精品解析:江西樟树中学2026-2027学年高一上学期第一次诊断作业物理试题
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内容正文:
樟树中学2029届高一上学期第一次诊断作业物理试卷
一、选择题:本题共10小题。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求;第8~10题有多项符合题目要求。
1. 2025年9月3日9时15分,我国隆重举行了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵式,时长约70分钟,9时44分,由45架直升机组成的空中护旗梯队率先亮相,26架直-19武装直升机组成“80”字样,寓意纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年。下列说法正确的是( )
A. 9时15分是时间间隔
B. 70分钟是时刻
C. 以编队中某一飞机为参考系,其他飞机是静止的
D. 研究飞行中直升飞机上的螺旋桨的转动情况时,直升飞机能看作质点
2. 2026年9月27日,在日本名古屋举办的亚运会乒乓球男双决赛中,中国选手黄友政和林诗栋以战胜日本队,夺得冠军。在比赛过程中,下列说法正确的是( )
A. 乒乓球所受重力方向垂直地面向下 B. 乒乓球重心不在乒乓球上
C. 乒乓球被击打出去后做自由落体运动 D. 球拍对球的弹力是因为球发生形变而产生的
3. 高速摄影技术广泛应用于体育运动分析,在校园乒乓球对抗赛中,同学利用相机抓拍高速运动的乒乓球。由于相机存在有限的曝光时间,运动的乒乓球在照片上留下一段拖影“尾巴”,经测量,照片上的乒乓球连“尾巴”共长5.2mm。已知照片与实物大小之比为1:20。照相机曝光时间为s。下图为示意图。则可估算乒乓球飞过镜头时的瞬时速度约为( )
A. 5.60m/s B. 5.92m/s C. 6.24m/s D. 6.53m/s
4. 2026年8月22日至26日,第二届世界人形机器人运动会在北京国家速滑馆“冰丝带”举办.请根据所学的速度、速度变化量和加速度的知识,判断下列对机器人运动的说法正确的是( )
A. 机器人的加速度不变,速度不可能减小 B. 机器人的加速度大,速度一定变化快
C. 机器人的速度越大,加速度一定越大 D. 机器人速度变化量越大,加速度一定越大
5. 为检测某新能源电车的刹车性能,现在平直公路上做刹车实验(刹车过程可视为匀减速直线运动),已知某电车在刹车过程中位移和时间的关系式为,x的单位为m,t的单位为s。关于该电车在刹车过程中,下列说法正确的是( )
A. 第1 s内的位移是30 m
B. 任意相邻1 s内的距离差都是3.5 m
C. 任意1 s内的速度变化量都是7 m/s
D. 刹车过程持续的时间为5 s
6. 2026年8月19日,朱雀三号遥二运载火箭一子级在甘肃民勤着陆场成功垂直软着陆,完成我国首次入轨级火箭陆地回收。假设回收过程中,从某时刻起朱雀三号沿竖直方向做匀减速直线运动,分别用时3 s、2 s、1 s连续通过三段位移后停下,则这三段位移的平均速度之比是( )
A. 9∶4∶1 B. 27∶8∶1 C. 5∶3∶1 D. 3∶2∶1
7. 张雪机车首次在WSBK World SSP组别夺冠,打破欧美日品牌数十年垄断,撕掉国产摩托车“低端、代步工具”标签,在全球市场证明国产中大排量机车的高性能潜力。在试验场地进行摩托车性能测试时,让甲、乙两摩托车(均可视为质点)从同一位置同时以相同的初速度在同一水平直道上运动,甲和乙的位移x与时间t的关系如图所示,其中甲为直线,乙为抛物线。下列说法正确的是( )
A. 在时间内,乙的平均速度小于 B. 乙的加速度逐渐增大
C. 时刻,两车相距 D. 时刻,甲、乙两车的速度之比为
8. 下列关于矢量和标量的说法正确的是( )
A. 长度、时间、质量是标量,瞬时速度、加速度是矢量
B. 同一个物理量可以是矢量,也可以是标量
C. 方向是区分矢量和标量的标准,有正、有负的物理量一定是矢量
D. 取定正方向,甲、乙发生的位移分别为–20m、10m,则–20m比10m的位移大
9. 2026年8月14日消息,7月中国快递行业运行平稳有序,市场规模持续扩容。快递公司推出了用无人机配送快递的方法,某次配送快递无人机从地面由静止开始竖直向上飞行,运动的图像如图所示,以竖直向上为正方向,下列说法正确的是( )
A. 无人机在30~46 s内竖直向下做减速运动
B. 无人机在0~10 s的加速度大小为
C. 在前46 s运动过程中,36 s末无人机离地面最高
D. 36s末无人机的加速度方向发生改变
