- 匀变速直线运动的研究
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如图所示,将物体A放在容器B中,以某一速度把容器B竖直上抛,不计空气阻力,运动过程中容器B的地面始终保持水平,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:由题意,不计空气阻力,对整体:只受重力,根据牛顿第二定律得知,整体的加速度为g,方向竖直向下;
再对A或B研究可知,它们的合力都等于重力,所以A、B间没有相互作用力,故在上升和下降过程中A对B的压力都一定为零,故A正确,BCD错误.
故选A
一质量为m的物体以某初速度从地面竖直上抛,运动过程受到大小始终为f的空气阻力的作用,物体能达到的最大高度为h,求
(1)物体抛出时的速度大小
(2)若物体与地面碰撞前后速度大小相等,物体从抛出到停下共经过的总路程.
正确答案
解析
解:(1)上升过程,受重力和阻力,根据动能定理,有:
-(mg+f)h=0-
解得:v=
(2)对从抛出到停止的全部过程运用动能定理,有:
-fS=0-
解得:S=
答:(1)物体抛出时的速度大小为;
(2)物体从抛出到停下共经过的总路程为.
从地面以初速vl竖直向上抛出某物的同时,在其正上方H高处以初速v2水平抛出另一物,求两物在空中的最小距离.
正确答案
解析
解:设经过时间t,两物体距离s最小,则有:
两球水平距离x=v2t
两球竖直距离:h=
则:s==
根据数学知识可知,当t=时,smin=
答:两物在空中的最小距离为.
在一个大厅里,天花板与地板之间相距8m,将一小球在距地面1m高处竖直向上抛出,运动1s后小球与天花板相碰,随即竖直下降,落到地面上后不再反弹,静止在地板上.
(1)1s末小球的位移大小?方向如何?
(2)抛出后的小球,最大位移是多大?运动路程是多大?
正确答案
解析
解:(1)1s末小球与天花板相碰的时刻,故小球的位移竖直向上,大小:8-1=7m;
(2)抛出后的小球,最大位移即小球到天花板的位移,即最大位移为7m,方向竖直向上;运动路程:7+8=15m
答:(1)1s末小球的位移大小7m,方向竖直向上;
(2)抛出后的小球,最大位移是7m,运动路程是15m.
在空中某点以30m/s的初速度竖直上抛某一物体,g取10m/s2,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B物体上升到最高点的时间为t==
s=3s,故A正确,B错误;
B、物体上升的最大高度为h==
m=45m,故C正确,D错误.
故选AD
一个竖直上抛的小球,到达最高点前1s内上升的高度是它上升最大高度的.求小球上升的最大高度和小球上抛时的初速度.
正确答案
解析
解:小球最后1s上升的高度为:=
=5m
则它上升最大高度为:H=4h=20m
由:可得初速度:
=
=20m/s
答:小球上升的最大高度为20m,小球上抛时的初速度为20m/s.
竖直上抛运动的物体,到达最高点时( )
正确答案
解析
解:因为竖直上抛的物体只受重力,由牛顿第二定律得:mg=ma;
所以运动的全过程是匀变速直线运动,即加速度一直保持重力加速度不变;
即竖直上抛运动中,当物体到达最高时速度为零,加速度仍然为重力加速度g,向下;
故选:B.
将一物体以一定的初速度从某一高度处竖直上抛,一段时间后物体回到原出发点,已知空气阻力与其速度成正比,则下面说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、空气阻力的大小f=kv,上升过程中,由牛顿第二定律得加速度大小为 a1=g+,下降过程中加速度大小为a2=g-
,所以a1>a2.物体减速上升过程可看作初速度为零的加速下降过程,由s=
at2,可知上升过程的时间小于下降过程的时间,故AB错误.
C、由于物体需要克服空气阻力做功,其机械能不断减少,所以在同一位置时上升时的速度大于下降时的速度,则上升时的阻力大于下降时的阻力,而上升和下降两个过程通过的路程相等,所以上升过程中克服空气阻力做的功大于下降过程中克服空气阻力做的功,根据功能原理可知,上升过程机械能的减少量大于下降过程,故C正确.
D、由于物体的机械能不断减少,物体回到出发点时的速度小于出发时的速度,所以上升时重力的瞬时功率大于下降时的瞬时功率,故D错误.
故选:C.
高空作业的电业工人,在操作过程中,不慎将一螺母从距地面80m脱落,取g=10m/s2,忽略空气阻力,求:
(1)螺母脱落后经多长时间落到地面?
(2)螺母落地时的速度大小.
