- 曲线运动
- 共20011题
从倾角为θ的斜面顶端用弹簧枪把一个原来静止的小球以15J的初动能水平弹射出去,小球刚好能落到斜面的底端.已知小球落到斜面底端时动能为35J.不计空气阻力,小球在飞行过程中,重力对小球做功为______ J,斜面的倾角θ为______.
正确答案
小球的平抛运动过程中只有重力做功,运用动能定理,有
W=Ek2-Ek1=35J-15J=20J
即重力做功为20J;
小球初末速度的比值为:=
=
故小球的末速度的竖直分量与水平分量之比为:tanα==
小球的位移与水平方向夹角θ的正切为:tanθ=tanα=
,故θ=30°;
故答案为:20,30°.
在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=2.5cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则
(1)小球平抛的初速度的计算式为V0=_____________(用L、g表示),其值是________
(2)小球经过b速度的计算式为Vb=_____________
(用L、g表示),其值是________
(3)小球开始做平抛运动的位置坐标为:x=___________cm y=___________cm
正确答案
(1),1m/s, (2)
,1.25m/s, (3)-2.5,-0.31
分析:平抛运动分解为:水平方向的匀速直线运动,竖直方向的自由落体运动.从小方格的纸记录轨迹可看出,从a→b→c→d的水平位移一样,都为2L,说明各段的时间相等,设为T,可知2L=v0T,由运动的等时性,T由竖直方向运动求出,从a→b→c→d的竖直位移依次相差L,由匀变速直线运动的规律得L=gT2,联立可求出初速度v0.再有中间时刻的瞬时速度等于这段
时间的平均速度规律求出b的竖直速度vby,然后运用运动的合成求出b的速度vb.
利用vby=vay+gT和vay=gt求出从抛出到a点的时间t,这样可求出从抛出到a点的水平位移x=v0t和竖直位移y=gt2,那么就可以求出小球开始做平抛运动的位置坐标(x,y分别在x轴、y轴的负半轴,应为负值.).
解答:解:(1)、从小方格的纸记录轨迹可看出从a→b→c→d的水平位移一样,都为2L,说明各段的时间相等,设为T,可知: 2L=v0T,分析a→b→c→d的竖直位移依次相差L,由匀变速直线运动的规律得:L=gT2,联立可求出初速度v0=2,代入数值得v0=2×
m/s=1.0m/s.
(2)、由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度得b的竖直速度vby==
,
运用运动的合成求出b的速度:vb=,
代入数值得:vb=m/s=1.25m/s.
(3)b点的竖直方向速度:vby=vay+gT,
∴vay=vby-gT=m/s=0.25m/s,又vay=gt,∴从抛出到a点的时间t=
s=0.025s,因此从抛出到a点的水平位移x=v0t=1.0×0.025 m=0.025m=2.5cm,
竖直位移y=gt2=
×10×(0.025)²m=0.003125m=0.3125cm,
那么小球开始做平抛运动的位置坐标(-2.5cm,-0.3125cm).
故答案:(1)2,1m/s;(2)
,1.25m/s;(3)-2.5cm,-0.3125cm
点评:平抛运动分解为:水平方向的匀速直线运动,竖直方向的自由落体运动.分析小球水平方向和竖直方向的运动特点,充分利用匀变速直线运动的规律结合运动的合成来求解,所求的坐标为负值.
有时打篮球,投篮后篮球会停在篮筐上不掉下来,同学们经常会用另一个重物去撞击球框上的篮球,让它掉下来。我们可以把情景理想化:假设篮筐离地高H,质量为m的篮球(视为质点)停在篮筐上,有一名同学把另一个质量为2m的重物(视为质点)斜抛上去,物体到达最高点时速度为v0,并与篮球发生时间极短的弹性正碰,试分别求篮球与重物的落地点和抛出点的水平距离。
正确答案
两物体碰撞时水平方向动量守恒,碰撞前后能量也守恒
解得:,
碰后两物体均做平抛运动
所以重物的水平距离为
篮球的水平距离为
(10分)从某电视塔塔顶附近的平台处释放一个小球,不计空气阻力和风的作用,小球自由下落。若小球在落地前的最后2s内的位移是80m,(取g=10m/s2)求:
(1)该平台离地面的高度?
(2)该小球落地时的瞬时速度大小?
正确答案
(1) h=125m (2) v=5om/s
(1)设该平台离地面的高度为h
由h=gt2知:
h-80=g
h==g分
而-
=2s分
(2)由="2gh" 得 该小球落地时的瞬时速度大小v=5om/s
本题考查平抛运动规律的应用,在竖直方向上小球做自由落体运动,由平均速度等于中间时刻的瞬时速度,在最后2s内的位移为80m,平均速度或中间时刻的瞬时速度为40m/s,由v=gt可知小球总的运动时间为5s,由自由落体运动的高度与时间的关系可知平台的高度,由v=gt可求得最后速度
两个质量相同的小球A和B,分别从水平地面上O点正上方高度分别为4L和L处水平抛出,恰好击中距离O点2L的地面上同一目标,空气阻力不计.以地面为零势能面,两小球抛出时的初速度大小之比为______,落地时的机械能之比为______.
