内容正文:
专题10 自由落体与竖直上抛运动
考点一 自由落体运动
1.(23-24高一下·浙江杭州·期中)如图所示,一栋高为的三层楼房,每层楼高相等,且每层楼正中间有一个高为的窗户。现将一石块从楼顶边沿自出释放,不计空气阻力,以下说法正确的是( )
A.石块依次到达三个窗户上沿的时间之比为
B.石块依次通过图中A、B、C三点的速度之比为
C.石块依次到达三个窗户下沿的动能之比为
D.石块从上到下依次通过每层楼房的时间之比为
2.(23-24高一下·云南保山·期中)某同学为了测量所住楼层的高度进行了如下实验,他观察楼下无人确保安全的情况下,将一小球从窗外由静止释放,同时用计时器记录时间,测得小球下落所用的时间为3s,不计空气阻力,取重力加速度的大小为g=10m/s2,则可得该同学所住楼层的高度约为( )
A.15m B.30m C.45m D.60m
3.(23-24高一下·浙江杭州·期中)智能手机安装程序“phyphox”的APP软件就能测量加速度。打开APP,平放手机,点击“开始”,让手机在桌面上沿x、y、z轴方向(如图)移动一下,便可在手机屏幕上看到三个方向加速度图像的曲线出现波动,从而得到三个方向的加速度值。现在某同学利用手机做自由落体运动,测当地的重力加速度,测得实验数据发现只有y轴方向曲线变化明显,则下列说法正确的是( )
A.根据题干信息可知,手机做自由落体运动时应是近似水平放置
B.由图可知物体向下运动时加速度在缓慢减小,这应是手机的测量误差
C.当地的重力加速度值应该取虚线框中倾斜直线段加速度的平均值
D.当地的重力加速度应比虚线框中倾斜直线段加速度最大值还要大
4.(23-24高一上·河北石家庄·期中)两位同学合作,用刻度尺可测人的反应时间,甲捏住尺的上端,乙在尺的下部做握尺的准备(但不与尺接触),当看到甲放开手时,乙立即握住尺,已知尺子下落后握住尺的位置指示在45.00cm处,由此测得乙同学的反应时间约为( )
A.0.04s B.0.1s C.0.3s D.2.0s
5.(23-24高三上·四川绵阳·阶段练习)以下关于物理学史和物理方法的叙述中正确的是( )
A.牛顿测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
B.在建立合力、分力、重心、质点等概念时都用到了等效替代法
C.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分为很多小段,每一小段近似看成匀速直线运动,然后把各段位移相加,应用了“微元法”
D.伽利略利用斜槽实验,直接得到了自由落体规律
6.(23-24高一上·江西南昌·期中)巴以冲突中,无人机被广泛用来扔炸弹,有三架无人机、、,离地面的高度分别为。若先后顺次由静止释放炸弹,炸弹刚好同时落到地面,释放炸弹时无人机静止在空中,不计空气阻力,则( )
A.三者到达地面时的速度大小之比是3∶2∶1
B.三者运动时间之比为
C.与开始下落的时间差等于与开始下落的时间差
D.若三个炸弹同时释放,落至地面的时间之比为
考点二 加速度的分析与计算
7.(23-24高一下·福建福州·期中)一同学将排球自O点垫起,排球竖直向上运动,随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力忽略不计。则该排球( )
A.上升时间等于下落时间
B.离开O点时的速度与落回O点的的速度相同
C.达到最高点时加速度为零
D.上升加速度与下降加速度方向相反
8.(23-24高一上·吉林延边·期中)某同学在高台边将一物块以某一速度竖直向上抛出,抛出后经2s物块上升到最高点,再经过3s物块落到地面。不计空气阻力的影响,g取,则以下说法正确的是( )
A.物块抛出点距地面的高度为20m B.物块落地时的速度大小为30m/s
C.物块刚抛出时的速度大小为10m/s D.物块在第3秒内的位移大小为10m
9.(23-24高一上·内蒙古赤峰·期中)将一小球以某一初速度竖直向上抛出,经落回抛出点。不计空气阻力,重力加速度取,下列说法正确的是( )
A.小球上升的最大高度为
B.小球抛出时的初速度为
C.小球落回抛出点时的速度为
D.小球在内的平均速度为
10.(23-24高一上·黑龙江哈尔滨·期中)将物体竖直向上抛出后,不计空气阻力,能正确表示其速率v随时间t变化关系的图线是( )
