- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
第23题共两道小题,选做一道即可.如果两道题都做,则以第(1)题得分计入总分.
(1)一小球从距水平地面高h处,以初速度v0水平抛出,重力加速度为g.小球在空中运动的时间t=______;小球落地点与抛出点之间水平方向的距离s=______,小球落地前瞬间的速度大小v=______.
(2)一小球以初速度v0竖直向上抛出,运动中所受阻力为其重力的0.2倍.重力加速度为g.小球上升过程的加速度大小a=______;小球上升的最大高度H=______.小球落回抛出点时的速度大小v=______.
正确答案
解:(1)平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,由h=gt2得,运动的时间t=
;在水平方向上做匀速直线运动,故地点与抛出点之间水平方向的距离s=
对于小球下降过程,由动能定理得:mgh=,解得:v=
(2)上升阶段小球所受合力:F=mg+f=1.2mg,
由牛顿第二定律得,加速度为:a=
抛出后,小球做匀减速运动,由匀变速运动规律得:h=
对于小球运动的总过程,由动能定理得:-0.2mg×
解得:v=
故答案为:(1);
;
(2)1.2g;
;
解析
解:(1)平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,由h=gt2得,运动的时间t=
;在水平方向上做匀速直线运动,故地点与抛出点之间水平方向的距离s=
对于小球下降过程,由动能定理得:mgh=,解得:v=
(2)上升阶段小球所受合力:F=mg+f=1.2mg,
由牛顿第二定律得,加速度为:a=
抛出后,小球做匀减速运动,由匀变速运动规律得:h=
对于小球运动的总过程,由动能定理得:-0.2mg×
解得:v=
故答案为:(1);
;
(2)1.2g;
;
某人站在离地25m高的平台边缘,以20m/s的初速度竖直向上抛出一石块,不考虑空气阻力,g=10m/s2,求:
(1)石块相对抛出点上升的最大高度是多少?
(2)石块从抛出至落到地面所需的总时间是多少?
正确答案
解:(1)对上升过程有:
即:02-202=2(-10)S
得:S=20m
(2)对竖直上抛全过程,应用整体法有:
即:-25=20t-5t2
得:t=5s
答:(1)石块相对抛出点上升的最大高度20m;
(2)石块从抛出至落到地面所需的总时间是5s.
解析
解:(1)对上升过程有:
即:02-202=2(-10)S
得:S=20m
(2)对竖直上抛全过程,应用整体法有:
即:-25=20t-5t2
得:t=5s
答:(1)石块相对抛出点上升的最大高度20m;
(2)石块从抛出至落到地面所需的总时间是5s.
(2015秋•西城区期末)以10m/s的速度从水平地面竖直向上抛出一个物体,空气阻力可以忽略,重力加速度g=10m/s2,经0.6s后物体距地面的高度为______m;经1.6s后物体距地面的高度为______m.
正确答案
解:以初速度方向为正方向,则有:v0=10m/s,a=-g=-10m/s2,
根据位移时间关系有:x=v0t+at2知物体在0.6s末的位移为:
x=10×0.6+×(-10)×0.62m=4.2m,
即此时物体位置在抛出点上方4.2m处;
物体在1.6s末的位移:
x′=10×1.6+×(-10)×1.62m=3.2m,
即此时物体位置在抛出点上方3.2m处;
故答案为:4.2,3.2
解析
解:以初速度方向为正方向,则有:v0=10m/s,a=-g=-10m/s2,
根据位移时间关系有:x=v0t+at2知物体在0.6s末的位移为:
x=10×0.6+×(-10)×0.62m=4.2m,
即此时物体位置在抛出点上方4.2m处;
物体在1.6s末的位移:
x′=10×1.6+×(-10)×1.62m=3.2m,
即此时物体位置在抛出点上方3.2m处;
故答案为:4.2,3.2
一气球以v=4m/s速度匀速上升,升至64m高处从气球上掉下一物体,求该物体下落至地的时间(空气阻力不计,g=10m/s2).
正确答案
解:物体做竖直上抛运动,规定向上为正方向,初速度为4m/s,位移x=-64m,加速度a=-10m/s2.
根据x=,有:-64=4t-5t2,
解得t=4s.
答:物体下落至落地的时间为4s.
解析
解:物体做竖直上抛运动,规定向上为正方向,初速度为4m/s,位移x=-64m,加速度a=-10m/s2.
根据x=,有:-64=4t-5t2,
解得t=4s.
答:物体下落至落地的时间为4s.
