- 自由落体运动
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有一热气球正以5m/s的速度匀速上升,在离地面10m高处,从气球上脱落一个小球,不计空气阻力,小球从离开气球到落地经过的时间为______s.
正确答案
2
解析
解:小球做竖直上抛运动,以向上为正方向,根据位移时间关系公式,有:-h=v0t-
代入数据,有:-10=5t-5t2
解得:t=2s(负值舍去)
故答案为:2.
如图所示为位于瑞士的世界上最大的人工喷泉--日内瓦喷泉,已知该喷泉竖直上喷出,喷出时水的速度为53m/s,喷嘴的出水量为0.5m3/s,不计空气阻力,则空中水的体积应为(取g=10m/s)( )
正确答案
解析
解:喷出的水做竖直上抛运动,水的流速v0=53m/s,
水在空中停留的时间:t==
=10.6s,
即水在空中停留时间为3s,
处于空中的水的体积为V=Qt=0.5×10.6=5.3m3;
故选:B.
某人站在高楼的平台边缘,以20m/s的速度竖直向上抛出一石子,若忽略空气阻力,g取10m/s2,则:
(1)石子上升的最大高度是多少?
(2)从石子抛出开始计时,到达抛出点下方25m处共需多长时间?
正确答案
解析
解:(1)规定向上为正方向,则位移x=-20m,初速度v0=20m/s,加速度a=-10m/s2
根据解得:
h=
(2)根据x=得,-25=20t-5t2,解得t=5s
答:(1)石子上升的最大高度是20m;
(2)从石子抛出开始计时,到达抛出点下方25m处共需5s.
某中学生身高1.7m,在学校运动会上参加跳高比赛,采用背跃式,身体横着越过2.10m的横杆,获得了冠军.据此可估算出他起跳时竖直向上的速度约为(g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:运动员跳高过程可以看做竖直上抛运动,当重心达到横杆时速度恰好为零,有:
运动员重心升高高度:.
根据竖直上抛运动得:,故ABD错误,C正确.
故选C.
从地面以一定的速度竖直向上抛出一小球,小球从抛出点上升到最高点的时刻为t1,下落到抛出点的时刻为t2.若空气阻力的大小恒定,取竖直向上为正方向,则在下图中能正确表示被抛出物体的速度v随时间t的变化关系的图线是( )
正确答案
解析
解:由题意知速度方向先沿正方向后沿负方向,故B错误;
设小球的质量为m,空气阻力大小为f,上升的加速度大小为a1,下落的加速度为a2,上升的最大高度为h,根据牛顿第二定律得
上升:mg+f=ma1
下落:mg-f=ma2,
可见a1>a2.则图象上升阶段的斜率大于下落阶段的斜率,故CD错误,A正确.
故选:A
气球以4m/s的速度匀速竖直上升,它上升到217m高处时,一重物由气球里掉落,则重物要经过多长时间才能落到地面?到达地面时的速度是多少?(不计空气阻力,g=10m/s2).
正确答案
解析
解:重物离开气球后在重力作用下做匀变速直线运动,取竖直向上为正方向,则重物做匀变速直线运动的初速度为v0=4m/s,重力加速度竖直向下,故a=-g=-10m/s2,重物落回地面时的位移x=-217m.求重物运动的时间t和落回地面的末速度v.
根据匀变速直线运动的位移时间关系有:
代入数据x=-217m,v0=4m/s,a=-10m/s2
解得:t=7s(另一值小于0舍去)
据速度时间关系,重物做匀变速直线运动的末速度:
v=v0+at=4+(-10)×7m/s=-66m/s(负号表示速度方向竖直向下).
答:重物经过7s落回地面,落回地面时的速度为66m/s,方向竖直向下.
气球从地面开始以5m/s的速度匀速上升,6s末一螺丝从气球上脱落,忽略空气对螺丝的阻力,(g=10m/s2),求:
(1)以地面为参考点,螺丝能达到的最大高度;
(2)10s末螺丝的速度大小.
正确答案
解析
解:(1)螺丝从气球上脱落后做竖直上抛运动,运动到最高点的时间为:
t=
设继续上升的高度为:
h=gt2=5×
=1.25m
螺丝从气球上脱落时,气球的高度为:
h1=v0t1=5×6m=30m
螺丝能达到的最大高度为:
H=h1+h=1.25+30m=31.25m
(2)由(1)知,10s末螺丝的位置相当于从最高点下落时间t′的位置,其中:
t′=10-t1-t=10-6-0.5s=3.5s
此时间内,螺丝自由下降高度为:
H′=gt′2=
>H
显然此时螺丝已经落到地上,故10s末螺丝的速度大小为零
答:(1)以地面为参考点,螺丝能达到的最大高度31.25m;
(2)10s末螺丝的速度大小为零
做竖直上抛运动的小球在抛出后的t1和t2两时刻的位移相同,则它上升的最大高度为______.
正确答案
解析
解:球在抛出后的t1和t2两时刻的位移相同,故从抛出到最高点的时间为:
t=;
故上升的最大高度为:
h==
故答案为:.
一气象气球以20m/s的初速度由地面匀速上升,当气球升到25m高处时,有一个物体从气球上落下,求经过多长时间物体落到地面?(g=10m/s2)
正确答案
解析
解:规定竖直向上为正方向,则a=-10m/s2,v0=20m/s,x=-25m
根据公式x=,有:
-25=20t-5t2
代入数据得:
t=5s(负值舍去)
答:经过5s时间物体落到地面.
在“子母球”表演中,让同一竖直线上的小球A,B从距水平地面高度为ph(p>1)和h的位置同时由静止释放,如图,球A,B质量均为m.设所有碰撞都是弹性碰撞,忽略球的直径,空气阻力和碰撞时间.
若球B在第N次上升过程中与球A发生第一次相碰,求p范围.
正确答案
解析
解:B球下落的时间t0:,得:
;根据运动的对称性可知,B球上升到最高点的时间也是t0,
B球第N次开始上升的时刻:t1=(2n-1)t0,若此时与A相遇,则:,所以:p=(2n-1)2
B球第N次上升到最高点的时刻:t2=2nt0,若此时与A相遇,则:,所以:p′=4n2
答:若要球B在第N次上升过程中与球A发生第一次相碰,则p范围是(2n-1)2<p≤4n2.
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