- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
总质量为M=20kg的气球,从地面以5m/s的速度匀速上升,第6s末,从气球上落下一质量m=4kg的重物,物体着地时,气球离地面的高度是多少?(g=10m/s2,不计空气阻力,设气球浮力不变).
正确答案
解:开始时,气球匀速上升,由平衡条件得:
F浮=Mg
匀速上升距离:
h1=vt1=5×6=30m
重物下落后,气球加速上升,加速度为:
a==2.5m/s2
设物体落地用时间为t2,规定向上方向为正,则有:
-
解得:t2=3s
气球加速上升的高度为:
=26.25m
气球上升的总高度为:
h=h1+h2=56.25m
答:物体着地时,气球离地面的高度是56.25m
解析
解:开始时,气球匀速上升,由平衡条件得:
F浮=Mg
匀速上升距离:
h1=vt1=5×6=30m
重物下落后,气球加速上升,加速度为:
a==2.5m/s2
设物体落地用时间为t2,规定向上方向为正,则有:
-
解得:t2=3s
气球加速上升的高度为:
=26.25m
气球上升的总高度为:
h=h1+h2=56.25m
答:物体着地时,气球离地面的高度是56.25m
在离地高20m处将一小球以速度v0竖直上抛,不计空气阻力,重力加速度取l0m/s2,当它到达上升最大位移的3/4时,速度为10m/s,则小球抛出后5s内的位移及5s末的速度分别为多少?
正确答案
解:设上升最大位移为H.以初速度方向为正方向,则小球的加速度为a=-g=-10m/s2,由可得:
解得:v0=20m/s
则5s内的位移为:=(100-75)m=-25m
而它的离地高度才20m,故5s末之前物体已经落地,故5s内位移为-20m,5s末速度为0.
答:小球抛出后5s内的位移为-20m,5s末的速度为0.
解析
解:设上升最大位移为H.以初速度方向为正方向,则小球的加速度为a=-g=-10m/s2,由可得:
解得:v0=20m/s
则5s内的位移为:=(100-75)m=-25m
而它的离地高度才20m,故5s末之前物体已经落地,故5s内位移为-20m,5s末速度为0.
答:小球抛出后5s内的位移为-20m,5s末的速度为0.
在15米高的塔上,某人以初速度10m/s竖直向上抛出一物体,求:
(1)经过多少时间上升到最高点.
(2)物体落到地面的速度为多少.(g取10m/s2)
正确答案
解:(1)根据速度时间关系公式,有:vt=v0-gt;
解得:
(2)上升过程,根据位移时间关系公式,有:;
解得:h1=
下降过程:h总=5+15=20m
由v2=2gh总,得出v==
=20m/s
答:(1)经过1s时间上升到最高点.
(2)物体落到地面的速度为20m/s.
解析
解:(1)根据速度时间关系公式,有:vt=v0-gt;
解得:
(2)上升过程,根据位移时间关系公式,有:;
解得:h1=
下降过程:h总=5+15=20m
由v2=2gh总,得出v==
=20m/s
答:(1)经过1s时间上升到最高点.
(2)物体落到地面的速度为20m/s.
一物体以某初速度做竖直上抛运动,1s内位移的大小恰为上升最大高度的,问:初速度所有的可能值.(g=10m/s2)
正确答案
解:物体在1s内的位移:…①
…②
…③
讨论:(1)若1s后物体在抛出点的上方:
则:v01=30m/s
v02=6m/s
(2)若1s后物体在抛出点的下方,则:
v03=4.45m/s
答:初速度可能是30m/s,或6m/s,或4.45m/s.
解析
解:物体在1s内的位移:…①
…②
…③
讨论:(1)若1s后物体在抛出点的上方:
则:v01=30m/s
v02=6m/s
(2)若1s后物体在抛出点的下方,则:
v03=4.45m/s
答:初速度可能是30m/s,或6m/s,或4.45m/s.
一科研小组设计了一种新型发射装置,某次实验中,将小球从离地高25cm处以20m/s的初速度竖直向上发射,小球上升到最高点后落回到地面上.(不计空气阻力,g=10m/s2)求:
(1)小球到达距发射点15m处所用的时间;
(2)小球落回地面时的速度多大.
正确答案
解:(1)取竖直向上方向为正方向,当石块运动到抛出点上方离抛出点15m时,位移为x=15m,由x=v0t-gt2代入得:
15=20t-×10t2,
解得:t1=1s,t2=3s
当石块运动到抛出点下方离抛出点15m时,位移为x=-15m,由x=v0t-gt2代入得:
-15=20t-×10t2,
解得:t1=(2+)s,t2=(2-
)s(舍去).
