第03讲 自由落体和竖直上抛运动 多过程问题（专项训练）（湖南专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 以“知识解构-题型演练-重难突破-真题实战”为逻辑链，系统构建自由落体与竖直上抛运动的方法体系，突出运动对称性、多过程分析等核心解题技巧。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |巩固·知识解构|2知识点|自由落体比例关系、竖直上抛对称性与多解性|从运动性质到规律公式，构建匀变速直线运动认知框架| |模拟·基础演练|3题型16题|矢量方向分析、多过程分段法|题型与规律对应，强化公式应用与过程建模能力| |重难·创新演练|6题|新情境问题转化、实际运动建模|结合生活场景，提升科学推理与质疑创新素养| |真题·实战演练|6高考题|高频考点突破、解题规范性训练|对接高考命题趋势，巩固运动观念与科学论证能力|

第03讲 自由落体和竖直上抛运动　多过程问题（专项训练） 目 录 巩固·知识解构 1 知识点1 自由落体运动 1 知识点2 竖直上抛运动 2 模拟·基础演练 3 题型01 自由落体运动规律的应用 3 题型02 竖直上抛运动规律的应用 7 题型03 匀加速直线运动的多过程问题 13 重难·创新演练 13 真题·实战演练 15 巩固·知识解构 知识点1 　自由落体运动 1．运动性质 自由落体运动和竖直上抛运动都是匀变速直线运动。 2．自由落体运动 (1)条件：物体只受重力，从静止开始下落。 (2)基本规律 ①速度与时间的关系式：v＝gt。 ②位移与时间的关系式：。 ③速度与位移的关系式：v2＝2gh。 (3)伽利略对自由落体运动的研究 ①伽利略通过逻辑推理的方法推翻了亚里士多德的“重的物体比轻的物体下落快”的结论。 ②伽利略对自由落体运动的研究方法是逻辑推理→猜想与假设→实验验证→合理外推。这种方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来。 。⚠特别提醒 自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，可利用比例关系及推论等规律解题。 ①从开始下落，连续相等时间内下落的高度之比为1∶3∶5∶7∶…。 ②Δv＝gΔt。相等时间内，速度变化量相同。 ③连续相等时间T内下落的高度之差Δh＝gT2 知识点2 竖直上抛运动 1.运动特点：初速度方向竖直向上，加速度为g，上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做自由落体运动。 2.运动性质：匀变速直线运动。 3.基本规律 速度与时间的关系式：v＝v0－gt。 位移与时间的关系式：h＝v0t－gt2。 速度与位移的关系式：。 上升的最大高度：H＝。 上升到最高点所用时间：t上＝。 ⚠特别提醒 竖直上抛运动的重要特性 (1)对称性：如图所示，物体以初速度v0竖直上抛，A、B为途中的任意两点，C为最高点。 ①时间对称性：物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等，同理有tAB＝tBA。 ②速度对称性：物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等，方向相反。 (2)多解性：在竖直上抛运动中，当物体经过抛出点上方某一位置时，可能处于上升阶段，也可能处于下落阶段，因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解，也可能造成路程多解 。 模拟·基础演练 考查重点：要围绕自由落体、竖直上抛的运动规律、公式及推论展开，侧重理解运动特点与矢量方向，常考查竖直上抛运动的对称性、多解问题，也会结合运动图像、追及问题综合命题。匀变速直线运动的多过程问题一直的高考考查的热点。 ⏳题型01 自由落体运动规律的应用 1．（2026·湖南衡阳市第一中学一模）跳水运动员保持直立状态，双脚朝下由静止开始下落。开始时双脚距离水面5m。下列说法正确的是（　　） A．运动员在空中运动的时间约为2s B．运动员在空中运动的时间约为1s C．运动员入水时速度大小约为5m/s D．运动员入水时速度大小约为1m/s 【答案】B 【详解】AB．根据位移时间关系 代入数据解得运动员在空中运动的时间 故B正确，A错误； CD．运动员入水时速度大小 代入数据可得运动员入水时速度大小 故CD错误。 故选B。 2.（多选）（2026·湖南怀化·三模）做自由落体运动的质点依次通过、、三点，已知相邻两点的时间间隔，下落高度，下列判断正确的是（　　） A．质点是从点开始下落的 B．点与开始下落点间距离为 C．质点经过点时的速度为 D．过点后再经过时间，质点下落的距离为 【答案】BC 【详解】A．设点速度为，加速度为。由题可知，，，。根据位移公式有， 联立解得， 因为A点速度不是零，所以质点不是从点开始下落的，故A错误； B．设开始下落点为，则 解得，故B正确； C．质点经过点时的速度，故C正确； D．过点后再经过时间，根据位移差公式可知 解得过点后再经过时间，质点下落的距离为，故D错误。 故选BC。 3.（2026高三上·湖南岳阳·期末）如图所示，直杆长，圆筒高，直杆位于圆筒正上方处。圆筒离地面足够高，直杆从静止开始自由下落，并能竖直无接触穿过圆筒。g取，忽略空气阻力，由此可知（　　） A．直杆开始自由下落到下端刚好到达圆筒A端高度时经历的时间为 B．直杆穿过圆筒所用的时间为 C．若直杆下端刚好到达圆筒A端高度时，同时释放圆筒自由下落，则直杆穿过圆筒的时间为 D．若直杆开始自由下落的同时，将圆筒以的初速度竖直上抛，则在圆筒达到最高点时，直杆下端刚好与圆筒A端处于同一高度 【答案】C 【详解】A．