贵州省遵义市航天高中2014-2015学年高一下学期期中物理
试卷
一、选择题
1.(6分)历史上第一次在实验室比较精确地测出引力常量的科学家是() A.开普勒B.第谷C.卡文迪许D.伽利略
2.(6分)关于行星绕太阳运动,下列说法正确的是()
A.行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中,其速度随行星与太阳之间距离的变化而变化,距离小时速度小,距离大时速度大 B.开普勒第三定律
=k中的k与行星的质量无关,只与太阳的质量有关
C.开普勒第三定律=k中的k与恒星质量和行星质量均有关
D.所有行星绕太阳运动的周期都是相等的
3.(6分)两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动,则它们的()
A.受到的拉力一定相同B.运动的线速度相同 C.运动的角速度相同D.向心加速度相同
4.(6分)如图所示,倾角30°的斜面连接水平面,在水平面上安装半径为R的半圆竖直挡板,质量m的小球从斜面上高为处静止释放,到达水平面恰能贴着挡板内侧运动.不计小球体积,不计摩擦和机械能损失.则小球沿挡板运动时对挡板的力是()
A.0.5mgB.mgC.1.5mgD.2m
5.(6分)如图所示,在竖直放置的半圆形容器的中心O点分别以水平初速度v1、v2抛出两个小球(可视为质点),最终它们分别落在圆弧上的A点和B点,已知OA与OB互相垂直,且OA与竖直方向成α角,则两小球初速度之比为()
A.tanαB.sinαC.tanα
6.(6分)如图所示,P是水平放置的足够大的圆盘,绕经过圆心O点的竖直轴匀速转动,在圆盘上方固定的水平钢架上,吊有盛水小桶的滑轮带动小桶一起以v=0.2m/s的速度匀速向右运动,小桶底部与圆盘上表面的高度差为h=5m.t=0时,小桶运动到O点正上方且滴出第一滴水,以后每当一滴水刚好落在圆盘上时桶中恰好再滴出一滴水,不计空气阻力,取g=10m/s2,若要使水滴都落在圆盘上的同一条直径上,圆盘角速度的最小值为ω,第二、三滴水落点的最大距离为d,则()
D.cosα
A.ω=πrad/s,d=1.0m B.ω=2πrad/s,d=0.8m C.ω=πrad/s,d=0.8m D.ω=2πrad/s,d=1.0m
7.(6分)如图,在灭火抢险的过程中,消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业.为了节省救援时间,在消防车向前前进的过程中,人同时相对梯子匀速向上运动.在地面上看消防队员的运动,下列说法中正确的是()
A.当消防车匀速前进时,消防队员一定做匀加速直线运动 B.当消防车匀速前进时,消防队员一定做匀速直线运动 C.当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀变速曲线运动 D.当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀变速直线运动
8.(6分)如图所示,物体A、B经无摩擦的定滑轮用细线连在一起,A物体受水平向右的力F的作用,此时B匀速下降,A水平向左运动,可知()
A.物体A做匀速运动 B.A做加速运动
C.物体A所受摩擦力逐渐增大D.物体A所受摩擦力逐渐减小
二、实验题(9题每空2分,10题第一空2分、第二空3分,11题每空2分,共15分) 9.(4分)下面情况下物体做曲线运动时轨迹与所受的合外力F的情况如图,我们将力F分解得与V共线的力F1、与V垂直的力F2,沿速度方向的力F1只改变速度的;与速度垂直的力F2只改变速度的(填大小或方向).
10.(5分)如图1所示,为研究“转动实验装置示意图”,现有的器材为:竖直方向的转盘(转轴水平)、带铁夹的铁架台、电磁打点计时器(接交流电的频率为50Hz)、纸带、重锤、游标卡尺、天平.”回答下列问题:
(1)如图2所示,用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径d为cm;
(2)将悬挂铁锤的纸带穿过打点计时器后,绕在转盘边缘上,纸袋一端固定在转盘上,使得转盘与纸带不打滑,设纸带厚度不计,打开电源,释放重锤,打点计时器打出的纸带如图所示,O、A、B、C各点为连续打出的点迹;
则由图3中数据可得,打下点迹D时,圆盘转动的角速度为ωD=rad/s(保留三位有效数字).