10. “抓子”是一种中国民间的常见游戏,其玩法是:将小石子以某一初速度竖直上抛,然后迅速用同一只手将地上的若干石子捡起,最后将抛出的石子在落地前瞬间接住。如图所示,某时刻当甲石子自由下落的同时,乙石子以初速度竖直向上抛出,此时甲石子位于乙石子正上方处,不计空气阻力,重力加速度为,则下列判断正确的是( )
A. 甲石子下落过程前一半位移与后一半位移所用时间之比为1∶3
B. 乙石子从抛出到返回地面的运动时间为
C. 只有乙石子抛出初速度才能和甲在空中相遇
D. 两石子若能在空中相遇,相遇时间一定为
二、实验题(本大题2小题)
11. 一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”的实验。
(1)甲同学采用如图甲所示装置,质量不计的弹簧下端挂一个小盘,在小盘中增添砝码,改变弹簧的弹力,实验中作出小盘中砝码的重力与弹簧伸长量的图像如图乙所示。(重力加速度)
①利用图乙中图像,可求得该弹簧的劲度系数为__________________N/m。
②利用图乙中图像,可求得小盘的质量为__________________kg,小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比__________________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(2)为了制作一个弹簧测力计,乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试,当拉力为时,弹簧伸长量为,根据测得的数据绘出如图丙所示的图像,为了制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧__________________(填“A”或“B”)。
12. 某班同学利用如图甲所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”,电火花计时器使用的是频率为50 Hz的交流电源。
(1)下列说法中正确的是________。
A. 实验时,先释放纸带,再接通电源
B. 实验时,先接通电源,待打点稳定后,再释放纸带
C. 实验时,先接通电源或先释放纸带都可以
D. 纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大
(2)第1个实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。x1=3.59 cm,x2=4.41 cm,x3=5.19 cm,x4=5.97 cm,x5=6.78 cm,x6=7.64 cm。则小车的加速度________m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度________m/s(结果均保留2位有效数字)。
(3)第2个实验小组计算出所得纸带上各计数点对应的速度后,在坐标系中描出的点如图丙所示,请根据这些点在图丙中作出图像________,并根据图像计算出车运动的加速度________m/s2(结果保留3位有效数字)
三、计算题(本大题3小题)
13. 为检测某新能源汽车的刹车性能,在平直公路上,某一辆新能源汽车以20m/s的速度匀速行驶,某一时刻司机踩下制动器后汽车开始做匀减速直线运动,在2s内前进32m(汽车未停止运动)。求:
(1)开始制动后汽车做匀减速直线运动的加速度大小:
(2)开始制动后1s末汽车的速度大小:
(3)开始制动后8s内汽车行驶的距离。
14. 将篮球视为质点,它从距水平地面 m的高度由静止开始自由下落。篮球与地面的碰撞时间为s,随后以8 m/s的速率竖直向上反弹。碰撞前、后瞬间篮球的位置均按地面处处理。取竖直向下为正方向,忽略空气阻力,。求:
(1)篮球第一次落地前瞬间的速度大小及下落时间。
(2)篮球与地面碰撞过程的平均加速度大小和方向。
(3)篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度大小
15. 如图所示,两侧开口、长的圆筒沿着粗糙地面向前方墙壁滑行,加速度大小,方向始终与圆筒运动方向相反。时圆筒右端距离墙壁,初速度。一无人机此时恰在圆筒右侧筒口中心,以速度与圆筒同向做匀速直线运动。无人机相对于圆筒从一侧筒口运动到另一侧筒口视为穿过一次圆筒。假设无人机可以在圆筒内外自由穿梭不受筒影响,无人机可看作质点。
(1)求无人机第一次穿过圆筒所用的时间;
(2)若无人机穿过圆筒后立即开始做匀减速直线运动,加速度至少为多大才能不与墙碰撞;
