题目内容

【题目】正方体空心框架ABCD-A1B1C1D1下表面在水平地面上,将可视为质点的小球从顶点A在BAD所在范围内(包括边界)沿不同的水平方向分别抛出,落点都在△B1C1D1平面内(包括边界).不计空气阻力,以地面为重力势能参考平面.则下列说法正确的是(  )

A. 小球初速度的最小值与最大值之比是1:

B. 落在C1点的小球,运动时间最长

C. 落在B1D1线段上的小球,落地时机械能的最小值与最大值之比是1:2

D. 轨迹与AC1线段相交的小球,在交点处的速度方向都相同

【答案】D

【解析】

小球落在A1C1线段中点时水平位移最小,落在C1时水平位移最大,由几何关系知水平位移的最小值与最大值之比是1:2,由x=v0t,t相等得小球初速度的最小值与最大值之比是1:2,故A错误;小球做平抛运动,由h=gt2,下落高度相同,平抛运动的时间相等,故B错误;落在B1D1线段中点的小球,落地时机械能的最小,落在B1D1线段上D1B1的小球,落地时机械能的最大.设落在B1D1线段中点的小球初速度为v1,水平位移为x1.落在B1D1线段上D1B1的小球初速度为v2.水平位移为x2.由几何关系有 x1:x2=1:,由x=v0t,得:v1:v2=1:,落地时机械能等于抛出时的机械能,分别为:E1=mgh+mv12,E2=mgh+mv22,可知落地时机械能的最小值与最大值之比不等于1:2.故C错误.设AC1的倾角为α,轨迹与AC1线段相交的小球,在交点处的速度方向与水平方向的夹角为θ.则有,则 tanθ=2tanα,可知θ一定,则轨迹与AC1线段相交的小球,在交点处的速度方向相同,故D正确.故选D.

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