问题 问答题

一小球在某高处以v0=10m/s的初速度被水平抛出,落地时的速度vt=20m/s,不计空气阻力,求:

(1)小球被抛出处的高度H和落地时间t

(2)小球落地点与抛出点之间的距离s

(3)小球下落过程中,在何处重力势能与动能相等.

答案

(1)把小球的末速度分解到水平和竖直两个方向,

水平方向的速度的大小始终为:v0=10m/s,

所以竖直方向上的速度为:vy=

v2t
-v20
=
202-102
=10
3
m/s,

根据vy=gt,可得运动的时间为:t=

vy
g
=
10
3
10
s=
3
s,

小球被抛出处的高度为:H=

1
2
gt2=
1
2
×10×(
3
2=15m,

(2)小球在水平方向的为x=v0t=10×

3
m=10
3
m,

所以小球落地点与抛出点之间的距离为:s=

H2+x2
=
152+(10
3
)2
≈23m,

(3)设距离地面为h时,重力势能与动能相等,

则由动能定理可得,下降h时的动能的为Ek

mg(H-h)=Ek-

1
2
mv02

所以此时的动能为Ek=mg(H-h)+

1
2
mv02

此时小球具有的势能为Ep=mgh,

由于此时的重力势能与动能相等,

所以mgh=mg(H-h)+

1
2
mv02

所以 h=10m,

答:(1)小球被抛出处的高度H为15m,落地时间t为

3
s,

(2)小球落地点与抛出点之间的距离s为23m,

(3)小球下落过10m时重力势能与动能相等.

单项选择题
单项选择题