。人视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g。
(1)求此人落到破面试的动能;(2)此人水平跳出的速度为多大时,他落在坡面时的动能最小?动能的最小值为多少?【解析】适用于新课程各种版本教材的教学
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(1)平抛运动的分解:xv0t,y2h
12
gt
2
,得平抛运动的轨迹方程y2h
g2v0
2
x,此方程与坡面
2
的抛物线方程为y
的交点为x
4hv0
2
2
2
v0gh
E
,y
2hv
2
20
v0gh
。
根据机械能守恒,mg2h
12
12
mv
20
20
mgy
k
解得Ek2mgh
mv
20
2mghv
2
v0gh122mghv
220
(3)(2)求Ek2mgh
mv
20
v0gh
关于v0的导数并令其等于0,解得当此人水平跳出的速度
22
为v0(4)
3gh时,他落在坡面时的动能最小,动能的最小值为Ekmi
72
mgh
6mgh
2
v0gh
。
10.(2012广东卷)(18分)图18(a)所示的装置中,小物块A、B质量均为m,水平面上PQ段长为l,与物块间的动摩擦因数为μ,其余适用于新课程各种版本教材的教学
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段光滑。初始时,挡板上的轻质弹簧处于原长;长为r的连杆位于图中虚线位置;A紧靠滑杆(A、B间距大于2r)。随后,连杆以角速度ω匀速转动,带动滑杆作水平运动,滑杆的速度时间图像如图18(b)所示。A在滑杆推动下运动,并在脱离滑杆后与静止的B发生完全非弹性碰撞。(1)求A脱离滑杆时的速度uo,及A与B碰撞过程的机械能损失ΔE。(2)如果AB不能与弹簧相碰,设AB从P点到运动停止所用的时间为t1,求ω得取值范围,及t1与ω的关系式。(3)如果AB能与弹簧相碰,但不能返回道P点左侧,设每次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能为Ep,求ω的取值范围,及Ep与ω的关系式(弹簧始终在弹性限度内)。
答案:适用于新课程各种版本教材的教学
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解:(1)由题知,A脱离滑杆时的速度uoωr设A、B碰后的速度为v1,由动量守恒定律
muo2mv1A与B碰撞过程损失的机械能E
解得
E18mr
22
12
mu0
2
12
2mv1
2
(2)AB不能与弹簧相碰,设AB在PQ上运动的加速度大小为a由牛顿第二定律及运动学规律
2mg2ma
v1at1
x
v12
t1
由题知xl联立解得0
4lrt1
t1
r
2g
122mv1
2
(3)AB能与弹簧相碰2mgl不能返回道P点左侧2mg2l
12
2mv1
2
适r