- 匀变速直线运动的研究
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小明在一次课外研究中对医用针头的内部直径产生兴趣,于是他设计实验对其进行测量:他先在针筒内灌满了一定容积的水(针筒内无空气),并将它绑在米尺上竖直放置(如图所示),匀速轻推活塞让水从针头中竖直向上喷出.
(1)在实验中小明还需要的测量工具是______.
(2)除了从针筒上读得一开始针筒内水的体积V,还需要测量的物理量有:______和______.
(3)针头内部直径的表达式:d=______.
正确答案
秒表
喷水的时间t
针筒口到水柱最高点的高度h
解析
解:(1)水做竖直上抛运动;
需要秒表测量喷水时间;
(2)喷水时间t和水柱高度h需要测量;
(3)喷水速度为:v=;
喷出的水的体积是一定的,为:
V=(vt)S=t
解得:d=
故答案为:(1)秒表;(2)喷水的时间t,针筒口到水柱最高点的高度h;(3).
如图所示,直杆的高度h1=0.45m,杆上端距篮球圈的高度h2=2m,某同学将杆保持竖直以速度v0=7m/s沿篮圈的轴线方向竖直向上抛出,取g=10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)杆上端到达篮圈时的速度大小.
(2)杆在下落过程中,通过篮圈所用的时间.
正确答案
解析
解:(1)由运动学公式,取向上为正方向,有
v2-v02=2(-g)h2①
代入数据得v=3m/s ②
(2)设杆上升的最大高度为h
由运动学公式得:-2gh=0-v02③
代入数据得:h=2.45m ④
h=h1+h2⑤
杆下端到达篮圈位置时速度为0,后杆自由下落
由运动学公式得h1=⑥
代入数据得t=0.3s⑦
答:(1)杆上端到达篮圈时的速度大小是3m/s.
(2)杆在下落过程中,通过篮圈所用的时间是0.3s.
在欢庆节日的时候,人们会在夜晚燃放美丽的焰火.按照设计,某种型号的装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后,在5s末到达离地面高h的最高点时炸开,构成各种美丽的图案.假设礼花弹从炮筒中竖直向上射出时的初速度为v0,上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的0.20倍,g=10m/s2,那么v0和h分别等于( )
正确答案
解析
解:上升过程中所受的平均阻力f=0.2mg,
根据牛顿第二定律得:a==1.2g=12m/s2
根据,t=5s
得:h=150m
所以v0=at=12×5=60m/s,
故选:B
将一物体以20m/s的初速度竖直上抛(设向上为正方向),不计空气阻力,g取10m/s2.3s内物体的( )
正确答案
解析
解:物体上升的总时间为t1==
s=2s,上升的最大高度为h1=
=
m=20m
下落时间为t2=1s,下落1s通过的位移为h2==5m
所以3s内物体的路程为S=h1+h2=25m,位移为x=h1-h2=15m
速度的改变量△v=at=gt=30m/s
平均速度为=
=
m/s=5m/s
故选ABD
离地面高度100m处有两只气球正在以同样大小的速率5m/s分别匀速上升和匀速下降,在这两只气球上各落下一个物体,问这两个物体落到地面的时间差为(g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解,设初速度方向向上的运动时间为t1,初速度向下的运动的时间为t2
根据匀变速直线运动知
-v0t1gt
=h
vgt
=h
△t=t1-t2
联立解得△t=1s
故选:B
将一只皮球以V0竖直向下抛出,皮球运动时所受空气阻力大小与速度大小成正比,如图描绘皮球脱手后下落过程中a与时间t的关系(如图),可能不正确的是( )
正确答案
解析
解:将一只皮球以V0竖直向下抛出,受重力和向上的阻力;
A、如果重力大于阻力,根据牛顿第二定律,有:
mg-kv=ma
故做加速度减小的加速运动,故A正确;
B、如果重力小于阻力,根据牛顿第二定律,有:
kv-mg=ma
故做加速度减小的减速运动,故B正确;
D、如果重力和阻力平衡,做匀速直线运动,故D正确;
C、由于阻力随着速度的增加而减小,故加速度不可能增加,故C错误;
本题选错误的,故选:C.
(2015秋•株洲月考)从地面以初速度v0竖直上抛一小球,经过时间t0后在同一地点以同样的速度向上抛出另一个小球,则两球相遇的高度是( )
正确答案
解析
解:由于两个物体在同一地点以同样的速度向上抛出,它们由于能达到相等的高度,所以相遇时,第一个小球在下降,而第二个小球仍然在上升,由运动的对称性可知,相遇时第一个小球已经下降的时间:
又小球上升的最大高度:
可知两个小球相遇时的高度:h==
故选:D
质量为1千克的小球,以6m/s的速度竖直上抛.设小球在运动过程中受到的空气阻力的大小不变,又知小球上升的最大高度为1.5m.那么,小球竖直向上运动的时间是______s,受到的空气阻力大小为______N.(g取10m/s2)
正确答案
0.5
2
解析
解:对上升过程,根据动能定理,有:
-(mg+f)h=0-
解得:
f==
=2N
规定向上为正方向,根据动量定理,有:
-(mg+f)t=0-mv
解得:
t==
=0.5s
故答案为:0.5,2.
