数据解得:t=s
故y==10×
m=
m
由几何关系得,位移s=2y=m
(2)由运动分解知,
代入数据整理得:①
而最终落到斜面上时,有射程s=2y=2()②
而由y=v0sinθt-×gt2=10sinθt-5t2,
当t=sinθ时,y有最大值④
由①②③④得:θ=arctan,s=10
答:(1)当投射角(初速度与水平面夹角)为45°时,小球在山坡上的射程是m
(2)当投射角是arctan时,小球在山坡上的射程最大,最大射程是10
解析
解:设水平位移为x,竖直高度为y,由题意得:
(1)tan30°==
代入数据解得:t=s
故y==10×
m=
m
由几何关系得,位移s=2y=m
(2)由运动分解知,
代入数据整理得:①
而最终落到斜面上时,有射程s=2y=2()②
而由y=v0sinθt-×gt2=10sinθt-5t2,
当t=sinθ时,y有最大值④
由①②③④得:θ=arctan,s=10
答:(1)当投射角(初速度与水平面夹角)为45°时,小球在山坡上的射程是m
(2)当投射角是arctan时,小球在山坡上的射程最大,最大射程是10
在同一竖直面内的同一水平线上A、B两点分别以30°、60°为发射角同时抛出两球,欲使两小球相遇时都在自己的轨道的最高点,已知小球在一点的发射速度VAO=9.8米/秒,求VBO和A、B两点间的距离.(g取9.8m/s2,结果保留两位小数)
正确答案
解:以A点为原点建立图示坐标系,取发射时刻为计时起点,两点间距离为S,初始条件如图所示.
据斜抛规律有:
xA=vOcos30°t (1)
xB=vBOcos60°t+S (2)
vAy=vAOsin30°-gt (3)
vBy=vBOsin60°-gt (4)
满足题中条件,在最高点相遇,必有vAy=vBy=0,xA=xB
令(3)、(4)为零;
则有:t= (5)
vBO=vAOsin30 (6)
代入数据可得:vBO=5.66m/s;
令(1)=(2)得S=(vAOcos30°-0.5cos60°)t (7)
将(5)、(6)代入(7)可得:
S=(cos30°-0.5cos60°)=2.83m;
答:VBO为5.66m/s;A、B两点间的距离为2.83m
解析
解:以A点为原点建立图示坐标系,取发射时刻为计时起点,两点间距离为S,初始条件如图所示.
据斜抛规律有:
xA=vOcos30°t (1)
xB=vBOcos60°t+S (2)
vAy=vAOsin30°-gt (3)
vBy=vBOsin60°-gt (4)
满足题中条件,在最高点相遇,必有vAy=vBy=0,xA=xB
令(3)、(4)为零;
则有:t= (5)
vBO=vAOsin30 (6)
代入数据可得:vBO=5.66m/s;
令(1)=(2)得S=(vAOcos30°-0.5cos60°)t (7)
将(5)、(6)代入(7)可得:
S=(cos30°-0.5cos60°)=2.83m;
答:VBO为5.66m/s;A、B两点间的距离为2.83m
在一次军事演习中,解放军战士为了让炮弹以v=50m/s的速度击中前方H=195m高山崖上的某处军事目标,那大炮射击时至少需要让炮弹以多少的速度射出?(个g=10m/s2大炮可视为质点)
正确答案
解:根据动能定理:
-mgH=mv2-
mv02
代入数据得:v0=80m/s
答:至少需要让炮弹以80m/s的速度射出.
解析
解:根据动能定理:
-mgH=mv2-
mv02
代入数据得:v0=80m/s
答:至少需要让炮弹以80m/s的速度射出.
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