地面上有一个半径为R的圆形跑道,高为h的平台边缘上的P点在地面上P′点的正上方,P′与跑道圆心O的距离为L(L>R),如图所示.跑道上停有一辆小车,现从P点水平抛出小沙袋,使其落

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 线速度/2022-09-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

地面上有一个半径为R的圆形跑道,高为h的平台边缘上的P点在地面上P′点的正上方,P′与跑道圆心O的距离为L(L>R),如图所示.跑道上停有一辆小车,现从P点水平抛出小沙袋,使其落入小车中(沙袋所受空气阻力不计).问:
(1)当小车分别位于A点和B点时(∠AOB=90°),沙袋被抛出时的初速度各为多大?
(2)若小车在跑道上运动,则沙袋被抛出时的初速度在什么范围内?
(3)若小车沿跑道顺时针运动,当小车恰好经过A点时,将沙袋抛出,为使沙袋能在B处落入小车中,小车的速率v应满足什么条件?
魔方格

◎ 答案

(1)沙袋从P点被抛出后做平抛运动,设它的落地时间为t,则
h=
1
2
gt2
解得 t=

2h
g
(1)
当小车位于A点时,有
xA=vAt=L-R(2)
解(1)、(2)得vA=(L-R)

g
2h

当小车位于B点时,有
xB=vBt=

L2+R2
(3)
解(1)、(3)得vB=

g(L2+R2)
2h

(2)若小车在跑道上运动,要使沙袋落入小车,最小的抛出速度为
v0min=vA=(L-R)

g
2h
(4)
若当小车经过C点时沙袋刚好落入,抛出时的初速度最大,有
xc=v0mint=L+R (5)
解(1)、(5)得 v0min=(L+R)

g
2h

所以沙袋被抛出时的初速度范围为
(L-R)

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