- 匀变速直线运动的研究
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距离水平地面3m高处以2m/s的速度抛出一个小球.若不计空气阻力,则小球落到水平地面时的速度大小为( )
正确答案
解析
解:设小球落到水平地面时的速度为v,应用动能定理求解得:
mgh=
故:v==
故选:C
一个质量为0.2kg的小球在空气阻力大小不变的情况下以22m/s的初速度从地面处竖直上抛,2秒后到达最高点,然后落回原处(g取10m/s2),试求:
(1)小球向上运动过程中空气阻力的大小.
(2)小球能到达的最大高度.
(3)若小球与地面碰撞时不损失机械能,求它在停止前所通过的总路程.
正确答案
解析
解:(1)由题意知a=-=
=-11m/s2
又 f+mg=ma
得 f=0.2N
(2)由题意知
代入数据解得:h=22m
(3)对小球运动的整个过程,因为所受空气阻力不变
由动能定理:fL=
解得:L=242m
答:(1)小球向上运动过程中空气阻力的大小为0.2N.
(2)小球能到达的最大高度为22m.
(3)若小球与地面碰撞时不损失机械能,它在停止前所通过的总路程为242m.
在离地高h处,沿竖直方向向上和向下抛出两个小球,他们的初速度大小均为v,不计空气阻力,两球落地的时间差为( )
正确答案
解析
解:由于不计空气阻力,两球运动过程中机械能都守恒,设落地时速度为v′,则由机械能守恒定律得:
mgh+=
则得:v′=,所以落地时两球的速度大小相等.
对于竖直上抛的小球,将其运动看成一种匀减速直线运动,取竖直向上为正方向,加速度为-g,则运动时间为:t1==
对于竖直下抛的小球,运动时间为:t2=
故两球落地的时间差为:△t=t1-t2=
故选:A.
一物体以初速度为Vo做竖直上抛运动(不计空气阻力),上升的最大高度为H,当该物体上升到一半高度时速度大小为( )
正确答案
解析
解:上抛运动是匀变速直线运动,上升的全部过程:;
上升的后一半位移过程:;
解得:v=
故选B.
从水平地面竖直向上抛出一物体,物体在空中运动后最后又落回地面.在空气对物体的阻力不能忽略的条件下,以下判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、设物体质量为m,空气阻力平均值为f,根据牛顿第二定律,上升阶段加速度为:a1==
;下降阶段加速度为:a2=
;
故上升阶段加速度大,故A错误;
B、根据h=,由于上升阶段加速度大,故时间短,故B正确;
C、由于克服空气阻力做功,物体的机械能不断减小,落回地面时,动能减小了,故落地速度小于抛出速度,故C错误;
D、由于克服空气阻力做功,物体的机械能不断减小,物体在空中经过同一位置时重力势能相等,故动能一定不等,故D正确;
故选BD.
气球以5m/s的速度从地面匀速上升,上升过程中从气球上掉落一个小物体,该物体离开气球后经2s着地.小物体离开气球后,气球以1m/s2的加速度匀加速上升.空气对小物体的阻力不计,g取l0m/s2.试求:
(1)小物体离开气球时,气球的高度;
(2)小物体着地时的速度大小;
(3)小物体着地时,气球的高度.
正确答案
解析
解:(1)设小物体离开气球时,气球离地的高度为h,取竖直向上为正方向,则
-h=v0t-gt2,
代入得:h=gt2-v0t=
×10×22-5×2=10m
(2)小物体着地时的速度大小为vt=v0-gt=5-10×2=-15 m/s (“-”表示方向向下)
(3)小物体着地时,气球的高度H=h+(v0t+)=10+(5×2+
×1×22)=22 m
答:(1)小物体离开气球时,气球的高度是10m;
(2)小物体着地时的速度大小是15m/s;
(3)小物体着地时,气球的高度是22m.
加速度大小和方向都不变的运动称为匀变速运动,下列运动中,属于匀变速运动的是( )
正确答案
解析
解:A、竖直上抛运动的加速度大小为g,方向始终竖直向下,加速度不变,做匀变速运动.故A正确.
B、自由落体运动的加速度大小和方向都不变,做匀变速运动.故B正确.
C、地球绕太阳做匀速圆周运动,加速度大小不变,方向时刻改变,不是匀变速运动,故C错误.
D、匀速圆周运动的加速度大小不变,方向时刻改变,不是匀变速运动.故D错误.
故选:AB.
(2015秋•长沙校级期末)以v0=20m/s的初速从地面竖直向上抛出一物体,上升的最大高度H=18m,设空气阻力大小不变,则上升过程和下降过程中动能和势能相等的高度分别是(以地面为重力势能零点)( )
正确答案
解析
解:设物体上升的最大高度为H,上升过程中物体在A点处动能与势能相等,以hA表示A点的高度,vA表示物体在A点时的速度,则有:
mghA=
由动能定理有:
对整个上升过程有:-(mg+f)H=0-
对从地面到A点的过程有:-(mg+f)hA=-
由上三式可解得:hA=m>9m
设下落过程中物体在B点处动能与势能相等,以hB表示B点的高度,vB表示物体在B点时的速度
对于物体自最高点下落至B点的过程,由动能定理得:
=(mg-f)(H-hB)
由题意有:mghB=
解得:hB=m<9m
故选:B
(2016•江西一模)某物体以30m/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、物体上升的最大高度为:h1==
m=45m,上升的时间为:t1=
=
s=3s,从最高点开始2s内下落的高度为:h2=
=
×10×22m=20m,所以5s内物体的路程是:S=h1+h2=65m,故A错误.