正确答案
解析
解:根据自由落体运动位移时间公式得:
h=
所以有:t=
螺母落地时的速度为:v=gt=10×4m/s=40m/s
答:(1)螺母脱落后经4s落到地面;
(2)螺母落地时的速度大小为40m/s.
一个热气球悬挂一个物体从地面静止开始竖直向上做匀加速运动,运动了10s后,物体与热气球脱离,又经过20s,物体回落到地面.求物体离地面的最大高度和到达地面的速度.(g=10m/s2)
正确答案
解析
解:设物体随热气球一起做匀加速直线运动的加速度为a,10s末上升的高度为h1,速度为v1,由匀变速直线运动的规律知
物体离开热气球以后,将做竖直上抛运动,20s后落地,知位移为-h1,由竖直上抛运动规律知
vt=v1-gt2
由以上四式联立解得a=8m/s2,h1=400m,v1=80m/s,vt=-120m/s.
物体离开热气球后还能上升的高度为h2==320m.
所以物体上升的最大高度h=h1+h2=720m.
即物体离地面的最大高度为720m,落地速度为120m/s.
从地面竖直上抛一物体A,同时在离地面某一高度处有另一物体B自由落下,两物体在空中同时到达同一高度时速度都为v,不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、设两物体从下落到相遇的时间为t,竖直上抛物体的初速度为v0,则由题v=gt=v0-gt,解得v0=2v,故A正确.
B、根据竖直上抛运动的对称性可知,B自由落下到地面的速度为2v,在空中运动时间为tB=,A竖直上抛物体在空中运动时间tA=2×
=
.故B错误.
C、物体A能上升的最大高度hA=,B开始下落的高度hB=
g(
)2,显然两者相等.故C正确.
D、两物体在空中同时达到同一高度为:hB=,h=
gt2=
g(
) 2=
=
hB.故D错误.
故选:AC.
在高空将一小球以20m/s的速度竖直向上抛出,经一段时间t后小球距抛出点的距离为15m,此时小球的速度的大小为υ,则t和υ的可能值为( )
正确答案
解析
解:小球上升的最大高度为:=20m,
①若经一段时间t后向上经过15m处,则:=15m
得:v=10m/s
t==
=1s
②若经一段时间t后向下运动经过15m处:
由前面分析的上方15m处再向上至最高点所用时间t′==
=1s
由运动的对称性知从最高点下落20m-15m=5m用时:t″=1s
则从抛出至向下运动经过上方15m位置的总时间为:t总=1s+1s+1s=3s,由运动的对称性知速度大小也为10m/s,
③若是抛出点下方15m,即距离最高点:h=15m+20m=35m
=35m,得:v=10
m/s
从向下运动经过上方15m位置到下方15m位置用时:=
-1s
则从抛出点开始计时时间为:t总′=-1+3=2+
s
故可能的是ABD.
故选:ABD.
小球以v0竖直上抛,不计空气阻力,上升的最大高度为H,从抛出点到距最高点为H时所需的时间是( )
正确答案
解析
解:物体上升的最大高度:H=,
从抛出点到距最高点为H时:H-
H=
,
时间:t=,
解得:t=(1±)
;
故选:BD.
将一小球竖直上抛,如果小球到达最高点前的最后一秒和离开最高点后的第一秒时间内通过的路程分别为x1和x2,速度变化量的大小分别为△v1和△v2,假设小球所受空气阻力大小不变,则下列表述正确的是( )
正确答案
解析
解:竖直上抛运动小球受合力竖直向下,设空气阻力为f,则:
F1=G+f
小球到达最高点前的最后一秒的加速度大小为:
a1=
此时间内位移变化量和速度变化量:
x1=a1,△v1=a1
同理,下降过程合力
F2=G-f
a2=
x2=a2,△v2=a2
由于a1>a2
故x1>x2,△v1>△v2
故选D
(2015秋•孝感期末)某物体以20m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g取10m/s2.3s内物体的( )
正确答案
解析
解:A、物体的加速度为g,故速度改变量大小为△v=gt=30m/s,竖直向下;故A正确;
BD、物体做竖直上抛运动,根据速度位移关系公式,有:-v02=2(-g)h,
得上升最大的高度:h==
m=20m,
根据位移时间关系公式,物体在前3s内的位移:x=v0t-gt2=20×3-
×10×32=15m,方向竖直向上,
则前3s的路程为S=2h-x=2×20-15=25m,故B错误,D错误;
D、平均速度为:=
=
=5m/s,方向向上,故C错误;
故选:A
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