A. B.
C. D.
11.(23-24高一上·湖北宜昌·期中)如图所示,从地面竖直上抛一物体A,同时在离地面某一高度H处有一物体B开始自由下落,两物体在空中同时到达同一高度h时速度大小均为v,则下列说法正确的是( )
A.两物体在空中运动的加速度相同,运动的时间相等
B.A上升的最大高度小于B开始下落时的高度H
C.两物体在空中同时达到的同一高度的位置h一定在B开始下落时高度H的中点下方
D.A上抛的初速度与B落地时速度大小均为2v
12.(23-24高一上·山东青岛·期中)将某物体以的初速度竖直上拋,不计空气阻力,g取,在内物体( )
A.位移大小为,方向竖直向上
B.路程为
C.速度改变量的大小为
D.平均速度大小为,方向竖直向上
13.(22-23高一上·内蒙古乌海·期中)如图所示,小球甲从距离地面高度为处以速度竖直向上抛出,同时小球乙从距离地面高度为处开始自由下落,小球运动的过程中不计空气阻力,重力加速度取,则下列说法中正确的是( )
A.小球乙落地前,两小球的速度差不变
B.落地前的运动过程中小球甲、乙的平均速率之比为
C.至小球乙落地时,甲、乙两球的位移大小之比为
D.小球甲、乙运动的第1s内位移不相同
14.(23-24高一上·山西临汾·阶段练习)一根轻质细线将2个薄铁垫片A、B连接起来,一同学用手固定B,此时A、B间距为3L,A距地面为L,如图所示。由静止释放A、B,不计空气阻力,且A、B落地后均不再弹起。从开始释放到A落地历时,A落地前的瞬时速率为,从A落地到B落在A上历时,B落在A上前的瞬时速率为,则( )
A. B. C. D.
15.(23-24高一上·吉林长春·期中)如图是唐河一高某班物理兴趣小组由刻度尺改造的一把测反应时间的尺子(0刻线在下端,时间刻度已标在尺上)。测量时,被测试者食指和拇指成钳状与0刻线同一水平线上,看到尺子下落的同时去捏尺子,通过捏到的刻度可以直接读出反应时间。关于这把尺子的说法正确的是( )
A.该尺子是根据自由落体运动规律制成的
B.该尺子刻度是均匀的
C.该尺子刻度是不均匀的
D.如果把此尺子移到赤道上使用,相同情况下测得的反应时间偏小
16.(23-24高一下·重庆长寿·期中)如图所示,在离水平地面高度为1m处将一小球以的初速度竖直向上抛出,已知小球在空中运动的加速度大小始终为,方向竖直向下,取抛出时刻为0时刻,则( )
A.小球上升到最高点所用时间为0.4s
B.小球上升到最高点时离水平地面的高度为2m
C.小球从抛出到落到水平地面共经历了1s
D.小球在0.2s时和0.6s时经过同一位置
17.(23-24高一上·陕西咸阳·期中)某天文爱好者做出如下假设:未来人类宇航员登上火星,在火星表面将小球竖直上抛,取抛出位置O点处的位移x=0,从小球抛出开始计时,以竖直向上为正方向,通过计算机得出小球运动的的 图像如图所示(其中a、b均为已知量)。下列说法正确的是( )
A.小球的加速度g=2a
B.小球在秒时到达最大高度
C.小球竖直上抛的初速度为a
D.小球从O点上升的最大高度为
18.(23-24高一上·江苏镇江·期中)在高为的山崖顶上将一小球以的速度竖直向上抛出,不计空气阻力,重力加速度取,求:
(1)小球能上升到离地面的最大高度H;
(2)小球从抛出到落回抛出点所经历的时间t;
(3)物体从抛出到落到地面的时间和落地时的速度大小。
19.(23-24高一上·山东泰安·期中)如图所示,有一根长为的木棍,悬挂在某房顶上,一窗口高为,木棍B端离窗口上沿的距离,窗口下边缘离地面的竖直高度。现让木棍从初始位置自由下落并经过窗口(不计空气阻力,木棍下落过程中保持竖直状态,取),则:
