- 匀变速直线运动的研究
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某人在高层楼房的阳台外侧以20m/s的速度竖直向上抛一小球,小球运动到离抛出点15m处所经历的时间可以是多少(g取10m/s2)?
正确答案
解析
解:取竖直向上方向为正方向,当石块运动到抛出点上方离抛出点15m时,位移为x=15m,由x=v0t-gt2代入得:15=20t-
×10t2
解得:t1=1s,t2=3s
当石块运动到抛出点下方离抛出点15m时,位移为x=-15m,由x=v0t-gt2代入得:
-15=20t-×10t2
解得:t1=(2+)s,t2=(2-
)s(舍去).
答:小球运动到离抛出点15m处所经历的时间可以是1s、3s、(2+)s.
一只气球以10m/s的速度匀速上升,某时刻在气球正下方距气球6m处有一小石子以20m/s的初速度竖直上抛,若g取10m/s2,不计空气阻力,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、设石子经过时间t后速度与气球相等,则
t=
此时间内气球上升的位移为10×1m=10m,石子上升的位移为:
因为15-10m=5m<6m,所以石子一定追不上气球,故A错误,B正确;
C、若气球上升速度等于9m/s,在石子在抛出后1s末,气球上升的位移为9×1m=9m,石子上升的位移为:
因为15-9m=6m,所以1s末石子追上气球,故C正确;
D、由C的分析可知,当气球上升速度等于9m/s,在1s末追上气球,所以当气球上升速度等于7m/s,石子追上气球的时间肯定小于1s,而石子到的最高点的时间为2s,所以石子在达到最高点之前就追上气球了,故D错误.
故选:BC
在某一高度处竖直向上抛出一物体,从抛出起5s内物体通过的路程是65m,不计空气阻力,g取10m/s2,求物体上抛的初速度.
正确答案
解析
解:假设物体一直上升,65m是上升高度,规定初速度方向为正,有:
gt2=h
代入数据得:5v0-×10×52=65
解得:v0=38m/s
假如物体先上升,后下降,其中上升最大高度:
返回的距离为:
h2=g
且有:h1+h2=65
解得:v0=20m/s或v0=30m/s
答:物体上抛的初速度为38m/s或20m/s或30m/s
一个从地面竖直上抛的物体,它两次经过一个较低点a的时间间隔是Ta,两次经过一个较高点b的时间间隔是Tb,则a、b之间的距离为( )
正确答案
解析
解:小球做竖直上抛运动,根据运动时间的对称性得,物体从最高点自由下落到A点的时间为,物体从最高点自由下落到B点的时间为
,
竖直上抛运动的加速度a=g,由 x=at2可得:
最高点到A点的距离为:xA=gTa2…①
最高点到B点的距离为:xB=gTb2…②
A点在B点下方,由①、②解得,AB相距为:
△x=g(Ta2-Tb2).
故选:B.
以速度v0=20m/s竖直上抛一小球,2s后以相同的初速度在同一点竖直上抛另一小球,问两球在离抛出点多高处相遇(g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:先判断先竖直上抛的小球到达最高点用的时间为:t=═2s,
所以另一小球抛出时,它恰好在最高点将要做自由落体运动.由竖直上抛运动的对称性可得,两球再经过1s后相遇.
故两球相碰处离出发点的高度为:h=gt2=20×
故选:B
从地面以初速度30m/s竖直上抛一个小球,若空气阻力不计.求:
(1)小球从抛出点到最高点的时间和距离?
(2)小球运动到距离地面25m处所经历的时间是多少?(g=10m/s2 )
正确答案
解析
解:取竖直上抛的初速度v0方向为正方向
(1)小球从抛出点到最高点的时间t=,
根据vt2-v02=2as得到
h=.
(2)根据s=v0t+gt2得h=v0t-
gt2
即25=30t-×10t2
解得:t1=1s,t2=5s
答:(1)小球从抛出点到最高点的时间为3s;小球从抛出点到最高点的距离为45m.
(2)小球运动到距离地面25m处所经历的时间是1s或5s.
某人站在高楼的平台边缘,以20m/s的初速度竖直向上抛出一石子.不考虑空气阻力,g=10m/s2.求:
(1)物体上升的最大高度是多少?回到抛出点的时间是多少?
(2)石子抛出后落到距抛出点下方20m处所需的时间是多少?
正确答案
解析
解:(1)物体做竖直上抛运动,
上升的最大高度:h==
=20m,
物体落回抛出点的时间:t==
=4s;
(2)以向上为正方向,由题意可知:
v0=20m/s,a=-g=-10m/s2,x=-20m,
由匀变速直线运动的位移公式得:x=v0t+at2,
即:-20=20t-×10×t2,
解得:t=2(1+)s;
答:(1)物体上升的最大高度是20m,回到抛出点的时间是4s;
(2)石子抛出后落到距抛出点下方20m处所需的时间是2(1+)s.
将甲乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出,抛出时间间隔为2s,他们运动的v-t图象分别如直线甲、乙所示.则( )
正确答案
解析
解:A、根据速度时间图象与时间轴所围的“面积”表示质点的位移,知t=2s时,
甲球通过的位移为x甲==40m,乙的位移为零,两球位移之差等于40m,但两球初始的高度未知,故t=2s时两球的高度相差不一定为40m.故A错误.