将质量为0.2kg的一物体由地面竖直向上抛出,空气阻力不计,上升到最高点后又下落到离地高30m时速度大小变为25m/s,以地面为零势能面,求:
(1)此时物体的机械能,
(2)物体抛出时速度的大小,
(3)物体能上升的最大高度,
(4)以向上为正方向,画出物体从抛出到此时的位移的图示.
正确答案
解:(1)物体的动能为:=62.5J;
物体的重力势能为:Ep1=mgh=0.2×10×30J=60J;
故机械能为:E=Ek1+EP1=122.5J;
(2)由于只有重力做功,运动过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律,有:
解得:
(3)由于只有重力做功,运动过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律,有:
mgH=E
解得:H=m=61.25m;
(4)物体的位移:x=v0t-=35t-5t2;
作出x-t图象,如图所示:
答:(1)此时物体的机械能为122.5J;
(2)物体抛出时速度的大小为35m/s;
(3)物体能上升的最大高度为61.25m;
(4)如图所示.
解析
解:(1)物体的动能为:=62.5J;
物体的重力势能为:Ep1=mgh=0.2×10×30J=60J;
故机械能为:E=Ek1+EP1=122.5J;
(2)由于只有重力做功,运动过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律,有:
解得:
(3)由于只有重力做功,运动过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律,有:
mgH=E
解得:H=m=61.25m;
(4)物体的位移:x=v0t-=35t-5t2;
作出x-t图象,如图所示:
答:(1)此时物体的机械能为122.5J;
(2)物体抛出时速度的大小为35m/s;
(3)物体能上升的最大高度为61.25m;
(4)如图所示.
在地面上,将一个小球以v=30m/s初速度竖直上抛,求小球到达距抛出点15m处的位置时所经历的时间是多少(g=10m/s2)
正确答案
解:选竖直向上为正方向,
由竖直上抛运动的规律:x=v0t-
得:
15=30t-5t2
解得:t=()s或
答:小球到达距抛出点15m处的位置时所经历的时间是()s或
解析
解:选竖直向上为正方向,
由竖直上抛运动的规律:x=v0t-
得:
15=30t-5t2
解得:t=()s或
答:小球到达距抛出点15m处的位置时所经历的时间是()s或
气球吊一物体匀速下降,气球质量为m,物体的质量为m,下降中吊物体的绳子断了,求再经过10s气球与物体间的距离是多少?(设气球的浮力大小不变.物体所受浮力及空气阻力不计;10s末时物体尚未落地.)
正确答案
解:断开绳子前,物体受拉力和重力,气球受重力、浮力、拉力和阻力,均处于平衡状态;
根据平衡条件,拉力为:T=;
断开绳子后,对两个物体的拉力消失,其他力不变,故两个物体合力大小均为:F合=T=;
根据牛顿第二定律,物体的加速度: 向下
气球的加速度为: 向上
以向下为正方向,两个物体的位移分别为:
故间距为:
=
答:再经过10s气球与物体间的距离是600m.
解析
解:断开绳子前,物体受拉力和重力,气球受重力、浮力、拉力和阻力,均处于平衡状态;
根据平衡条件,拉力为:T=;
断开绳子后,对两个物体的拉力消失,其他力不变,故两个物体合力大小均为:F合=T=;
根据牛顿第二定律,物体的加速度: 向下
气球的加速度为: 向上
以向下为正方向,两个物体的位移分别为:
故间距为:
=
答:再经过10s气球与物体间的距离是600m.
如图所示,一同学从一高为H=10m高的平台上竖直向上抛出一个可以看成质点的小球,小球的抛出点距离平台的高度为 h0=0.8m,小球抛出后升高了h=0.45m达到最高点,最终小球落在地面上.g=10m/s2求:
(1)小球抛出时的初速度大小v0;
(2)小球从抛出到接触地面的过程中经历的时间t.
正确答案
解:(1)上升阶段-v02=-2gh
得:
(2)上升阶段:0=v0-gt1
自由落体过程:ho+h+
故有:t=t1+t2
得:t=1.8s
答:(1)小球抛出时的初速度大小是3m/s;
(2)小球从抛出到接触地面的过程中经历的时间1.8s.
解析
解:(1)上升阶段-v02=-2gh
得:
(2)上升阶段:0=v0-gt1
自由落体过程:ho+h+
故有:t=t1+t2
得:t=1.8s
答:(1)小球抛出时的初速度大小是3m/s;
(2)小球从抛出到接触地面的过程中经历的时间1.8s.