11.(6分)某学生利用如图所示装置验证机械守恒定律.他在水平桌面上用练习本做成一个斜面,使一个钢球从斜面上某一位置滚下,并采取如下步骤测量钢球到达桌面的速度. A.让钢球从斜面上某一位置无初速释放,离开桌面后落到地面上,记下落地点的位置P; B.用刻度尺测量在地面上的落点P与桌边沿的水平距离L; C. 用刻度尺H;
D.根据上述测量数据计算出钢球离开桌面时的初速度v=. E.为了验证钢球的机械能是否守恒,还必需测量的物理量是.
三、计算题(共47分)
12.(14分)如图所示,在水平路面上一运动员驾驶摩托车跨越壕沟.已知壕沟的宽度为5m,壕沟两侧高度差为0.8m,取g=10m/s2, (1)摩托车跨越壕沟的时间为多少? (2)摩托车的初速度为多少?
13.(16分)如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合.转台以一定角速度ω匀速旋转,一质量为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°.重力加速度大小为g. (1)若ω=ω0,小物块受到的摩擦力恰好为零,求ω0;
(2)若ω=(1±k)ω0,且0<k≤1,求小物块受到的摩擦力大小和方向.
14.(17分)如图,装甲车在水平地面上以速度v0=20m/s沿直线前进,车上机枪的枪管水平,距地面高为h=1.8m.在车正前方竖直立一块高为两米的长方形靶,其底边与地面接触.枪口与靶距离为L时,机枪手正对靶射出第一发子弹,子弹相对于枪口的初速度为v=800m/s.在子弹射出的同时,装甲车开始匀减速运动,行进s=90m后停下.装甲车停下后,机枪手以相同方式射出第二发子弹.(不计空气阻力,子弹看成质点,重力加速度g=10m/s2)
(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小;
(2)当L=410m时,求第一发子弹的弾孔离地的高度,并计算靶上两个弹孔之间的距离; (3)若靶上只有一个弹孔,求L的范围.
贵州省遵义市航天高中2014-2015学年高一下学期期中物理试卷 参考答案与试题解析
一、选择题
1.(6分)历史上第一次在实验室比较精确地测出引力常量的科学家是() A.开普勒B.第谷C.卡文迪许D.伽利略
考点:万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定. 专题:万有引力定律的应用专题.
分析:本题考查了物理学史,了解所涉及伟大科学家的重要成就,如高中所涉及到的牛顿、伽利略、开普勒、卡文迪许、库仑等重要科学家的成就要明确.
解答:解:牛顿在推出万有引力定律的同时,并没能得出引力常量G的具体值,G的数值于1789年由卡文迪许利用他所发明的扭秤得出,故ABD错误,C正确. 故选:C.
点评:本题考查了学生对物理学史的掌握情况,对于物理学史部分也是2015届高考的热点,平时训练不可忽略.
2.(6分)关于行星绕太阳运动,下列说法正确的是()
A.行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中,其速度随行星与太阳之间距离的变化而变化,距离小时速度小,距离大时速度大 B.开普勒第三定律
=k中的k与行星的质量无关,只与太阳的质量有关
C.开普勒第三定律=k中的k与恒星质量和行星质量均有关
D.所有行星绕太阳运动的周期都是相等的
考点:开普勒定律.
专题:万有引力定律的应用专题.
分析:根据开普勒第二定律和开普勒三定律进行解答,根据开普勒第二定律可知近日点速度大、远日点速度小,从功能角度看,由于只受到地球引力,机械能守恒,从远日点向近日点运动时,地球引力做正功,动能增大,故速度变大.开普勒第三定律质量无关,只与太阳的质量有关,距离太阳越远,则周期越大.
解答:解:A、由开普勒第二定律:“相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的“知距离越大速度越小,故A错误. B、开普勒第三定律错误.
D、由开普勒第三定律:“各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比”,则周期是不相等的,故D错误. 故选:B.
点评:本题不只是要记住开普勒行星运动定律,还要理解这几个定律的含义,并且要能在实际问题中会运用.
3.(6分)两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动,则它们的()
=k中的k与行星的质量无关,只与太阳的质量有关,故B正确,C
=k中的k与行星的
A.受到的拉力一定相同B.运动的线速度相同 C.运动的角速度相同D.向心加速度相同
考点:向心力;牛顿第二定律.