直杆开始自由下落到下端刚好到达圆筒A端时，下降高度为，故自由落体的时间，故A错误； B．直杆开始自由下落到上端刚好穿出圆筒时，下降高度为 故自由落体的时间 直杆穿过圆筒所用的时间为，故B错误； C．若直杆下端刚好到达圆筒A端高度时，可知此时直杆的速度大小为 释放圆筒自由下落，两者均存在竖直向下的重力加速度g，则以圆筒为参考系，直杆做匀速运动，穿过圆筒的时间为，故C正确； D．若直杆开始自由下落的同时，将圆筒以的初速度竖直上抛，圆筒达到最高点用时 该段时间内，圆筒上升高度为 直杆下降高度为 可知直杆下端与圆筒A端相距，故D错误。 故选C。 4.（2026·新疆·一模）月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的。若宇航员登陆月球后，将小球从某高度由静止释放，经时间落地，宇航员返回地球后，再将小球从相同高度由静止释放，不计空气阻力，则小球的下落时间为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据自由落体运动公式，下落高度 其中为重力加速度，为下落时间。高度h相同，因此为常数。设地球重力加速度为 ，则月球重力加速度 月球上时间为，地球上时间为，有 代入，得 简化得 所以 ，故选D。 5．（2026·辽宁锦州·二模）小明在小区发现从高空下落一苹果核，随即按下相机快门，相机曝光时间为。照片中楼层高度为、苹果核落地前瞬间形成的拖尾长为。已知楼层实际高度为，忽略苹果核的初速度与空气阻力。重力加速度，则该苹果核下落总时间约为（　　） A．0.1s B．0.3s C．3s D．10s 【答案】C 【解析】楼层实际高度为3m，照片中楼层高度为3cm，则缩放比例 照片中拖尾长3mm，则对应实际位移 曝光时间0.01s极短，这段时间内的平均速度近似等于落地瞬时速度，则有 忽略苹果核的初速度与空气阻力，苹果核做自由落体运动，根据 解得总下落时间t=3s 故选C。 6．（2026·陕西咸阳·一模） “跳楼机”游戏以惊险刺激深受年轻人的欢迎，某“跳楼机”的基本原理是将巨型娱乐器械由升降机送到离地面139 m的高处，然后让座舱自由落下。落到离地面59 m高时，制动系统开始启动，使座舱均匀减速，到达离地面9 m时速度为零。（取g=10 m/s2）试求： （1）此过程中的最大速度大小； （2）从开始下落到静止的总时间。 【答案】（1）40 m/s （2）6.5s 【解析】（1）自由落体运动的距离 由 得此过程中的最大速度 （2）后50 m匀减速运动，根据 解得a=-16 m/s2 加速度大小为16 m/s2，方向竖直向上； 自由落体的时间 减速运动的时间 故 t=t1+t2=6.5s ⏳题型02 竖直上抛运动的应用 7．（2026·湖南岳阳第二中学模拟）为了研究竖直上抛的规律，将一物体从地面上方高的位置，以的初速度竖直向上抛出，若不计空气阻力，重力加速度取，以抛出点为初始位置，竖直向上为正方向。则下列说法正确的是（　　） A．物体在空中运动的时间为 B．物体落地时速度大小为 C．物体被抛出的第末，物体的位移为 D．物体距离地面的最大高度是 【答案】D 【解析】AD．运动至最高点的过程中，有   解得s，m 则离地面的最大高度为m 从最高点到落地的时间满足 则物体在空中运动的时间为s，故A错误，D正确； B．根据速度公式可知，物体落地时速度大小m/s，故B错误； C．物体上升到最高点需用1s，从最高点运动1.5s的距离为 则物体被抛出的第2.5s末，物体的位移为，故C错误； 故选D。 8.（2026·河南·三模）一同学站在高台上，将一小球以v0=5m/s的速度竖直向上抛出，小球最终落到地面上。已知抛出点距离地面的高度h=30m，重力加速度g大小取10m/s²，不计空气阻力，最后1s内小球运动的位移大小为（　　） A．15m B．20m C．25m D．30m 【答案】B 【解析】整个过程是匀变速直线运动，根据位移时间关系可得 解得 则第2s时的速度 第3s时的速度 则最后1s内对应的位移为 所以位移大小为20m。 故选B。 9．（2026·湖南娄底实验中学模拟）库里在训练中进行定点罚球竖直抛球练习，将篮球从离手高度处竖直上抛，经过时间t后在同一位置接住篮球。不计空气阻力，重力加速度大小为g，取竖直向上为正方向，篮球从抛出到再被接住的过程中，下列说法正确的是（　　） A．篮球上升的最大距离为 B．篮球抛出时的速度大小为 C．篮球速度的变化量为 D．篮球的平均速率为 【答案】B 【解析】A．竖直上抛运动上升和下落过程具有对称性，已知篮球运动的总时间为，故上升、下落的时间均为 篮球上升的最大距离等于自由下落的位移，所以篮球上升的最大距离为，故A错误； B．由于篮球全过程的位移为0，则根据竖直上抛位移与时间的关系式 解得篮球抛出时的速度大小为，故B正确； C．以竖直向上为正方向，则篮球抛出时的速度为，接住时的速度为，所以速度的变化量为，故C错误； D．平均速率为总路程与总时间的比值，篮球全过程的总路程为 故平均速率为，故D错误。 故选B。 10.（2026·湖南师大附中月考）升降机从井底以5m/s的速度向上匀速运行，某时刻一螺钉从升降机底板松脱，再经过4s升降机底板上升至井口，此时螺钉刚好落到井底，不计空气阻力，取重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．螺钉松脱后做自由落体运动 B．螺钉落到井底时的速度大小为40m/s C．矿井的深度为60m D．矿井的深度为80m 【答案】D 【解析】A. 螺钉松脱时有向上的初速度 5m/s，故做竖直上抛运动，不是自由落体运动，故 A 错误； B. 