B、t=4s时,甲球相对于抛出点的位移为=40m,乙球相对于抛出点的位移为
)×2m=40m,故两球相对于各自的抛出点的位移相等.故B正确.
C、两球从不同的高度以同样的速度竖直向上抛出,根据竖直上抛运动的规律x=-h=,h是抛出点距地面的高度,可知两球从抛出至落到地面所用的时间间隔t不相等.故C错误.
D、由图知,甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球相等,都是3s.故D错误.
故选:B.
某物体以40m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g取10m/s2.5s内物体的( )
正确答案
解析
解:A、B、判断上升阶段需要的时间,由:v=v0+at得:
0=40-10t,解得:t=4s
上升的最大高度:h=t=20×4=80m
下落1s下落的距离为:x=gt2=
×10×1=5m
所以5s内的路程为:h+x=85m,故A正确;
5s内的位移为:h-x=80-5=75m,故B正确;
C、竖直上抛运动是匀变速运动:△v=at=-gt,代入数据得:△v=-10×5=-50m/s,速度的改变量大小为50m/s,方向竖直向下,故C正确
D、=
=
=15m/s,故D错误;
故选:ABC.
在某高度处以20m/s的初速度竖直上抛一个物体,取g=10m/s2,请求出以下表格中所列时刻对应的速度和位移.
正确答案
解析
解:由v=v0+at可得,1s末的速度为v1=20-10×1=10m/s;2s末的速度为v2=20-2×10=0;3s末的速度v3=20-10×3=-10m/s;4s末的速度v4=20-10×4=-20m/s;
5s末的速度v5=20-10×5=-30m/s;
由位移公式x=v0t+at2可得,1s末时的位移x1=20×1-
=15m;
2s末的位移x2=20×2-×10×4=20m;
3s末的位移x3=20×3-=15m;
4s末的位移x4=20×4-=0;
5s末的位移x5=20×5-=-25m;
故答案如下表所示:
某人在高层楼房的阳台外侧以30m/s的速度竖直向上抛出一个石块,石块运动到离抛出点25m处所经历的时间可能是(不计空气阻力,取g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:取竖直向上方向为正方向,当石块运动到抛出点上方离抛出点25m时,位移为x=25m,由x=v0t-代入得
25=30t-,解得t1=1s,t2=5s
当石块运动到抛出点下方离抛出点25m时,位移为x=-25m,
由x=v0t-代入得
-15=20t-,
解得t1=(3+)s,t2=(3-
)s(舍去).故A、C、D正确,B错误.
故选:ACD.
以20m/s的初速度竖直上抛的小球,g=10m/s2,下列判断错误的是( )
正确答案
解析
解:A、小球上升到最高点的时间:t==
=2s,故A正确;
B、小球上升的最大高度:h==
=20m,故B正确;
C、小球落回抛出点时的速度大小:v=gt=10×2=20m/s,故C正确;
D、从抛出到落回原处的过程中,平均速度:=
=
=0,故D错误;
本题选错误的,故选:D.
一热气球匀速上升,速度大小为v1.上升到h高处热气球掉出一个小物体,经过时间t小物体落地,落地时速度大小为v2.不计空气对小物体的阻力,下列关系式中正确的是( )
正确答案
解析
解:竖直上抛为初速度为v1.加速度a=-g的匀变速直线运动,位移x=-h,满足匀变速直线运动的规律
A、-h=v1t-gt2,故A错误;
B、v2=v1-gt,故B错误;
C、v22-v12=2gh,故C正确;
D、-v2-v1=-gt,故D错误;
故选:C
某人以8m/s的初速度竖直上抛一个小球,不计空气阻力(g取10m/s2) 求:
(1)小球上升的最大高度是多少?
(2)小球抛出后多少时间离抛出点的高度是3m?
正确答案
解析
解:(1)取竖直向上为正方向,竖直上抛运动看成一种加速度为-g的匀减速直线运动.
由v2-v02=-2gh
得:m.
(2)当小球离抛出点的高度是3m时,由v2-v02=-2gh得:
m/s
当小球向上离抛出点的高度是3m时,速度的方向向上:s
当小球向下离抛出点的高度是3m时,速度的方向向下:s
答:(1)小球上升的最大高度是3.2m;
(2)小球抛出后经0.6s向上经过抛出点的高度是3m,小球抛出后经1s向下经过抛出点的高度是3m
以初速度v0竖直上抛一个质量为m的物体,设物体在运动过程中所受到的阻力的大小不变,物体经过时间t到达最高点O,求:
(1)物体由最高点落回原地所用的时间.
(2)物体落回原地时的速度大小.
正确答案
解析
解:(1)根据题意,设物体所受的阻力为f,对上升过程,则:
mg+f=ma…①
v0=at…②
联立①②解得:f=m()…③
对下降过程,则有:
mg-f=ma′…④
联立③④解得:a′=2g-⑤
由h=…⑥
h=…⑦
由⑤⑥⑦得:t′=.
(2)根据速度位移公式得,=
.
答:(1)物体由最高点落回原地所用的时间为.
(2)物体落回原地时的速度大小为.
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