专题:牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:两个小球均做匀速圆周运动,对它们受力分析,找出向心力来源:细线的拉力与重力的合力,可由牛顿第二定律先求出角速度,再由角速度与线速度、向心加速度的关系公式求解.
解答:解:A、对其中一个小球受力分析,如图,受重力,绳子的拉力,由于小球做匀速圆周运动,故细线的拉力与重力的合力提供向心力; 将重力与拉力合成,合力指向圆心,由几何关系得, 细线的拉力 T=
,因θ不同,故T不同,故A错误.
B、C、D合力 F=mgtanθ ①; 由向心力公式得到,F=mω2r ②;
设绳子与悬挂点间的高度差为h,由几何关系,得:r=htanθ ③; 由①②③三式得,ω=
,与绳子的长度和转动半径无关,故C正确;
由v=wr,两球转动半径不等,故B错误; 由a=ω2r,两球转动半径不等,故D错误; 故选C.
点评:本题关键要对球受力分析,确定向心力来源,求角速度;同时要灵活应用角速度与线速度、向心加速度之间的关系公式.
4.(6分)如图所示,倾角30°的斜面连接水平面,在水平面上安装半径为R的半圆竖直挡板,质量m的小球从斜面上高为处静止释放,到达水平面恰能贴着挡板内侧运动.不计小球体积,不计摩擦和机械能损失.则小球沿挡板运动时对挡板的力是()
A.0.5mgB.mgC.1.5mgD.2m
考点:向心力;牛顿第二定律.
专题:牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:根据动能定理求出到达水平面时的速度,根据向心力公式求出挡板对小球的压力即可.
解答:解:在斜面运动的过程中根据动能定理得:
①
根据向心力公式有: N=m
②
由①②解得:N=mg
根据牛顿第三定律可知,小球沿挡板运动时对挡板的力mg 故选B
点评:本题主要考查了动能定理及向心力公式的直接应用,难度适中.
5.(6分)如图所示,在竖直放置的半圆形容器的中心O点分别以水平初速度v1、v2抛出两个小球(可视为质点),最终它们分别落在圆弧上的A点和B点,已知OA与OB互相垂直,且OA与竖直方向成α角,则两小球初速度之比为()
A.tanαB.sinαC.tanα
考点:平抛运动. 专题:平抛运动专题.
分析:由几何关系可知两球下落高度及水平位移的关系,再由平抛运动的规律可求得初速度之比.
解答:解:由几何关系可知,A的竖直位移为:hA=Rcosα,水平位移为:xA=Rsinα; B的竖直位移为:hB=Rcos(90°﹣α)=Rsinα,水平位移为:xB=Rsin(90°﹣α)=Rcosα 由平抛运动的规律可知:h=解得:v0=x
,x=v0t D.cosα
则 =•=tanα
故选:C.
点评:本题考查平抛运动规律的应用,解题的关键在于明确题意及几何关系,运用运动学公式解答.
6.(6分)如图所示,P是水平放置的足够大的圆盘,绕经过圆心O点的竖直轴匀速转动,在圆盘上方固定的水平钢架上,吊有盛水小桶的滑轮带动小桶一起以v=0.2m/s的速度匀速向右运动,小桶底部与圆盘上表面的高度差为h=5m.t=0时,小桶运动到O点正上方且滴出第一滴水,以后每当一滴水刚好落在圆盘上时桶中恰好再滴出一滴水,不计空气阻力,取g=10m/s2,若要使水滴都落在圆盘上的同一条直径上,圆盘角速度的最小值为ω,第二、三滴水落点的最大距离为d,则()
A.ω=πrad/s,d=1.0m B.ω=2πrad/s,d=0.8m C.ω=πrad/s,d=0.8m D.ω=2πrad/s,d=1.0m
考点:线速度、角速度和周期、转速;平抛运动. 专题:匀速圆周运动专题.
分析:滴下的水做平抛运动,平抛运动的时间由高度决定,水平位移由时间和初速度共同决定.若要使水滴都落在圆盘上的同一条直径上,且圆盘的角速度最小,则在滴水的时间内圆盘转动πrad.
解答:解:水滴平抛运动的时间t=
.则圆盘的最小角速度ω=
.
