- 曲线运动
- 共20011题
如图所示,质量m=1kg的滑块(可看成质点),被压缩的弹簧弹出后在光滑的水平桌面上滑行一段距离后,落在水平地面上.落点到桌边的水平距离S=0.4m,桌面距地面的高度h=0.8m.求:(g=10m/s2,空气阻力不计)
(1)滑块落地时速度的大小;
(2)弹簧释放的弹性势能.
正确答案
解:(1)滑块在竖直方向做自由落体运动有:
得:t==0.4s
滑块在水平方向做匀速直线运动有:
=1m/s,
vy=gt=4m/s,
所以落地时的速度为:
(2)根据能量转化与守恒定律可右,弹簧释放时的弹性势能:
答:(1)滑块落地时速度的大小为m/s;
(2)弹簧释放的弹性势能为0.5J.
解析
解:(1)滑块在竖直方向做自由落体运动有:
得:t==0.4s
滑块在水平方向做匀速直线运动有:
=1m/s,
vy=gt=4m/s,
所以落地时的速度为:
(2)根据能量转化与守恒定律可右,弹簧释放时的弹性势能:
答:(1)滑块落地时速度的大小为m/s;
(2)弹簧释放的弹性势能为0.5J.
如图,斜面与水平面之间的夹角为45°,在斜面底端A点正上方高度为10m处的O点,以5m/s的速度水平抛出一个小球,飞行一段时间后撞在斜面上,这段飞行所用的时间为(g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:设飞行的时间为t,则:x=V0t
h=
因为斜面与水平面之间的夹角为45°,如图所示,
由三角形的边角关系可知,
AQ=PQ
所以在竖直方向上有,
OQ+AQ=10m
所以有:v0t+=10m,
解得:t=1s.
故选:C.
从距地面h高度水平抛出一小球,落地时速度方向与水平方向的夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,下列结论中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球在竖直方向上的分速度,根据平行四边形定则知,小球的初速度
.故A错误.
B、根据平行四边形定则得,小球着地的速度大小v=.故B正确.
C、平抛运动的时间由高度决定,与初速度无关,初速度减半,运动时间不变.故C错误.
D、根据平行四边形定则知,tan,当初速度减半时,设落地的速度与水平方向的夹角为α,则tan
,但是α≠2θ.故D错误.
故选:B.
《愤怒的小鸟》是一款非常流行的游戏,故事也相当有趣,如图甲,为了报复偷走鸟蛋的肥猪们,鸟儿以自己的身体为武器,如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒.假设小鸟被弹弓沿水平方向弹出,如图乙所示.(取重力加速度g=10m/s2)
(1)若h1=3.6m,l1=2.4m,h2=1.8m,要使小鸟飞出去能直接打中肥猪的堡垒,小鸟的初速度v0应多大?
(2)如果小鸟弹出后,先掉到平台上(此时小鸟距抛出点的水平距离为l2),接触平台瞬间竖直速度变为零,水平速度不变,小鸟在平台上滑行一段距离后,若要打中肥猪的堡垒,小鸟和平台间的动摩擦因数μ应满足什么关系(用题中所给的符号h1,l1,h2,l2,g表示)?
正确答案
解:(1)设小鸟以v0弹出能直接击中堡垒,则由平抛运动规律,有:
h1-h2=,
l1=v0t
联立解得:t=0.6 s,v0=4m/s.
(2)对小鸟在平台上滑行初速度仍为v0,若刚好击中堡垒,则有末速度为:v=0
由动能定理有:-μmg(l1-l2)=,
解得:μ=.
可见,μ与v0应满足才能打中堡垒.
答:(1)小鸟飞出去的初速度应为4m/s;
(2)μ与v0应满足.
解析
解:(1)设小鸟以v0弹出能直接击中堡垒,则由平抛运动规律,有:
h1-h2=,
l1=v0t
联立解得:t=0.6 s,v0=4m/s.
(2)对小鸟在平台上滑行初速度仍为v0,若刚好击中堡垒,则有末速度为:v=0
由动能定理有:-μmg(l1-l2)=,
解得:μ=.
可见,μ与v0应满足才能打中堡垒.
答:(1)小鸟飞出去的初速度应为4m/s;
(2)μ与v0应满足.
在倾角为θ的斜面顶端A处以速度v0水平抛出一小球,落在斜面上的某一点B处,空气阻力不计,求:
(1)小球从A运动到B处所需的时间;
(2)从抛出开始计时,经过多长时间小球离斜面的距离达到最大?
(3)小球离斜面的距离最大是多少?
正确答案
解:(1)小球做平抛运动,同时受到斜面体的限制.
设小球从A运动到B处所需的时间为t,则:
水平位移为:x=v0t
竖直位移为:y=gt2
根据题意和数学关系可知合位移与水平位移的夹角即为θ,则有:
tan θ=
联立以上三式解得:
t=.