(1)求木棍B端下落到窗口上沿所用的时间;
(2)求木棍通过窗口所用的时间;
(3)若在木棍正下方的地面上有一个小球,当木棍B端到达窗口上沿时,地面上的小球立即以某一初速度向上抛出,小球返回出发点时恰能与木棍B端相遇,求小球的初速度。
20.(23-24高一上·江西·期中)在杭州亚运会女子十米台跳水决赛中,运动员全红婵在最后一跳上演逆袭,以出色的表现夺得冠军。图甲为全红婵比赛时的情景,假设她以4m/s的初速度从跳台向上跃起,到最高点后自由下落,入水后以的加速度向下做匀减速运动,速度减为零后立即上浮。将全红婵视为质点,起跳过程可视为竖直上抛运动,运动轨迹如图乙所示,,重力加速度g取,不计空气阻力,求:
(1)全红婵在跳台上起跳后上升的最大高度(相对于跳台);
(2)全红婵运动至跳台下方1m处时的速度大小;
(3)全红婵从起跳到水下最低处的位移。
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专题10 自由落体与竖直上抛运动
考点一 自由落体运动
1.(23-24高一下·浙江杭州·期中)如图所示,一栋高为的三层楼房,每层楼高相等,且每层楼正中间有一个高为的窗户。现将一石块从楼顶边沿自出释放,不计空气阻力,以下说法正确的是( )
A.石块依次到达三个窗户上沿的时间之比为
B.石块依次通过图中A、B、C三点的速度之比为
C.石块依次到达三个窗户下沿的动能之比为
D.石块从上到下依次通过每层楼房的时间之比为
【答案】B
【详解】A.石块依次到达三个窗户上沿的位移分别为1m,4m,7m;根据
可知,石块依次到达三个窗户上沿的速度大小之比为
根据
可知石块依次到达三个窗户上沿的时间大小之比为
故A错误;
B.石块依次到达图中A、B、C三点的位移分别为2m,4m,6m;根据
可得石块依次通过图中A、B、C三点的速度之比为
故B正确;
C.石块依次到达三个窗户下沿的位移分别为2m,5m,8m;根据动能定理可得
可知石块依次到达三个窗户下沿的动能之比为
故C错误;
D.根据
可知石块通过第一个楼层与通过前两个楼层、通过三个楼层的时间之比为
则石块依次通过三个楼层的时间之比为,故D错误。
故选B。
2.(23-24高一下·云南保山·期中)某同学为了测量所住楼层的高度进行了如下实验,他观察楼下无人确保安全的情况下,将一小球从窗外由静止释放,同时用计时器记录时间,测得小球下落所用的时间为3s,不计空气阻力,取重力加速度的大小为g=10m/s2,则可得该同学所住楼层的高度约为( )
A.15m B.30m C.45m D.60m
【答案】C
【详解】据自由落体运动的规律可得
故选C。
3.(23-24高一下·浙江杭州·期中)智能手机安装程序“phyphox”的APP软件就能测量加速度。打开APP,平放手机,点击“开始”,让手机在桌面上沿x、y、z轴方向(如图)移动一下,便可在手机屏幕上看到三个方向加速度图像的曲线出现波动,从而得到三个方向的加速度值。现在某同学利用手机做自由落体运动,测当地的重力加速度,测得实验数据发现只有y轴方向曲线变化明显,则下列说法正确的是( )
A.根据题干信息可知,手机做自由落体运动时应是近似水平放置
B.由图可知物体向下运动时加速度在缓慢减小,这应是手机的测量误差
C.当地的重力加速度值应该取虚线框中倾斜直线段加速度的平均值
D.当地的重力加速度应比虚线框中倾斜直线段加速度最大值还要大
【答案】D
【详解】A.根据图示信息可知,手机竖直放置时,轴是沿着竖直方向的,所有手机做自由落体运动时应是近似竖直放置的,故A错误;
