- 匀变速直线运动的研究
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以20m/s的初速度竖直上抛一个石子,能达到的最大高度是( )
正确答案
解析
解:物体从抛出到最高点过程,是匀减速直线运动,加速度为-g,末速度为零,根据速度位移公式,有
解得
故选B.
小球以20m/s的速度竖直向上抛,从此时开始计时,某时刻速度大小变为10m/s,则小球在空中运动的时间为( )(g取10m/s2)
正确答案
解析
解:小球做竖直上抛运动,是匀变速直线运动,规定向上为正方向,根据速度时间关系公式,有:
v=v0-gt
如果v=10m/s,则t=;
如果v=-10m/s,则t=;
故选:AC.
电梯以加速度a=0.6g从静止由地面开始向上做匀加速直线运动,内有用细绳吊着的小球距电梯的地板2m,电梯向上运动了2s,绳突然断了,小球落到地板上需要的时间为______s,当小球恰好落到地板上时,小球离地面的高度是______m.
正确答案
0.5
18.75
解析
解:绳子断裂时,小球的速度v0=at=0.6×10×2m/s=12m/s,方向竖直向上.
设经过t时间小球落到地板上.
则
解得t=0.5s.
在此过程中,小球上升的位移=4.75m.
开始电梯上升的位移
则h=x1+x2+2m=18.85m.
故答案为:0.5s 18.75m.
在某高处A点,以v0的速度同时竖直向上与向下抛出a、b两球,不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:小球a竖直向下抛,做匀加速直线运动,加速度为g;
小球b竖直上抛,从抛出到返回出发点的过程的时间为:,此后做初速度为v0的匀加速直线运动,与小球a之前的运动情况相同;
故两个球落地的时间差值为:
故选B.
甲从高H处以速度v1水平抛出小球A,乙同时从地面以初速度v2竖直上抛小球B,在B尚未到达最高点之前,两球在空中相遇,则( )
正确答案
解析
解:A、根据,解得t=
.故A错误.
B、抛出前两小球的水平距离s=v1t=.故B正确.
C、A球下降的高度h=.故C正确.
D、相遇时A球在竖直方向上的分速度,则速率v=
.故D错误.
故选:BC
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、速度改变量的大小△v=at=gt=10×5m/s=50m/s.故A错误;
B、由v=gt可知,物体到达最高点的时间为t==3s;故物体经历上升全程及下降过程的2s;上升过程的位移2gh=v2;解得:h=
=
=45m;下降过程的位移h2=
g(5-3)2=20m;故全程的路程为45+20=65m;故B正确;
C、将竖直上抛运动看成一种加速度为-g的匀减速直线运动,则位移为:
x=v0t-gt2=30×5m-
×10×52m=25m,位移大小为25m,方向竖直向上.故C正确.
D、平均速度 =
=
m/s=5m/s,方向竖直向上.故D错误.
故选:BC.
从空中距地面40m高处,竖直向上抛出一小球,经2s小球再次经过抛出点,取重力加速度g=10m/s2,求:
(1)小球离地的最大高度;
(2)小球上抛的初速度;
(3)从抛出到落地的平均速度.
正确答案
解:(1)小球做竖直上抛运动具有对称性,可知,小球上升到最高点的时间为:,
从抛出点上升的高度为:,
则离地的最大高度为:h=h1+h0=5+40m=45m.
(2)设小球抛出的初速度为v0,根据运动学公式有:
0=v0-gt1,
代入数据解得:v0=10m/s.
(3)小球落回抛出点的速度为10m/s,设再经过t2s落至地面,由运动学公式有:
H=
代入数据解得:t2=2s,
物体运动的平均速度为:,速度方向竖直向下.
答:(1)小球离地的最大高度为45m;
(2)小球上抛的初速度为10m/s;
(3)从抛出到落地的平均速度为10m/s.
解析
解:(1)小球做竖直上抛运动具有对称性,可知,小球上升到最高点的时间为:,
从抛出点上升的高度为:,
则离地的最大高度为:h=h1+h0=5+40m=45m.
(2)设小球抛出的初速度为v0,根据运动学公式有:
0=v0-gt1,
代入数据解得:v0=10m/s.
