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“投石机”是古代战争中常用的一种设备,它的结构可简化为如图所示的模型.某研学小组用自制的投石机演练投石过程.所用抛石机长臂的长度L=25/8m,质量m=12.0㎏的石块装在长臂末端的口袋中.开始时长臂与水平面间的夹角α=37°,对短臂施力,使石块经较长路径获得较大的速度,当长臂转到竖直位置时立即停止转动,石块被水平抛出,测得石块落地位置与抛出位置间的水平距离s=10m.不计空气阻力,重力加速度取g=10m/s2.求:
(1)石块刚被投出时的速度大小v
(2)石块刚落地时的速度vt的大小和方向;
(3)整个过程中投石机对石块所做的功W.

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(1)石块被投出后做平抛运动,根据水平距离和高度,求出石块刚被投出时的速度大小v; (2)先求出石块刚落地时竖直方向分速度,再由速度合成求出速度vt的大小和方向; (3)长臂从开始位置到竖直位置的过程中,重力做负功,投石机对石块做功,由动能定理求解投石机对石块所做的功W. 【解析】 (1)石块被抛出后做平抛运动    水平方向 s=vt               竖直方向 h= 又h=L+Lsinα 解得 v=10m/s     (2)落地时,石块竖直方向的速度     vy=gt=10m/s 落地速度  vt==10m/s 设落地速度与水平方向间的夹角为θ,则有    tanθ==1,得θ=45° (3)长臂从开始位置到竖直位置的整个过程中,根据动能定理得    W-mgh= 代入解得  W=1200J 答:(1)石块刚被投出时的速度大小v=10m/s; (2)石块刚落地时的速度vt的大小为10m/s,方向与水平方向间的夹角为45°; (3)整个过程中投石机对石块所做的功W=1200J.
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考点分析:
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A.m、x一定时,R越大,△F一定越大
B.m、x、R一定时,v越大,△F一定越大
C.m、R一定时,x越大,△F一定越大
D.m、R、x一定时,△F与v的大小无关
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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