- 匀变速直线运动的研究
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以V0=12m∕s的初速度竖直向上抛出一质量为0.5kg的物体,g取10m/s2.求:
(1)不考虑空气阻力,小球上升的最大高度和回到抛出点的时间;
(2)如果空气阻力f大小恒为1.0N,求小球回到抛出点时速度大小.
正确答案
解析
解:(1)设物体上升的最大高度为H,则有:
H==
=7.2m
结合运动的对称性,运动时间为:
t=2×=2×
=2.4s
(2)上升过中:-mgh-fh=0-
整个过程中:-2fh=-
代入数据解得:V=4m/s
答:(1)不考虑空气阻力,小球上升的最大高度为7.2m,回到抛出点的时间为2.4s;
(2)如果空气阻力f大小恒为1.0N,小球回到抛出点时速度大小为4m/s.
以初速度竖直向上抛出一个小球,小球所受的空气阻力与速度大小成正比.将小球从抛出点上升至最高点的过程与小球从最高点落回至抛出点的过程作对比,以下叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、上升过程,阻力向下(取平均值),根据牛顿第二定律,有:mg+f=ma1;
下降过程,阻力向下(取平均值),根据牛顿第二定律,有:mg-f′=ma2;
故a1>a2;
根据h=at2可知,t1<t2;
故A正确,B错误;
C、上升过程,阻力向下,合力大于重力;
下降过程,阻力向上,合力小于重力;
故C错误;
D、由于运动的整个过程,重力做功为零,阻力做负功,所以机械能越来越小,故D正确;
故选AD.
以20m/s的速度在高出水面20m处竖直向上抛出一个小球,空气的阻力可以忽略,取重力加速度g=10m/s2.
(1)小球经过多长时间会通过抛出点上方15m处得位置?
(2)小球经过多长时间才落到水面上?
正确答案
解析
解:(1)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
(2)小球竖直上抛到最高点的时间t1==2s;
上升的高度h1=gt12=
=20m;
下降到水面的总高度为H=20+20=40m;
下降过程做自由落体运动,下降的总时间t2==
=8s;
运动的总时间t=t1+t2=2+8=10s;
答:小球经过1s和3s会通过抛出点上方15m处得位置;
(2)小球经过10s时间才落到水面上.
一个人在离地面10m高处,以40m/s的初速度竖直上抛一个物体(g=10m/s2),下面正确的是( )
正确答案
解析
解:A、以40m/s的初速度竖直上抛一个物体,运用到最高点的时间为:
t
由于上升运动是匀减速直线运动,故前2s位移比后2秒位移大,故A错误;
B、2s末物体的速度为:v2=v0-gt2=40-10×2=20m/s=,故B正确;
C、4s末物体的速度为零,只受重力,加速度为g,不为零,故C错误;
D、以初速度方向为正方向,5s末物体相对出发点的位移为:
=75m,故D错误;
故选:B.
一身高h1=1.8m,质量m=65kg的同学,站立举手摸高(指手能触到的最大高度)h2=2.2m,该同学用力F1蹬地,经过时间t1=0.45s竖直离地跳起,摸高为h3=2.6m,假定他蹬地的力为恒力,求F1的大小.
正确答案
解析
解:设该同学离地速度为v,同学蹬地的加速度的大小为a,则:
v2=2g(h3-h2)
代入数据解得:v=2m/s
其加速度为:a==
=
m/s2
根据牛顿运动定律得同学蹬地的力F,则有:F-mg=ma
解得:F=mg+ma=65×10+65×=1058.5N
答:F的大小为1058.5N.
某同学身高1.8m,在运动会上参加跳高比赛.他采用背跃式跳高,起跳后身体横着恰能越过1.8m高度的横杆,据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为( )
正确答案
解析
解:竖直上升阶段由导出公式得:
得:0-v02=2gh
注意运动员是站着起跳,横着过杆,所以竖直方向的位移应该是重心上升的高度,不是1.8m,而是0.9m左右
即:
解得:m/s
所以最接近,最合理的选项是C.
故选:C
如图,在离地面15m的高处,以10m/s的初速度竖直上抛一小球,忽略空气阻力的影响,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)小球上升最高点与抛点的距离;
(2)小球落地时的速度大小;
(3)小球从抛出到落地所用的时间.
正确答案
解析
解:取竖直向上为正方向
(1)小球上升最高点与抛出点的距离
(2)由导出公式:即
得小球落地时的速度大小:..
(3)小球落地时速度的方向向下,所以小球从抛出到落地所用的时间:
答:(1)小球上升最高点与抛点的距离是5m;(2)小球落地时的速度大小是20m/s;(3)小球从抛出到落地所用的时间是3s.
从离地H高处自由下落小球a,同时在它正下方H处以速度V0竖直上抛另一小球b,不计空气阻力,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:设经过时间t甲乙在空中相碰,甲做自由落体运动的位移
h=gt2
乙做竖直上抛运动的位移h2=v0t-gt2
由几何关系 H=h1+h2
联立以上各式解得
t=
而b小球上升的时间t2=>
若V0>,则t2=
而相遇时间t<,所以,小球b在上升过程中与a球相遇,故A正确;
若V0=,t2=
=
,相遇时间t=
,此时b球刚上升到最高点,速度为零,故D正确;
在乙下落过程中,甲乙相遇应满足<t<
,则:
<v0<
,故BC错误;
故选AD.
