- 匀变速直线运动的研究
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气球以10m/s的速度匀速竖直上升,到离地120米高处有一重物和气球分离.不计重物受到的空气阻力,重力加速度取g=10m/s2.求:
(1)重物从分离到落地的运动时间;
(2)重物落地时的速度;
(3)该过程中重物通过的路程.
正确答案
解析
解:(1)取竖直向上为正方向,则初速度为:v0=10m/s,g=-10m/s2
落地时物体的位移得:x=-120m,
由位移公式 x=v0t-at2得:-120=10t-5t2;
解得物体落到地面需要的时间为:t=6s.
(2)物体落到地面时速度为:v=v0-gt=10-10×6=-50m/s,即速度大小为50m/s,方向向下.
(3)根据速度位移关系知到达最高点位移为:x==
=5m,
所以路程为:s=2×5+120=130m
答:(1)重物要经过6s时间才能落到地面.
(2)到达地面时的速度是50m/s
(3)该过程中重物通过的路程为130m.
(1)在塔顶上将一物体竖直向上抛出,抛出点为A,物体上升的最大高度为20m.不计空气阻力,设塔足够高.则物体位移大小为10m时,物体通过的路程不可能为______.
A、10m B、20m C、30m D、50m
(2)求物体抛出的初速度大小;
(3)若塔高H=60m,求物体从抛出到落到地面所用的时间和落到地面时的速度大小(g取10m/s2)
正确答案
解析
解:(1)物体做竖直上抛运动,物体上升的最大高度为20m;当物体位移大小为10m,而且物体位于抛出点的上方时,可能是上升了10m,正在向上运动,此时物体的路程等于位移,大小是10m;也可能是物体到最高点后返回又下落了10m,此时物体的路程是:x=20m+10m=30m.若物体返回后,下落到出发点的下方10m处,则物体的路程是:x=20m+20m+10m=50m.故不可能的为20m,选不可能的,故ACD错误,B正确,故选:B.
(2)设初速度为v,竖直向上为正方向,上升阶段位移为20m,末速度为0,
据速度位移公式得:-2gh=0-v2
代入数据得:v=20m/s
(3)由塔高为60m,得落到地面时,位移为x=-60m,设从抛出到落到地面用时为t,
距位移时间公式得:x=vt-gt2
代入数据解得:t=6s,(t=-2s舍去)
末速度为:v1=v-gt=20-10×6=-40m/s
答:(1)B;
(2)初速度为20m/s
(3)运动时间为6s,末速度大小为40m/s.
气球以10m/s的速度匀速竖直上升,从气球上掉下一个物体,经10s到达地面.求物体刚脱离气球时气球的高度.(g=10m/s2)
正确答案
解析
解:设小球刚刚离开气球时距地面的高度为H,取初速度的方向为正方向,则有:
-H=v0t-gt2
代入数据得:H=-v0t+gt2=-10×
=400m
答:则此时小球离地面的高度400m.
建筑工地上,吊车正吊着一小车建筑材料匀速上升,某时刻从小车边缘掉落一小块石子,石子掉落后(不计空气阻力)( )
正确答案
解析
解:石子掉落后,由于惯性,具有向上的初速度,仅受重力,做竖直上抛运动.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
将一小球以一定的初速度竖直向上抛出,空气阻力不计.下面四个速度图象中表示小球运动的v-t图象是( )
正确答案
解析
解:竖直上抛运动是匀变速直线运动,速度时间关系为:
v=v0-gt
故v-t图象是一条直线,速度反向后加速度不变;
故选:C.
从地面以25m/s的初速度竖直上抛一球,若不计空气阻力,g取10m/s2,则球运动到距地面30m处所用的时间可能为( )
正确答案
解析
解:对竖直上抛运动用整体法分析,由x=t+
a
得,其中x=30m,a=-g=-10m/
,
=25m/s,可整理为
-5t+6=0,
=2s,
=3s,
故选B.C
一气球匀速上升,某时刻在气球的正下方5m处有一小球以20m/s的初速度竖直上抛(g=10m/s2,不计空气阻力),试分析小球能击中气球的条件,是否存在最长和最短时间?
