第二章 抛体运动 第二节 平抛运动
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【作业】
1. [多选]某人向放在正前方的水平地面的小桶中水平抛球,结果球划着一条弧线飞到小桶的右侧(如图所示)。不计空气阻力,为了能把小球抛进小桶中,则下次再水平抛球时,他可能做出的调整为( )
A.减小初速度,抛出点高度不变
B.增大初速度,抛出点高度不变
C.初速度大小不变,降低抛出点高度
D.初速度大小不变,提高抛出点高度
2. [多选]从同一点沿水平方向抛出的A、B两个小球能落在同一个斜面上,运动轨迹如图所示,不计空气阻力,则小球初速度vA、vB的关系和运动时间tA、tB的关系分别是( )
A.vA>vB B. vA
A. s B. s C. s D. 2 s
4. 游乐场内两支玩具枪在同一位置先后沿水平方向各射出一颗子弹,打在远处的同一个靶上。A为甲枪子弹留下的弹孔,B为乙枪子弹留下的弹孔,两弹孔在竖直方向上相距h,如图所示,不计空气阻力。关于两枪射出的子弹初速度大小,下列判断正确的是( )
A.甲枪射出的子弹初速度较大
B.乙枪射出的子弹初速度较大
C.甲、乙两枪射出的子弹初速度一样大
D.无法比较甲、乙两枪射出的子弹初速度的大小
5. [多选]平抛物体的初速度为v0,当水平方向分位移与竖直方向分位移相等时,下列说法正确的是( )
A.运动的时间t= B.瞬时速率vt=v0
C.水平分速度与竖直分速度大小相等 D.位移大小等于
6. 如图所示,平台高H=20 m,一可视为质点的小球,从平台边缘以v0=5 m/s的速度水平飞出,一段时间后落到水平地面上,不计空气阻力,取g=10 m/s2。求:
(1)小球在空中运动的时间t;
(2)小球落地瞬间的速度大小v。
7. 物体以初速度v0水平抛出,当抛出后竖直位移是水平位移的2倍时,求物体抛出的时间t。
8. 在一次“飞车过黄河”的表演中,汽车在空中飞经最高点后在对岸着地,已知汽车从最高点至着地点经历的时间约0.8 s,两点间的水平距离约为30 m,忽略空气阻力,取g=10 m/s2,求:
(1)汽车在最高点时速度是多少;(2)最高点与着地点的高度差是多少。
9. 两个物体做平抛运动的初速度之比为2∶1,若它们的水平射程相等,则它们的抛出点离地面高度之比是多少?
10. 水从一水平固定的水管管口以不变的速度源源不断地喷出。水管距地面高h=1.8 m,水落地的位置到管口的水平距离x=1.2 m。不计空气及摩擦阻力,g取10 m/s2。水从管口喷出的初速度大小是多少?
11. 如图所示,射击枪水平放置,射击枪与目标靶中心位于离地面足够高的同一水平线上,枪口与目标靶之间的距离s=100 m,子弹射出的水平速度v=200 m/s,子弹从枪口射出的瞬间目标靶由静止开始释放,不计空气阻力,取重力加速度g为10 m/s2,问:
(1)从子弹由枪口射出开始计时,经多长时间子弹击中目标靶?
(2)目标靶由静止开始释放到被子弹击中,下落的距离h为多少?
12. 跳台滑雪是利用依山势特别建造的跳台进行的,运动员踩着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上获得高速后起跳,在空中飞行一段距离后着陆。如图所示,设一位运动员由A点沿水平方向跃出,到B点着陆,测得A、B间的距离L=75 m,山坡倾角θ=37°(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,不计空气阻力,g取10 m/s2),试计算:
(1)运动员在空中飞行的时间t;
(2)运动员水平跃出时的速度v0的大小;
(3)运动员落地前瞬间速度的大小。
平抛运动 参考答案
1.解析:选AC 设小球被抛出时的高度为h,则h=gt2,小球从抛出到落地的水平位移x=v0t,两式联立得x=v0,根据题意,再次抛小球时,要使小球运动的水平位移x减小,可以采用减小初速度v0或降低抛出点高度h的方法。
2.解析:选AD A小球下落的高度小于B小球下落的高度,所以根据h=gt2知t=,故tA
3.解析:选C 把物体的末速度分解成水平方向的分速度v0和竖直方向的分速度vy,则有tan 30°=,vy=gt,解得t=== s。
4.解析:选A 子弹被射出后做平抛运动,在水平方向上,有x=v0t,在竖直方向上,有y=gt2,由以上两式得y=,由于y乙>y甲,故v0乙<v0甲,即甲枪射出的子弹初速度较大,故A正确。
5.解析:选ABD 根据gt2=v0t得t=,故A正确;此时竖直分速度vy=gt=2v0,与水平分速度不相等,瞬时速率vt===v0,故B正确,C错误;水平位移x=v0t=,则位移大小s=x=,故D正确。
6. [解析] (1)小球在竖直方向做自由落体运动,有gt2=H解得t=2 s。
(2)设小球落地时,竖直方向上的速度大小为vy,有vy=gt解得vy=20 m/s 又v=解得v=5 m/s。
7解析:当竖直位移是水平位移的2倍时,有2v0t=gt2,解得t=。
11.解析:(1)根据平抛运动的规律有x=v0t代入数据得v0=37.5 m/s。
(2)据平抛运动的规律得h=gt2代入数据得h=×10×0.82 m=3.2 m。
12.解析:设物体被抛出时的高度为h,初速度为v,则由h=gt2,得运动时间t=,水平射程x=vt=v,根据题意得v1=v2,故h1∶h2=v22∶v12=1∶4。
8.解析:水从管口喷出后做平抛运动,根据平抛运动规律h=gt2可知,水在空中运动的时间为0.6 s,根据x=v0t可知,水平初速度v0=2 m/s。
9.解析:(1)子弹做平抛运动,它在水平方向的分运动是匀速直线运动,设子弹经时间t击中目标靶,则t=,代入数据得t=0.5 s。
(2)目标靶做自由落体运动,则h=gt2,代入数据得h=1.25 m。
答案:(1)0.5 s (2)1.25 m
10.解析:(1)运动员从起跳到落地的竖直位移y=gt2,而y=Lsin θ,
将g=10 m/s2,L=75 m,θ=37°代入以上两式,解得t=3 s。
(2)水平位移x=v0t,x=Lcos θ,将t=3 s,L=75 m,θ=37°代入求得v0=20 m/s。
(3)运动员落地时的竖直分速度vy=gt=10×3 m/s=30 m/s
所以运动员落地时速度的大小
v== m/s≈36 m/s。
答案:(1)3 s (2)20 m/s (3)36 m/s
第二章 抛体运动 第二节 平抛运动
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【作业】
13. 如图所示,某同学对着墙壁练习打乒乓球,某次球与墙壁上A点碰撞后水平弹离,恰好垂直落在球拍上的B点,已知球拍与水平方向的夹角θ=60°,AB两点的高度差 h=1 m,忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,求球刚要落到球拍上时速度的大小。
14. 在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上。求甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的几倍。
15. 一战斗机沿水平方向以恒定速度飞行,先后释放甲、乙两颗炸弹,分别击中竖直崖壁上的P、Q两点。释放两炸弹的时间间隔为t,击中P、Q两点的时间间隔为t′,不计阻力。下列关于两时间间隔的大小,正确的是( )
A.t′=0 B. 0<t′<t C.t′=t D. t′>t
16. 如图,水平面上固定有一个斜面,从斜面顶端向右平抛一个小球,当初速度为v0时,小球恰好落到斜面底端,飞行时间为t0。现用不同的初速度v从该斜面顶端向右平抛这个小球,以下图像能正确表示做平抛运动的小球的飞行时间t随v变化的函数关系的是( )
17. 如图所示,由O点先后抛出完全相同的三把飞刀,依次垂直打在竖直木板上的M、N、P三点。假设不考虑飞刀的转动及空气阻力,并可将其看成质点,已知O、M、N、P四点距离水平地面的高度分别为h、10h、5h、2h,求三把飞刀击中M、N、P三点时的速度之比及飞行时间之比。
18. 如图所示,一弹性小球在与一长为L、倾角为45°的固定斜面顶端等高的某处做自由落体运动,小球与斜面碰撞前后,速度方向与斜面夹角相等,忽略能量损失和空气阻力,若要使其恰好落到斜面底端,则释放点距斜面顶端的距离为( )
A. L B. L C. L D. L
平抛运动 参考答案
1.解析:根据h=gt2得,t= = s= s
竖直分速度vy=gt=10× m/s=2 m/s,根据平行四边形定则知,球刚要落到球拍上时速度的大小v==4 m/s。
2.解析: 画出小球在斜面上方运动的轨迹,如图所示,可知x=vt,x·tan θ=gt2则x=·v2,即x∝v2甲、乙两球的抛出速度分别为v和,则相应水平位移之比为4∶1,由相似三角形知,下落高度之比也为4∶1,由自由落体运动规律得,落在斜面上竖直方向速度之比为2∶1,由落至斜面时的速率v斜=可得,落至斜面时的速率之比为2∶1。
3.解析:选A 做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动,故先后释放甲、乙两颗炸弹始终在竖直方向上是一条直线,故会同时击中P、Q两点,即t′=0,故A正确,B、C、D错误。
4.解析:选B 平抛运动在竖直方向上为自由落体运动,h=gt02;在水平方向上为匀速直线运动,x=v0t。若初速度大于v0,在高度不变时水平位移就会大于x,此时小球落在水平面上,高度不变,所以飞行时间不变,结合图像可知,A、D错误;若初速度小于v0,则小球会落在斜面上,此时设斜面的倾角为θ,则有tan θ===,得到时间t=,可见t∝v,B正确,C错误。
5.解析:将抛出飞刀的过程逆向分析,可以看成将飞刀分别从M、N、P三点沿水平方向抛出,并落到O点。由于飞刀在竖直方向上做初速度为零的匀加速运动,所以飞刀下落的时间t= ,飞刀到达M、N、P三点的飞行时间之比为3∶2∶1,由vy=gt可知,到达M、N、P三点的飞刀初速度的竖直分量之比为3∶2∶1。设O点与木板的距离为s,则飞刀水平运动的速度v==s,根据题中条件可以得到三把飞刀击中M、N、P三点时的速度之比为2∶3∶6。
6.解析:选C 设小球释放点距斜面顶端的距离为x,碰撞前做自由落体运动,由v2=2gx得v=,由碰撞后做平抛运动可得在水平方向上L-x=·t在竖直方向上L-x=gt2联立解得x=L,故C正确。