题目内容

15.半径为R=0.8m的半球体固定在水平地面上,小物体通过半球体的最高点时水平向右的速度为v0=4m/s,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力,从此以后(  )
A.物体继续沿半球体表面向下做圆周运动
B.物体做平抛运动,落点在半球体表面上
C.物体做平抛运动,水平位移大小为2R
D.物体做平抛运动,落地时速度方向与水平方向成45°角

分析 根据牛顿第二定律求出最高点的临界速度,判断出物体在最高点对轨道压力为零,做平抛运动,根据高度求出平抛运动的时间,结合初速度和时间求出水平位移.根据速度时间公式求出竖直分速度,结合平行四边形定则求出落地的速度方向.

解答 解:A、根据mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$得,最高点的临界速度v=$\sqrt{gR}=\sqrt{10×0.8}m/s=2\sqrt{2}m/s$<v0,可知小物体在最高点对顶点的压力为零,做平抛运动,根据R=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$得,t=$\sqrt{\frac{2R}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.8}{10}}s=0.4s$,水平位移x=v0t=4×0.4m=1.6m=2R,故A、B错误,C正确.
D、落地时竖直分速度vy=gt=10×0.4m/s=4m/s,根据tan$α=\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}=1$得,落地的速度方向与水平方向的夹角为45度,故D正确.
故选:CD.

点评 本题考查了平抛运动和圆周运动的综合运用,知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,以及圆周运动向心力的来源是解决本题的关键.

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