小球从台阶上以一定初速度水平抛出,恰落到第一级台阶边缘,反弹后再次落下经 0.3s恰落至第3级台阶边界,已知每级台阶宽度及高度均为18cm,取g=10m/s2。且小球反弹时水平速度不变,竖直速度反向,

所属学校:学历教育 科目:高中物理 2024-06-29 08:44:33 高中物理

小球从台阶上以一定初速度水平抛出,恰落到第一级台阶边缘,反弹后再次落下经 0.3s恰落至第3级台阶边界,已知每级台阶宽度及高度均为18cm,取g=10m/s2。且小球反弹时水平速度不变,竖直速度反向,但变为原速度的1/4。

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(1)求小球抛出时的高度及距第一级台阶边缘的水平距离。

(2)问小球是否会落到第 5级台阶上?说明理由。

【答案】

(1)h=0.072m;距第一级台阶的水平距离0.36m;(2)不会落到第5级台阶.

【解析】

(1)设台阶宽度与高度均为L,则 L=18cm=0.18m

设小球从出发点到第1台阶的时间为t1,从第1台阶到第3台阶的时间t2,则 t2=0.3s.

水平方向有 2L=v0t2,

代入数据解得 v0=1.2m/s

设小球从出发点到第1台阶的竖直速度:vy=gt1

从第1台阶到第3台阶,竖直方向:1

解得 vy=1.2m/s,t1=0.12s

第一次落点与小球抛出点间的水平距离 x=v0t=0.144m,竖直距离y=2vyt1=0.072m

(2)小球到达第3台阶时的竖直速度为:vy′=−3vy+gt2=2.7m/s

小球离开第3台阶后再运动0.3s,这一过程中的水平位移x'=v0t=0.36m

竖直位移:y′=−4vy′t+5gt2=0.248m<0.36m

所以小球不能到达第5台阶.

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