以某一初速度v0竖直上抛一小球,不计空气阻力,经t=0.8s后,小球落回抛出点,取g=10m/s2,求:
(1)小球上抛的初速度v0
(2)小球到达的最大高度H.
正确答案
解析
解:(1)由题意可知,小球上升的时间为0.4s.
根据0-v0=-gt′,解得v0=10×0.4m/s=4m/s.方向竖直向上.
(2)根据速度位移公式得,
.
答:(1)小球上抛的初速度为4m/s.
(2)小球到达的最大高度H为0.8m.
从某一高处由静止释放一粒小石子甲的同时,从同一地点竖直向上抛出另一粒小石子乙,不计空气阻力,则在它们落地之前( )
正确答案
解析
解:A、C甲石子做自由落体运动,则有:v甲=gt,x甲=gt2;
乙石子做竖直上抛运动,取竖直向上方向为正方向,将其运动可以看成加速度为-g的匀减速直线运动,则有:v乙=v0-gt,x乙=v0t-gt2;
所以两者的间距 s=x甲+x乙=gt2+(v0t-
gt2)=v0t,因v0一定,所以s∝t;故A错误,C正确.
B、取竖直向上方向为正方向,二者速度差△v=v乙-v甲=v0-gt-(-gt)=v0,保持不变.故B正确.
D、设抛出点离地的高度为h.
对于甲,由h=;对于乙:取竖直向上方向为正方向,整个过程通过的位移为-h,则得:-h=v0t乙-
gt乙2,即得 h=-v0t乙+
gt乙2;
可以看出乙石子运动时间长,不可能同时落地,故D错误.
故选:BC
离地面25的高处,以20m/s的初速度竖直上抛一小球(忽略空气阻力的影响,取重力加速度g=10m/s2)求:
(1)离抛出点15m处,小球的速度;
(2)落地前1s内小球的位移.
正确答案
解析
解:以地面为参考面,向上为正方向,抛出点的位移为:h=25m,
(1)设离抛出点15m处,小球的速度为v;离抛出点15m处与抛出点的相对位移:h1=15m,h2=-15m
根据速度位移公式:h1=
分别代入数据得:v1=±10m/s,,
(不合题意删去)
故离抛出点15m处,小球的速度可能为:10m/s,方向竖直向上或竖直向下;10m/s,方向竖直向下.
(2)当小球回到抛出点时速度:v′=-20m/s,设再用时为t到达地面,则
位移:x=-25m=
代入数据解得:t=1s(t=-5s舍去)
则落地小球即在抛出点位置,位移为x=25m.
答:(1)离抛出点15m处,小球的速度小球的速度可能为:10m/s,方向竖直向上或竖直向下;10m/s,方向竖直向下.
(2)设地面为参考面,落地前1s内小球的位移为25m.
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6s,两次经过一个较高点B的时间间隔是4s,则A、B之间的距离是(g=10m/s2)( )
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到物体从最高点自由下落到A点的时间为,最高点到B点的时间为
,AB间距离为:
hAB=g
=
×10×(32-22)m=25m
故选:C.
某物体以40m/s的初速度从地面上竖直上抛,不计空气阻力,g取10m/s2,当物体的位移大小为75m时,物体运动的时间可能为( )
正确答案
解析
解:设向上为正,则由x=v0t+at2
可知h=v0t-gt2;
即:75=40t-5t2
解得:t=3s,或t=5s;
当物体向上经75m时,t=3s;当物体向下返回75m时,t=5s;
故选:AD.
一只气球以10m/s的速度匀速上升,某时刻在气球的正下方距气球6m处有一小石子以20m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:设石子经过时间t后速度与气球相等,则有:
t==
s=1s,
此时间内气球上升的位移为:x1=vt=10×1m=10m,
石子上升的位移为:x2=v0t-=20×1-
×10×1m=15m
因为15-10m=5m<6m,且速度相等时,两者的距离最小,所以石子一定追不上气球.
故选:B.
一人站在某高处,将一小球以10m/s的初速度竖直上抛,小球经过3s时间落地,不计空气阻力,g取10m/s2,求:
(1)小球抛出点距落地点的高度;
(2)小球在落地前最后1s内的平均速度.
正确答案
解析
解:(1)设向上为正,则初速度为10m/s;加速度为-10m/s2;
由位移公式可知:
h=v0t-gt2
解得:h=-15m;
负号说明位移向下;
故抛出点离地15m;
(2)落地前1s的速度v1=v0-g(t-1)=10-20=-10m/s;
落地时的速度v=v0-gt=10-30=-20m/s;
则最后1s内的平均速度=
=
=-15m/s;
负号说明速度向下;
答:(1)抛出点的高度为15m;(2)最后1s的平均速度为15m/s;方向向下.
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