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2.如图所示,是一种古代配重式投石机的简易示意图,A端下落至杆与水平方向成θ=53°时,可将装在B处斗内的石块抛射出去.若已知石块抛出时配重物下落的竖直速度vA=15m/s,LA=2.5m,LB=10m,忽略空气阻力影响,g取10m/s2,则(  )
A.石块从斗内射出时的速度约为vB=14.4m/s
B.石块从斗内射出时的速度约为vB=30m/s
C.石块的射程可达120m左右
D.石块的射程可达45m左右

分析 A端与B端的角速度相等,结合线速度与角速度的关系,以及速度的分解,即可求出B点的线速度;由斜上抛运动的位移公式,即可求出石块的位移.

解答 解:A、A端的速度可以分解为沿杆方向的分速度和垂直于杆的分速度,如图,则:${v}_{⊥}={v}_{A}cos53°=15×\frac{3}{5}=9$m/s

A端与B端的角速度相等,由v=ωr,可得B点的速度:${v}_{B}=\frac{{v}_{⊥}}{{L}_{A}}•{L}_{B}=\frac{9}{2.5}×10=36$m/s.故A错误,B正确;
C、B点的高度约为:$H=({L}_{A}+{L}_{B})sin53°=(2.5+10)×\frac{4}{5}=10$m
竖直方向的分速度:${v}_{1}=v•cos53°=36×\frac{3}{5}=21.6$m/s
石块运动的时间为t,则:$H=-{v}_{1}t+\frac{1}{2}g{t}^{2}$
代入数据,得:t≈4.5s
水平方向的分速度:${v}_{s}=v•sin53=36×\frac{4}{5}=28.8$m
水平射程:x=vs•t=28.8×4.5=129.6m.故C正确,D错误.
故选:BC

点评 该题将运动的合成与分解和抛体的运动相结合,着重考查对运动的分解与合成的运用,难度大,角度刁,解答的过程中分析一定要透彻.

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