(3)圆筒撞到墙后会以撞墙前瞬间速率的一半反弹,反弹后向左滑行直到停下时,无人机是否已经撞墙?若未撞墙,求此时无人机离圆筒右侧筒口中心的距离。
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樟树中学2029届高一上学期第一次诊断作业物理试卷
一、选择题:本题共10小题。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求;第8~10题有多项符合题目要求。
1. 2025年9月3日9时15分,我国隆重举行了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵式,时长约70分钟,9时44分,由45架直升机组成的空中护旗梯队率先亮相,26架直-19武装直升机组成“80”字样,寓意纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年。下列说法正确的是( )
A. 9时15分是时间间隔
B. 70分钟是时刻
C. 以编队中某一飞机为参考系,其他飞机是静止的
D. 研究飞行中直升飞机上的螺旋桨的转动情况时,直升飞机能看作质点
【答案】C
【解析】
【详解】A.9时15分是时间轴上的一个点,属于时刻,不是时间间隔,故A错误;
B.70分钟是阅兵过程持续的时长,对应时间轴上的一段,属于时间间隔,不是时刻,故B错误;
C.空中护旗梯队要保持固定的“80”字样,编队内各飞机的相对位置保持不变,因此以编队中某一飞机为参考系,其他飞机的位置不发生变化,是静止的,故C正确;
D.研究飞行中直升机螺旋桨的转动情况时,需要考虑螺旋桨的形状和各部分的运动差异,不能忽略直升机的大小和形状,因此直升机不能看作质点,故D错误。
故选C。
2. 2026年9月27日,在日本名古屋举办的亚运会乒乓球男双决赛中,中国选手黄友政和林诗栋以战胜日本队,夺得冠军。在比赛过程中,下列说法正确的是( )
A. 乒乓球所受重力方向垂直地面向下 B. 乒乓球重心不在乒乓球上
C. 乒乓球被击打出去后做自由落体运动 D. 球拍对球的弹力是因为球发生形变而产生的
【答案】B
【解析】
【详解】A.重力的方向始终是竖直向下,只有地面水平时才恰好垂直地面,实际地面不一定绝对水平,重力方向并非泛指垂直地面向下,故A错误;
B.乒乓球是空心的薄壁球体,质量均匀分布时,重心位于球心的空心位置,并不在乒乓球的实体壳体上,故B正确;
C.自由落体运动要求初速度为零、且只受重力,乒乓球被击打出去后有初速度,还受空气阻力作用,不符合自由落体运动的条件,故C错误;
D.弹力的施力物体发生形变才会对受力物体产生弹力,球拍对球的弹力是球拍发生弹性形变产生的,故D错误。
故选B。
3. 高速摄影技术广泛应用于体育运动分析,在校园乒乓球对抗赛中,同学利用相机抓拍高速运动的乒乓球。由于相机存在有限的曝光时间,运动的乒乓球在照片上留下一段拖影“尾巴”,经测量,照片上的乒乓球连“尾巴”共长5.2mm。已知照片与实物大小之比为1:20。照相机曝光时间为s。下图为示意图。则可估算乒乓球飞过镜头时的瞬时速度约为( )
A. 5.60m/s B. 5.92m/s C. 6.24m/s D. 6.53m/s
【答案】C
【解析】
【详解】照片与实物大小之比为1:20,则实际长度为
再根据公式计算出乒乓球的速度
故选C。
4. 2026年8月22日至26日,第二届世界人形机器人运动会在北京国家速滑馆“冰丝带”举办.请根据所学的速度、速度变化量和加速度的知识,判断下列对机器人运动的说法正确的是( )
A. 机器人的加速度不变,速度不可能减小 B. 机器人的加速度大,速度一定变化快
C. 机器人的速度越大,加速度一定越大 D. 机器人速度变化量越大,加速度一定越大
【答案】B
【解析】
【详解】AD.加速度是描述速度变化快慢的物理量,定义式为
其大小与速度大小、速度变化量大小无直接关系,速度的增减由加速度与速度的方向关系决定,二者同向时速度增大,反向时速度减小。若加速度方向与速度方向相反,即使加速度不变,速度也会均匀减小(如匀减速直线运动),故AD错误;
B.加速度的物理意义就是描述速度变化的快慢,加速度越大,速度变化一定越快,故B正确;
C.速度大小与加速度无直接关联,例如机器人以很大的速度做匀速直线运动时,加速度为0,故C错误;
故选B。
5. 为检测某新能源电车的刹车性能,现在平直公路上做刹车实验(刹车过程可视为匀减速直线运动),已知某电车在刹车过程中位移和时间的关系式为,x的单位为m,t的单位为s。关于该电车在刹车过程中,下列说法正确的是( )
A. 第1 s内的位移是30 m
B. 任意相邻1 s内的距离差都是3.5 m
C. 任意1 s内的速度变化量都是7 m/s