正确答案
解析
解:由题意可知,要使二者能够相遇,设气球的速度为v,小球的初速度为v0;则一定有:
vt+5=v0t-gt2;
代入数据解得:5t2-(20-v)t+5=0
要使t有解,则一定满足(20-v)2-100≥0;
则可解得v≤10m/s或v≥30m/s(舍去)
故只要气球的速度小于等于10m/s,均可以击中;
在当速度为10m/s时用时最长;
答:当小球的速度小于等于10m/s,均可以击中;当气球速度为10m/s时用时最长.
物体做竖直上抛运动后又落回地面,则( )
正确答案
解析
解:AB、竖直上抛运动的上升过程是匀减速直线运动,速度向上,加速度向下;下降的过程是匀加速直线运动,速度和加速度都向下;故A错误,B正确;
CD、在最高点,速度为零,加速度为g,速度方向将改变,故C错误,D错误;
故选:B
质量不同的甲、乙两小球处于同一高度,甲球以V0初速度做竖直上抛运动、乙球以同样大小的初速度做竖直下抛运动.若m甲>m乙,则关于甲乙到达水面的速度,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、D、竖直上抛运动的加速度相同,根据竖直上抛运动的速度对称性可知,甲球返回抛出点时,速度大小为v0,之后做竖直下抛运动,故到达水面时速度与乙速度相同,故A错误,B也错误,D正确;
C、竖直上抛运动的加速度相同,故两球到达水面的速度与质量无关,故C错误;
故选D.
如图所示,做竖直上抛运动的物体,不考虑空气阻力,物体通过图中B、C两点时具有相同的( )
正确答案
解析
解:竖直上抛运动只受重力,上升过程是匀减速,下降过程是匀加速;
整个过程中只有重力做功,只有重力势能和动能相互转化,机械能总量保持不变;
由于BC两点的高度不同,重力势能不同,由机械能守恒定律知动能不同,所以速度不同.故C正确,ABD错误.
故选:C
以10m/s的速度从一高台竖直向上抛出一个物体,空气阻力可以忽略,经过7s落地,(g=10m/s2)求
(1)经过多长时间物体落回抛出点
(2)高台离地的高度为多少?
正确答案
解析
解:(1)物体上升到最高点的时间,
可知物体落回抛出点的时间t′=2t1=2s.
(2)根据位移时间公式得,高台离地的高度h==
=-175m.负号表示方向.
答:(1)经过2s物体落回抛出点.
(2)高台离地的高度为175m.
物体做竖直上抛运动时,在任意相同时间间隔内,速度的变化量大小______,方向______(填:“相同”或“不同”)
正确答案
相同
相同
解析
解:竖直上抛运动的加速度不变,做匀变速直线运动,根据△v=at知,相等时间内速度变化量大小相等,方向相同,方向竖直向下.
故答案为:相同,相同.
有一热气球正以5m/s的速度匀速上升,在离地面10m高处,从气球上脱落一个小球,不计空气阻力,小球离开气球后经过多长时间到达地面?小球落地时的速度大小为多少?(g取10m/s2)
正确答案
解析
解:小球做竖直上抛运动,以向上为正方向,根据位移时间关系公式,有:-h=v0t-
代入数据,有:-10=5t-5t2
解得:t=2s(负值舍去)
落地速度:v=v0-gt=5-2×10=-15m/s
答:小球离开气球后经过2s时间到达地面;小球落地时的速度大小为15m/s.
一气球连同装置的总质量为M,悬停于空中,某一时刻气球中一个质量为m的零件脱落,零件下落处离地面高为H,不计空气阻力,在零件从开始下落到某位置时,用时恰为全程时间的一半,此时气球速度大小为______.
正确答案
解析
解:零件用时恰为全程时间的一半时的速度v=gt=g=
.
以零件与气球组成的系统为研究对象,零件脱落后,合力为零,系统动量守恒.
取竖直向上方向为正方向,设气球速度大小为V.
根据动量守恒定律得
(M-m)gV-mv=0
得到V==
故本题答案是:.
一杂技演员,用一只手抛球、接球.他每隔△t时间抛出一球,接到球便立即将球抛出(小球在手中停留时间不计),总共有5个球.如将球的运动看作是竖直上抛运动,不计空气阻力,每个球的最大高度都是5m,那么(g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:每个球的最大高度都是5m,根据,解得
;
根据竖直上抛的对称性可知,手中有一个球时,空中有四个球,有两个在上升,两个下降,共5个时间间隔△t,故
故选C.
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