设向下为正方向，螺钉初速度 ，加速度 ，时间 ，落至井底的速度 故 B 错误； CD. 螺钉位移（方向向下） 此即螺钉松脱点至井底的距离。升降机匀速上升，4 s 内上升距离 此即松脱点至井口的距离。设井深为 ，则 解得 ，故 C 错误，D正确。故选 11.（2026·陕西榆林·二模）杂技演员每隔相等时间竖直向上抛出一小球（不计一切阻力，小球间互不影响，重力加速度的大小为），若每个小球抛出时的初速度大小都是，他一共有5个小球，要想使节目连续不断表演下去，在他的手中总要有1个小球停留，则每个小球在手中停留的时间约为（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】单个小球竖直上抛运动的时间 由运动对称性，下落时间和上升时间相等，因此小球在空中总时间 由于共有5个小球，手中始终停留1个，说明同一时刻空中有个小球，要使表演连续，相邻两次抛球的时间间隔（即小球在手中停留的时间）需把总空中时间均分，因此每个小球在手中停留的时间，故选C。 12.小洋同学在一次观看跳水比赛时，想到了一些问题。他做了如下假设：比赛时，将运动员看作1.6m长的竖直细杆，离开跳台后在空中做竖直上抛运动（不考虑起跳时跳台的形变，且下落过程中运动员不会与跳台相撞），整个运动过程中始终保持竖直方向，不转动。运动员在距水面10m的跳台向上跳起，离开跳台时速度。该同学上网查得重力加速度大小，且运动员从接触水面到身体全部入水过程视为做减速直线运动，其速度与入水深度关系为，（其中l为运动员的身长，h为入水的长度，为入水时的速度）；身体全部入水后做匀减速直线运动，加速度大小为，直到停止时触底。下列说法正确的是（　　） A．运动员到达最高点时离跳台的距离为1m B．运动员身体全部入水时的速度为7m/s C．运动员起跳到最高点的时间0.2s D．运动员从起跳至到达池底的过程中，全程的平均速度约为5.17m/s 【答案】D 【详解】A．运动员竖直上抛到最高点时速度为0，由竖直上抛速度位移公式 解得，故A错误； B．最高点到水面的距离 运动员刚入水时速度 全部入水时入水长度 代入题给速度公式得，故B错误； C．起跳到最高点的时间由 得，故C错误； D．全程总位移：跳台到水面10m+身长1.6m+全部入水后匀减速位移，其中 总位移大小 上升时间，最高点到水面时间 入水过程，由 则入水过程的时间为 入水后匀减速时间 总时间。 平均速度大小，故D正确。 故选D。 ； ⏳题型03 匀变速直线运动的多过程问题 13.（2026·湖南衡阳第一中学·模拟预测）电子不停车快捷收费系统又称ETC，相比人工收费，大大提高了通行效率，但由于ETC通信技术的限制，一般限速不超过20km/h。假设ETC收费车道和人工收费车道的长度均为40m，司机驾车进入两种收费通道的车速均为18km/h，走ETC车道的汽车以18km/h匀速通过，而走人工车道的汽车从进入收费车道就立刻开始匀减速，直至减速到零时刚好停在收费窗口位置，经过1min的停车缴费后，再匀加速驶离收费通道，刚好在离开收费通道时的车速恢复至18km/h，则（　　） A．走人工收费通道的总时间为68s B．通过人工收费通道的平均速度为2.5m/s C．走ETC收费通道比走人工收费通道节约时间为68s D．由于人工收费窗口到通道两端距离未知，无法计算通过人工收费通道的具体时间 【答案】C 【详解】AD．走人工收费通道，汽车由5m/s匀减速到零再匀加速到5m/s的过程中，不计停车收费的时间，汽车的平均速度为2.5m/s，所以汽车通过人工车道汽车行驶的时间为 s=16s 加上停车缴费的时间总共通过人工收费通道的时间为 故A、D错误； B．走人工收费通道的平均速度 = 故B错误； C．走ETC车道的时间 s=8s 故比走人工收费通道节约 故C正确； 故选C。 14.（2026·江西新余·模拟预测）如图所示，滑块从位置由静止开始向左做加速度大小为的匀加速直线运动，经过S到达点，处有弹性挡板未画出，滑块在处速度大小不变反弹，做加速度大小为的匀减速运动，、间距离为，滑块在处碰撞时间不计，滑块在S点左右两侧滑动的总时间之比为，S点距离点的距离为（　　） A． B． C．5m D． 【答案】C 【详解】滑块向左加速至R位置时，根据速度与位移的关系有 解得滑块到达处时的速度为 上述匀加速过程经历的时间 利用逆向思维，反弹后匀减速运动至0经历的时间与位移为 令匀加速过程由S到的时间为，匀减速过程由到S的时间为，利用逆向思维，根据位移公式有 滑块在S点左侧滑动的时间为，滑块在S点右侧滑动的时间为，则有 联立可解得 易得S点距离点的距离为 则S点距离点的距离为 故选。 15.（25-26·江苏苏州·期中）根据《中华人民共和国道路交通安全法》第四十七条规定：机动车行经人行横道时，应当减速行驶；遇行人正在通过人行横道，应当停车让行。某司机驾驶汽车正以的速度在平直的道路上行驶。他看到斑马线上有行人后立即刹车，加速度大小为，车停住时车头刚好碰到斑马线，等待行人后（人已走过），又用了的时间匀加速至原来的速度，设开始刹车时为计时起点（即），求： (1)汽车在前内的位移大小； (2)汽车因礼让行人而延迟的时间。 【答案】(1)20m (2)14.5s 【详解】（1）设汽车刹车停下来需要时间，则有 10s末汽车已停止且未重新启动，则汽车在前10s内的位移为 （2）根据题意可知，加速过程的位移大小为 正常情况下司机通过该段路的时间为 汽车因礼让行人而延迟的时间为 16.（2026·云南昆明·一模）春节期间，小明和家人在水平桌面上玩推盒子游戏。如图所示，将盒子从O点推出，盒子最终停止位置决定了可获得的奖品。在某次游戏过程中，推出的盒子从O点开始做匀减速直线运动，刚好停在e点。盒子可视为质点，a、b、c、d、e相邻两点间距离均为0.25m，盒子从d点运动到e点的时间为0.5s。