(浙江選考)2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 5 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 2 第2節(jié) 拋體運(yùn)動(dòng)教學(xué)案
《(浙江選考)2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 5 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 2 第2節(jié) 拋體運(yùn)動(dòng)教學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(浙江選考)2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 5 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 2 第2節(jié) 拋體運(yùn)動(dòng)教學(xué)案(14頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第2節(jié) 拋體運(yùn)動(dòng) 【基礎(chǔ)梳理】 提示:水平 重力 勻變速 拋物線 勻速直線 自由落體 斜向上方 斜向下方 勻變速 拋物線 勻速直線 勻變速直線 【自我診斷】 判一判 (1)以一定的初速度水平拋出的物體的運(yùn)動(dòng)是平拋運(yùn)動(dòng). ( ) (2)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向時(shí)刻變化,加速度方向也可能時(shí)刻變化.( ) (3)平拋運(yùn)動(dòng)的物體初速度越大,水平位移越大.( ) (4)平拋運(yùn)動(dòng)的物體初速度越大,落地時(shí)豎直方向速度越大.( ) (5)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體,在任意相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化是相同的.( ) (6)無論平拋運(yùn)動(dòng)還是斜拋運(yùn)動(dòng),都是勻變速曲線運(yùn)動(dòng).( ) 提示:
2、(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ 做一做 (多選)如圖所示,從地面上同一位置拋出兩小球A、B,分別落在地面上的M、N點(diǎn),兩球運(yùn)動(dòng)的最大高度相同.空氣阻力不計(jì),則( ) A.B的加速度比A的大 B.B的飛行時(shí)間比A的長 C.B在最高點(diǎn)的速度比A在最高點(diǎn)的大 D.B在落地時(shí)的速度比A在落地時(shí)的大 提示:選CD.兩球加速度都是重力加速度g,A錯(cuò)誤;飛行時(shí)間t=2 ,因h相同,則t相同,B錯(cuò)誤;水平位移x=vxt,在t相同情況下,x越大說明vx越大,C正確;落地速度v= ,兩球落地時(shí)豎直速度vy相同,可見vx越大,落地速度v越大,D正確. 平拋(
3、或類平拋)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律與應(yīng)用 【知識(shí)提煉】 1.平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)所涉物理量的特點(diǎn) 物理量 特點(diǎn) 飛行時(shí)間 由t= 知,時(shí)間取決于下落高度h,與初速度v0無關(guān) 水平射程 x=v0t=v0,即水平射程由初速度v0和下落高度h共同決定,與其他因素?zé)o關(guān) 落地速度 vt==,以θ表示落地速度與x軸正方向的夾角,有tan θ==,所以落地速度也只與初速度v0和下落高度h有關(guān) 速度改變量 因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的加速度為恒定的重力加速度g,所以做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在任意相等時(shí)間間隔Δt內(nèi)的速度改變量Δv=gΔt相同,方向恒為豎直向下,如圖所示 2.關(guān)于平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)重
