题目内容

9.如图所示,某一运动员从弧形雪坡上沿水平方向飞出后,又落回到斜面雪坡上,若斜面雪坡的倾角为θ,飞出时的速度大小为v0,不计空气阻力,运动员飞出后在空中的姿势保持不变,重力加速度为g,则(  )
A.如果v0不同,则该运动员落到雪坡时的速度方向也就不同
B.不论v0多大,该运动员落到雪坡时的速度方向都是相同的
C.运动员在空中经历的时间是$\frac{2{v}_{0}tanθ}{g}$
D.运动员落到雪坡时的速度大小是$\frac{{v}_{0}}{cosθ}$

分析 运动员做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,由斜面倾角的正切等于竖直位移与水平位移之比,从而求出运动的时间;因此可求出竖直方向的运动速度,求解运动员落地点时的速度大小;同时可求出竖起高度与抛出点和落地点的距离

解答 解:设在空中飞行时间为t,运动员在竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动;
C、运动员竖直位移与水平位移之比:$\frac{y}{x}$=$\frac{\frac{1}{2}g{t}^{2}}{{v}_{0}t}$=$\frac{gt}{2{v}_{0}}$=tanθ,则有飞行的时间t=$\frac{2{v}_{0}tanθ}{g}$,故C正确;
D、竖直方向的速度大小为:vy=gt=2v0tanθ,运动员落回雪坡时的速度大小为:v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}{+v}_{y}^{2}}$=v0$\sqrt{1+4(tanθ)^{2}}$,故D错误;
AB、设运动员落到雪坡时的速度方向与水平方向夹角为α,则tanα=$\frac{{v}_{y}}{{v}_{x}}=\frac{2{v}_{0}tanθ}{{v}_{0}}$=2tanθ,由此可知,运动员落到雪坡时的速度方向与初速度方向无关,初速度不同,运动员落到雪坡时的速度方向相同,故A错误,B正确;
故选:BC.

点评 解决本题的关键知道平抛运动在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做自由落体运动,并结合运动学规律来解题.注意不能将速度与水平面的夹角看成位移与水平面的夹角.

练习册系列答案
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4.某实验小组利用如题图甲所示的装置探究功和动能变化的关系,他们将宽度为d的挡光片固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连,在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门,记录小车通过A、B时的遮光时间,小车中可以放置砝码.

(1)实验主要步骤如下:
①将木板略微倾斜以平衡摩擦力,使得细线拉力做的功等于合力对小车做的功.
②将小车停在C点,在砝码盘中放上砝码,小车在细线拉动下运动,记录此时小车、小车中砝码和挡光片的质量之和为M,砝码盘和盘中砝码的总质量为m,小车通过A、B时的遮光时间分别为t1、t2,则小车通过A、B过程中动能的变化量△E=$\frac{1}{2}M(\frac{d}{{t}_{2}^{\;}})_{\;}^{2}-\frac{1}{2}M(\frac{d}{{t}_{1}^{\;}})_{\;}^{2}$(用字母M、t1、t2、d表示).
③在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码,重复②的操作.
④用游标卡尺测量挡光片的宽度d
(2)下表是他们测得的多组数据,其中M是小车、小车中砝码和挡光片的质量之和,|v22-v12|是两个速度的平方差,可以据此计算出动能变化量△E,取绳上拉力F大小近似等于砝码盘及盘中砝码的总重力,W是F在A、B间所做的功.表格中△E3=0.498J,W3=0.505J(结果保留三位有效数字).
次数M/kg|v22-v12|/(m/s)2△E/JF/NW/J
11.0000.3800.1900.4000.200
21.0000.8260.4130.8400.420
31.0000.996△E31.010W3
42.0001.201.202.4201.21
52.0001.421.422.8601.43
(3)若在本实验中没有平衡摩擦力,假设小车与水平长木板之间的动摩擦因数为μ.利用上面的实验器材完成如下操作:保证小车质量不变,改变砝码盘中砝码的数量(取绳上拉力近似为砝码盘及盘中砝码的总重力),测得多组m、t1、t2的数据,并得到m与${({\frac{1}{t_2}})^2}-{({\frac{1}{t_1}})^2}$的关系图象,如图乙所示.已知图象在纵轴上的截距为b,直线PQ的斜率为k,A、B两点的距离为s,挡光片的宽度为d,则μ=$\frac{b{d}_{\;}^{2}}{2gsk}$(用字母b、d、s、k、g表示).

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