正确答案
平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,所以
4L=gtA2
解得:tA=
L=gtB2
解得:tB=
在水平方向上做匀速直线运动,
所以vA==
,vB=
=
所以=
以水平面为零势能面,则A球刚抛出时的机械能为:EA=mvA2+mg•4L=
mgL,在运动过程中机械能守恒,所以落地时的机械能也为
mgL
B球刚抛出时的机械能为EB=mvB2+mg•L=2mgL,在运动过程中机械能守恒,所以落地时的机械能也为2mgL,
所以落地时的机械能之比为17:8
故答案为:1:2,17:8
如图所示,飞机距地面高度为H,水平飞行速度v0,地面上停着一辆汽车,与飞机水平距离为X,欲使飞机投出炸弹击中汽车,H、v0、X应满足什么关系?(重力加速度为g).
正确答案
H=gx2/2v02
分析:(1)投出去的炸弹做平抛运动,平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动.平抛运动的高度确定时间,根据高度求出时间,再根据水平速度和时间求出水平位移;
(2)炸弹击中汽车的条件是:在水平方向上的位移关系:炸弹飞行的距离=汽车行驶距离+相互距离.
解答:解:炸弹做的是平抛运动,在竖直方向上做自由落体运动:
由H=gt2可知,在水平方向上匀速直线运动:则X=v0t,水平方向运动时间和飞行时间相同;
则有H=gx2/2v02
答:,H、v0、X应满足的关系式为H=gx2/2v02.
点评:解决本题的关键掌握平抛运动的处理方法,平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动.
如图所示,玩具手枪的枪管AB对准竖直墙面上的C点,B、C间距120m,处于同一水平线上,弹丸以40m/s的速度从枪管射出,到达墙面时打在D点。不计空气阻力,sin37°=0.60,cos37°=0.80,g取10m/s2,求:
(1)C、D两点间的距离;
(2)弹丸打到D点时速度的大小和方向。
正确答案
略
(8分)如图11所示,一半径为R的光滑半圆形轨道AB固定在水平地面上,一个质量为m的小球以某一速度从半圆形轨道的最低点A冲上轨道,当小球将要从轨道最高点B飞出时,小球对轨道的压力为3mg(g为重力加速度),求:
(1)小球在半圆形轨道最高点时的加速度大小;
(2)小球的落地点C离A点的水平距离。
正确答案
(1)
(2)
对小球 B点的分析
(2分)
(2分)
(2分)
(2分)
在做“研究平抛物体的运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹.有人记录到如右图所示的轨迹点A、B、C、D.如果每一正方形小格的边长均为L=1.25cm,则小球做平抛运动的初速度v0=______(用L、g表示);其值是______(g取9.8m/s2).
正确答案
平抛运动的水平分运动是匀速直线运动,竖直分运动是自由落体运动;
由图可以看出,AB段、BC段、CD段水平方向分位移相等,竖直方向差值恒定,为L,根据公式△h=gT2,时间间隔为:T==
;
故初速度为:v0==3
=3
=1.05m/s;
故答案为:3,1.05m/s.
长为 L 的细线一端固定于O 点,另一端拴一质量为 m 的小球,如图所示。把线拉至最高点 A 以水平抛出,则当细线再次被拉直时,小球在空中运动的时间为 ,此时刻小球的速度等于 ;
正确答案
假设水平时细线刚好拉直,有,
,与所给速度相同,故
水平抛出,则当细线再次被拉直时,小球在空中运动的时间为
,此时小球的竖直速度
,合速度
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
(6分)将小球从距地面0.8m高处以的速度水平抛出, g取
。求小球在空中运动的时间和落地时速度的大小.
正确答案
0.4s 5m/s
略
以20m/s的速度将质量为1kg的物体在距地面30m高处水平抛出,不计空气阻力.则抛出后2s内重力对物体的冲量为______N•s;抛出后2s末物体的动量大小为______kg•m/s(取g=10m/s2).
正确答案
重力的冲量I=mgt=10×2N•s=20N.s.
2s末竖直方向上的分速度vy=gt=20m/s,则2s末的速度v==20
m/s,则动量的大小P=mv=20
k.gm/s.
故答案为:20 20
如图所示,用细线吊着一个小球,使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动;圆周运动的水平面与悬点的距离为h,与水平地面的距离为H。若细线突在A处断裂,求小球在地面上的落点P与A的水平距离。
正确答案
试题分析:绳子未断裂时,根据力的三角形相似,小球的向心力与重力的比值大小和半径R与h的比值大小一样,得圆周运动的速度为,绳子断裂后,小球将做平抛运动,水平射程为
点评:先根据绳子未断时做圆周运动的特点,求出速度大小,而断后做的是平抛运动,不难求出水平射程
如图,跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出,经3.0 s落到斜坡上的A点。已知O点是斜坡的起点,斜坡与水平面的夹角θ=37°,运动员的质量m="50" kg。不计空气阻力。(取sin37°=0.60,cos37°=0.80;g取10 m/s2)求:
(1)A点与O点的距离L;
(2)运动员离开O点时的速度大小;
正确答案
(1)L=75m(2)
试题分析:(1)
解得:L=75m
(2)
点评:运动员做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,由斜面倾角的正切等于竖直位移与水平位移之比,求解A点与O点的距离和运动员离开O点时的速度大小.
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