下列说法正确的是（　　） A．盒子运动的加速度大小为1m/s2 B．盒子运动到a点的速度大小为2m/s C．盒子运动到c点的速度大小为1m/s D．盒子从a点运动到e点的时间为2s 【答案】B 【详解】A．由题知，滑块在停止运动前的最后0.5s内通过的距离为0.25m，根据逆向思维法有 代入数据有 故A错误； B．根据逆向思维法有 解得盒子运动到a点的速度大小为 故B正确； C．根据逆向思维法有 解得盒子运动到c点的速度大小为 故C错误； D．根据逆向思维法有 盒子从a点运动到e点的时间为 故D错误。 故选B。 重难·创新演练 结合生活实际(T1T2);结合实际新考法考查(T3T6);新角度考查研究方法(T4T5); 1. ▶新情境◀（2026·四川成都·二模）2025年11月19日，清华学子邵雨琪在第十五届全运会女子跳高决赛中获得金牌，若起跳过程中，其重心上升的高度约为0.8m，请估算她起跳离地时，竖直向上速度为（　　） A．2m/s B．3m/s C．4m/s D．5m/s 【答案】C 【详解】起跳后运动员在竖直方向的运动可以看成竖直上抛运动，重心上升的高度约为，由竖直上抛运动的规律，有 解得竖直向上速度。 故选C。 2.▶新情境◀（2026·河北秦皇岛·模拟预测）如图所示为高速公路的ETC电子收费系统，ETC通道的长度（识别区起点到自动栏杆的水平距离）。某自动驾驶汽车以18km/h的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“嘀”的一声，汽车的自动驾驶系统发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，刹车的加速度大小为5m/s²，汽车静止时距自动栏杆的距离为3.9m，则自动驾驶系统的反应时间为（　　） A．0 B．0.02s C．0.04s D．0.2s 【答案】B 【详解】设自动驾驶系统的反应时间为，由题知汽车的速度， 汽车做匀速直线运动的位移为 汽车做匀减速直线运动的位移为 根据题意有 联立解得 故选B。 3.▶新考法◀（2026·山东东营·一模）利用相机的连拍功能，结合拍摄过程的曝光时间，可以获得运动残影来研究物体的运动。现定义：“曝光时间”Δt为每次快门开启进行拍摄的时间，“曝光间隔时间”t0为相邻两次快门执行“开启”操作的时间间隔，如图甲所示，Δt=0.02s，t0=0.1s。某同学打开相机连拍小球自由下落的影像，选取几段连续的残影，如图乙所示，若x1=2cm，g=10m/s2。通过理论计算，x3的长度为（　　） A．4cm B．6cm C．22cm D．42cm 【答案】B 【详解】设第一个曝光时间内的初速度为；根据运动学公式，第一个曝光时间内的位移 第三次曝光的初速度 第三次曝光时间内的位移 故选B。 4．▶新角度◀（25-26高三上·湖南岳阳·月考）离地高5h处的小球（视为质点）静止释放的同时，其正下方长为h的管从地面以初速度竖直上抛，球能从管穿过且互不影响，如题图所示，当球下落h时刚要进入管。不计空气阻力，则（    ） A．球穿过管的时间为 B．球穿过管的时间为 C．球落地时的速度为 D．球落地时的速度为 【答案】D 【详解】AB．由于球和管的加速度均为重力加速度，所以球相对于管做速度为的匀速直线运动，则球穿过管的时间为，故AB错误； CD．当球下落h时刚要进入管，设该过程所用时间为，则有， 可得 设球落地时的速度为，则有 解得，故C错误，D正确。 故选D。 5.▶新角度◀（2026·云南昭通·一模）（多选）自然界中很多动物的行为蕴藏着物理规律。如图所示，飞虫沿离地面高为的水平线以速度匀速飞行，经过点时，前方地面上点处一只青蛙以一定速度竖直跳起，青蛙恰在最高点处捉住飞虫。飞虫与青蛙均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．飞虫从点到被捉住飞行的距离为 B．飞虫从点到被捉住飞行的距离为 C．青蛙起跳的速度大小为 D．青蛙起跳的速度大小为 【答案】BD 【详解】CD．根据题意可知，青蛙竖直向上跳起，做竖直上抛运动，上升的最大高度为，则由和 可得，青蛙上升到最高点所用时间为 青蛙起跳的速度大小为，故C错误，D正确； AB．青蛙恰在最高点处捉住飞虫，则有，故A错误，B正确。 故选BD。 6.▶新考法◀（2026·湖南长沙实验中学·一模）篮球运动中，球员需要拼抢篮板，合适的起跳时机有助于让自己在更高处接到球，若时刻篮球自离地面处的点开始竖直下落，初速为零，球员未起跳时手位于点，距离地面，假设球员起跳后点随身体做初速为的竖直上抛运动，不计一切阻力，忽略篮球和手的体积，重力加速度，则： （1）该球员起跳后点可以上升的最大高度是多少？ （2）若球员在时刻同时起跳，试判断球员是否可以在上升过程中接到篮球？ 【答案】（1） （2）不可以 【解析】（1）球员起跳后M点做竖直上抛运动，根据速度与位移的关系式有 解得 （2）若球员在时刻同时起跳，利用逆向思维可知球员速度减为零所用时间为 此时间内，篮球的位移为 由于 可知，球员不可以在上升过程中接到篮球。 、真题·实战演练 高频考点：自由落体运动规律的应用、匀变速直线运动的多过程问题。 1.（2025·安徽·高考真题）汽车由静止开始沿直线从甲站开往乙站，先做加速度大小为a的匀加速运动，位移大小为x；接着在t时间内做匀速运动；最后做加速度大小也为a的匀减速运动，到达乙站时速度恰好为0。已知甲、乙两站之间的距离为，则（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由题意可知，设匀加速直线运动时间为，匀速运动的速度为， 匀加速直线运动阶段，由位移公式 根据逆向思维，匀减速直线运动阶段的位移等于匀加速直线运动阶段的位移， 则匀速直线运动阶段有 联立解得 再根据 解得 BCD错误，A正确。 