第2滴水距离O点的距离x2=vt2=0.2×2m=0.4m,第3滴水距离O点的距离为
x3=vt3=0.2×3m=0.6m,因为2、3两滴水分居在O点的两侧,所以d=x2+x3=1.0m.故A正确,B、C、D错误. 故选A.
点评:本题是平抛运动与圆周运动相结合的问题,关键掌握两种运动的运动规律,抓住相等量进行分析计算.
7.(6分)如图,在灭火抢险的过程中,消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业.为了节省救援时间,在消防车向前前进的过程中,人同时相对梯子匀速向上运动.在地面上看消防队员的运动,下列说法中正确的是()
A.当消防车匀速前进时,消防队员一定做匀加速直线运动 B.当消防车匀速前进时,消防队员一定做匀速直线运动 C.当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀变速曲线运动 D.当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀变速直线运动
考点:运动的合成和分解. 专题:运动的合成和分解专题.
分析:消防员参与了沿梯子方向的匀加速直线运动和水平方向上的匀速直线运动,通过合速度与合加速度是否在同一条直线上判断消防员做直线运动还是曲线运动.
解答:解:A、当消防车匀速前进时,根据运动的合成,可知:消防队员一定做匀速直线运动.故A错误,B正确.
C、当消防车匀加速前进时,结合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线,其加速度的方向大小不变,所以消防员做匀变速曲线运动.故C正确,D错误. 故选:BC.
点评:解决本题的关键掌握运动的合成与分解,知道通过分解为水平方向和竖直方向来判断消防队员在水平方向的速度变化.
8.(6分)如图所示,物体A、B经无摩擦的定滑轮用细线连在一起,A物体受水平向右的力F的作用,此时B匀速下降,A水平向左运动,可知()
A.物体A做匀速运动 B.A做加速运动
C.物体A所受摩擦力逐渐增大D.物体A所受摩擦力逐渐减小
考点:运动的合成和分解;摩擦力的判断与计算.
分析:因B匀速下降,所以滑轮右边的绳子收缩的速度是不变的,把A实际运动的速度沿绳子收缩的方向和与绳子摆动的方向进行正交分解,结合B的速度不变,可判断A的运动情况.
因B匀速下降,所以绳子的拉力的大小不变,把绳子拉A的力沿水平方向和竖直方向进行正交分解,判断竖直方向上的分量的变化,从而可知A对地面的压力的变化,即可得知摩擦力的情况.
解答:解:AB、B匀速下降,A沿水平面向左做运动,如图1,VB是VA在绳子方向上的分量,VB是恒定的,随着VB与水平方向的夹角增大,VA增大,所以A在水平方向上向左做加速运动.选项A错误B正确;
CD、因为B匀速下降,所以B受力平衡,B所受绳拉力T=GB,
A受斜向上的拉力等于B的重力,在图2中把拉力分解成竖着方向的F2和水平方向的F1,在竖直方向上,有N+F2=GA.绳子与水平方向的夹角增大,所以有F2增大,支持力N减小,所以摩擦力减小,选项C错误、D正确. 故选BD
点评:该题既考查了力的合成与分解,又考察了运动的合成与分解,是一道质量较高的题.该题在对A的运动的分解时,要明确谁是合速度,谁是分速度,注意物体实际运动的速度为合速度.此种情况是把合速度沿绳子收缩的方向和绳子摆动的方向进行正交分解.
二、实验题(9题每空2分,10题第一空2分、第二空3分,11题每空2分,共15分) 9.(4分)下面情况下物体做曲线运动时轨迹与所受的合外力F的情况如图,我们将力F分解得与V共线的力F1、与V垂直的力F2,沿速度方向的力F1只改变速度的大小;与速度垂直的力F2只改变速度的方向(填大小或方向).
考点:物体做曲线运动的条件. 专题:物体做曲线运动条件专题.
分析:与速度方向垂直的力对物体不做功,但使物体做曲线运动,沿速度方向的力对物体做功,使物体速度大小改变.
解答:解:当力与速度不在同一条直线上,此力使物体做曲线运动,与速度方向垂直的力对物体不做功,不改变速度大小,所以与速度垂直的力F2只改变速度的方向,
力的方向与速度方向相同,不改变速度方向,此力对物体做功,使物体速度大小改变. 故答案为:大小、方向
点评:本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查,知道垂直于速度方向的力不改变速度大小,只改变速度方向,平行于速度方向的力不改变方向,只改变大小.