(3)小球落回抛出点的速度为10m/s,设再经过t2s落至地面,由运动学公式有:
H=
代入数据解得:t2=2s,
物体运动的平均速度为:,速度方向竖直向下.
答:(1)小球离地的最大高度为45m;
(2)小球上抛的初速度为10m/s;
(3)从抛出到落地的平均速度为10m/s.
一氢气球从小孩手中松脱飞出,先匀加速上升了10秒,速度达到5m/s后就匀速上升,求1分钟后气球离地面的高度?
正确答案
解:气球匀加速上升的位移,
匀速上升的位移x2=vt2=5×50m=250m,
则气球离地的高度h=x1+x2=25+250m=275m.
答:1分钟后气球离地面的高度为275m.
解析
解:气球匀加速上升的位移,
匀速上升的位移x2=vt2=5×50m=250m,
则气球离地的高度h=x1+x2=25+250m=275m.
答:1分钟后气球离地面的高度为275m.
将一个小球以初速度V0竖直向上抛出,已知空气阻力大小恒为F,重力加速度大小取g,试求当小球返回抛出点的速率和时间.(用人教版必修一的知识答)
正确答案
解:由牛顿第二定律得:
上升过程:mg+F=ma,
解得:a=,
下降过程:mg-F=ma′
解得:a′=,
小球上升的高度:h==
=
,
小球上升时间:t上==
=
,
下降过程:v2=2a′h,
解得:v=v0,
小球下降时间:t下==
,
小球的运动时间:t=t上+t下,
解得:t=+
;
答:当小球返回抛出点的速率为v0,时间为:
+
.
解析
解:由牛顿第二定律得:
上升过程:mg+F=ma,
解得:a=,
下降过程:mg-F=ma′
解得:a′=,
小球上升的高度:h==
=
,
小球上升时间:t上==
=
,
下降过程:v2=2a′h,
解得:v=v0,
小球下降时间:t下==
,
小球的运动时间:t=t上+t下,
解得:t=+
;
答:当小球返回抛出点的速率为v0,时间为:
+
.
人站在高塔上,以5m/s的初速度竖直上抛一物体,抛出点距地面的高度为15m,试求:(g=10m/s2)
(1)物体到达最高点的时间
(2)物体落回抛出点的时间
(3)物体落回抛出点时的速度
(4)物体3s后距地面的高度.
正确答案
解:(1)竖直上抛运动的上升过程是匀减速直线运动,根据速度时间关系公式,有:
0=v0-gt1
解得:t1=
(2)竖直上抛运动是匀变速直线运动,以向上为正方向,初速度为5m/s,加速度为-10m/s2,位移为0,根据位移时间关系公式,有:
x=v0t+
0=5t+
解得:t=0(舍去),t=1s
(3)竖直上抛运动上升和下降经过同一位置的速度是相等的,故落回抛出点时的速度:
v1=-v0=-5m/s
(4)设物体3s内一直运动,以向上为正方向,初速度为5m/s,加速度为-10m/s2,位移为:
x=v0t+=5×
=-30m,即物块要在抛出点下方30m位置,不合实际,故3s时高度为零;
答:(1)物体到达最高点的时间为0.5s;
(2)物体落回抛出点的时间为1s;
(3)物体落回抛出点时的速度为5m/s;
(4)物体3s后距地面的高度为零.
解析
解:(1)竖直上抛运动的上升过程是匀减速直线运动,根据速度时间关系公式,有:
0=v0-gt1
解得:t1=
(2)竖直上抛运动是匀变速直线运动,以向上为正方向,初速度为5m/s,加速度为-10m/s2,位移为0,根据位移时间关系公式,有:
x=v0t+
0=5t+
解得:t=0(舍去),t=1s
(3)竖直上抛运动上升和下降经过同一位置的速度是相等的,故落回抛出点时的速度:
v1=-v0=-5m/s
(4)设物体3s内一直运动,以向上为正方向,初速度为5m/s,加速度为-10m/s2,位移为:
x=v0t+=5×
=-30m,即物块要在抛出点下方30m位置,不合实际,故3s时高度为零;
答:(1)物体到达最高点的时间为0.5s;
(2)物体落回抛出点的时间为1s;
(3)物体落回抛出点时的速度为5m/s;
(4)物体3s后距地面的高度为零.