4、要推論 (1)做平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的物體任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn),如圖中A點(diǎn)和B點(diǎn)所示,即xB=. (2)做平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻任意位置處,設(shè)其末速度方向與水平方向的夾角為α,位移與水平方向的夾角為θ,則tan α=2tan θ. 【典題例析】 如圖所示,從傾角為θ的斜面上的A點(diǎn)以初速度v0水平拋出一個(gè)物體,物體落在斜面上的B點(diǎn),不計(jì)空氣阻力.則: (1)拋出后經(jīng)多長時(shí)間物體與斜面間距離最大? (2)A、B間的距離為多少? [解析] 法一:(1) 以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),沿斜面方向?yàn)閤軸,垂直于斜面方向?yàn)閥軸,建立坐標(biāo)系
5、,(如圖甲所示) vx=v0cos θ,vy=v0sin θ, ax=gsin θ,ay=gcos θ. 物體沿斜面方向做初速度為vx、加速度為ax的勻加速直線運(yùn)動(dòng),垂直于斜面方向做初速度為vy、加速度為ay的勻減速直線運(yùn)動(dòng),類似于豎直上拋運(yùn)動(dòng). 令v′y=v0sin θ-gcos θ·t=0,即t=. (2)當(dāng)t=時(shí),物體離斜面最遠(yuǎn),由對(duì)稱性可知總飛行時(shí)間T=2t=, AB間距離s=v0cos θ·T+gsin θ·T2=. 法二:(1) 如圖乙所示,當(dāng)速度方向與斜面平行時(shí),離斜面最遠(yuǎn),v的切線反向延長與v0交點(diǎn)為此時(shí)橫坐標(biāo)的中點(diǎn)P, 則tan θ==,t=. (2)
6、AC=y(tǒng)=gt2=,而AC∶CD=1∶3,所以AD=4y=,AB間距離s==. 法三:(1)設(shè)物體運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)離斜面最遠(yuǎn),所用時(shí)間為t,將v分解成vx和vy,如圖丙所示,則由tan θ==,得t=. (2)設(shè)由A到B所用時(shí)間為t′,水平位移為x,豎直位移為y,如圖丁所示,由圖可得 tan θ=,y=xtan θ① y=gt′2② x=v0t′③ 由①②③得:t′= 而x=v0t′=, 因此A、B間的距離s==. [答案] (1) (2) 化曲為直思想求解平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng) (1)求解平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的基本思想是將平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng),即水平
7、方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng).此類問題一般畫出合位移與兩個(gè)分位移、合速度與兩個(gè)分速度的矢量分解圖,依據(jù)三角形知識(shí)即可求解. (2)在解題過程中要注意:兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性、獨(dú)立性,即時(shí)間相等、獨(dú)立進(jìn)行互不影響.分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就是合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)遵循平行四邊形定則. 【題組過關(guān)】 考向1 速度偏向角表達(dá)式的應(yīng)用 1.如圖所示,P是水平面上的圓弧凹槽.從高臺(tái)邊B點(diǎn)以某速度v0水平飛出的小球,恰能從固定在某位置的凹槽的圓弧道的左端A點(diǎn)沿圓弧切線方向進(jìn)入軌道.O是圓弧的圓心,θ1是OA與豎直方向的夾角,θ2是BA與豎直方向的夾角.則( ) A.=2
8、 B.tan θ1·tan θ2=2 C.=2 D.=2 解析:選B.由題意可知:tan θ1==,tan θ2===,所以tan θ1·tan θ2=2,故B正確. 考向2 位移偏向角表達(dá)式的應(yīng)用 2.(多選)(2020·紹興質(zhì)檢)如圖所示,從傾角為θ的斜面上某點(diǎn)先后將同一小球以不同的初速度水平拋出,小球均落在斜面上,當(dāng)拋出的速度為v1時(shí),小球到達(dá)斜面時(shí)速度方向與斜面的夾角為α1;當(dāng)拋出速度為v2時(shí),小球到達(dá)斜面時(shí)速度方向與斜面的夾角為α2,則( ) A.當(dāng)v1>v2時(shí),α1>α2 B.當(dāng)v1>v2時(shí),α1<α2 C.無論v1、v2關(guān)系如何,均有α1=α2
9、 D.α1、α2的大小與斜面的傾角θ有關(guān) 解析:選CD.從斜面上拋出,又落到斜面上,位移偏向角一定為θ,設(shè)速度偏向角為φ,根據(jù)速度偏向角和位移偏向角的關(guān)系tan φ=2tan θ,故無論v1、v2關(guān)系如何,一定有φ相等,根據(jù)α=φ-θ,均有α1=α2,且大小與斜面傾角θ有關(guān),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C、D正確. 平拋運(yùn)動(dòng)中的臨界、極值問題 【題組過關(guān)】 1.(2017·4月浙江選考)圖中給出某一游戲的示意圖,安裝在軌道AB上可上下移動(dòng)的彈射器,能水平射出速度大小可調(diào)節(jié)的彈丸,彈丸射出口在B點(diǎn)的正上方.豎直面內(nèi)的半圓弧BCD的半徑R=2.0 m,直徑BD水平且與軌道AB處在同一豎直平面內(nèi),小孔
10、P和圓心O連線與水平方向夾角為37°.游戲要求彈丸垂直于P點(diǎn)圓弧切線方向射入小孔P就能進(jìn)入下一關(guān).為了能通關(guān),彈射器離B點(diǎn)的高度和彈丸射出的初速度分別是(不計(jì)空氣阻力,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)( ) A.0.15 m,4 m/s B.1.50 m,4 m/s C.0.15 m,2 m/s D.1.50 m,2 m/s 解析:選A.由題意可知彈丸從P點(diǎn)射出時(shí)的速度方向就是半徑OP的方向.即與水平方向成37°夾角,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律=,vy=gt,h+Rsin 37°=,v0t=R+Rcos 37°,解得h=0.15,v0=4 m/s
11、. 2.(2020·嘉興質(zhì)檢)如圖所示為“快樂大沖關(guān)”節(jié)目中某個(gè)環(huán)節(jié)的示意圖.參與游戲的選手會(huì)遇到一個(gè)人造山谷AOB,AO是高h(yuǎn)=3 m的豎直峭壁,OB是以A點(diǎn)為圓心的弧形坡,∠OAB=60°,B點(diǎn)右側(cè)是段水平跑道.選手可以自A點(diǎn)借助繩索降到O點(diǎn)后再爬上跑道,但身體素質(zhì)好的選手會(huì)選擇自A點(diǎn)直接躍上水平跑道.選手可視為質(zhì)點(diǎn),忽略空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2. (1)若選手以速度v0水平跳出后,能跳在水平跑道上,求v0的最小值; (2)若選手以速度v1=4 m/s水平跳出,求該選手在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間. 解析:(1)若選手以速度v0水平跳出后,能跳在水平跑道上,則水平方向有hsi
12、n 60°≤v0t,
豎直方向中有hcos 60°=gt2
解得v0≥ m/s.
(2)若選手以速度v1=4 m/s水平跳出,因v1 13、.車的長度,零件脫落點(diǎn)與陷落點(diǎn)的水平距離
D.車的高度,零件脫落點(diǎn)與陷落點(diǎn)的水平距離
解析:選D.相撞瞬間零件做平拋運(yùn)動(dòng),測(cè)出高度h.根據(jù)h=gt2可求平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t,再測(cè)出零件脫落點(diǎn)與陷落點(diǎn)的水平距離即平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x,根據(jù)v=可得相撞瞬間汽車的速度v=x,D正確.
2.有A、B兩小球,B的質(zhì)量為A的兩倍.現(xiàn)將它們以相同速率沿同一方向拋出,不計(jì)空氣阻力.圖中①為A的運(yùn)動(dòng)軌跡,則B的運(yùn)動(dòng)軌跡是( )
A.① B.②
C.③ D.④
解析:選A.由于不計(jì)空氣阻力,因此小球以相同的速率沿相同的方向拋出,在豎直方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng),水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向的初速 14、度相同,加速度為重力加速度,水平方向的初速度相同,因此兩小球的運(yùn)動(dòng)情況相同,即B球的運(yùn)動(dòng)軌跡與A球的一樣,A項(xiàng)正確.
3.(2016·10月浙江選考)一水平固定的水管,水從管口以不變的速度源源不斷地噴出,水管距地面高h(yuǎn)=1.8 m,水落地的位置到管口的水平距離x=1.2 m,不計(jì)空氣及摩擦阻力,水從管口噴出的初速度大小是( )
A.1.2 m/s B.2.0 m/s C.3.0 m/s D.4.0 m/s
答案:B
4.(2020·1月浙江選考)如圖所示,鋼球從斜槽軌道末端以v0的水平速度飛出,經(jīng)過時(shí)間t落在斜靠的擋板AB中點(diǎn).若鋼球以2v0的速度水平飛出,則( )
A.下 15、落時(shí)間仍為t B.下落時(shí)間為2t
C.下落時(shí)間為t D.落在擋板底端B點(diǎn)
答案:C
[課后達(dá)標(biāo)]
一、選擇題
1.(2020·湖州高二月考)某人向放在水平地面的正前方的小桶中水平拋球,結(jié)果球劃著一條弧線飛到小桶的前方,如圖所示.不計(jì)空氣阻力,為了能把小球拋進(jìn)小桶中,則下次再水平拋球時(shí),可能做出的調(diào)整為( )
A.減小初速度,增大拋出點(diǎn)高度
B.增大初速度,拋出點(diǎn)高度不變
C.初速度大小不變,降低拋出點(diǎn)高度
D.初速度大小不變,增大拋出點(diǎn)高度
答案:C
2.
(2020·寧波余姚檢測(cè))如圖所示,某同學(xué)為了找出平拋運(yùn)動(dòng)物體的初速度之間的關(guān)系,用一個(gè)小球在O點(diǎn) 16、對(duì)準(zhǔn)前方的一塊豎直放置的擋板,O與A在同一高度,小球的水平初速度分別是v1、v2、v3,打在擋板上的位置分別是B、C、D,AB∶BC∶CD=1∶3∶5.則v1、v2、v3之間的正確關(guān)系是( )
A.v1∶v2∶v3=3∶2∶1 B.v1∶v2∶v3=5∶3∶1
C.v1∶v2∶v3=6∶3∶2 D.v1∶v2∶v3=9∶4∶1
答案:C
3.
如圖所示,水平拋出的物體,抵達(dá)斜面上端P處,其速度方向恰好沿斜面方向,然后沿斜面無摩擦滑下,下列選項(xiàng)中的圖象是描述物體沿x方向和y方向運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖象,其中正確的是( )
答案:C
4.公園里,經(jīng)??梢钥吹酱笕撕托『?/p>
17、都喜歡玩的一種游戲——“套圈”,如圖所示是“套圈”游戲的場(chǎng)景.假設(shè)某小孩和大人站立在界外,在同一條豎直線上的不同高度分別水平拋出圓環(huán),大人拋出圓環(huán)時(shí)的高度大于小孩拋出時(shí)的高度,結(jié)果恰好都套中前方同一物體.如果不計(jì)空氣阻力,圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)可以視為平拋運(yùn)動(dòng),則下列說法正確的是( )
A.大人和小孩拋出的圓環(huán)在空中飛行的時(shí)間相等
B.大人和小孩拋出的圓環(huán)拋出時(shí)的速度相等
C.大人和小孩拋出的圓環(huán)發(fā)生的位移相等
D.大人和小孩拋出的圓環(huán)速度變化率相等
答案:D
5.
如圖所示是傾角為45°的斜坡,在斜坡底端P點(diǎn)正上方某一位置Q處以速度v0水平向左拋出一個(gè)小球A,小球恰好能垂直落在斜坡上 18、,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1.若在小球A拋出的同時(shí),小球B從同一點(diǎn)Q處開始自由下落,下落至P點(diǎn)的時(shí)間為t2.則A、B兩球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比t1∶t2等于(不計(jì)空氣阻力)( )
A.1∶2 B.1∶
C.1∶3 D.1∶
解析:選D.A球垂直落在斜坡上時(shí)速度與水平方向夾角為45°,tan 45°====1,y=,由幾何關(guān)系得Q點(diǎn)高度h=x+y=3y,即A、B下落高度比為1∶3,由h=gt2可得運(yùn)動(dòng)時(shí)間比為1∶,D正確.
6.(2020·紹興檢測(cè))如圖所示,從某高度水平拋出一小球,經(jīng)過時(shí)間t到達(dá)地面時(shí),速度與水平方向的夾角為θ,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.下列說法正確的是( 19、 )
A.小球水平拋出時(shí)的初速度大小為gttan θ
B.小球在t時(shí)間內(nèi)的位移方向與水平方向的夾角為
C.若小球初速度增大,則平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長
D.若小球初速度增大,則θ減小
解析:選D.速度、位移分解如圖,vy=gt,v0==,故A錯(cuò)誤.設(shè)位移與水平方向夾角為α,則tan θ=2tan α,α≠,故B錯(cuò)誤.平拋時(shí)間由下落高度決定,與水平初速度無關(guān),故C錯(cuò)誤.由tan θ=知,v0增大θ減小,D正確.
7.
(2020·杭州質(zhì)檢)如圖所示,在網(wǎng)球的網(wǎng)前截?fù)艟毩?xí)中,若練習(xí)者在球網(wǎng)正上方距地面H處,將球以速度v沿垂直球網(wǎng)的方向擊出,球剛好落在底線上.已知底線到網(wǎng)的距離為L,重力 20、加速度取g,將球的運(yùn)動(dòng)視作平拋運(yùn)動(dòng),下列表述正確的是( )
A.球的速度v等于L
B.球從擊出至落地所用時(shí)間為
C.球從擊球點(diǎn)至落地點(diǎn)的位移等于L
D.球從擊球點(diǎn)至落地點(diǎn)的位移與球的質(zhì)量有關(guān)
解析:選B.球做平拋運(yùn)動(dòng),從擊出至落地所用時(shí)間為t= ,B正確;球的速度v==L ,A錯(cuò)誤;球從擊球點(diǎn)至落地點(diǎn)的位移為,這個(gè)位移與球的質(zhì)量無關(guān),C、D錯(cuò)誤.
8.某物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí),它的速度方向與水平方向的夾角為θ,其正切值tan θ 隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示(g取10 m/s2),則( )
A.第1 s物體下落的高度為15 m
B.第1 s物體下落的高度為10 m
C.物體 21、的初速度為5 m/s
D.物體的初速度是10 m/s
解析:選D.因tan θ==t,對(duì)應(yīng)圖象可得=1,v0=10 m/s,D正確,C錯(cuò)誤;第1 s內(nèi)物體下落的高度h=gt2=×10×12 m=5 m,A、B錯(cuò)誤.
9.
(2020·浙江名校統(tǒng)考)如圖為湖邊一傾角為30°的大壩橫截面示意圖,水面與大壩的交點(diǎn)為O,一人站在A點(diǎn)以速度v0沿水平方向扔一小石子,已知AO=40 m,不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s2.下列說法正確的是( )
A.若v0>16 m/s,則石塊可以落入水中
B.若v0<20 m/s,則石塊不能落入水中
C.若石子能落入水中,則v0越大,落水時(shí)速度方向與水 22、平面的夾角越小
D.若石子不能落入水中,則v0越大,落到斜面上時(shí)速度方向與斜面的夾角越大
解析:選C.石子從A到O過程中,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有AOsin 30°=gt2,AOcos 30°=v0t,聯(lián)立得v0=17.3 m/s,所以只要v0>17.3 m/s的石子均能落入水中,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;若石子落入水中,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有AO·sin 30°=gt2,vy=gt=20 m/s,設(shè)其落入水中時(shí)的速度與水平面夾角為θ,則tan θ=,vy一定,v0增大,θ減小,C項(xiàng)正確;不落入水中時(shí),根據(jù)中點(diǎn)定理得石子落到斜面時(shí)的速度方向與斜面夾角都相等,與v0大小無關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤.
10.(2020·麗水質(zhì) 23、檢)以速度v0水平拋出一小球后,不計(jì)空氣阻力,某時(shí)刻小球的豎直分位移與水平分位移大小相等,以下判斷正確的是( )
A.此時(shí)小球的豎直分速度大小仍等于水平分速度大小
B.此時(shí)小球速度的方向與位移的方向相同
C.此時(shí)小球速度的方向與水平方向成45°角
D.從拋出到此時(shí),小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
解析:選D.平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng):x=v0t
豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng):y=·t
因?yàn)閤=y(tǒng),所以vy=2v0,由vy=gt得:t=,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確.
11.如圖所示為某種水輪機(jī)的示意圖,水平管中流出的水流沖擊水輪機(jī)上的某擋板時(shí),水流的速度方向剛好與水輪機(jī)上該擋板的線速度 24、方向相同,水輪機(jī)圓盤穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為ω,圓盤的半徑為R,水流沖擊某擋板時(shí),該擋板和圓心連線與水平方向夾角為37°,水流速度與該擋板線速度相等,忽略擋板的大小,不計(jì)空氣阻力,則水從管口流出的速度v0大小為( )
A.0.4ωR B.0.6ωR
C.0.8ωR D.0.9ωR
解析:選B.水從管口流出后做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)水流到達(dá)輪子邊緣的速度大小為v,則有v0=vsin 37°,根據(jù)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)則有v=ωR,水從管口流出的速度v0=ωRsin 37°=0.6ωR,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確.
二、非選擇題
12.(2020·浙江猜題卷)如圖所示,一枚一元硬幣靜止在水平桌 25、面上,被某學(xué)生用手指彈擊后(彈擊的時(shí)間很短),以v0=3 m/s的初速度在水平桌面上開始滑行x1=0.5 m后離開桌面,硬幣落地點(diǎn)距桌面邊沿的水平距離為x2=0.4 m,已知桌面高度h=0.8 m,不計(jì)空氣阻力,g=10 m/s2.求:
(1)硬幣從桌面落到地面的時(shí)間;
(2)硬幣在桌面上滑行的時(shí)間;
(3)硬幣與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù).
解析:(1)從桌面落到地面,硬幣做平拋運(yùn)動(dòng)
由h=gt
得t2=,代入數(shù)據(jù)得:t2=0.4 s.
(2)設(shè)硬幣離開桌面時(shí)的速度為v,
由x2=vt2,得v=,代入數(shù)據(jù)得:v=1 m/s
硬幣被彈擊后,做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
由x1=t1
得t1= 26、,代入數(shù)據(jù)得:t1=0.25 s
即硬幣在桌面上滑行的時(shí)間為0.25 s.
(3)硬幣在桌面上滑行時(shí),
F合=μmg,由F合=ma,得a=μg
又a==8 m/s2
由以上各式得:μ=0.8.
答案:(1)0.4 s (2)0.25 s (3)0.8
13.(2018·11月浙江選考)在豎直平面內(nèi),某一游戲軌道由直軌道AB和彎曲的細(xì)管道BCD平滑連接組成,如圖所示.小滑塊以某一初速度從A點(diǎn)滑上傾角為θ=37°的直軌道AB,到達(dá)B點(diǎn)的速度大小為2 m/s,然后進(jìn)入細(xì)管道BCD,從細(xì)管道出口D點(diǎn)水平飛出,落到水平面上的G點(diǎn),已知B點(diǎn)的高度 h1=1.2 m,D點(diǎn)的高度h2=0.8 m 27、,D點(diǎn)與G點(diǎn)間的水平距離L=0.4 m,滑塊與軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ=0.25,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.
(1)求小滑塊在軌道AB上的加速度和在A點(diǎn)的初速度;
(2)求小滑塊從D點(diǎn)飛出的速度;
(3)判斷細(xì)管道BCD的內(nèi)壁是否光滑.
解析:(1)小滑塊從A向B滑動(dòng)的過程中,設(shè)加速度為a,
由牛頓第二定律得
-mgsin θ-μmgcos θ=ma
代入數(shù)值解得a=-8 m/s2
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v-v=2a
代入數(shù)值解得v0=6 m/s.
(2)滑塊在D處水平飛出,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律
L=vDt
h2=gt2
代入數(shù)值解得vD=1 m/s.
(3)由于vB>vD,小滑塊動(dòng)能減小,重力勢(shì)能也減小,機(jī)械能減小,所以細(xì)管道BCD內(nèi)壁不光滑.
答案:(1)-8 m/s2,負(fù)號(hào)代表方向沿斜面向下 6 m/s,方向沿斜面向上 (2)1 m/s,方向水平向右 (3)不光滑
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