问题 选择题

如图所示水平屋顶高H=5m,围墙高h=3.2m,围墙到房子的水平距离L=3m,围墙外空地宽x=10m,不考虑空气阻力,为使小球从屋顶水平飞出并落在围墙外的空地上,g取10m/s2,则小球离开屋顶时速度v0的大小范围是(  )

A.v0>5m/s

B.v0<13m/s

C.5m/s≤v0≤13m/s

D.5m/s≤v0≤22m/s

答案

若v太大,小球落在马路之外,故球要落在马路上,v的最大值vmax为球落在马路最右侧时的平抛初速度.

小球做平抛运动,设运动时间为t1

则小球的水平位移:L+x=vmaxt1

小球的竖直位移:H=

1
2
gt12

解以上两式得:最大速度:vmax=(L+x)

g
2H
=(3+10)×
10
2×5
m/s=13m/s.

若v太小,小球就被墙挡住,球将不能落在马路上,v的最小值vmin时球恰好越过围墙的最高点落在马路上时的平抛初速度.

设小球运动到P点所需时间为t2

则此过程中小球的水平位移:L=vmint2

小球的竖直方向位移:H-h=

1
2
gt22

解以上两式得:vmin=L

g
2(H-h)
=3×
10
2×(5-3.2)
m/s=5m/s

因此v0的范围是vmin≤v≤vmax,即5m/s≤v≤13m/s.

故选:C

单项选择题
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