解题思路:(1)因为小环必须越过最高点后才能抛出,根据动能定理即可求得最小初速度;
(2)小环才能从P点水平抛出做平抛运动,根据平抛运动的规律就可以得出P点速度和L的关系,从起点到抛出点运用动能定理就可以得出环从P点水平抛出的射程L和v0的函数关系式.
(1)因为小环必须越过最高点后才能抛出,根据动能定理得:
−mgA=0−
1
2m
v20
而根据题意可知:A=2m
解得:v0=
40m/s
所以当v0≥
40m/s时才能从P点水平抛出.
(2)设平抛出的速度v1,从起点到抛出点列动能定理mgA=
1
2m
v21−
1
2m
v20,A=2m
得v1=
40+
v20
抛出后做平抛运动,根据平抛运动的规律可得:
h=[1/2gt2,L=v1t
所以:L=
2h
g•v1=
3
5
40+
v20]
当初速度v0≥
40m/s时才能从P点抛出,关系式为:L=
3
5
40+
v20;
当初速度v0<
40m/s时,不能从P点抛出,L=0.
答:(1)当初速度v0≥
40m/s时才能从P点抛出;(2)当初速度v0≥
40m/s时才能从P点抛出,关系式为:L=
3
5
40+
v02;当初速度v0<
40m/s时,不能从P点抛出,L=0.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;平抛运动.
考点点评: 该题是物理模型和数学知识相结合的问题,要明确小环的运动过程,选取适当的过程运用动能定理解题,难度适中.