B.由图可知物体向下运动时加速度在缓慢减小,这应是手机速度增大后空气阻力也增大,导致手机加速度逐渐减小,故B错误;
CD.由于空气阻力的存在,手机测得的加速度小于当地的重力加速度,且手机速度越快时空气阻力越大,所以当地的重力加速度的值应该比虚线框中倾斜直线段加速度最大值还要大,因为此时手机已经下落了一段时间,具有了一定的速度,空气阻力的影响使测得的实际加速度小于重力加速度;所以重力加速度的值比虚线框中倾斜直线段加速度的平均值大,故C错误,D正确。
故选D。
4.(23-24高一上·河北石家庄·期中)两位同学合作,用刻度尺可测人的反应时间,甲捏住尺的上端,乙在尺的下部做握尺的准备(但不与尺接触),当看到甲放开手时,乙立即握住尺,已知尺子下落后握住尺的位置指示在45.00cm处,由此测得乙同学的反应时间约为( )
A.0.04s B.0.1s C.0.3s D.2.0s
【答案】C
【详解】根据自由落体公式
可得
故选C。
5.(23-24高三上·四川绵阳·阶段练习)以下关于物理学史和物理方法的叙述中正确的是( )
A.牛顿测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
B.在建立合力、分力、重心、质点等概念时都用到了等效替代法
C.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分为很多小段,每一小段近似看成匀速直线运动,然后把各段位移相加,应用了“微元法”
D.伽利略利用斜槽实验,直接得到了自由落体规律
【答案】C
【详解】A.卡文迪许在测定引力常量的实验中运用了放大法测微小量,故A错误;
B.在建立合力、分力、重心等概念时都用到了等效替代法,在建立质点概念时用到了理想模型法,故B错误;
C.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分为很多小段,每一小段近似看成匀速直线运动,然后把各段位移相加,这是应用了“微元法”,故C正确;
D.伽利略利用斜槽实验,再通过合理的外推,得到了自由落体规律,故D错误。
故选C。
6.(23-24高一上·江西南昌·期中)巴以冲突中,无人机被广泛用来扔炸弹,有三架无人机、、,离地面的高度分别为。若先后顺次由静止释放炸弹,炸弹刚好同时落到地面,释放炸弹时无人机静止在空中,不计空气阻力,则( )
A.三者到达地面时的速度大小之比是3∶2∶1
B.三者运动时间之比为
C.与开始下落的时间差等于与开始下落的时间差
D.若三个炸弹同时释放,落至地面的时间之比为
【答案】B
【详解】A.根据
三者到达地面时的速度大小之比是
故A错误;
BD.根据
三者运动时间之比为
若三个炸弹同时释放,落至地面的时间之比为
故B正确,D错误;
C.b与a开始下落时间差
与开始下落的时间差
则
故C错误。
故选B。
考点二 加速度的分析与计算
7.(23-24高一下·福建福州·期中)一同学将排球自O点垫起,排球竖直向上运动,随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力忽略不计。则该排球( )
A.上升时间等于下落时间
B.离开O点时的速度与落回O点的的速度相同
C.达到最高点时加速度为零
D.上升加速度与下降加速度方向相反
【答案】A
【详解】A.排球上升和下降过程中加速度相等均为g,则竖直上抛运动根据运动的对称性可知上升时间等于下落时间,选项A正确;
B.离开O点时的速度与落回O点的的速度大小相同,但方向不同,选项B错误;
C.达到最高点时加速度为g,选项C错误;
D.上升加速度与下降加速度方向相同,均为竖直向下,选项D错误。
