- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起,举双臂直体离开台面,此时其重心位于从手到脚全长的中心,跃起后重心升高0.45m达到最高点,落水时身体竖直,手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计).从离开跳台到手触水面,他可用于完成空中动作的时间是多少秒.(计算时,可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点.运动员下落的加速度取10m/s2,计算结果保留二位有效数字)
正确答案
解:设运动员初速v0跃起,且设向上为正,有 v02=2gx
则 v0==3m/s
由题意,运动员全程为竖直上抛运动,位移为x=-10m
因为 x2=v0t+gt2得:
-10=3t-×10t2
解得:t=1.7s
答:他可用于完成空中动作的时间是1.7s.
解析
解:设运动员初速v0跃起,且设向上为正,有 v02=2gx
则 v0==3m/s
由题意,运动员全程为竖直上抛运动,位移为x=-10m
因为 x2=v0t+gt2得:
-10=3t-×10t2
解得:t=1.7s
答:他可用于完成空中动作的时间是1.7s.
在地面上将一物体竖直上抛,经0.8s通过一屋檐,再过0.4s又通过此屋檐,求屋檐距地面的高度是多少?物体上抛时的初速度为多少?(g=10m/s2)
正确答案
解:根据对称性可知,物体上升到最高点所用的时间为1s,上升的最大高度为:H==
=5m
抛出时的速度为:v=gt=10×1=10m/s,
屋檐距最高点的高度:=
=0.2m,
则屋檐距地面的高度为:h2=5-0.2=4.8m
答:屋檐距地面的高度是4.8m,物体上抛时的初速度为10m/s.
解析
解:根据对称性可知,物体上升到最高点所用的时间为1s,上升的最大高度为:H==
=5m
抛出时的速度为:v=gt=10×1=10m/s,
屋檐距最高点的高度:=
=0.2m,
则屋檐距地面的高度为:h2=5-0.2=4.8m
答:屋檐距地面的高度是4.8m,物体上抛时的初速度为10m/s.
从某点以20m/s初速度竖直上抛一物体,抛出的同一时刻在该物体正上方20m处自由下落一物体,取g=10m/s2,则两个物体何时何处相遇?
正确答案
解:竖直上抛运动的物体上升的高度:h=
自由落体运动的物体下落的高度:
相遇时:h+h′=H
联立解得:t=1s
得:h=15m
答:两个物体经过1s在高15m处相遇.
解析
解:竖直上抛运动的物体上升的高度:h=
自由落体运动的物体下落的高度:
相遇时:h+h′=H
联立解得:t=1s
得:h=15m
答:两个物体经过1s在高15m处相遇.
一物体以10m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,它最多能运动多高?(假设物体的重力加速度为10m/s2,竖直向下)
正确答案
解:根据可得:
0-v02=-2gh
0-102=-2×10h
解得:h=5m
答:它最多能运动5m高.
解析
解:根据可得:
0-v02=-2gh
0-102=-2×10h
解得:h=5m
答:它最多能运动5m高.
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:(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.
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.
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:(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.
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.
如图所示,A、B两棒长均为L=1m,A的下端和B的上端相距s=20m.若 A、B同时运动,A做自由落体、B做竖直上抛,初速度v0=40m/s,求:
(1)A、B两棒何时相遇;
(2)从相遇开始到分离所需的时间.
正确答案
解:(1)以A为参考系,B以v0向上匀速运动,在相遇的过程中,B的位移为s,根据匀速直线运动的公式得:
t==0.5s
(2)从相遇开始到分离所需时间,以A为参考系,B的位移为2L,根据匀速直线运动的公式得,
△t==0.05s.
答:(1)A、B经过0.5s相遇.
(2)从相遇开始到分离所需时间为0.05s.
解析
解:(1)以A为参考系,B以v0向上匀速运动,在相遇的过程中,B的位移为s,根据匀速直线运动的公式得:
t==0.5s
(2)从相遇开始到分离所需时间,以A为参考系,B的位移为2L,根据匀速直线运动的公式得,
△t==0.05s.
答:(1)A、B经过0.5s相遇.
(2)从相遇开始到分离所需时间为0.05s.
某同学用力上抛一个小球,已知该同学抛出的小球初速度大小为19.6m/s,方向竖直向上,忽略空气阻力的影响,经过4s后,小球以同样的速度大小落回到该同学的手中,试求整个过程小球运动的加速度大小及方向.
正确答案
解:经过4s后,小球以同样的速度大小落回到该同学的手中时,速度的方向向下,则加速度:
m/s2
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反,竖直向下.
答:整个过程小球运动的加速度大小是9.8m/s2,方向竖直向下.
解析
解:经过4s后,小球以同样的速度大小落回到该同学的手中时,速度的方向向下,则加速度:
m/s2
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反,竖直向下.
答:整个过程小球运动的加速度大小是9.8m/s2,方向竖直向下.
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:(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<
.
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<
.
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:(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
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
如图所示,离地面足够高处有一竖直的空管,管长为24m,M、N为空管的上、下两端,空管由静止开始以2m/s2的加速度竖直向下做匀加速直线运动,同时在M处有一可视为质点的小球,正以某一初速度v0做竖直向上的匀减速直线运动,加速度a′=10m/s2.求:
(1)若v0=10m/s,小球到达最高点所用的时间;
(2)若v0=10m/s,在小球上升的过程中,小球上升的最大高度和此过程中空管下落的高度;
(3)若此空管的N端距离地面高64m,欲使在空管到达地面时小球必须落在管内,在其他条件不变的前提下,求小球初速度v0的范围.