故选A。 2．（2024·广西·高考真题）让质量为的石块从足够高处自由下落，在下落的第末速度大小为，再将和质量为的石块绑为一个整体，使从原高度自由下落，在下落的第末速度大小为，g取，则（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】重物自由下落做自由落体运动，与质量无关，则下落1s后速度为 故选B。 3．（2022·湖北·高考真题）我国高铁技术全球领先，乘高铁极大节省了出行时间。假设两火车站W和G间的铁路里程为1080 km，W和G之间还均匀分布了4个车站。列车从W站始发，经停4站后到达终点站G。设普通列车的最高速度为108 km/h，高铁列车的最高速度为324 km/h。若普通列车和高铁列车在进站和出站过程中，加速度大小均为0.5 m/s2，其余行驶时间内保持各自的最高速度匀速运动，两种列车在每个车站停车时间相同，则从W到G乘高铁列车出行比乘普通列车节省的时间为（　　） A．6小时25分钟 B．6小时30分钟 C．6小时35分钟 D．6小时40分钟 【答案】B 【详解】108 km/h=30m/s，324 km/h=90m/s 由于中间4个站均匀分布，因此节省的时间相当于在任意相邻两站间节省的时间的5倍为总的节省时间，相邻两站间的距离 普通列车加速时间 加速过程的位移 根据对称性可知加速与减速位移相等，可得匀速运动的时间 同理高铁列车加速时间 加速过程的位移 根据对称性可知加速与减速位移相等，可得匀速运动的时间 相邻两站间节省的时间 因此总的节省时间 故选B。 4．（2022·全国·高考真题）长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶，速率为v0，要通过前方一长为L的隧道，当列车的任一部分处于隧道内时，列车速率都不允许超过v（v < v0）。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a，则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为（   ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由题知当列车的任一部分处于隧道内时，列车速率都不允许超过v（v < v0），则列车进隧道前必须减速到v，则有 v = v0 - 2at1 解得 在隧道内匀速有 列车尾部出隧道后立即加速到v0，有 v0 = v + at3 解得 则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为 故选C。 5．（2021·湖北·高考真题）2019年，我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10米跳台冠军。某轮比赛中，陈芋汐在跳台上倒立静止，然后下落，前5m完成技术动作，随后5m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动，重力加速度大小取10m/s2，则她用于姿态调整的时间约为（　　） A．0.2s B．0.4s C．1.0s D．1.4s 【答案】B 【分析】本题考查自由落体运动。 【详解】陈芋汐下落的整个过程所用的时间为 1.4s 下落前5m的过程所用的时间为 则陈芋汐用于姿态调整的时间约为 故选B。 6．（2023·广东·高考真题）铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。在喷泉钟的真空系统中，可视为质点的铯原子团在激光的推动下，获得一定的初速度。随后激光关闭，铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动，到达最高点后再做一段自由落体运动。取竖直向上为正方向。下列可能表示激光关闭后铯原子团速度或加速度随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．铯原子团仅在重力的作用，加速度g竖直向下，大小恒定，在v-t图像中，斜率为加速度，故斜率不变，所以图像应该是一条倾斜的直线，故选项AB错误； CD．因为加速度恒定，且方向竖直向下，故为负值，故选项C错误，选项D正确。 故选D。 故选BD。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第03讲 自由落体和竖直上抛运动　多过程问题（专项训练） 目 录 巩固·知识解构 1 知识点1 自由落体运动 1 知识点2 竖直上抛运动 2 模拟·基础演练 3 题型01 自由落体运动规律的应用 3 题型02 竖直上抛运动规律的应用 7 题型03 匀加速直线运动的多过程问题 13 重难·创新演练 13 真题·实战演练 15 巩固·知识解构 知识点1 　自由落体运动 1．运动性质 自由落体运动和竖直上抛运动都是匀变速直线运动。 2．自由落体运动 (1)条件：物体只受重力，从静止开始下落。 (2)基本规律 ①速度与时间的关系式：v＝gt。 ②位移与时间的关系式：。 ③速度与位移的关系式：v2＝2gh。 (3)伽利略对自由落体运动的研究 ①伽利略通过逻辑推理的方法推翻了亚里士多德的“重的物体比轻的物体下落快”的结论。 ②伽利略对自由落体运动的研究方法是逻辑推理→猜想与假设→实验验证→合理外推。这种方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来。 。⚠特别提醒 自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，可利用比例关系及推论等规律解题。 ①从开始下落，连续相等时间内下落的高度之比为1∶3∶5∶7∶…。 ②Δv＝gΔt。相等时间内，速度变化量相同。 ③连续相等时间T内下落的高度之差Δh＝gT2 知识点2 竖直上抛运动 1.运动特点：初速度方向竖直向上，加速度为g，上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做自由落体运动。 2.运动性质：匀变速直线运动。 3.基本规律 速度与时间的关系式：v＝v0－gt。 位移与时间的关系式：h＝v0t－gt2。 速度与位移的关系式：。 上升的最大高度：H＝。 上升到最高点所用时间：t上＝。⚠特别提醒 竖直上抛运动的重要特性 (1)对称性：如图所示，物体以初速度v0竖直上抛，A、B为途中的任意两点，C为最高点。 ①时间对称性：物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等，同理有tAB＝tBA。 ②速度对称性：物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等，方向相反。 (2)多解性：在竖直上抛运动中，当物体经过抛出点上方某一位置时，可能处于上升阶段，也可能处于下落阶段，因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解，也可能造成路程多解 。 模拟·基础演练 考查重点：要围绕自由落体、竖直上抛的运动规律、公式及推论展开，侧重理解运动特点与矢量方向，常考查竖直上抛运动的对称性、多解问题，也会结合运动图像、追及问题综合命题。匀变速直线运动的多过程问题一直的高考考查的热点。 ⏳题型01 自由落体运动规律的应用 1．（2026·湖南衡阳市第一中学一模）跳水运动员保持直立状态，双脚朝下由静止开始下落。开始时双脚距离水面5m。下列说法正确的是（　　） A．运动员在空中运动的时间约为2s B．运动员在空中运动的时间约为1s C．运动员入水时速度大小约为5m/s D．运动员入水时速度大小约为1m/s 2.（多选）（2026·湖南怀化·三模）做自由落体运动的质点依次通过、、三点，已知相邻两点的时间间隔，下落高度，下列判断正确的是（　　） A．质点是从点开始下落的 B．点与开始下落点间距离为 C．质点经过点时的速度为 D．过点后再经过时间，质点下落的距离为 3.（2026高三上·湖南岳阳·期末）如图所示，直杆长，圆筒高，直杆位于圆筒正上方处。圆筒离地面足够高，直杆从静止开始自由下落，并能竖直无接触穿过圆筒。g取，忽略空气阻力，由此可知（　　） A．直杆开始自由下落到下端刚好到达圆筒A端高度时经历的时间为 B．直杆穿过圆筒所用的时间为 C．若直杆下端刚好到达圆筒A端高度时，同时释放圆筒自由下落，则直杆穿过圆筒的时间为 D．若直杆开始自由下落的同时，将圆筒以的初速度竖直上抛，则在圆筒达到最高点时，直杆下端刚好与圆筒A端处于同一高度 4.（2026·新疆·一模）月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的。若宇航员登陆月球后，将小球从某高度由静止释放，经时间落地，宇航员返回地球后，再将小球从相同高度由静止释放，不计空气阻力，则小球的下落时间为（　　） A． B． C． D． 5．（2026·辽宁锦州·二模）小明在小区发现从高空下落一苹果核，随即按下相机快门，相机曝光时间为。照片中楼层高度为、苹果核落地前瞬间形成的拖尾长为。已知楼层实际高度为，忽略苹果核的初速度与空气阻力。重力加速度，则该苹果核下落总时间约为（　　） A．0.1s B．0.3s C．3s D．10s 6．（2026·陕西咸阳·一模） “跳楼机”游戏以惊险刺激深受年轻人的欢迎，某“跳楼机”的基本原理是将巨型娱乐器械由升降机送到离地面139 m的高处，然后让座舱自由落下。落到离地面59 m高时，制动系统开始启动，使座舱均匀减速，到达离地面9 m时速度为零。（取g=10 m/s2）试求： （1）此过程中的最大速度大小； （2）从开始下落到静止的总时间。 ⏳题型02 竖直上抛运动的应用 7．（2026·湖南岳阳第二中学模拟）为了研究竖直上抛的规律，将一物体从地面上方高的位置，以的初速度竖直向上抛出，若不计空气阻力，重力加速度取，以抛出点为初始位置，竖直向上为正方向。则下列说法正确的是（　　） A．物体在空中运动的时间为 B．物体落地时速度大小为 C．物体被抛出的第末，物体的位移为 D．物体距离地面的最大高度是 8.（2026·河南·三模）一同学站在高台上，将一小球以v0=5m/s的速度竖直向上抛出，小球最终落到地面上。已知抛出点距离地面的高度h=30m，重力加速度g大小取10m/s²，不计空气阻力，最后1s内小球运动的位移大小为（　　） A．15m B．20m C．25m D．30m 9．（2026·湖南娄底实验中学模拟）库里在训练中进行定点罚球竖直抛球练习，将篮球从离手高度处竖直上抛，经过时间t后在同一位置接住篮球。不计空气阻力，重力加速度大小为g，取竖直向上为正方向，篮球从抛出到再被接住的过程中，下列说法正确的是（　　） A．篮球上升的最大距离为 B．篮球抛出时的速度大小为 C．篮球速度的变化量为 D．篮球的平均速率为 10.（2026·湖南师大附中月考）升降机从井底以5m/s的速度向上匀速运行，某时刻一螺钉从升降机底板松脱，再经过4s升降机底板上升至井口，此时螺钉刚好落到井底，不计空气阻力，取重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．螺钉松脱后做自由落体运动 B．螺钉落到井底时的速度大小为40m/s C．矿井的深度为60m D．矿井的深度为80m 11.