精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
20.如图所示,一对杂技演员(都视为质点)荡秋千时从A点(秋千绳OA处于水平位置)由静止出发,绕悬点O下摆,当摆到最低点B时,男女演员在极短的时间内互相将对方沿水平方向推出,两人向相反方向做一平抛运动,并能安全落到地面.若女演员的落地点刚好在初始位置A点的正下方,且已知男演员质量是女演员质量的2倍,秋千的质量不计.秋千的绳长为L,O点距地面高度为5L,不计空气阻力.求男演员落地点C与O点的水平距离.

分析 根据机械能守恒定律求出两杂技演员运动到最低点的速度,根据动量守恒定律,结合平抛运动的规律求出男演员落地点C与O点的水平距离.

解答 解:设女演员质量为m,则男演员质量为2m.当两杂技演员由A点摆到最低点B时,由机械能守恒,可得
$(m+2m)gL=\frac{1}{2}(m+2m){{v}_{B}}^{2}$,
设两演员互推后瞬间,男演员获得的速度为v1,女演员获得的速度为v2,由水平动量守恒,规定B点的速度方向为正方向,可得
(m+2m)vB=-mv1+2mv2
推开后女演员做平抛运动,可得
$(5L-L)=\frac{1}{2}g{{t}_{1}}^{2}$,
L1=L=v1t.
推开后男演员也做平抛运动,可得
$(5L-L)=\frac{1}{2}g{{t}_{2}}^{2}$,
L2=v2t2
联立解得:L2=6.5L.
答:男演员落地点C与O点的水平距离为6.5L.

点评 本题考查了圆周运动和平抛运动的综合运用,知道在圆周运动过程中,机械能守恒,相互推出前后瞬间两演员组成的系统动量守恒,难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

10.如图,在竖直向下的磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L=0.4m.一质量为m=0.2kg、电阻R0=0.5Ω的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好.若轨道左端P点接一电动势为E=1.5V、内阻为r=0.1Ω的电源和一阻值R=0.3Ω的电阻.轨道左端M点接一单刀双掷开关K,轨道的电阻不计.求:
(1)单刀双掷开关K与1闭合瞬间导体棒受到的磁场力F;
(2)单刀双掷开关K与1闭合后导体棒运动稳定时的最大速度vm
(3)导体棒运动稳定后,单刀双掷开关K与1断开,然后与2闭合,求此后能够在电阻R上产生的电热QR和导体棒前冲的距离X.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

11.如图所示,质量为m的带有光滑弧形的槽静止在光滑水平面上,圆弧底部切线是水平的.一个质量也为m的小球从槽高h处开始由静止下滑,在下滑过程中,关于小球和槽组成的系统,以及小球到达底端的速度v,判断正确的是(  )
A.在水平方向上动量守恒,v=$\sqrt{2gh}$B.在水平方向上动量不守恒,v=$\sqrt{2gh}$
C.在水平方向上动量守恒,v<$\sqrt{2gh}$D.在水平方向上动量不守恒,v<$\sqrt{2gh}$

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

8.如图甲所示,升压变压器原线圈的输入电压U1=240V,输入电流i随时间t变化的规律如图乙所示.输电线的总电阻R=10Ω,通过输电线的电流I=10A,变压器均为理想变压器,则(  )
A.升压变压器原、副线圈匝数比为1:20$\sqrt{2}$
B.升压变压器副线圈两端的电压为U2=4800$\sqrt{2}$V
C.用户得到的功率是47kW
D.用户电路中交变电流的频率是50Hz

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

15.如图所示,一单匝矩形金属线圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO′匀速转动.转轴OO′过AD边和BC边的中点.若从图示位置开始计时,穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系可以表示为Φ=0.1cos20πt(Wb),时间t的单位为s.已知矩形线圈电阻为2.0Ω.下列说法正确的是(  )
A.线圈中电流的有效值约为3.14A
B.穿过线圈的磁通量的最大值为0.1$\sqrt{2}$Wb
C.在任意1s时间内,线圈克服安培力所做的功约为9.86 J
D.在任意1s时间内,线圈中电流的方向改变10次

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

5.下列说法正确的是(  )
A.气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间的势能之和
B.气体的温度变化时,其分子平均动能和分子间势能也随之改变
C.功可以全部转化为热,但热量不能全部转化为功
D.热量能够自发地从高温物体传递到低温物体,但不能自发地从低温物体传递到高温物体
E.一定量的气体,在压强不变时,分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

12.如图所示,是一种折射率n=1.5的棱镜,用于某种光学仪器中,现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上,入射角的大小i=arcsin0.75(即:sini=0.75),求:
(i)光在棱镜中传播的速率.
(ii)画出此束光线射出棱镜后的方向,要求写出简要的分析过程.(不考虑返回到AB和BC面上的光线).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

9.飞行员、宇航员的选拔是非常严格的,他们必须通过严格的训练才能适应飞行要求.飞行员从俯冲状态往上拉时,会发生黑视.第一是因血压降低,导致视网膜缺血;第二是因为脑缺血.为了使飞行员适应这种情况,要在如图所示的仪器中对飞行员进行训练.质量为65kg的飞行员坐在一个在竖直平面内做半径为R=20m的匀速圆周运动的舱内,要使飞行员受到的加速度an=6g(g=10m/s2
(1)转速为多少?
(2)在最高点、最低点人对座椅的压力分别为多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

10.如图坐标系xOy中,质量为m、电荷量为q的带正电粒子,以速度v沿x轴正方向运动,当通过点A(L,0)时,在坐标平面内加上垂直坐标平面向里的匀强磁场,经过时间△t1撤去磁场,之后粒子沿-y方向通过O点.求:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)间隔时间△t2后恢复原磁场,使粒子再次经过A点时速度方向沿x轴轴负方向.求△t2
(3)如此分别按间隔时间△t1和△t2交替撤去和恢复磁场,可使粒子的运动轨迹形成一闭合路径.求粒子连续两次沿同一方向通过O点经过的时间并画出粒子的运动轨迹示意图.

查看答案和解析>>

同步练习册答案