(2)由运动学公式可知:
2(-g)h=v2-v02
代入数据解得:v=30m/s;
答:(1)小球到达距发射点15m处所用的时间可能为1s、3s和(2+)s
(2)小球落回地面时的速度为30m/s
解析
解:(1)取竖直向上方向为正方向,当石块运动到抛出点上方离抛出点15m时,位移为x=15m,由x=v0t-gt2代入得:
15=20t-×10t2,
解得:t1=1s,t2=3s
当石块运动到抛出点下方离抛出点15m时,位移为x=-15m,由x=v0t-gt2代入得:
-15=20t-×10t2,
解得:t1=(2+)s,t2=(2-
)s(舍去).
(2)由运动学公式可知:
2(-g)h=v2-v02
代入数据解得:v=30m/s;
答:(1)小球到达距发射点15m处所用的时间可能为1s、3s和(2+)s
(2)小球落回地面时的速度为30m/s
假设一气球下悬挂一物体,由静止开始以4m/s2的加速度从地面竖直上升,10s末悬挂物体的绳断,不计空气阻力,则该物体最高可上升到距地面多高处?绳断后物体经多长时间落回地面?(g取10m/s2)
正确答案
解:10s末重物的速度为:v=at=4×10=40m/s
10s内上升的高度为:m
从气球脱离后上升的高度为:h′==80m
则距离地面的最大高度为:H=200m+80m=280m;
上升所用时间:t′==4s
设从最高点下落到地面的时间为t″,则:
即:280m=×10×t″2
得:t″≈7.48s
则t总=4s+7.48s=11.48s
答:此重物最高可上升到距地面280m高,此重物从气球上掉下后,经11.48s时间落回地面.
解析
解:10s末重物的速度为:v=at=4×10=40m/s
10s内上升的高度为:m
从气球脱离后上升的高度为:h′==80m
则距离地面的最大高度为:H=200m+80m=280m;
上升所用时间:t′==4s
设从最高点下落到地面的时间为t″,则:
即:280m=×10×t″2
得:t″≈7.48s
则t总=4s+7.48s=11.48s
答:此重物最高可上升到距地面280m高,此重物从气球上掉下后,经11.48s时间落回地面.
一个气球带着物体以初速度2m/s匀速上升,升至19.8m高处时,气球突然爆炸,则气球上的物体经多长时间落地?落地时的速度多大?(不计空气阻力,g取10m/s2)
正确答案
解:物体做竖直上抛运动,规定向上为正方向,根据位移时间公式得,
代入数据有:
解得t=2.2s.
根据速度时间公式得v=v0+at=2-10×2.2m/s=-20m/s,负号表示方向.
答:气球上的物体经过2.2s时间落地,落地时的速度大小为20m/s.
解析
解:物体做竖直上抛运动,规定向上为正方向,根据位移时间公式得,
代入数据有:
解得t=2.2s.
根据速度时间公式得v=v0+at=2-10×2.2m/s=-20m/s,负号表示方向.
答:气球上的物体经过2.2s时间落地,落地时的速度大小为20m/s.
气球以1m/s2的加速度由静止开始从地面竖直上升,在10s末有一个物体从气球上自由落下,这个物体从离开气球到落地所需要的时间是多少?落地时的速度有多大?
正确答案
解:设物体脱落时向上速度为v,离地高h,由v=at得:v=at=1×10m/s=10m/s.
由h=at2得:h=
×1×100m=50m
物离气球后作竖直上抛运动,有:hm==
=5m
物体最高离地为:H=h+hm=55m,
物体上到最高点时间为:t1==
=1s
从最高点落到地时间为:t2==
=3.3s
共花时间为:t=t1+t2=4.3s
由速度公式:v=gt=10×3.3=33m/s,
答:从物体脱落起经4.3s时间物体落回地面,落地时的速度是33m/s.
解析
解:设物体脱落时向上速度为v,离地高h,由v=at得:v=at=1×10m/s=10m/s.
由h=at2得:h=
×1×100m=50m
物离气球后作竖直上抛运动,有:hm==
=5m
物体最高离地为:H=h+hm=55m,
物体上到最高点时间为:t1==
=1s
从最高点落到地时间为:t2==
=3.3s
共花时间为:t=t1+t2=4.3s
由速度公式:v=gt=10×3.3=33m/s,
答:从物体脱落起经4.3s时间物体落回地面,落地时的速度是33m/s.