（2026·陕西榆林·二模）杂技演员每隔相等时间竖直向上抛出一小球（不计一切阻力，小球间互不影响，重力加速度的大小为），若每个小球抛出时的初速度大小都是，他一共有5个小球，要想使节目连续不断表演下去，在他的手中总要有1个小球停留，则每个小球在手中停留的时间约为（    ） A． B． C． D． 12.小洋同学在一次观看跳水比赛时，想到了一些问题。他做了如下假设：比赛时，将运动员看作1.6m长的竖直细杆，离开跳台后在空中做竖直上抛运动（不考虑起跳时跳台的形变，且下落过程中运动员不会与跳台相撞），整个运动过程中始终保持竖直方向，不转动。运动员在距水面10m的跳台向上跳起，离开跳台时速度。该同学上网查得重力加速度大小，且运动员从接触水面到身体全部入水过程视为做减速直线运动，其速度与入水深度关系为，（其中l为运动员的身长，h为入水的长度，为入水时的速度）；身体全部入水后做匀减速直线运动，加速度大小为，直到停止时触底。下列说法正确的是（　　） A．运动员到达最高点时离跳台的距离为1m B．运动员身体全部入水时的速度为7m/s C．运动员起跳到最高点的时间0.2s D．运动员从起跳至到达池底的过程中，全程的平均速度约为5.17m/s ⏳题型03 匀变速直线运动的多过程问题 13.（2026·湖南衡阳第一中学·模拟预测）电子不停车快捷收费系统又称ETC，相比人工收费，大大提高了通行效率，但由于ETC通信技术的限制，一般限速不超过20km/h。假设ETC收费车道和人工收费车道的长度均为40m，司机驾车进入两种收费通道的车速均为18km/h，走ETC车道的汽车以18km/h匀速通过，而走人工车道的汽车从进入收费车道就立刻开始匀减速，直至减速到零时刚好停在收费窗口位置，经过1min的停车缴费后，再匀加速驶离收费通道，刚好在离开收费通道时的车速恢复至18km/h，则（　　） A．走人工收费通道的总时间为68s B．通过人工收费通道的平均速度为2.5m/s C．走ETC收费通道比走人工收费通道节约时间为68s D．由于人工收费窗口到通道两端距离未知，无法计算通过人工收费通道的具体时间 14.（2026·江西新余·模拟预测）如图所示，滑块从位置由静止开始向左做加速度大小为的匀加速直线运动，经过S到达点，处有弹性挡板未画出，滑块在处速度大小不变反弹，做加速度大小为的匀减速运动，、间距离为，滑块在处碰撞时间不计，滑块在S点左右两侧滑动的总时间之比为，S点距离点的距离为（　　） A． B． C．5m D． 15.（25-26·江苏苏州·期中）根据《中华人民共和国道路交通安全法》第四十七条规定：机动车行经人行横道时，应当减速行驶；遇行人正在通过人行横道，应当停车让行。某司机驾驶汽车正以的速度在平直的道路上行驶。他看到斑马线上有行人后立即刹车，加速度大小为，车停住时车头刚好碰到斑马线，等待行人后（人已走过），又用了的时间匀加速至原来的速度，设开始刹车时为计时起点（即），求： (1)汽车在前内的位移大小； (2)汽车因礼让行人而延迟的时间。 16.（2026·云南昆明·一模）春节期间，小明和家人在水平桌面上玩推盒子游戏。如图所示，将盒子从O点推出，盒子最终停止位置决定了可获得的奖品。在某次游戏过程中，推出的盒子从O点开始做匀减速直线运动，刚好停在e点。盒子可视为质点，a、b、c、d、e相邻两点间距离均为0.25m，盒子从d点运动到e点的时间为0.5s。下列说法正确的是（　　） A．盒子运动的加速度大小为1m/s2 B．盒子运动到a点的速度大小为2m/s C．盒子运动到c点的速度大小为1m/s D．盒子从a点运动到e点的时间为2s 重难·创新演练 结合生活实际(T1T2);结合实际新考法考查(T3T6);新角度考查研究方法(T4T5); 1. ▶新情境◀（2026·四川成都·二模）2025年11月19日，清华学子邵雨琪在第十五届全运会女子跳高决赛中获得金牌，若起跳过程中，其重心上升的高度约为0.8m，请估算她起跳离地时，竖直向上速度为（　　） A．2m/s B．3m/s C．4m/s D．5m/s 2.▶新情境◀（2026·河北秦皇岛·模拟预测）如图所示为高速公路的ETC电子收费系统，ETC通道的长度（识别区起点到自动栏杆的水平距离）。某自动驾驶汽车以18km/h的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“嘀”的一声，汽车的自动驾驶系统发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，刹车的加速度大小为5m/s²，汽车静止时距自动栏杆的距离为3.9m，则自动驾驶系统的反应时间为（　　） A．0 B．0.02s C．0.04s D．0.2s 3.▶新考法◀（2026·山东东营·一模）利用相机的连拍功能，结合拍摄过程的曝光时间，可以获得运动残影来研究物体的运动。现定义：“曝光时间”Δt为每次快门开启进行拍摄的时间，“曝光间隔时间”t0为相邻两次快门执行“开启”操作的时间间隔，如图甲所示，Δt=0.02s，t0=0.1s。某同学打开相机连拍小球自由下落的影像，选取几段连续的残影，如图乙所示，若x1=2cm，g=10m/s2。通过理论计算，x3的长度为（　　） A．4cm B．6cm C．22cm D．42cm 4．▶新角度◀（25-26高三上·湖南岳阳·月考）离地高5h处的小球（视为质点）静止释放的同时，其正下方长为h的管从地面以初速度竖直上抛，球能从管穿过且互不影响，如题图所示，当球下落h时刚要进入管。不计空气阻力，则（    ） A．球穿过管的时间为 B．球穿过管的时间为 C．球落地时的速度为 D．球落地时的速度为 5.▶新角度◀（2026·云南昭通·一模）（多选）自然界中很多动物的行为蕴藏着物理规律。如图所示，飞虫沿离地面高为的水平线以速度匀速飞行，经过点时，前方地面上点处一只青蛙以一定速度竖直跳起，青蛙恰在最高点处捉住飞虫。