正确率19.999999999999996%在美国网球公开赛女双决赛中,张帅/斯托瑟以$${{2}}$$比$${{1}}$$战胜美国组合高芙/麦克纳利,获得冠军.比赛中,当网球刚好到达最高点且距离地面$$H=1. 5 \mathrm{m}$$时,张帅将球沿垂直球网方向水平击出.已知球网上沿距地面的高度为$$h=\mathrm{1 m},$$击球位置与球网之间的水平距离为$${{3}{m}{,}}$$与对面边界的水平距离为$$1 5 \mathrm{m}, ~ g$$取$${{1}{0}{{m}{/}{s}^{2}}{,}}$$不计空气阻力.若球能落在对面场地内,则下列说法正确的是()
C
A.球被击出时速度越大,飞行的时间越长,飞行的距离越大
B.球被击出时的最小速度为$${\sqrt {{1}{0}}{{m}{/}{s}}}$$
C.以最小速度将球击出,落地时球的速度方向与水平地面的夹角为$${{3}{0}^{∘}}$$
D.球被击出时的最大速度为$${\sqrt {{1}{0}}{{m}{/}{s}}}$$
8、['平抛运动基本规律及推论的应用', '平抛运动的概念和性质']正确率60.0%物体在平抛运动过程中,下列说法正确的是()
C
A.速度大小的增加越来越慢
B.速度方向的改变越来越快
C.速度是均匀变化的
D.加速度是均匀变化的
题目1解析:
已知条件:击球高度 $$H = 1.5$$ m,球网上沿高度 $$h = 1$$ m,击球位置与球网水平距离 $$d_1 = 3$$ m,与对面边界水平距离 $$d_2 = 15$$ m,重力加速度 $$g = 10$$ m/s²。
球被水平击出,做平抛运动。设击出速度为 $$v$$,飞行时间为 $$t$$,则水平位移 $$x = v t$$,竖直位移 $$y = H - \frac{1}{2} g t^2$$。
球要落在对面场地内,需满足两个条件:
1. 球越过球网:当 $$x = d_1 = 3$$ m 时,$$y > h = 1$$ m
2. 球不超出边界:当 $$y = 0$$(落地)时,$$x < d_2 = 15$$ m
由条件1:$$t_1 = \frac{3}{v}$$,此时 $$y = 1.5 - \frac{1}{2} \times 10 \times \left( \frac{3}{v} \right)^2 > 1$$
解得:$$1.5 - 5 \times \frac{9}{v^2} > 1$$ → $$0.5 > \frac{45}{v^2}$$ → $$v^2 > 90$$ → $$v > \sqrt{90} = 3\sqrt{10}$$ m/s
由条件2:落地时间 $$t_2 = \sqrt{\frac{2H}{g}} = \sqrt{\frac{3}{10}}$$ s,此时 $$x = v t_2 < 15$$
解得:$$v < \frac{15}{\sqrt{0.3}} = \frac{15}{\sqrt{3/10}} = 15 \times \sqrt{\frac{10}{3}} = 5\sqrt{30}$$ m/s
因此最小速度 $$v_{\text{min}} = 3\sqrt{10}$$ m/s,最大速度 $$v_{\text{max}} = 5\sqrt{30}$$ m/s
分析选项:
A. 错误:飞行时间 $$t = \sqrt{\frac{2H}{g}}$$ 是定值,与 $$v$$ 无关
B. 错误:最小速度应为 $$3\sqrt{10}$$ m/s,不是 $$\sqrt{10}$$ m/s
C. 以最小速度击出时:$$v_x = 3\sqrt{10}$$ m/s,落地时 $$v_y = g t = 10 \times \sqrt{\frac{3}{10}} = \sqrt{30}$$ m/s
则 $$\tan \theta = \frac{v_y}{v_x} = \frac{\sqrt{30}}{3\sqrt{10}} = \frac{1}{3} \sqrt{3} = \frac{\sqrt{3}}{3}$$,故 $$\theta = 30^\circ$$,正确
D. 错误:最大速度应为 $$5\sqrt{30}$$ m/s,不是 $$\sqrt{10}$$ m/s
故正确答案为 C
题目8解析:
平抛运动特点:水平方向匀速直线运动,竖直方向自由落体运动,加速度恒为 $$g$$ 向下。
A. 速度大小 $$v = \sqrt{v_x^2 + v_y^2} = \sqrt{v_0^2 + (gt)^2}$$,其变化率 $$\frac{dv}{dt} = \frac{g^2 t}{\sqrt{v_0^2 + g^2 t^2}}$$,随时间增大而增大,故速度大小增加越来越快,错误
B. 速度方向与水平夹角 $$\theta$$ 满足 $$\tan \theta = \frac{gt}{v_0}$$,变化率 $$\frac{d\theta}{dt} = \frac{g}{v_0 \cos^2 \theta}$$,随 $$\theta$$ 增大而增大,故方向改变越来越快,正确
C. 速度变化 $$\Delta \vec{v} = \vec{g} \Delta t$$,但速度本身不是均匀变化(方向变化),错误
D. 加速度恒为 $$g$$,不变,错误
故正确答案为 B