10.(5分)如图1所示,为研究“转动实验装置示意图”,现有的器材为:竖直方向的转盘(转轴水平)、带铁夹的铁架台、电磁打点计时器(接交流电的频率为50Hz)、纸带、重锤、游标卡尺、天平.”回答下列问题:
(1)如图2所示,用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径d为5.020cm;
(2)将悬挂铁锤的纸带穿过打点计时器后,绕在转盘边缘上,纸袋一端固定在转盘上,使得转盘与纸带不打滑,设纸带厚度不计,打开电源,释放重锤,打点计时器打出的纸带如图所示,O、A、B、C各点为连续打出的点迹;
则由图3中数据可得,打下点迹D时,圆盘转动的角速度为ωD=15.9rad/s(保留三位有效数字).
考点:测定匀变速直线运动的加速度. 专题:实验题.
分析:1、游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.主尺读数时看游标的0刻度线超过主尺哪一个示数,该示数为主尺读数,看游标的第几根刻度与主尺刻度对齐,乘以游标的分度值,即为游标读数;
2、根据平均速度等于中间时刻瞬时速度求出D点的瞬时速度,然后根据v=ωr求解角速度; 解答:解:(1)游标卡尺主尺部分读数为5.0cm,游标读数为0.05×4=0.20mm=0.020cm, 所以最终读数为5.0cm+0.020cm=5.020cm.
(2)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小. vD=
根据v=ωr得
圆盘转动的角速度为ωD=故答案为:(1)5.020 (2)15.9
点评:1、解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法,主尺读数加上游标读数,不需估读. 2、解决本题的关键知道该实验的原理,通过纸带处理求出圆盘的线速度,根据线速度与角速度的关系,求出角速度的表达式.
=15.9rad/s,
=0.40m/s
11.(6分)某学生利用如图所示装置验证机械守恒定律.他在水平桌面上用练习本做成一个斜面,使一个钢球从斜面上某一位置滚下,并采取如下步骤测量钢球到达桌面的速度. A.让钢球从斜面上某一位置无初速释放,离开桌面后落到地面上,记下落地点的位置P; B.用刻度尺测量在地面上的落点P与桌边沿的水平距离L; C. 用刻度尺测量钢球在地面上的落点P与水平桌面的竖直距离H; D.根据上述测量数据计算出钢球离开桌面时的初速度v=L.
E.为了验证钢球的机械能是否守恒,还必需测量的物理量是测量钢球释放时球离桌面的高度.
考点:验证机械能守恒定律. 专题:实验题.
分析:根据平抛运动的规律求出钢球离开桌面时的初速度.验证小球些斜面上下滑到桌面过程中机械能守恒,需测量钢球释放时球离桌面的高度.
解答:解:需要测量钢球在地面上的落点P与水平桌面的竖直距离H, 根据H=gt2得, t=
,
.
则钢球的初速度v==L
判断小球在斜面上下滑时动能的增加量与重力势能的减小量是否相等,从而验证机械能守恒定律,所以还需要测量钢球释放时球离桌面的高度.
故答案为:测量钢球在地面上的落点P与水平桌面的竖直距离;L离桌面的高度.
点评:解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式灵活求解.
;测量钢球释放时球
三、计算题(共47分)
12.(14分)如图所示,在水平路面上一运动员驾驶摩托车跨越壕沟.已知壕沟的宽度为5m,壕沟两侧高度差为0.8m,取g=10m/s2, (1)摩托车跨越壕沟的时间为多少? (2)摩托车的初速度为多少?
考点:平抛运动. 专题:平抛运动专题.
分析:根据高度求出平抛运动的时间,结合水平位移和时间求出摩托车的初速度. 解答:解:(1)根据h=(2)摩托车的初速度
答:(1)摩托车跨越壕沟的时间为0.4s (2)摩托车的初速度为12.5m/s.
点评:解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,抓住等时性,结合运动学公式灵活求解.
13.(16分)如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合.转台以一定角速度ω匀速旋转,一质量为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°.重力加速度大小为g. (1)若ω=ω0,小物块受到的摩擦力恰好为零,求ω0;
(2)若ω=(1±k)ω0,且0<k≤1,求小物块受到的摩擦力大小和方向.
得,t=
.
.
考点:机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力. 专题:机械能守恒定律应用专题.
