高中 | 斜抛运动 题目答案及解析

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必修2

第五章 曲线运动

5.2 平抛运动

斜抛运动

如图所示,一名运动员在参加跳远比赛,他腾空过程中离地面的最大高度为$h=1.25\;\rm m$,成绩为$x=5\;\rm m$。假设跳远运动员落入沙坑瞬间速度方向与水平面的夹角为$\alpha$,运动员可视为质点,不计空气阻力,$g=10\;\rm m/s^{2}$。则$\alpha$等于$(\qquad)$

["

$30^\\circ $

","

$37^\\circ $

","

$45^\\circ $

","

$60^\\circ $

"]
[["C"]]

运动员在参加跳远比赛,其运动轨迹是斜抛运动,则在最高点到落地的运动可看做平抛运动,由对称性可知,运动员做平抛运动的水平位移为$\dfrac{1}{2}x$,由自由落体运动公式$h=\dfrac{1}{2}gt^{2}$可得,从最高点到落地的时间为$t=\sqrt{\dfrac{2h}{g}}=\sqrt{\dfrac{2 \times 1.25}{10}}{\;\rm s}=0.5\;\rm \text{s}$

可得运动员在最高点的速度为$v_{0}=\dfrac{\dfrac{1}{2}x}{t}=\dfrac{\dfrac{1}{2} \times 5}{0.5}{\;\rm {m/s}}=5{\;\rm {m/s}}$

运动员落地时竖直方向的速度为$v_{y}=gt=10 \times 0.5{\;\rm {m/s}}=5{\;\rm {m/s}}$

由几何关系可得$\tan\alpha=\dfrac{v_{y}}{v_{0}}=\dfrac{5}{5}=1$

解得$\alpha=45^\circ $

故选:$\rm C$

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