BD、通过的位移为 x=h1-h2=25m.且方向竖直向上,平均速度为:=
=
=5m/s,故B正确,D错误.
C、由于物体做匀变速运动,加速度等于g,则速度改变量大小为:△v=at=gt=10×5m/s=50m/s.故C错误.
故选:B
小球1从高H处自由落下,同时球2从其正下方以速度v0竖直上抛,两球可在空中相遇.试就下列两种情况速度v0的取值范围.
(1)在小球2上升过程两球在空中相遇;
(2)在小球2下降过程两球在空中相遇.
正确答案
解析
解:(1)设经过时间t两球在空中相碰,小球1做自由落体运动的位移,则
h1=gt2 ①
小球2做竖直上抛运动的位移,则有 h2=v0t-gt2 ②
由几何关系 H=h1+h2 ③
联立①②③解得
t= ④
小球2上升的时间 t上= ⑤,在空中运动的总时间 t总=
⑥
(1)要使在小球2上升过程两球在空中相遇,则必须满足:t<t上 ⑥
则④⑥解得:v0> ⑦
(2)在小球2下降过程两球在空中相遇,必须满足:t上<t<t总 ⑧
由④⑥⑧解得:<v0<
答:
(1)在小球2上升过程两球在空中相遇,v0>;
(2)在小球2下降过程两球在空中相遇,<v0<
.
质量为1kg的物体自地面以20m/s的初速度竖直上抛后,经1s时间到达最高点,则物体在上升过程中所受空气阻力大小为______牛顿.(空气阻力恒定,g=10m/s2)
正确答案
10
解析
解:以初速度方向为正方向,小球上抛受重力和空气阻力,由牛顿第二定律可得:
-mg-f=ma
竖直上抛末速度为零,由运动学可得:
v=v0+at
解得:
故答案为:10.
如图所示,将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时,将另一相同小球b从距地面h处由静止释放,两球恰好在
高度处相遇,不计空气阻力,则( )
正确答案
解析
解:A、从题目内容可看出,在处相遇,此时a球和b球的位移相同,时间相同,它们的加速度也相同,所以ab两个球的运动的过程恰好是相反的,把a球的运动反过来看的话,应该和b球的运动过程一样,所以在相遇时,a球的速度刚好为0,而b球的速度刚好为v0,故A错误;
B、从相遇开始,a球自由落体,b球有初速度v0,故b球先落地,故B错误;
C、根据动能定理,有:
mgh=
mg
解得:
故C错误;
D、由于落地的速度,根据公式
,落地时b的动能是a的2倍,故D正确;
故选:D.
如图所示,将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时,将另一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放,两球恰在
处相遇(不计空气阻力).则( )
正确答案
解析
解:A、a球做的是竖直上抛运动,b球是自由落体运动,它们的运动状态不同,不可能同时落地,故A错误.
B、从题目内容可看出,在处相遇,此时a球和b球的位移大小相同,时间相同,它们的加速度也相同,a竖直上抛,b自由落体,设相遇时间为t,相遇时A的速度为v,b的速度为v′则有:
,由自由落体规律得,v′=gt,v=v0-gt,故相遇时a的速度为零,故B错误.
C、两球恰在处相遇,从开始运动到相遇时间相同,而两者的加速度相同,故速度变化量相同,故选项C正确.
D、由B分析知,D错误.
故选:C
小明同学站在斜坡顶端以速度5m/s水平抛出一小球,小球恰好落在坡底,抛出点和坡底的竖直高度差为20m(不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2).求:
(1)小球在空中飞行的时间;
(2)抛出点和坡底的水平距离;
(3)小球落到坡底时的速度大小(结果可用根号表示).
正确答案
解析
解:(1)竖直方向上小球做自由落体运动,由得:
代入数据:t=2s
(2)抛出点和坡底的水平距离x=v0t
代入数据x=10m
(3)小球落到坡底时的速度v=
vy=gt
代入数据可得:m/s
答:(1)小球在空中飞行的时间为2s;
(2)抛出点和坡底的水平距离为10m;
(3)小球落到坡底时的速度为m/s
氢气球用绳子系着一个重物,以10m/s的速度匀速竖直上升,当到达40m高度时,绳子突然断开,重物从断开到落地过程:(g=10m/s2),下落时间为______,落地速度为______.
正确答案
4s
30m/s方向竖直向下
解析
解:取竖直向上为正方向,则绳子断开时重物的速度v0=10m/s,加速度a=-10m/s2,落地时重物体的位移x=-40m.
根据匀变速直线运动的速度位移关系有:代入数据得
v=-30m/s(因为落地时速度方向竖直向下,故舍去v=30m/s)
根据速度时间关系v=v0+at得重物运动时间t==
故答案为:4s,30m/s方向竖直向下.
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