如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离.某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其v-t图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻.则
A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小
B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大
C.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大
D.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大
BD
【详解】
A.由v-t图面积易知第二次面积大于等于第一次面积,故第二次竖直方向下落距离大于第一次下落距离,所以,A错误;
B.由于第二次竖直方向下落距离大,由于位移方向不变,故第二次水平方向位移大,故B正确
C.由于v-t斜率知第一次大、第二次小,斜率越大,加速度越大,或由 易知a1>a2,故C错误
D.由图像斜率,速度为v1时,第一次图像陡峭,第二次图像相对平缓,故a1>a2,由G-fy=ma,可知,fy1<fy2,故D正确
如图所示,倾角θ=30°的斜面AB,在斜面顶端B向左水平抛出小球1、同时在底端A正上方某高度处水平向右拋出小球2,小球1、2同时落在P点,P点为斜边AB的中点,则( )
A.小球2一定垂直撞在斜面上
B.小球1、2的初速度大小一定相等
C.小球1落在P点时与斜面的夹角为30°
D.改变小球1的初速度,小球1落在斜面上的速度方向都平行
BD
【分析】
两个小球同时做平抛运动,又同时落在P点,说明运动时间相同,根据小球2落在斜面上的速度与竖直方向的夹角分析小球2是否垂直撞在斜面上.根据小球1落在斜面上时两个分位移的关系,分析小球1落在斜面上的速度方向关系.
【详解】
两个小球同时做平抛运动,又同时落在P点,说明运动时间相同,水平位移大小相等,由x=v0t知初速度相等.小球1落在斜面上时,有;小球2落在斜面上的速度与竖直方向的夹角正切
,α≠θ,所以小球2没有垂直撞在斜面上,故A错误,B正确.小球1落在P点时速度与水平方向的夹角正切
,β<60°,所以小球1落在P点时与斜面的夹角小于30°,故C错误.根据tanβ=2tanθ知,小球1落在斜面上的速度方向与水平方向的夹角相同,相互平行,故D正确.故选BD.
【点睛】
对于平抛运动,要熟练运用分解法研究,同时要抓住两个球之间的关系,如位移关系、时间关系等.
如图所示,以v0=10 m/s的速度水平抛出的小球,飞行一段时间垂直地撞在倾角θ=30°的斜面上,按g=10 m/s2考虑,以下结论中不正确的是: ( )
A.物体飞行时间是 s
B.物体撞击斜面时的速度大小为20 m/s
C.物体飞行的时间是2 s
D.物体下降的距离是10m
CD
【解析】
AC:将小球撞击斜面时的速度分解成水平方向和竖直方向,据几何关系可得:,解得:
;又
,解得:物体飞行的时间
。故A项正确,C项错误。
B:将小球撞击斜面时的速度分解成水平方向和竖直方向,据几何关系可得:,解得:物体撞击斜面时的速度
。故B项正确。
D:物体下降的距离,解得:
。故D项错误。
本题选不正确的,答案是CD。
【点睛】
平抛与斜面结合问题的解题思路是分解速度或分解位移,也有可能是同时分解速度和位移。
如图所示,从高H处的一点O先后平抛两个小球l和2.球1恰好直接掠过竖直挡板的顶端(未相碰)落到水平地面上的B点,球2则与地面处A点碰撞一次后,也恰好掠过竖直挡板落在B点.设球2与地面碰撞无机械能损失(类似遵循光的反射定律),则下列说法正确的是( )
A.球1平抛的初速度为球2的3倍
B.球1掠过挡板的时刻恰好是其做平抛运动从O到B的中间时刻
C.A点到挡板的距离是B点到挡板距离的
D.竖直挡板的高度
ABD
【解析】
A项:球2运动轨迹可分为3段相同的平均轨迹,所以球2第一段一平抛的水平位移为是球1平抛轨迹水平位移
的三分之一,即
,由于平抛高度h相同,由
可知,时间相同,
可得两球水平初速度之比为3:1,故A正确;
B、C、D项:如图所示,设球1的初速度为v1,球2的初速度为v2,OA间的水平距离为d,由几何关系可知OB间的水平距离为3d,
由分运动的等时性可知:球1从O点飞到挡板C点的时间与球2从O点飞到D点的时间相等;由对称性可知球2从O点飞到D点与由C飞到E的时间相等,OE两点间的水平距离为2d.球1从O点飞到C点与球2由C点飞到E点水平方向有:
解得:
根据竖直方向的自由落体运动规律,连续相等时间内通过的位移之比为1:3,球1下落的时间刚好总时间的一半,故B正确,C错误,D正确.
点晴:分析两小球的运动轨迹的特点,找出对称关系、几何关系以及等时关系式,列出式子是求解的关键.从以上的实例分析中我们看到,发现事物的对称性并利用运动的对称性去分析处理问题,可以大大地简化分析处理问题的过程,避开难点或冗长的数学推导,巧解问题.
如图所示,小球A、B分别从和l的高度水平抛出后落地,上述过程中A、B的水平位移分别为l和
。忽略空气阻力,则( )
A.A和B的位移大小相等 B.A的运动时间是B的2倍
C.A的初速度是B的 D.A的末速度比B的大
AD
【详解】
A.位移为初位置到末位置的有向线段,如图所示可得
,
A和B的位移大小相等,A正确;
B.平抛运动运动的时间由高度决定,即
,
则A的运动时间是B的倍,B错误;
C.平抛运动,在水平方向上做匀速直线运动,则
,
则A的初速度是B的,C错误;
D.小球A、B在竖直方向上的速度分别为
,
所以可得
,
即,D正确。
故选AD。
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