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高中 | 运动的合成与分解题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第五章 曲线运动
5.1 曲线运动
运动的合成与分解
如图,两个靠得很近的小球(均可视为质点)从斜面上的同一位置$O$以不同的初速度$v_{A}$、$v_{B}$做平抛运动,斜面足够长,在斜面上的落点分别为$A$、$B$,在空中运动的时间分别为$t_{A}$、$t_{B}$,落到斜面前瞬间的速度与斜面的夹角分别为$\alpha$、$\beta$,已知$OB=2OA$。下列说法正确的是$(\qquad)$
$v_{A} : v_{B}=1 : 2$
","$t_{A} : t_{B}=1 : 2$
","$B$球在空中离斜面最远时,其速度方向与斜面平行
","$\\alpha \\lt \\beta$
"]$\rm AB$.小球做平抛运动,根据$OB=2OA$,可知$A$小球下落的高度为$B$小球下落高度的一半,对$A$小球
$x=v_{A}t_{A}$,$h=\dfrac{1}{2}gt_{A}^{2}$
对$B$小球
$2x=v_{B}t$,$2h=\dfrac{1}{2}gt_{B}^{2}$
解得
$\dfrac{t_{A}}{t_{B}}=\dfrac{1}{\sqrt{2}}$,$\dfrac{v_{A}}{v_{B}}=\dfrac{\dfrac{x}{t_{A}}}{\dfrac{2x}{t_{B}}}=\dfrac{\sqrt{2}}{2}$
$\rm AB$错误;
$\rm C$.当速度方向与斜面平行时,$B$小球距离斜面最远,此时分解速度得$\tan\theta=\dfrac{gt}{v_{B}}$
解得$t=\dfrac{v_{B}\tan\theta}{g}$
落到斜面底端时$\tan\theta=\dfrac{\dfrac{1}{2}gt_{B}^{2}}{v_{B}t_{B}}=\dfrac{gt_{B}}{2v_{B}}$
解得$t_{B}=\dfrac{2v_{B}\tan\theta}{g}=2t$
可知$B$小球运动总时间一半时,距离斜面最远,$B$小球水平方向做匀速直线运动,所以$B$小球此时正在$A$点的正上方,$\rm C$正确;
$\rm D$.小球落到斜面上,末速度的反向延长线必过水平位移中点,所以初速度与末速度的夹角$\gamma$满足$\tan\gamma=\dfrac{y_{0}}{\dfrac{x_{0}}{2}}$
假设斜面倾角为$\theta$,则$\tan\theta=\dfrac{y_{0}}{x_{0}}=\dfrac{1}{2}\tan\gamma$
斜面倾角不变,所以小球落到斜面瞬间的偏转角不变,根据几何关系可知小球落到斜面瞬间,末速度与斜面的夹角等于$\gamma$与$\theta$之差,所以$\alpha=\beta$,$\rm D$错误。
故选:$\rm C$。
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