故选A。
8.(23-24高一上·吉林延边·期中)某同学在高台边将一物块以某一速度竖直向上抛出,抛出后经2s物块上升到最高点,再经过3s物块落到地面。不计空气阻力的影响,g取,则以下说法正确的是( )
A.物块抛出点距地面的高度为20m B.物块落地时的速度大小为30m/s
C.物块刚抛出时的速度大小为10m/s D.物块在第3秒内的位移大小为10m
【答案】B
【详解】AC.物块向上运动的过程可以反向看成自由落体,物块上升过程
物块刚抛出时的速度大小为
物块下落的高度
物块抛出点距地面的高度
故AC错误;
B.物块下落的过程为自由落体,故物块落地时的速度大小为
故B正确;
D.物块运动的第3秒是物块下落过程的第1秒,故物块在第3秒内的位移大小为
故D错误。
故选B。
9.(23-24高一上·内蒙古赤峰·期中)将一小球以某一初速度竖直向上抛出,经落回抛出点。不计空气阻力,重力加速度取,下列说法正确的是( )
A.小球上升的最大高度为
B.小球抛出时的初速度为
C.小球落回抛出点时的速度为
D.小球在内的平均速度为
【答案】B
【详解】A.将一小球以某一初速度竖直向上抛出,经落回抛出点,根据对称性可知,时小球运动至最高点,小球上升的最大高度为
故A错误;
B.小球抛出时的初速度为
故B正确;
C.小球落回抛出点时的速度为
故C错误;
D.小球在内位移为零,小球在内的平均速度为
故D错误。
故选B。
10.(23-24高一上·黑龙江哈尔滨·期中)将物体竖直向上抛出后,不计空气阻力,能正确表示其速率v随时间t变化关系的图线是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】依题意,物体做竖直上抛运动,取竖直向上为正方向,上升过程,有
可知物体速率随时间增加而减小,到运动到最高点时速率为零,同理下降过程,有
可知物体速率随时间增加而增大。由竖直水平运动的对称性可知,两个过程中速率随时间t变化关系的图线具有对称性。
故选C。
11.(23-24高一上·湖北宜昌·期中)如图所示,从地面竖直上抛一物体A,同时在离地面某一高度H处有一物体B开始自由下落,两物体在空中同时到达同一高度h时速度大小均为v,则下列说法正确的是( )
A.两物体在空中运动的加速度相同,运动的时间相等
B.A上升的最大高度小于B开始下落时的高度H
C.两物体在空中同时达到的同一高度的位置h一定在B开始下落时高度H的中点下方
D.A上抛的初速度与B落地时速度大小均为2v
【答案】D
【详解】AD.设两物体从下落到相遇的时间为t,竖直上抛物体的初速度为v0,则由题有
解得
v0=2v
根据竖直上抛运动的对称性可知,B自由落下到地面的速度为2v,在空中运动时间为
A竖直上抛物体在空中运动时间为
故D正确,A错误。
B.物体A能上升的最大高度为
B开始下落的高度为
显然两者相等。故B错误。
C.两物体在空中同时达到同一高度时,B下降的高度为
两物体在空中同时达到的同一高度的位置h在B开始下落时高度H的中点上方,故C错误。
故选D。
12.(23-24高一上·山东青岛·期中)将某物体以的初速度竖直上拋,不计空气阻力,g取,在内物体( )
A.位移大小为,方向竖直向上
B.路程为
C.速度改变量的大小为
D.平均速度大小为,方向竖直向上
【答案】A
【详解】A.物体运动至最高点的时间为
物体运动至最高点的距离为
内物体运动的距离为
在内物体的位移大小为
方向竖直向上,故A正确;
B.在内物体的路程为
故B错误;
C.速度改变量的大小为
故C错误;
D.平均速度大小为
方向竖直向上,故D错误。
故选A。
