题目内容

10.如图所示,水平地面上有一个坑,其竖直截面为半圆,O为圆心,AB为沿水平方向的直径.若在A点以初速度v1沿AB方向抛出一个小球1,小球将击中坑壁上的最低点D点;若A点小球1被抛出的同时,在C点以初速度v2沿BA方向平抛另一个相同质量的小球2并也能击中D点.已知∠COD=60°,且不计空气阻力,则以下判断中正确的是(  )
A.小球1先落到D点
B.小球2在此过程中增加的动能大于小球1在此过程中增加的动能
C.小球1与小球2的初速度之比v1:v2=$\sqrt{3}$:3
D.在击中D点前瞬间,重力对小球1和小球2做功的瞬时功率之比为$\sqrt{2}$:1

分析 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,根据高度确定运动的时间,结合水平位移和时间求出初速度之比.根据重力做功的大小,结合运动的时间比较重力做功的功率.根据动能定理,比较两小球动能的增加量.

解答 解:A、根据h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$得,t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}$,小球1、2下降的高度之比为2:1,则运动的时间之比为$\sqrt{2}$:1.故小球2先落到D点,故A错误.
B、因为小球1下降的高度大,重力做功多,根据动能定理知,小球1在此过程中增加的动能大于小球2在此过程中增加的动能.故B错误
C、设半圆的半径为R.由几何关系知,小球1、2的水平位移之比为R:Rsin60°=2:$\sqrt{3}$,由x=v0t得,两球的初速度之比为$\sqrt{6}$:3.故C错误.
D、在击中D点前瞬间重力的瞬时功率为 P=mgvy=mg2t∝t,则知重力对小球1和小球2做功的瞬时功率之比为$\sqrt{2}$:1.故D正确.
故选:D

点评 解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式和力学规律灵活求解.

练习册系列答案
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19.某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验.图(a)为实验装置简图,A为小车,B为电火花打点计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得.

(1)在“探究加速度a与质量m的关系”时,保持细砂和小桶质量不变,改变小车质量m分别记录小车加速度a与其质量m的数据.图(b)为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz.根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2m/s2.(结果保留二位有效数字)
(2)在分析处理数据时,该组同学产生分歧:甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量m的图象.乙同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量倒数$\frac{1}{m}$的图象.两位同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注,但尚未完成图象(如图c示).你认为同学乙(填“甲”、“乙”)的方案更合理,请继续帮助该同学作出坐标系中的图象.

(3)在“探究加速度a与合力F的关系”时,保持小车的质量不变,改变小桶中细砂的质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图(d),该图线不通过坐标原点,试分析该图线不通过坐标原点的原因平衡摩擦力时,木板垫得过高.

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