题目内容

5.如图所示为厦门胡里山炮台的一门大炮.假设炮弹水平射出,以海平面为重力势能零点,炮弹射出时的动能恰好为重力势能的3倍,不计空气阻力,则炮弹落到海平面时速度方向与海平面的夹角为(  )
A.30°B.45°C.60°D.75°

分析 根据机械能守恒定律,以及已知条件:抛出时动能恰好是重力势能的3倍,分别列式即可求出落地时速度与水平速度的关系,从而求出物块落地时的速度方向与水平方向的夹角.

解答 解:设抛出时物体的初速度为v0,高度为h,物块落地时的速度大小为v,方向与水平方向的夹角为α.根据机械能守恒定律得:
 $\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$+mgh=$\frac{1}{2}$mv2
据题有:$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=3mgh
联立解得:v=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$v0
则 cosα=$\frac{{v}_{0}}{v}$=$\frac{\sqrt{3}}{2}$
可得 α=30°
故选:A.

点评 解决本题的关键会熟练运用机械能守恒定律处理平抛运动,并要掌握平抛运动的研究方法:运动的分解.

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