13.(22-23高一上·内蒙古乌海·期中)如图所示,小球甲从距离地面高度为处以速度竖直向上抛出,同时小球乙从距离地面高度为处开始自由下落,小球运动的过程中不计空气阻力,重力加速度取,则下列说法中正确的是( )
A.小球乙落地前,两小球的速度差不变
B.落地前的运动过程中小球甲、乙的平均速率之比为
C.至小球乙落地时,甲、乙两球的位移大小之比为
D.小球甲、乙运动的第1s内位移不相同
【答案】ABD
【详解】A.取竖直向上为正方向,小球乙落地前,甲球与乙球的速度差为
即小球乙落地前,两小球的速度差保持恒定,故A正确;
B.对甲球,取竖直向上为正方向,对整个过程,有
解得甲球运动的总时间
甲球上升的最大高度为
则甲球运动的总路程为
甲球整个过程平均速率为
对乙球,根据自由落体运动位移—时间的公式,可得
乙球经过的路程为
落地前的运动过程中小球乙的平均速率为
落地前的运动过程中小球甲、乙的平均速率之比为
故B正确;
D.小球甲上升到最高点的时间
位移大小
方向竖直向上
乙运动的第1s内位移
方向竖直向下,所以小球甲、乙运动的第1s内位移不相同,故D正确;
C.小球乙落地时,甲球刚好回到出发位置,位移为零,至小球乙落地时,甲、乙两球的位移大小之比为0,故C错误。
故选ABD。
14.(23-24高一上·山西临汾·阶段练习)一根轻质细线将2个薄铁垫片A、B连接起来,一同学用手固定B,此时A、B间距为3L,A距地面为L,如图所示。由静止释放A、B,不计空气阻力,且A、B落地后均不再弹起。从开始释放到A落地历时,A落地前的瞬时速率为,从A落地到B落在A上历时,B落在A上前的瞬时速率为,则( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【详解】AB.时间内下落L,内下落3L,根据初速度为零的匀加速直线运动比例关系
A错误,B正确;
CD.由自由落体运动的速度公式
,
得
C正确,D错误。
故选BC。
15.(23-24高一上·吉林长春·期中)如图是唐河一高某班物理兴趣小组由刻度尺改造的一把测反应时间的尺子(0刻线在下端,时间刻度已标在尺上)。测量时,被测试者食指和拇指成钳状与0刻线同一水平线上,看到尺子下落的同时去捏尺子,通过捏到的刻度可以直接读出反应时间。关于这把尺子的说法正确的是( )
A.该尺子是根据自由落体运动规律制成的
B.该尺子刻度是均匀的
C.该尺子刻度是不均匀的
D.如果把此尺子移到赤道上使用,相同情况下测得的反应时间偏小
【答案】ACD
【详解】A.该尺子是根据自由落体运动规律
尺子下落的高度与时间对应制成的,选项A正确;
BC.根据
下落的高度和时间不是线性关系,可知该尺子刻度不是均匀的,下密上疏,选项B错误,C正确;
D.如果把此尺子移到赤道上使用,因重力加速度偏小,则相同时间内下落的高度偏小,则相同情况下测得的反应时间偏小,选项D正确。
故选ACD。
16.(23-24高一下·重庆长寿·期中)如图所示,在离水平地面高度为1m处将一小球以的初速度竖直向上抛出,已知小球在空中运动的加速度大小始终为,方向竖直向下,取抛出时刻为0时刻,则( )
A.小球上升到最高点所用时间为0.4s
B.小球上升到最高点时离水平地面的高度为2m
C.小球从抛出到落到水平地面共经历了1s
D.小球在0.2s时和0.6s时经过同一位置
【答案】ACD
【详解】ABC.小球上升到最高点所用时间为
小球上升到最高点时离水平地面的高度为
小球从最高点落回地面所用时间为
则小球从抛出到落到水平地面共经历的时间为
故AC正确,B错误;
D.由竖直上抛运动位移公式
可得小球在0.2s时的位移为
