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“抛石机”是古代战争中常用的一种设备,它实际上是一个费力杠杆。如图所示,某研学小组用自制的抛石机演练抛石过程。所用抛石机长臂的长度L=4.8m,质量m=10.0㎏的石块装
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“抛石机”是古代战争中常用的一种设备,它实际上是一个费力杠杆。如图所示,某研学小组用自制的抛石机演练抛石过程。所用抛石机长臂的长度 L = 4.8m,质量 m = 10.0㎏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 = 30°,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,石块落地位置与抛出位置间的水平距离 s = 19.2m。不计空气阻力,重力加速度取 g =10m/s²。求:
(1)石块刚被抛出时的速度大小 v 0 ;
(2)石块刚落地时的速度 v t 的大小和方向;
(3)抛石机对石块所做的功 W 。
(1)石块刚被抛出时的速度大小 v 0 ;
(2)石块刚落地时的速度 v t 的大小和方向;
(3)抛石机对石块所做的功 W 。
▼优质解答
答案和解析
(1) v0 = 16m/s (2)θ = 37 o (3)W =" 2000J" (1)石块被抛出后做平抛运动 水平方向 s = v0t 竖直方向 h = L + 求出 v0 = 16m/s (2)落地时,石块竖直方向的速度 vy = gt =12m/s 落地速度 20m/s 设落地速度与水平方向间的夹角为θ, tanθ = = θ = 37 o 或θ = arctan(3)长臂从初始位置转到竖直位置,根据动能定理 求出 W =" 2000J"
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