分析:(1)若ω=ω0,小物块受到的摩擦力恰好为零,靠重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出角速度的大小.
(2)当ω>ω0,重力和支持力的合力不够提供向心力,摩擦力方向沿罐壁切线向下,根据牛顿第二定律求出摩擦力的大小.当ω<ω0,重力和支持力的合力大于向心力,则摩擦力的方向沿罐壁切线向上,根据牛顿第二定律求出摩擦力的大小.
解答:解:(1)小物块在水平面内做匀速圆周运动,当小物块受到的摩擦力恰好等于零时,小物块所受的重力和陶罐的支持力的合力提供圆周运动的向心力,有 mgtanθ=mω解得ω0=
•Rsinθ
(2)当ω=(1+k)ω0时,小物块受到的摩擦力沿陶罐壁切线向下,设摩擦力的大小为f,陶罐壁对小物块的支持力为FN,沿水平和竖直方向建立坐标系,则: 水平方向:FNsinθ+fcosθ=mω2•Rsinθ 竖直方向:FNcosθ﹣fsinθ﹣mg=0 代入数据解得:f=
mg
同理,当ω=(1﹣k)ω0时,小物块受到的摩擦力沿陶罐壁切线向上,则: 水平方向:FNsinθ﹣fcosθ=mω2•Rsinθ 竖直方向:FNcosθ+fsinθ﹣mg=0 代入数据解得:f=答:
mg.
(1)ω0为
.
mg.当ω=(1
mg.
(2)当ω=(1+k)ω0时,摩擦力方向沿罐壁切线向下,大小为﹣k)ω0时,摩擦力方向沿罐壁切线向上,大小为
点评:解决本题的关键搞清物块做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律,抓住竖直方向上合力为零,水平方向上的合力提供向心力进行求解.
14.(17分)如图,装甲车在水平地面上以速度v0=20m/s沿直线前进,车上机枪的枪管水平,距地面高为h=1.8m.在车正前方竖直立一块高为两米的长方形靶,其底边与地面接触.枪口与靶距离为L时,机枪手正对靶射出第一发子弹,子弹相对于枪口的初速度为v=800m/s.在子弹射出的同时,装甲车开始匀减速运动,行进s=90m后停下.装甲车停下后,机枪手以相同方式射出第二发子弹.(不计空气阻力,子弹看成质点,重力加速度g=10m/s2)
(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小;
(2)当L=410m时,求第一发子弹的弾孔离地的高度,并计算靶上两个弹孔之间的距离; (3)若靶上只有一个弹孔,求L的范围.
考点:平抛运动;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 专题:平抛运动专题.
分析:(1)由匀变速直线运动规律求解
(2)子弹做平抛运动,选地面为参考系,求解第一发子弹的弾孔离地的高度;数学关系结合平抛规律求解靶上两个弹孔之间的距离;
(3)若靶上只有一个弹孔,说明第一颗子弹没有击中靶,第二颗子弹能够击中靶,平抛运动规律求解L的范围.
解答:解:(1)由速度位移公式可得:
(2)第一发子弹的对地速度为:v1=800+20m/s=820m/s
≈2.2m/s2
故子弹运动时间为:第一发子弹下降的高度为:
第一发子弹的弾孔离地的高度为:h=1.8﹣1.25m=0.55m 射出第二发子弹的速度为:v2=800m/s,运动时间为:
第二发子弹下降的高度为;
靶上两个弹孔之间的距离为:△h=h1﹣h2=1.25﹣0.8m=0.45m
(3)若靶上只有一个弹孔,说明第一颗子弹没有击中靶,第二颗子弹能够击中靶,故有第一颗子弹运动时间为:
第一颗子弹的位移为:L1=v1t3=820×0.6m=492m
第二颗子弹能刚好够击中靶时离靶子的距离为:L2=v0t3=800×0.6m=480m 故有坦克的最远距离为:L=480+90m=570m 故L的范围为492m<L≤570m.
答:(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小为2.2m/s2;
(2)当L=410m时,求第一发子弹的弾孔离地的高度,并计算靶上两个弹孔之间的距离0.45m;
(3)若靶上只有一个弹孔,L的范围为492m<L≤570m.
点评:解决本题的关键知道平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,在水平方向上做匀速直线运动.以及分运动与合运动具有等时性
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