从地面上竖直抛一小球,通过楼上某一高为L=1.5m的窗口的时间为0.1s,物体落回时,从窗台落到地面时间0.25s,g取10m/s2,求初速度.
正确答案
解:由竖直上抛运动的对称性知:
当物体上升时,由地面运动到窗台所用的时间也是0.25s,根据推论,t=0.3s的速度为:
v0.3==
=
=15m/s
由v0.3=v0-gt
带入数据得:v0=18m/s
答:物体上升的初速度是18m/s.
解析
解:由竖直上抛运动的对称性知:
当物体上升时,由地面运动到窗台所用的时间也是0.25s,根据推论,t=0.3s的速度为:
v0.3==
=
=15m/s
由v0.3=v0-gt
带入数据得:v0=18m/s
答:物体上升的初速度是18m/s.
一小球从地面被以12m/s的速度竖直向上抛出,在到达天花板前1s内的位移是6m,不计空气阻力,g取10m/s2,求:
(1)小球从抛出到打到天花板所经历的时间;
(2)天花板到地面的高度h.
正确答案
解:(1)最后1s的位移为6m,故:
y=v1t-
v=v1-gt
解得:
v=1m/s
对上升的全程,根据速度时间关系公式,有:
v=v0-gt′
解得:
t′=
(2)天花板到地面的高度:
h=v0t′-=12×1.1-
=7.15m
答:(1)小球从抛出到打到天花板所经历的时间为1.1s;
(2)天花板到地面的高度h为7.15m.
解析
解:(1)最后1s的位移为6m,故:
y=v1t-
v=v1-gt
解得:
v=1m/s
对上升的全程,根据速度时间关系公式,有:
v=v0-gt′
解得:
t′=
(2)天花板到地面的高度:
h=v0t′-=12×1.1-
=7.15m
答:(1)小球从抛出到打到天花板所经历的时间为1.1s;
(2)天花板到地面的高度h为7.15m.
一个从地面竖直上抛的物体,不计空气阻力,它两次经过一个较低点A的时间间隔是5s,两次经过一个较高点B的时间间隔是3s,则AB间距离为多少?(取g=10m/s2)
正确答案
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,最高点到B点的时间为
,
AB间距离为hAB=g
-
g
=
×10(2.52-1.52)m=20m
答:AB间距离为20m.
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,最高点到B点的时间为
,
AB间距离为hAB=g
-
g
=
×10(2.52-1.52)m=20m
答:AB间距离为20m.
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17s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:设物体刚刚离开气球时距地面的高度为H,取竖直向上为正方向,将物体竖直上抛运动看成加速度为-g的匀减速直线运动.则有:
-H=v0t-gt2
代入数据得:H=-v0t+gt2=-10×17+
=1275m
答:物体刚脱离气球时气球的高度是1275m.
解析
解:设物体刚刚离开气球时距地面的高度为H,取竖直向上为正方向,将物体竖直上抛运动看成加速度为-g的匀减速直线运动.则有:
-H=v0t-gt2
代入数据得:H=-v0t+gt2=-10×17+
=1275m
答:物体刚脱离气球时气球的高度是1275m.
用大小为4N,方向竖直向上的力F将重G=3N的物体在空中由静止向上拉,经t1时间后,物体竖直向上的速度达到V1,此时突然撤去力F,又经t2时间后物体回到原来静止的位置,物体回到原来静止位置时速度大小为V2,试问:
(1)V1和V2的大小之比为多少?
(2)t1和t2的大小之比为多少?
正确答案
解:(1)t1时间匀加速,加速度为:a1=
加速位移为:…①
加速的末速度为:v1=a1t1…②
竖直上抛运动的位移为:…③
竖直上抛运动的末速度为:v2=v1-gt2…④
由①②③④解得:
故V1和V2的大小之比为1:2.
(2)由第一问解答可以知道,t1和t2的大小之比为1:1.
解析
解:(1)t1时间匀加速,加速度为:a1=
加速位移为:…①
加速的末速度为:v1=a1t1…②
竖直上抛运动的位移为:…③
竖直上抛运动的末速度为:v2=v1-gt2…④
由①②③④解得:
故V1和V2的大小之比为1:2.
(2)由第一问解答可以知道,t1和t2的大小之比为1:1.
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