如图所示,一个半径R=0.75m的半圆柱体放下水平地面上,一小球从圆柱体左端A点正上方的B点水平抛出(小球可视为质点),恰好从半圆柱体的C点掠过.已知O为半圆柱体圆心,OC与水平方向夹角为53°,重力加速度为g=10m/s2,则
A.小球从B点运动到C点所用时间为0.3s
B.小球从B点运动到C点所用时间为0.5s
C.小球做平抛运动的初速度为4m/s
D.小球做平抛运动的初速度为6m/s
AC
【分析】
根据题意小球飞行过程中恰好与半圆轨道相切于C点,可知速度的方向与水平方向成角,根据速度方向得到在B点竖直分速度的大小,运动时间的表达式,结合水平方向的位移公式,联立求解即可.
【详解】
从B到C点,小球做平抛运动,据题可知小球的速度方向与水平方向成角,由速度的分解可知,竖直分速度大小为:,水平方向有: ,联立方程可解得:,,故选AC.
【点睛】
解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,抓住速度方向,结合速度关系进行求解.
平抛运动的定义:
将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动,叫做平抛运动。
平抛运动的特性:
以抛出点为坐标原点,水平初速度V0,竖直向下的方向为y轴正方向,建立如图所示的坐标系,在该坐标系下,对任一时刻t:
①位移
分位移(水平方向),(竖直方向);
合位移,(φ为合位移与x轴夹角)。
②速度
分速度(水平方向),Vy=gt(竖直方向);
合速度,(θ为合速度V与x轴夹角)。
③平抛运动时间:(取决于竖直下落的高度)。
④水平射程:(取决于竖直下落的高度和初速度)。
类平抛运动:
(1)定义当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,物体做类平抛运动。
(2)类平抛运动的分解方法
①常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合力的方向)的匀加速直线运动,两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性。
②特殊分解法:对于有些问题,可以过抛出点建立适当的直角坐标系,将加速度分解为,,初速度分解为,然后分别在x、y方向上列方程求解。
(3)类平抛运动问题的求解思路
根据物体受力特点和运动特点判断该问题属于类平抛运动问题——求出物体运动的加速度——根据具体问题选择用常规分解法还是特殊分解法求解。
(4)类抛体运动
当物体在巨力作用下运动时,若物体的初速度不为零且与外力不在一条直线上,物体所做的运动就是类抛体运动。
在类抛体运动中可采用正交分解法处理问题,基本思路为:
①建立直角坐标系,将外力、初速度沿这两个方向分解。
②求出这两个方向上的加速度、初速度。
③确定这两个方向上的分运动性质,选择合适的方程求解。
登录并加入会员可无限制查看知识点解析