某人站在高楼阳台上以4m/s的初速度竖直上抛一石头,忽略空气阻力,求:
(1)t=2s时石头的速度和位移;
(2)石头处于抛出点上方0.6m时的速度和时间(g=10m/s2)
正确答案
解:(1)以初速度方向为正方向,加速度为a=-g,
t=2s时石头的速度为:
v=v0+at=4-10×2=-16m/s.
位移为:.
负号表示与规定正方向相反.
(2)石头处于抛出点上方0.6m时:,
解得:,
故此时速度为v=2m/s,或v=-2m/s,即速度方向可能向上,也可能向下.
由
可得:,
解得:t=1s(上升经过0.6m)或t=8.3s(下降经过0.6m).
答:(1)t=2s时石头的速度为16m/s和位移为12m,方向都是向下;
(2)石头处于抛出点上方0.6m时,上升阶段对应的速度为2m/s和时间为1s;下降阶段对应的速度为-2m/s,时间为8.3s.
解析
解:(1)以初速度方向为正方向,加速度为a=-g,
t=2s时石头的速度为:
v=v0+at=4-10×2=-16m/s.
位移为:.
负号表示与规定正方向相反.
(2)石头处于抛出点上方0.6m时:,
解得:,
故此时速度为v=2m/s,或v=-2m/s,即速度方向可能向上,也可能向下.
由
可得:,
解得:t=1s(上升经过0.6m)或t=8.3s(下降经过0.6m).
答:(1)t=2s时石头的速度为16m/s和位移为12m,方向都是向下;
(2)石头处于抛出点上方0.6m时,上升阶段对应的速度为2m/s和时间为1s;下降阶段对应的速度为-2m/s,时间为8.3s.
气球下挂一重物,以v0=10m/s匀速上升,当到达离地高h=175m处时,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:从绳子断裂开始计时,经时间t最后物体落至抛出点下方,规定初速方向为正方向,则物体在时间t内的位移h=-175m.由位移公式
代入数据解得:t=7s.
所以重物的落地速度为:
vt=v0-gt=10m/s-10×7m/s=-60m/s.
其负号表示方向向下,与初速方向相反.
答:物经7s时间落到地面,落地的速度为60m/s,方向向下
解析
解:从绳子断裂开始计时,经时间t最后物体落至抛出点下方,规定初速方向为正方向,则物体在时间t内的位移h=-175m.由位移公式
代入数据解得:t=7s.
所以重物的落地速度为:
vt=v0-gt=10m/s-10×7m/s=-60m/s.
其负号表示方向向下,与初速方向相反.
答:物经7s时间落到地面,落地的速度为60m/s,方向向下
将一小球竖直向上抛出,小球在第3s内的位移是0,再过2.5s小球落至地面.求:
(1)小球的初速;
(2)在4s末时小球运动速度的大小和方向;
(3)小球抛出点距离地面的距离.
正确答案
解:(1)小球在第3秒内的位移是零,第3秒内的平均速度也为零,而平均速度等于中间时刻的速度,即第2.5秒瞬间速度为零,故小球上升的时间为t1=2.5s,下落时间为t2=3s,
由小球的初速度v=gt1=10×2.5=25m/s;
(2)4s末时,小球下落了1.5s;小球向下运动,运动速度v2=g×1.5=15m/s;
(3)小球上升的高度:=
=31.25m
下落的高度:=
=61.25m
故小球抛出点离地面的高度h=h2-h1=30m
答:(1)小球的初速度为25m/s;
(2)4s末小球的运动的速度为15m/s;方向向下;
(3)小球抛出点距离地面的距离为30m.
解析
解:(1)小球在第3秒内的位移是零,第3秒内的平均速度也为零,而平均速度等于中间时刻的速度,即第2.5秒瞬间速度为零,故小球上升的时间为t1=2.5s,下落时间为t2=3s,
由小球的初速度v=gt1=10×2.5=25m/s;
(2)4s末时,小球下落了1.5s;小球向下运动,运动速度v2=g×1.5=15m/s;
(3)小球上升的高度:=
=31.25m
下落的高度:=
=61.25m
故小球抛出点离地面的高度h=h2-h1=30m
答:(1)小球的初速度为25m/s;
(2)4s末小球的运动的速度为15m/s;方向向下;
(3)小球抛出点距离地面的距离为30m.
原地起跳时,先曲腿下蹲,然后突然蹬地.从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速),加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”.跳蚤原地起跳的“加速距离”d1=0.00075m,离地时速度大小v1=1.5m/s.
(1)求跳蚤起跳过程中的加速度大小是多少?