(2)当小球垂直斜面向上的分速度为零时,离斜面的距离最大,此时小球只有平行于斜面的速度,故可知当小球的速度与斜面平行时,小球离斜面的距离最大,由此可得此时合速度的方向.设小球从抛出开始计时,经时间t1小球离斜面的距离达到最大,如图甲所示,则有:
vy=gt1=v0tan θ
解得:
t1=
(3)由(2)中计算可知,离斜面最远时,运动的时间:
t1=
如图乙所示,则小球的水平位移:
竖直位移:
y=CE=
由图中几何关系可知,小球离斜面的最大距离为:
hmax=EF=(CD-CE)cosθ=(xtanθ-y)cosθ
解得:
hmax=
答:(1)小球从A运动到B处所需的时间为;
(2)从抛出开始计时,经过时间小球离斜面的距离达到最大;
(3)小球离斜面的距离最大是.
解析
解:(1)小球做平抛运动,同时受到斜面体的限制.
设小球从A运动到B处所需的时间为t,则:
水平位移为:x=v0t
竖直位移为:y=gt2
根据题意和数学关系可知合位移与水平位移的夹角即为θ,则有:
tan θ=
联立以上三式解得:
t=.
(2)当小球垂直斜面向上的分速度为零时,离斜面的距离最大,此时小球只有平行于斜面的速度,故可知当小球的速度与斜面平行时,小球离斜面的距离最大,由此可得此时合速度的方向.设小球从抛出开始计时,经时间t1小球离斜面的距离达到最大,如图甲所示,则有:
vy=gt1=v0tan θ
解得:
t1=
(3)由(2)中计算可知,离斜面最远时,运动的时间:
t1=
如图乙所示,则小球的水平位移:
竖直位移:
y=CE=
由图中几何关系可知,小球离斜面的最大距离为:
hmax=EF=(CD-CE)cosθ=(xtanθ-y)cosθ
解得:
hmax=
答:(1)小球从A运动到B处所需的时间为;
(2)从抛出开始计时,经过时间小球离斜面的距离达到最大;
(3)小球离斜面的距离最大是.
如图是一个小球抛平抛运动的频闪照片的一部分,图中背景小方格的边长均为5cm.则闪光的时间间隔为______ s,小球做平抛运动的速度大小为______m/s.
正确答案
解:在竖直方向上△y=gT2,则T=
在水平方向上.
故本题答案为:0.1,1.5.
解析
解:在竖直方向上△y=gT2,则T=
在水平方向上.
故本题答案为:0.1,1.5.
如图所示,距离水平地面高为h的飞机沿水平方向做匀加速直线运动,从飞机上以相对地面的速度v0依次从a、b、c水平抛出甲、乙、丙三个物体,抛出的时间间隔均为T,三个物体分别落在水平地面上的A、B、C三点,若AB=l1、AC=l2,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、平抛运动的时间由高度决定,因为高度不变,则物体在空中运动的时间相同,与初速度无关.故A错误.
B、根据△x=aT2得,a=.故B错误.
C、b点的速度等于ac中间时刻的速度,则.故C正确.
D、因为物体做平抛运动运动,飞机做匀加速直线运动,所以平抛运动的物体的初速度越来越大,可知三个物体不在同一条竖直线上.故D错误.
故选:C.
如图所示,将一个小球从某高处水平抛出,小球在空中飞行时间为2s,小球落到地面的位置与抛出点的水平距离x=30m.不计空气阻力.求:
(1)小球抛出点离地面的高度h;
(2)小球抛出时速度的大小.
(3)展开你智慧的翅膀,试讨论若要增大水平距离应采取怎样的措施(只要写出一种措施即可).
正确答案
解:(1)小球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,则 h=gt2=
m=20m
(2)水平方向做匀速直线运动,则v0==
=15m/s
(3)根据x=v0t,可知若要增大水平距离,可增大抛出时的速度或增大高度.
答:(1)小球抛出点离地面的高度h是20m;
(2)小球抛出时速度的大小是15m/s.
(3)若要增大水平距离应增大抛出时的速度或增大高度.
解析
解:(1)小球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,则 h=gt2=
m=20m
(2)水平方向做匀速直线运动,则v0==
=15m/s
(3)根据x=v0t,可知若要增大水平距离,可增大抛出时的速度或增大高度.
答:(1)小球抛出点离地面的高度h是20m;
(2)小球抛出时速度的大小是15m/s.
(3)若要增大水平距离应增大抛出时的速度或增大高度.
关于平抛物体的运动,下列说法中错误的是( )
正确答案
解析
解:A、平抛运动的物体仅受重力,做匀变速曲线运动.故A正确.
B、根据h=知,平抛运动的时间由高度决定,与初速度无关.故B错误.
