高考物理等時圓有:
1. 豎直上拋運動。
2. 單擺或圓錐擺。
3. 繩或桿上作用力為恒力時,勻速圓周運動。
以上是高考物理等時圓的全部內容,僅供參考。
題目:
一物體從某一高度做平拋運動,經過時間t,其豎直方向的分速度v_{y}與水平方向的分速度v_{0}的比值為k,求該物體的初速度v。
解析:
平拋運動可以分解為水平方向上的勻速直線運動和豎直方向上的自由落體運動。根據題意,物體在豎直方向的分速度v_{y}與水平方向的分速度v_{0}的比值為k,即v_{y} = kv_{0}。
根據自由落體運動的規律,物體在時間t內的位移為h = 1/2gt^{2},其中g為重力加速度。由于物體在水平方向上做勻速直線運動,其位移為x = v_{0}t。因此,物體在空中的軌跡是一個以(x, h)為起點和終點的圓弧。
由于物體在豎直方向上的分速度與水平方向上的分速度相等,即v_{y} = kv_{0} = gt,所以該圓弧的半徑為r = \sqrt{h^{2} + x^{2}} = \sqrt{g^{2}t^{4}/4 + v_{0}^{2}t^{2}}。
由于物體做平拋運動時初速度未知,因此無法確定圓弧的起點位置。但是,由于物體在空中的軌跡是一個圓弧,因此可以假設該圓弧的圓心在空中的某一點O,該點與地面的高度為h_{0} = 0。
根據平拋運動的性質,物體在空中的運動可以分解為水平方向上的勻速直線運動和豎直方向上的自由落體運動。因此,物體在空中的運動可以看作是兩個分運動的合成。假設物體在空中的運動時間為t_{0},則有:
x = v_{0}t_{0}
h = 1/2g(t_{0})^{2} - h_{0}
將上述兩個式子聯立,可以得到t_{0} = \sqrt{\frac{x}{g}} - \sqrt{\frac{h}{g}}。
由于物體做平拋運動的初速度未知,因此無法確定圓心O的位置。但是可以確定的是,圓心O到地面的高度h_{0}與物體在空中的軌跡半徑r相等。因此,可以假設圓心O在地面上的投影點為O',則有:
r = r_{0} + h_{0} = v_{0}^{2}t^{2}/g + h_{0} = v_{0}^{2}(t^{2}/g + 1)
其中r_{0}為圓半徑在地面上投影的長度。由于物體做平拋運動的初速度為v,因此可以將上述式子改寫為:
v^{2} = v_{0}^{2}(t^{2}/g + 1) - g(t^{2}/g)^{2}
最后,根據平拋運動的性質,物體在空中的運動可以看作是兩個分運動的合成,其中一個分運動是水平方向上的勻速直線運動,另一個分運動是豎直方向上的自由落體運動。因此,物體的初速度v即為該圓弧的半徑r與水平方向上的分速度v_{0}的商:
v = r/v_{0} = \sqrt{g(t^{2}/g)^{2} + (v_{0}^{2}-g)}
答案:該物體的初速度v為上述式子計算得到的值。