题目内容

10.一小球从距地面一定高度的P点以某初速度被水平抛出时初动能为Ek,当小球运动至竖直标杆MN时已具有动能为2Ek,如果该小球从P点水平抛出的初速度增为原来的2倍,若不计空气阻力,如图所示,则这次小球至竖直标杆MN时具有的动能是4.25Ek

分析 运动过程中,小球仅受重力作用,机械能守恒,动能的增量等于重力势能的减小量.结合平抛运动的特点,可得两次抛出至标杆位置的高度关系,进而的到重力做功的关系,从而得到增加的动能.

解答 解:第一次以某初速度被水平抛出时初动能为Ek,当小球运动至竖直标杆MN时的时间为t,下降高度为h,则有:h=$\frac{1}{2}$gt2,而△Ek=mgh=Ek
小球从P点水平抛出的初速度增为原来的2倍后,当小球运动至竖直标杆MN时的时间为t′=$\frac{t}{2}$,下降高度为h′=$\frac{h}{4}$,动能增量为${△E′}_{k}=mgh′=\frac{{E}_{k}}{4}$
而初动能变为4Ek,故最终动能为4.25Ek
故答案为:4.25Ek

点评 本题考查平抛运动的研究方法和机械能守恒的知识,关键找到两次抛出小球后的下降高度关系,好题.

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