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18.将一个物体以10m/s的速度从5m的高度水平抛出,落地时它的速度方向与地面的夹角θ=45°,位移s=11.2m (g=10m/s2

分析 根据高度求出物体平抛运动的时间,结合速度时间公式求出竖直分速度,根据平行四边形定则求出落地时速度方向与地面的夹角,根据初速度和时间求出水平位移,从而得出位移的大小.

解答 解:根据h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$得,t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2×5}{10}}s=1s$,
物体落地时的竖直分速度vy=gt=10×1m/s=10m/s,
根据平行四边形定则知,tanθ=$\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}=\frac{10}{10}=1$,
解得落地时速度方向与地面的夹角θ=45°.
物体落地时的水平位移x=v0t=10×1m=10m,
根据平行四边形定则知,位移s=$\sqrt{{h}^{2}+{x}^{2}}=\sqrt{25+100}$m=11.2m.
故答案为:45°,11.2m.

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,结合运动学公式灵活求解,难度不大.

练习册系列答案
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10.现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上的B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t.用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,x表示A、B两点间的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度.用g表示重力加速度.完成下列填空和作图:

(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为$\frac{(Mh-md)gx}{d}$,动能的增加量可表示为$\frac{(m+M){b}^{2}}{2{t}^{2}}$.若在运动过程中机械能守恒,$\frac{1}{{t}^{2}}$与x的关系式为$\frac{1}{{t}^{2}}$=$\frac{2(Mh-md)g}{(M+m)d{b}^{2}}x$.
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的x与t值.结果如下表所示:
12345
x/(m)0.6000.8001.0001.2001.400
t/(ms)8.227.176.445.855.43
$\frac{1}{{t}^{2}}$/(×104 s-21.481.952.412.923.39
以x为横坐标,$\frac{1}{{t}^{2}}$为纵坐标,在图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=2.40×104 m-1•s-2(保留三位有效数字).
(3)由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出$\frac{1}{{t}^{2}}$-x直线的斜率k0,将k和k0进行比较,若其差值在实验允许的范围内,则可认为此实验验证了机械能守恒定律.

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