正确答案
解:(1)小球到达最高点时的速度为零,
由速度公式可知,t1==1s;
(2)小球上升的最大高度:
h1==
=5m,
空管做竖直向下的匀加速直线运动,
下落高度:h2=at2=
×2×12=1m;
(3)设空管经时间t′到达地面,
由H=at′2,可得:t′=
=
=8s,
小球下落高度:h=v0t′-a′t′2,
小球落入管内的条件是:64m≤h≤88m,
解得:29m/s≤v0≤32m/s;
答:(1)若v0=10m/s,小球到达最高点所用的时间为1s;
(2)若v0=10m/s,在小球上升的过程中,小球上升的最大高度为5m,次过程中空管下落的高度为1m;
(3)若此空管的N端距离地面高64m,欲使在空管到达地面时小球必须落在管内,在其他条件不变的前提下,小球初速度v0的范围是:29m/s≤v0≤32m/s.
解析
解:(1)小球到达最高点时的速度为零,
由速度公式可知,t1==1s;
(2)小球上升的最大高度:
h1==
=5m,
空管做竖直向下的匀加速直线运动,
下落高度:h2=at2=
×2×12=1m;
(3)设空管经时间t′到达地面,
由H=at′2,可得:t′=
=
=8s,
小球下落高度:h=v0t′-a′t′2,
小球落入管内的条件是:64m≤h≤88m,
解得:29m/s≤v0≤32m/s;
答:(1)若v0=10m/s,小球到达最高点所用的时间为1s;
(2)若v0=10m/s,在小球上升的过程中,小球上升的最大高度为5m,次过程中空管下落的高度为1m;
(3)若此空管的N端距离地面高64m,欲使在空管到达地面时小球必须落在管内,在其他条件不变的前提下,小球初速度v0的范围是:29m/s≤v0≤32m/s.
将一小球以30m/s的速度竖直上抛,求:
(1)向上运动的时间;
(2)2.5s末的速度;
(3)3.5s内的位移.
正确答案
解:(1)规定向上为正,初速度为30m/s,加速度为-g,故向上运动的时间:
t=
(2)2.5s末的速度:
v=v0-gt=30-10×2.5=5m/s
(3)3.5s内的位移:
x==43.75m
答:(1)向上运动的时间为3s;
(2)2.5s末的速度为5m/s;
(3)3.5s内的位移为43.75m.
解析
解:(1)规定向上为正,初速度为30m/s,加速度为-g,故向上运动的时间:
t=
(2)2.5s末的速度:
v=v0-gt=30-10×2.5=5m/s
(3)3.5s内的位移:
x==43.75m
答:(1)向上运动的时间为3s;
(2)2.5s末的速度为5m/s;
(3)3.5s内的位移为43.75m.
将小球以初速度v0竖直上抛,在不计空气阻力的理想状况下,小球上升的最大高度为H.实际上由于空气阻力,小球以初速度v0竖直上抛时上升的最大高度只有0.8H.设空气阻力大小恒定,求:
(1)空气阻力与小球重力的比值是多少?
(2)小球上升和下降的时间比为多少?
(3)小球落回抛出点的速度大小为多少?
正确答案
解:(1)无阻力时:
有阻力时:
又因为:F+mg=ma
所以:
(2)上升过程:
下降过程:
mg-F=ma‘
所以:
(3)上升过程:
下降过程:
答:(1)空气阻力与小球重力的比值是;
(2)小球上升和下降的时间比为;
(3)小球落回抛出点的速度大小为.
解析
解:(1)无阻力时:
有阻力时:
又因为:F+mg=ma
所以:
(2)上升过程:
下降过程:
mg-F=ma‘
所以:
(3)上升过程:
下降过程:
答:(1)空气阻力与小球重力的比值是;
(2)小球上升和下降的时间比为;
(3)小球落回抛出点的速度大小为.
从地面同时竖直上抛甲、乙两小球,甲球上升的最大高度比乙球上升的最大高度多5.5m,甲球落地时间比乙球迟1s,不计空气阻力,求甲、乙两球抛出时的速度大小各为多少?(g取10m/s2)
正确答案
解:设甲、乙两球抛出时的速度大小各是v1和v2.抛出点的高度为h.
据题有:-
=5.5m
可得 -
=110 m2/s2
对于甲球有:t1=
对于乙球有:t2=
又 t1-t2=1s
可得 v1-v2=5m/s
联立解得 v1=13.5m/s,v2=8.5m/s
答:甲、乙两球抛出时的速度大小各是13.5m/s和8.5m/s.
解析
解:设甲、乙两球抛出时的速度大小各是v1和v2.抛出点的高度为h.
据题有:-
=5.5m
可得 -
=110 m2/s2
对于甲球有:t1=
对于乙球有:t2=
又 t1-t2=1s
可得 v1-v2=5m/s
联立解得 v1=13.5m/s,v2=8.5m/s
答:甲、乙两球抛出时的速度大小各是13.5m/s和8.5m/s.
在距地10m的高处以5m/s的速度竖直上抛一个物体,g=10m/s2,则它到地面的最大高度为______m.
正确答案
解:根据h=,得,则离出发点的最大高度:h=
.则离地面的最大高度H=10+1.25m=11.25m.
故答案为:11.25.
解析
解:根据h=,得,则离出发点的最大高度:h=
.则离地面的最大高度H=10+1.25m=11.25m.
故答案为:11.25.
扫码查看完整答案与解析