飞虫与青蛙均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．飞虫从点到被捉住飞行的距离为 B．飞虫从点到被捉住飞行的距离为 C．青蛙起跳的速度大小为 D．青蛙起跳的速度大小为 6.▶新考法◀（2026·湖南长沙实验中学·一模）篮球运动中，球员需要拼抢篮板，合适的起跳时机有助于让自己在更高处接到球，若时刻篮球自离地面处的点开始竖直下落，初速为零，球员未起跳时手位于点，距离地面，假设球员起跳后点随身体做初速为的竖直上抛运动，不计一切阻力，忽略篮球和手的体积，重力加速度，则： （1）该球员起跳后点可以上升的最大高度是多少？ （2）若球员在时刻同时起跳，试判断球员是否可以在上升过程中接到篮球？ 。 、真题·实战演练 高频考点：自由落体运动规律的应用、匀变速直线运动的多过程问题。 1.（2025·安徽·高考真题）汽车由静止开始沿直线从甲站开往乙站，先做加速度大小为a的匀加速运动，位移大小为x；接着在t时间内做匀速运动；最后做加速度大小也为a的匀减速运动，到达乙站时速度恰好为0。已知甲、乙两站之间的距离为，则（　　） A． B． C． D． 2．（2024·广西·高考真题）让质量为的石块从足够高处自由下落，在下落的第末速度大小为，再将和质量为的石块绑为一个整体，使从原高度自由下落，在下落的第末速度大小为，g取，则（　　） A． B． C． D． 3．（2022·湖北·高考真题）我国高铁技术全球领先，乘高铁极大节省了出行时间。假设两火车站W和G间的铁路里程为1080 km，W和G之间还均匀分布了4个车站。列车从W站始发，经停4站后到达终点站G。设普通列车的最高速度为108 km/h，高铁列车的最高速度为324 km/h。若普通列车和高铁列车在进站和出站过程中，加速度大小均为0.5 m/s2，其余行驶时间内保持各自的最高速度匀速运动，两种列车在每个车站停车时间相同，则从W到G乘高铁列车出行比乘普通列车节省的时间为（　　） A．6小时25分钟 B．6小时30分钟 C．6小时35分钟 D．6小时40分钟 4．（2022·全国·高考真题）长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶，速率为v0，要通过前方一长为L的隧道，当列车的任一部分处于隧道内时，列车速率都不允许超过v（v < v0）。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a，则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为（   ） A． B． C． D． 5．（2021·湖北·高考真题）2019年，我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10米跳台冠军。某轮比赛中，陈芋汐在跳台上倒立静止，然后下落，前5m完成技术动作，随后5m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动，重力加速度大小取10m/s2，则她用于姿态调整的时间约为（　　） A．0.2s B．0.4s C．1.0s D．1.4s 6．（2023·广东·高考真题）铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。在喷泉钟的真空系统中，可视为质点的铯原子团在激光的推动下，获得一定的初速度。随后激光关闭，铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动，到达最高点后再做一段自由落体运动。取竖直向上为正方向。下列可能表示激光关闭后铯原子团速度或加速度随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第03讲 自由落体和竖直上抛运动　多过程问题（专项训练） ⏳题型01 自由落体运动规律的应用 1．【答案】B 2．【答案】BC 3．【答案】C 4．【答案】D 5．【答案】C 6．【答案】（1）40 m/s （2）6.5s 【解析】（1）自由落体运动的距离 由 得此过程中的最大速度 （2）后50 m匀减速运动，根据 解得a=-16 m/s2 加速度大小为16 m/s2，方向竖直向上； 自由落体的时间 减速运动的时间 故 t=t1+t2=6.5s ⏳题型02 竖直上抛运动的应用 7．【答案】D 8．【答案】B 9．【答案】B 10．【答案】D 11．【答案】C 12．【答案】D ⏳题型03 匀变速直线运动的多过程问题 13．【答案】C 14．【答案】C 15．【答案】(1)20m (2)14.5s 【详解】（1）设汽车刹车停下来需要时间，则有 10s末汽车已停止且未重新启动，则汽车在前10s内的位移为 （2）根据题意可知，加速过程的位移大小为 正常情况下司机通过该段路的时间为 汽车因礼让行人而延迟的时间为 16．【答案】B 重难·创新演练 1．▶新情境◀【答案】C 2．▶新情境◀【答案】B 3．▶新角法◀【答案】BD 4．▶新考度◀【答案】D 5．▶新角度◀【答案】BD 6．▶新角度◀【答案】（1） （2）不可以 【解析】（1）球员起跳后M点做竖直上抛运动，根据速度与位移的关系式有 解得 （2）若球员在时刻同时起跳，利用逆向思维可知球员速度减为零所用时间为 此时间内，篮球的位移为 由于 可知，球员不可以在上升过程中接到篮球 真题·实战演练 1．【答案】A 2．【答案】B 3．【答案】B 4．【答案】C 5．【答案】B 6．【答案】D 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $