一、第五章 抛体运动易错题培优(难)
1.如图,光滑斜面的倾角为θ=45°,斜面足够长,在斜面上A点向斜上方抛出一小球,初速度方向与水平方向夹角为α,小球与斜面垂直碰撞于D点,不计空气阻力;若小球与斜面碰撞后返回A点,碰撞时间极短,且碰撞前后能量无损失,重力加速度g取10m/s2。则可以求出的物理量是( )
A.α的值 B.小球的初速度v0 C.小球在空中运动时间 D.小球初动能 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
设初速度v0与竖直方向夹角β,则β=90°?α(1);
由A点斜抛至至最高点时,设水平位移为x1,竖直位移为y1,由最高点至碰撞点D的平抛过程Ⅱ中水平位移为x2,竖直位移y2。A点抛出时:
vx?v0sin?(2)
vy1?v0cos?(3)
y1?2vy12g(4)
小球垂直打到斜面时,碰撞无能力损失,设竖直方向速度vy2,则水平方向速度保持
vx?v0sin?不变,斜面倾角θ=45°,
vy2?vxtan45?vx?v0sin?(5)
y2?2yy22g(6)
?y?y1?y2?2v0?cos2??sin2??2g(7),
平抛运动中,速度的偏向角正切值等于位移偏向角的正切值的二倍,所以:
y11vy111??tan?90????(8) x12vx22tan?由(8)变形化解:
2v0cos?sin?x1?2y1tan??(9)
g同理,Ⅱ中水平位移为:
2v0sin2?x2?2y2tan45?(10)
g2v0sin??sin??cos??(11) x总?x1?x2?g?y=tan45 x总故
?y=x总
即
?2sin??sin??cos?(12)
由此得
1tan??
3??90???90?arctan
故可求得α的值,其他选项无法求出; 故选:A。
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2.如图所示,用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M,长杆的一端放在地上通过铰链连接形成转轴,其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处,在杆的中点C处拴一细绳,绕过两个滑轮后挂上重物M,C点与O点距离为L,现在杆的另一端用力,使其逆时针匀速转动,由竖直位置以角速度?缓缓转至水平位置(转过了90?角),此过程中下述说法中正确的是( )
A.重物M做匀速直线运动 B.重物M先超重后失重
C.重物M的最大速度是?L,此时杆水平
D.重物M的速度先减小后增大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
ACD.设C点线速度方向与绳子沿线的夹角为θ(锐角),由题知C点的线速度为
vc??L
该线速度在绳子方向上的分速度为v1
v1??Lcos?
θ的变化规律是从开始最大(90°)然后逐渐变小,所以v1逐渐变大,直至绳子和杆垂直,θ变为零度,绳子的速度变为最大,为ωL;然后,θ又逐渐增大,v1逐渐变小,绳子的速度变慢。所以知重物的速度先增大后减小,且最大速度为ωL,此时杆是与绳垂直,而不是水平的,故ACD错误;
B.上面的分析得出,重物的速度先增大后减小,所以重物M先向上加速后向上减速,即先超重后失重,故B正确。 故选B。 【点睛】
解决本题的关键在于掌握运动的合成与分解,把C点的速度分解为沿绳方向和垂直于绳的方向,沿绳方向的分速度等于重物的速度。
3.不可伸长的轻绳通过定滑轮,两端分别与甲、乙两物体连接,两物体分别套在水平、竖直杆上。控制乙物体以v=2m/s的速度由C点匀速向下运动到D点,同时甲由A点向右运动到B点,四个位置绳子与杆的夹角分别如图所示,绳子一直绷直。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。则下列说法正确的是( )
A.甲在A点的速度为2m/s B.甲在A点的速度为2.5m/s
C.甲由A点向B点运动的过程,速度逐渐增大 D.甲由A点向B点运动的过程,速度先增大后减小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
AB.将甲的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,如图所示,拉绳子的速度等于甲沿