平抛运动计算题
1.某人从楼顶以20m/s的初速度水平抛出一个小球,最后小球落到地面上.小球在空中运动的
水平位移为40m,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)楼房的高度h;
(2)小球落到地面时的速度v的大小;
(3)小球的抛出点与落地点之间的距离L.
2.飞机在2000m的高空,以360km/h的速度沿水平航线匀速飞行,飞机在地面上观察者的
正上方投一包裹.(g取10m/s2,不计空气阻力)
(1)试比较飞行员和地面观察者所见的包裹的两条轨迹.
(2)包裹落地处,离地面观察者多远,离飞机的水平距离多远?
(3)求包裹着地时速度的大小和方向.
3. 如图所示,水平台AB距地面CD的高度h=0.8m.有一小
滑块从A点以6.0m/s的初速度在平台上做匀变速直线运动,
并从平台边缘的B点水平飞出,最后落在地面上的D点.已知
AB=2.20m,落地点到平台的水平距离为2.00m.(不计空
气阻力,g取10m/s2)求滑块从A到D所用的时间和滑块与
平台的动摩擦因数.
4.A、B两小球同时从距地面高为h=15m处的同一点抛出,初速度大小均为v0=10m/s.A球竖直向下抛出,B球水平抛出,空气阻力不计,g取10m/s2,求:
(1)A球经多长时间落地?(2)A球落地时,A、B两球间的距离是多少?
5. 如图所示,在水平地面上固定一倾角θ=37°、表面光滑的斜面体,
物体A以v1=6 m/s的初速度沿斜面上滑,同时在物体A的正上方,有
一物体B以某一初速度水平抛出.如果当A上滑到最高点时恰好被B
物体击中.(A、B均可看作质点,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10
m/s2)
(1)物体A上滑到最高点所用的时间t;
(2)物体B抛出时的初速度v2;
(3)物体A、B间初始位置的高度差h.
6.子弹从枪口射出,在子弹的飞行途中,有两块相互平行的竖
直挡板A、B(如图所示),A板距枪口的水平距离为s1,两板
相距s2,子弹穿过两板先后留下弹孔C和D,C、D两点之间
的高度差为h,不计挡板和空气阻力,求子弹的初速度v0.
7.如图所示,从倾角为θ的斜坡顶端以初速度v0水平抛出一小球,不计空气阻力.若斜坡足够长,则小球抛出后经多长时间离开斜坡的距离最大?最大距离为多少?
答案
2.(1)飞行员所见轨迹为一条竖直直线;地面观察者所见轨迹为一条抛物线;(2)包裹落地处,离地面观察者2000m远,离飞机的水平距离为零;(3)包裹着地时速度的大小为
100m/s,方向与水平方向夹角正切值为2.
3. 设小滑块从A运动到B所用时间为t1,位移为s1,加速度为a;从B点飞出的速度为v B,从B点到落地点的水平位移为s2,飞行时间为t2.小滑块在AB之间做匀减速直线运动根
据牛顿第二定律列出μmg=ma
在BD间做平抛运动h=,s2=v0t2
从A到D所用时间t=t1+t2联
立求解得t=0.8s,μ=0.25.
4(1)根据匀变速运动的规律有h=v0t+gt2/2,即15=10t+1/2×10 ×t2
所以t=1s
(2)经t=1s,B球下落的距离为y=gt2/2=5m,水平方向上x=v0t=10m
所以A、B两球的距离为s=14.14m
5. (1)物体A上滑的过程中,由牛顿第二定律得:
mg sinθ=ma
代入数据得:a=6 m/s2
设经过t时间B物体击中A物体,由运动学公式:0=v1-at
代入数据得:t=1 s.
(2)平抛物体B的水平位移:
x=v1t cos37°=2.4 m
平抛速度:v2==2.4 m/s.
(3)物体A、B间的高度差:
h=v1t sin37°+gt2=6.8 m.
6.设子弹从发射至运动到A板经历时间为t1,从A板运动到B板经历时间为t2.由于子弹在水平方向做匀速直线运动,故可得
s1=v0t1,t1=s1/v0①
s2=v0t2,t2=s2/v0②
竖直方向,子弹做自由落体运动,故可得
h C=gt12/2 ,h D=g(t1+t2)2/2
h=h D-h C =g(t1+t2)2/2-gt12/2 ③
联立①②③可解得v0=
7. 由图1可知,当小球速度方向与斜面平行时离开斜坡距离最远.将此时的速度分解,水平方向的匀速直线分运动的速度为v x,竖直方向的自由落体分运动的速度为v y,由边角关系
得v y=v0tanθ
又因为v y=gt 所以t=
那么,最大距离为多少?
把平抛运动沿斜面和垂直斜面分解为两个匀变速直线运动,如图2所示.
将重力加速度g分解到两条轴上:x轴负方向有a1=gsinθ,y轴负方向有a2=gcosθ.
将初速度分解到两条轴上v1=v0cosθ,v2=v0sinθ
所以,平抛运动可以理解为沿x轴负方向做初速度为v1、加速度为a1的匀加速运动;同时沿y轴正方向做初速度为v2、加速度为a2的匀减速运动.
由图2可知,沿y轴正方向的匀减速直线分运动的位移就是物体离开斜面的距离.当分速度v2减小为零时,小球距斜面最远.
所以2(-a2)h=02-v22所以h=。