C、平抛运动的加速度不变,则相同时间内的速度变化量相同.故C正确.
D、根据x=知,物体落地的水平位移与初速度和高度有关.故D错误.
本题选错误的,故选:BD.
一个小球从距离水平地面高80m,以30m/s的速度水平抛出,g取10m/s2(不计空气阻力)求:
(1)小球在空中运行的时间;
(2)小球的水平射程;
(3)小球落地时的速度大小.
正确答案
解:(1)平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,根据h=2
可得:t=s=4s
(2)小球的水平射程 S=v0t=30×4m=120m
(3)竖直分速度:vy=gt=10×4m/s=40m/s
落地时的速度:vt==
m/s=50m/s
答:
(1)小球在空中运行的时间为4s;
(2)小球的水平射程为120m;
(3)小球落地时的速度大小为50m/s.
解析
解:(1)平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,根据h=2
可得:t=s=4s
(2)小球的水平射程 S=v0t=30×4m=120m
(3)竖直分速度:vy=gt=10×4m/s=40m/s
落地时的速度:vt==
m/s=50m/s
答:
(1)小球在空中运行的时间为4s;
(2)小球的水平射程为120m;
(3)小球落地时的速度大小为50m/s.
一物体水平抛出,在落地前的最后1秒内,其速度方向由跟水平方向成30°角变为跟水平方向成45°角,求物体抛出时的初速度大小与抛出点离地高度?(不计阻力,g取10m/s2)
正确答案
解:由于平抛运动在水平方向的速度的大小是不变的,
设水平初速度为v0则,速度方向与水平方向成30°角时,竖直速度的大小为 vy1=v0tan30°=v0,
当速度方向与水平方向成45°角时,竖直速度的大小为 vy2=v0 .
在竖直方向做自由落体运动,由速度公式可得:vy2=vy1+gt
得:v0 =v0+gt,其中 t=1s
所以代入可得:v0≈23.7m/s,
(2)落地时竖直方向上的速度大小为 vy2=v0=23.7m/s,
由v2=2gh 可得,
抛出时离地面的高度h==
m≈28.08m
答:物体抛出时的初速度大小约为23.7m/s,抛出点离地高度约为28.08m.
解析
解:由于平抛运动在水平方向的速度的大小是不变的,
设水平初速度为v0则,速度方向与水平方向成30°角时,竖直速度的大小为 vy1=v0tan30°=v0,
当速度方向与水平方向成45°角时,竖直速度的大小为 vy2=v0 .
在竖直方向做自由落体运动,由速度公式可得:vy2=vy1+gt
得:v0 =v0+gt,其中 t=1s
所以代入可得:v0≈23.7m/s,
(2)落地时竖直方向上的速度大小为 vy2=v0=23.7m/s,
由v2=2gh 可得,
抛出时离地面的高度h==
m≈28.08m
答:物体抛出时的初速度大小约为23.7m/s,抛出点离地高度约为28.08m.
(2015秋•沧州月考)如图所示为某三级台阶,每一级台阶的高为h,宽为L,在最上面台阶右边边缘的一小球要想直接落到地面上,需要的水平初速度至少为( )
正确答案
解析
解:要使小球直接落到地面上,则小球下落2h高度时,水平位移至少为2L,
小球做平抛运动,
水平方向上:2L=v0t
竖直方向上:2h=gt2
解得:v0=,故B正确.
故选:B
如图所示,从倾角为α的足够长的斜面顶端,先后以不同的初速度水平向右抛出相同的两只小球,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球做平抛运动,由两分运动的特点知tanα==
=
,得t=
,因v0不同,则t不同.故A错误.
BC、由vy=gt、v=及h=
gt2可知,vy、v及h不同,故B、C均错误.
D、速度与水平方向的夹角θ的正切值tanθ==
=2tanα,知θ为定值,故D正确.
故选:D.
某人在高层楼房的阳台外侧上以20m/s的速度竖直向上抛出一个石块,石块运动到离抛出点15m处所经历的时间可以是(空气阻力不计,g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:取竖直向上方向为正方向,当石块运动到抛出点上方离抛出点15m时,位移为x=15m,由x=v0t-代入得
15=20t-,解得t1=1s,t2=3s
当石块运动到抛出点下方离抛出点15m时,位移为x=-15m,由x=v0t-代入得
-15=20t-,解得t1=(2+
)s,t2=(2-
)s(舍去)
故选ACD
火车以1m/s2的加速度在平直轨道上加速行驶,车厢中一乘客把手伸到窗外,从距地面2.5m高处自由释放一物体,若不计空气阻力,则物体落地时,落地点与乘客的水平距离为(g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:设释放小球时火车的速度为v,根据h=得,物体平抛运动的时间
.物体的水平位移为x1=vt.火车的位移
,则位移差
.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
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