在竖直的井底,将一物块以11m/s的初速度竖直向上抛出,物体冲出井口再落回到井口时被人接住,在被人接住前1s内物体的位移是4m,位移方向向上,不计空气阻力,取g=10m/s2.求:
(1)物体从抛出点到被人接住所经历的时间;
(2)竖直井的深度.
正确答案
解:
(1)设最后1s内的平均速度为:
则:m/s
平均速度等于中间时刻的瞬时速度,即接住前0.5s的速度为v1=4m/s
设物体被接住前1s的瞬时速度为v2:则v1=v2-gt得:v2=4+10×0.5=9m/s,
则物体从抛出点到被人接住所经历的时间t=+1=
+1=1.2s;
(2)竖直井的深度即抛出到接住物块的位移,则
h=v0t-gt2=11×1.2-
×10×1.22=6m.
答:(1)物体从抛出点到被人接住所经历的时间为1.2s
(2)竖直井的深度为6m.
解析
解:
(1)设最后1s内的平均速度为:
则:m/s
平均速度等于中间时刻的瞬时速度,即接住前0.5s的速度为v1=4m/s
设物体被接住前1s的瞬时速度为v2:则v1=v2-gt得:v2=4+10×0.5=9m/s,
则物体从抛出点到被人接住所经历的时间t=+1=
+1=1.2s;
(2)竖直井的深度即抛出到接住物块的位移,则
h=v0t-gt2=11×1.2-
×10×1.22=6m.
答:(1)物体从抛出点到被人接住所经历的时间为1.2s
(2)竖直井的深度为6m.
从高出地面15米的位置竖直向上抛出一个小球,它上升5米后回落,最后到达地面.不计空气阻力.重力加速度g=10m/s2.求:
(1)小球抛出的初速度.
(2)从抛出到落地过程的平均速度.
正确答案
解:(1)由速度-位移公式得:
所以:方向竖直向上.
(2)由速度-位移公式得:
所以落地速度大小为Vt=20m/s(向下)
所以全程平均速度为 负号表示方向向下.
答:(1)小球抛出的初速度是10m/s.(2)从抛出到落地过程的平均速度是5m/s,方向向下.
解析
解:(1)由速度-位移公式得:
所以:方向竖直向上.
(2)由速度-位移公式得:
所以落地速度大小为Vt=20m/s(向下)
所以全程平均速度为 负号表示方向向下.
答:(1)小球抛出的初速度是10m/s.(2)从抛出到落地过程的平均速度是5m/s,方向向下.
跳水运动员从离水面10米高的平台上跃起,重心位于从手到脚全长的中点,跃起后重心升高0.45米达到最高点,从离开跳台到手触水面,他可用干完成空中动作的时间是多少?
正确答案
解:将人跳水的过程可以看做竖直上抛运动,把运动员看做全部的质量集中在重心的一个质点.重心上升的高度为h1=0.45m,则下降的竖直高度为h2=10.45m
由自由落体的位移公式
h=gt2得:
上升的时间t1==0.3s
下降的时间t2=1.4s.
所以,运动员可用于完成空中动作的时间为t=t1+t2=1.7s
答:他可用干完成空中动作的时间是1.7s
解析
解:将人跳水的过程可以看做竖直上抛运动,把运动员看做全部的质量集中在重心的一个质点.重心上升的高度为h1=0.45m,则下降的竖直高度为h2=10.45m
由自由落体的位移公式
h=gt2得:
上升的时间t1==0.3s
下降的时间t2=1.4s.
所以,运动员可用于完成空中动作的时间为t=t1+t2=1.7s
答:他可用干完成空中动作的时间是1.7s
气球从静止开始由地面以2.5m/s2匀加速上升,上升了10s时,气球下悬挂的一个物体A因悬绳断裂而脱离了气球,如A受的空气阻力可忽略,求:
(1)A物体的最大上升高度?
(2)从地面开始计时,A物体的总运动时间?
正确答案
解:(1)悬绳刚断裂时气球的速度为v0=at1=2.5×10m/s=25m/s,通过的位移为x1==
m=125m
之后物体做竖直上抛运动,当速度为零时,到达最高点.
设上升的时间为t2,则有 v0-gt2=0,则得t2==2.5s
物体上升的高度为h=v0t1-gt12=
=
m=31.25m
故A物体的最大上升高度为H=x1+h=156.25m;
(2)物体从最高点到落地的时间为t3,则有
H=
解得,t3=2.5s
故总时间为t=t1+t2+t3=(12.5+2.5)s≈18.1s
答:
(1)物体的最大上升高度为156.25m.
(2)从地面开始计时,A物体的总运动时间是18.1s.