以5m/s的速度匀速上升的气球下悬挂一小物体,当物体随气球上升到离地面60m处剪断悬线,求从这时起经过多长时间物体才能落回地面?(空气阻力忽略不计,g取10m/s2)
正确答案
解析
解:剪断悬线后物体做匀减速直线运动,
由匀变速运动的速度位移公式得:x=v0t+at2,
由题意可得:-60=5t-×10t2,
解得:t=4s,(t=-3舍去);
答:从这时起经过4s物体才能落回地面.
将某小球以20m/s的速度竖直向上抛出,经过2s小球上升到最高点,又经过2s落回抛出点.则表示它的运动情况的图象正确的是( )
正确答案
解析
解:A:x-t图象的斜率表示速度,A图象表示物体分别沿正、负方向做匀速直线运动,所以A错误;
B:x-t图象的斜率一定,说明物体一直沿负方向做匀速直线运动,而不是竖直上抛运动,所以B错误;
C:若选取向上方向为正方向,当物体从最高点下落时的速度应为负值,所以C错误;
D:v-t图象是一条倾斜直线,且斜率(加速度)与初速度方向相反,所以D正确;
故选:D.
据了解,某广场的喷泉的喷嘴与地面齐平且竖直向上,某一喷嘴喷水流量Q=4L/s(这里的“流量”是指单位时间内喷出的水的体积,L是体积单位--升),水的出口速度v0=20m/s,不计空气阻力.则处于空中的水的体积是(取g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:水做竖直上抛运动,水在空中的时间为:
t==
s=4s.
则空中水的体积为:V=Qt=4×4L=16L.
故选:B.
从地面竖直上抛的一个小球,小球两次经过一个较低点A的时间间隔为TA,两次经过一个较高点B的时间间隔为TB,不计空气阻力的影响,则A、B两点之间距离为( )
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△x=g(TA2-TB2).
故选C.
气球下挂一重物,以v0=20m/s从地面匀速上升,经过12s后,悬挂重物的绳子突然断裂,那么重物经多少时间落到地面?落地的速度多大?空气阻力不计,取g=10m/s2.
正确答案
解析
解:12s重物上升的距离为:H=v0t=20m/s×12s=240m;
对竖直上抛运动,规定竖直向上为正方向,则:
a=-g=-10m/s2,v0=20m/s,h=-240m;
根据位移时间关系公式,有:h=v0t-gt2
代入数据得:-240=20t-5t2
解得:t=(2+2)s (负值舍去)
根据速度时间公式得:
v=v0-gt=20-10×(2+2)m/s=20
m/s≈72.1m/s;
答:答:(1)重物经过(2+2)s后落地;
(2)落地的速度约为72.1m/s.
甲、乙两个小球,质量分别为m1和m2,且m1>m2,若用相同的初速度将它们竖直上抛,在空气中受到的阻力大小相同.则( )
正确答案
解析
解:A、根据牛顿第二定律得,上升过程中的加速度a=,因为阻力大小相同,m1>m2,所以a1<a2.因为初速度相同,根据h=
,知甲球上升的高度较大.故A正确.
B、因为a1<a2.,初速度相等,根据t=得,甲的运动时间长,则乙球先到最高点.故B错误,C正确.
D、因为两球初速度相等,根据平均速度,知两球在上升过程中平均速度相等.故D正确.
故选ACD.
一小球从离地10m高处被竖直向上抛出,测得小球从第二次经过抛出点向下到落地面用时为1s,g=10m/s2.求:
(1)小球抛出时的初速度大小;
(2)小球上升过程中离地的最大高度;
(3)若抛出后t时刻小球运动速度的大小和t时间内的平均速度大小相等,则t多大?
正确答案
解析
解:(1)根据竖直上抛运动的对称性可知,上抛的初速度与返回出发点的速度相等,
根据得,
.
(2)竖直上抛过程中上升的高度,
则离地的最大高度H=h1+h=10+1.25m=11.25m.
(3)抛出后t时刻小球运动速度的大小和t时间内的平均速度大小相等,根据平均速度推论知,,
代入数据解得t=.
答:(1)小球抛出时的初速度大小为5m/s;
(2)小球上升过程中离地的最大高度为11.25m;
(3)t为.
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