(2)人原地起跳的“加速距离”d2=0.3m,假想人具有跳蚤相等的起跳加速度,则人跳离地面时的速度大小是多少?
(3)若人以此速度离开地面后,做加速度大小为10m/s2的匀减速运动,则人离地后上升的最大高度是多少?
正确答案
解:(1)跳蚤起跳过程是匀加速直线运动,根据速度位移关系公式,有:
解得:
(2)人起跳过程是匀加速直线运动,根据速度位移关系公式,有:
解得:
(3)人做竖直上抛运动,根据速度位移关系公式,有:
解得:
答:(1)跳蚤起跳过程中的加速度大小是1500m/s2;
(2)人跳离地面时的速度大小是30m/s;
(3)人离地后上升的最大高度是45m.
解析
解:(1)跳蚤起跳过程是匀加速直线运动,根据速度位移关系公式,有:
解得:
(2)人起跳过程是匀加速直线运动,根据速度位移关系公式,有:
解得:
(3)人做竖直上抛运动,根据速度位移关系公式,有:
解得:
答:(1)跳蚤起跳过程中的加速度大小是1500m/s2;
(2)人跳离地面时的速度大小是30m/s;
(3)人离地后上升的最大高度是45m.
气球以10m/s的速度匀速上升到某一高度时,从气球上脱离一物体,经4s落地,则物体刚脱离气球的高度是多少米?( g=10m/s2,空气阻力不计)
正确答案
解:设物体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=-10×4
×10×42=40m
答:则此时小球离地面的高度40m
解析
解:设物体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=-10×4
×10×42=40m
答:则此时小球离地面的高度40m
一竖直发射的火箭,在燃料燃烧的两秒内具有3g的向上加速度,当它从地面点燃竖直发射后(不计空气阻力)求:
(1)它具有的最大速度;
(2)它能上升的最大高度;
(3)从开始发射到落回地面所用的时间.
正确答案
解:(1)匀变速直线运动的速度与时间的关系得:vm=at1=3g•t1=3×10×2m/s=60m/s;
(2)加速阶段上升的高度:h1==
=60m
到达最大速度后火箭做竖直上抛运动,末速度为零,加速度等于-g,上升的高度:h2==180m
火箭上升的最大高度:H=h1+h2=60+180=240m;
(3)火箭到达最大速度后火箭做竖直上抛运动,上升的时间:t=
=6s
下降时间为t3,则H=
t3==
=
s
从开始发射到上升到落回地面所用的时间:t=t1+t2+t3=2+6=(8
)s;
答:(1)它具有的最大速度是60m/s;
(2)它能上升的最大高度240m;
(3)从开始发射到落回地面所用的时间(8+4)s
解析
解:(1)匀变速直线运动的速度与时间的关系得:vm=at1=3g•t1=3×10×2m/s=60m/s;
(2)加速阶段上升的高度:h1==
=60m
到达最大速度后火箭做竖直上抛运动,末速度为零,加速度等于-g,上升的高度:h2==180m
火箭上升的最大高度:H=h1+h2=60+180=240m;
(3)火箭到达最大速度后火箭做竖直上抛运动,上升的时间:t=
=6s
下降时间为t3,则H=
t3==
=
s
从开始发射到上升到落回地面所用的时间:t=t1+t2+t3=2+6=(8
)s;
答:(1)它具有的最大速度是60m/s;
(2)它能上升的最大高度240m;
(3)从开始发射到落回地面所用的时间(8+4)s
一个人从地面上的A处以初速度v0竖直向上抛出一个物体,物体运动的加速度为10m/s2,物体经过位置B时,仍然向上运动.但速度减为初速度的,已知AB=3m,求:
(1)初速度v0是多大?
(2)物体上升的最大高度?
正确答案
解:(1)物体做竖直上抛运动,取竖直向上为正方向,加速度为a=-g,初速度为v0,速度减为初速度的时有:
-2gh=(v0)2-v02
式中 h=3m,g=10m/s2,代入数据解得:v0=8m/s
(2)物体上升的最大高度为 H==
=3.2m
答:(1)初速度v0是8m/s.
(2)物体上升的最大高度是3.2m.
解析
解:(1)物体做竖直上抛运动,取竖直向上为正方向,加速度为a=-g,初速度为v0,速度减为初速度的时有:
-2gh=(v0)2-v02
式中 h=3m,g=10m/s2,代入数据解得:v0=8m/s
(2)物体上升的最大高度为 H==
=3.2m
答:(1)初速度v0是8m/s.
(2)物体上升的最大高度是3.2m.
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