小球在0.6s时的位移为
所以小球在0.2s时和0.6s时经过同一位置,故D正确。
故选ACD。
17.(23-24高一上·陕西咸阳·期中)某天文爱好者做出如下假设:未来人类宇航员登上火星,在火星表面将小球竖直上抛,取抛出位置O点处的位移x=0,从小球抛出开始计时,以竖直向上为正方向,通过计算机得出小球运动的的 图像如图所示(其中a、b均为已知量)。下列说法正确的是( )
A.小球的加速度g=2a
B.小球在秒时到达最大高度
C.小球竖直上抛的初速度为a
D.小球从O点上升的最大高度为
【答案】AD
【详解】AC.根据
可得
结合图像有
,
解得
g=2a,
A正确,C错误;
B.小球到达最大高度的时间
结合上述解得
故B错误;
D.小球从O点上升的最大高度
结合上述解得
故D正确。
故选AD。
18.(23-24高一上·江苏镇江·期中)在高为的山崖顶上将一小球以的速度竖直向上抛出,不计空气阻力,重力加速度取,求:
(1)小球能上升到离地面的最大高度H;
(2)小球从抛出到落回抛出点所经历的时间t;
(3)物体从抛出到落到地面的时间和落地时的速度大小。
【答案】(1)45m;(2)4s;(3)5s,30m/s
【详解】(1)小球竖直向上抛出上升的高度
小球能上升到离地面的最大高度
(2)上升过程的时间为t1,则
由对称性得,小球从抛出到落回抛出点所经历的时间
解得
(3)规定竖直向上为正方向,整个过程小球做匀变速直线运动,则
解得
,
即物体从抛出到落到地面的时间为5s,落地时的速度大小为30m/s。
19.(23-24高一上·山东泰安·期中)如图所示,有一根长为的木棍,悬挂在某房顶上,一窗口高为,木棍B端离窗口上沿的距离,窗口下边缘离地面的竖直高度。现让木棍从初始位置自由下落并经过窗口(不计空气阻力,木棍下落过程中保持竖直状态,取),则:
(1)求木棍B端下落到窗口上沿所用的时间;
(2)求木棍通过窗口所用的时间;
(3)若在木棍正下方的地面上有一个小球,当木棍B端到达窗口上沿时,地面上的小球立即以某一初速度向上抛出,小球返回出发点时恰能与木棍B端相遇,求小球的初速度。
【答案】(1)1s;(2)0.2s;(3)5m/s
【详解】(1)设木棍B端下落到窗口上沿所用时间为,则有
解得
(2)设木棍A端下落到窗口下沿所用时间为,则有
解得
则木棍通过窗口所用的时间为
(3)B端到达窗口上沿时的速度为
设木棍B端到达地面的时间为,则有
解得
则小球上抛和下落的总时间为
则小球抛出时的速度大小为
20.(23-24高一上·江西·期中)在杭州亚运会女子十米台跳水决赛中,运动员全红婵在最后一跳上演逆袭,以出色的表现夺得冠军。图甲为全红婵比赛时的情景,假设她以4m/s的初速度从跳台向上跃起,到最高点后自由下落,入水后以的加速度向下做匀减速运动,速度减为零后立即上浮。将全红婵视为质点,起跳过程可视为竖直上抛运动,运动轨迹如图乙所示,,重力加速度g取,不计空气阻力,求:
(1)全红婵在跳台上起跳后上升的最大高度(相对于跳台);
(2)全红婵运动至跳台下方1m处时的速度大小;
(3)全红婵从起跳到水下最低处的位移。
【答案】(1);(2);(3);且位移方向竖直向下
【详解】(1)设全红婵在跳台上起跳后上升的最大高度为,则
解得
(2)由全红婵从最高处自由下落,可知
解得
(3)设全红婵刚入水时速度大小为,入水后下降的高度为,根据题意,全红婵在空中自由下落
入水后
从起跳到水下最低处的位移
代入数据,联立解得
且位移方向竖直向下
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