解析
解:(1)悬绳刚断裂时气球的速度为v0=at1=2.5×10m/s=25m/s,通过的位移为x1==
m=125m
之后物体做竖直上抛运动,当速度为零时,到达最高点.
设上升的时间为t2,则有 v0-gt2=0,则得t2==2.5s
物体上升的高度为h=v0t1-gt12=
=
m=31.25m
故A物体的最大上升高度为H=x1+h=156.25m;
(2)物体从最高点到落地的时间为t3,则有
H=
解得,t3=2.5s
故总时间为t=t1+t2+t3=(12.5+2.5)s≈18.1s
答:
(1)物体的最大上升高度为156.25m.
(2)从地面开始计时,A物体的总运动时间是18.1s.
小球A从地面以初速度v0竖直上抛,A球运动到最高点时小球B以相同的初速度从地面竖直上抛.
(1)两小球相遇的时间及相遇处距离地面的高度分别为多少?
(2)若两球相撞后速度交换,A球抛出后经多长时间落地?
正确答案
解:(1)A求上升的高度为h=,上升到最高点所需时间为
设相遇时间为t,则AB通过的位移为h
即
解得t=
相遇时间为
A下降的高度为
碰撞后,AB交换速度,A球距地面的高度为
(2)相遇时AB球的速度分别为,
代入解得
故经历的时间为
答:(1)两小球相遇的时间为,相遇处距离地面的高度为
(2)若两球相撞后速度交换,A球抛出后经落地
解析
解:(1)A求上升的高度为h=,上升到最高点所需时间为
设相遇时间为t,则AB通过的位移为h
即
解得t=
相遇时间为
A下降的高度为
碰撞后,AB交换速度,A球距地面的高度为
(2)相遇时AB球的速度分别为,
代入解得
故经历的时间为
答:(1)两小球相遇的时间为,相遇处距离地面的高度为
(2)若两球相撞后速度交换,A球抛出后经落地
如图所示,一质点从地面以一定的初速度竖直向上抛出,连续两次通过其上方一点P的时间为4s,已知P点距地面为10m,g=10m/s2,求:
(1)该质点抛出时的初速度.
(2)该质点在运动过程中距离地面最高为多少?
(3)该质点最后1s内的位移大小.
正确答案
解:(1)由对称性知,质点从P点至最高用时2s,P点速度设为v,则:0=v-g×2,v=20m/s,
从出发至P点:,
代入数据解得:.
(2)距地最高为:;
(3)落地的速度为,采用逆向思维,根据位移时间公式得:
.
答:(1)质点抛出时的速度为.
(2)该质点在运动过程中距离地面最高为30m;
(3)该质点最后1s内的位移大小为m.
解析
解:(1)由对称性知,质点从P点至最高用时2s,P点速度设为v,则:0=v-g×2,v=20m/s,
从出发至P点:,
代入数据解得:.
(2)距地最高为:;
(3)落地的速度为,采用逆向思维,根据位移时间公式得:
.
答:(1)质点抛出时的速度为.
(2)该质点在运动过程中距离地面最高为30m;
(3)该质点最后1s内的位移大小为m.
(2015秋•宜春校级月考)距离地面高160m处,质点以初速度为20m/s沿竖直方向抛出,不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)质点的速度大小为10m/s时运动的时间;
(2)质点从抛出到落到地面的所用的时间和落地时速度.
正确答案
解:(1)质点的速度大小为10m/s时,运动的方向可能向上,也可能向下,选择向上为正方向;
当末速度的方向向上时:s
当末速度的方向向下时:s
(2)质点落地时的位移为-160m,由位移公式:
代入数据得:
解方程得:t=8s(另一个解为t=-4s,是负值,舍去)
质点落地的速度:v=v0-gt=20-8×10=-60m/s
负号表示速度的方向向下.
答:(1)质点的速度大小为10m/s时运动的时间可能是1s,也可能是3s;
(2)质点从抛出到落到地面的所用的时间是8s,落地时速度大小是60m/s,方向向下.
解析
解:(1)质点的速度大小为10m/s时,运动的方向可能向上,也可能向下,选择向上为正方向;
当末速度的方向向上时:s
当末速度的方向向下时:s
(2)质点落地时的位移为-160m,由位移公式:
代入数据得:
解方程得:t=8s(另一个解为t=-4s,是负值,舍去)
质点落地的速度:v=v0-gt=20-8×10=-60m/s
负号表示速度的方向向下.
答:(1)质点的速度大小为10m/s时运动的时间可能是1s,也可能是3s;
(2)质点从抛出到落到地面的所用的时间是8s,落地时速度大小是60m/s,方向向下.
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