D. 刹车过程持续的时间为5 s
【答案】D
【解析】
【详解】对比匀变速直线运动位移公式,可得电车初速度,加速度
A.将代入位移公式得,不是30m,故A错误;
B.匀变速直线运动相邻相等时间内位移差满足,代入解得
大小为7m,不是3.5m,故B错误;
C.任意1s内速度变化量
为矢量,与运动方向相反,不是7m/s,故C错误;
D.刹车至速度为0的时间,故D正确。
故选D。
6. 2026年8月19日,朱雀三号遥二运载火箭一子级在甘肃民勤着陆场成功垂直软着陆,完成我国首次入轨级火箭陆地回收。假设回收过程中,从某时刻起朱雀三号沿竖直方向做匀减速直线运动,分别用时3 s、2 s、1 s连续通过三段位移后停下,则这三段位移的平均速度之比是( )
A. 9∶4∶1 B. 27∶8∶1 C. 5∶3∶1 D. 3∶2∶1
【答案】A
【解析】
【详解】设连续通过三段位移分别为、、;根据逆向思维可得,,
可得
则有
则这三段位移列车的平均速度大小之比
故选A。
7. 张雪机车首次在WSBK World SSP组别夺冠,打破欧美日品牌数十年垄断,撕掉国产摩托车“低端、代步工具”标签,在全球市场证明国产中大排量机车的高性能潜力。在试验场地进行摩托车性能测试时,让甲、乙两摩托车(均可视为质点)从同一位置同时以相同的初速度在同一水平直道上运动,甲和乙的位移x与时间t的关系如图所示,其中甲为直线,乙为抛物线。下列说法正确的是( )
A. 在时间内,乙的平均速度小于 B. 乙的加速度逐渐增大
C. 时刻,两车相距 D. 时刻,甲、乙两车的速度之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,时间内,乙的位移为,则乙的平均速度为,故A错误;
B.由于乙为抛物线,可知乙做的是匀变速直线运动,故加速度不变,故B错误;
C.图斜率表示速度,则甲的速度为
该速度也是乙的初速度,因此在时间内,对乙有
联立解得
在时刻,甲的位移为
该时刻,乙的位移为
联立解得
因此在时刻,两车相距,故C错误;
D.在时刻,乙的速度
因此甲、乙两车的速度之比为,故D正确。
故选D。
8. 下列关于矢量和标量的说法正确的是( )
A. 长度、时间、质量是标量,瞬时速度、加速度是矢量
B. 同一个物理量可以是矢量,也可以是标量
C. 方向是区分矢量和标量的标准,有正、有负的物理量一定是矢量
D. 取定正方向,甲、乙发生的位移分别为–20m、10m,则–20m比10m的位移大
【答案】AD
【解析】
【详解】A.长度、时间、质量只有大小,属于标量;瞬时速度、加速度既有大小又有方向,满足平行四边形定则,是矢量,A正确;
B.一个物理量的矢标性由自身性质决定,不可能同时既是矢量又是标量,B错误;
C.区分矢量、标量的根本标准是是否遵循平行四边形定则,不是单纯看有没有方向;带正负的物理量不一定是矢量,比如温度虽然有正负,但它是标量,正负表示温度的高低,不代表空间方向,C错误;
D.位移是矢量,–20m和10m的正负代表方向;比较大小看绝对值,所以–20m的位移更大,D正确。
故选AD。
9. 2026年8月14日消息,7月中国快递行业运行平稳有序,市场规模持续扩容。快递公司推出了用无人机配送快递的方法,某次配送快递无人机从地面由静止开始竖直向上飞行,运动的图像如图所示,以竖直向上为正方向,下列说法正确的是( )
A. 无人机在30~46 s内竖直向下做减速运动
B. 无人机在0~10 s的加速度大小为
C. 在前46 s运动过程中,36 s末无人机离地面最高
D. 36s末无人机的加速度方向发生改变
【答案】BC
【解析】
【详解】A.30~36s内无人机的速度为正,仍竖直向上做减速运动;36~46s内速度为负,竖直向下做加速运动,并非整个30~46s都在竖直向下做减速运动,故A错误;
B.0~10s内图线为倾斜直线,加速度大小为,故B正确;
C.0~36s内无人机的速度始终为正,一直竖直向上运动;36s末速度减为零,此后速度反向、开始下降,故36s末无人机离地面最高,C正确;
D.30~36s与36~46s两段图线的斜率均为负值,说明这两段时间内加速度方向均竖直向下,36s末改变的只是速度方向,加速度方向并未改变,故D错误。
故选BC。
10. “抓子”是一种中国民间的常见游戏,其玩法是:将小石子以某一初速度竖直上抛,然后迅速用同一只手将地上的若干石子捡起,最后将抛出的石子在落地前瞬间接住。如图所示,某时刻当甲石子自由下落的同时,乙石子以初速度竖直向上抛出,此时甲石子位于乙石子正上方处,不计空气阻力,重力加速度为,则下列判断正确的是( )
A. 甲石子下落过程前一半位移与后一半位移所用时间之比为1∶3
B. 乙石子从抛出到返回地面的运动时间为
C. 只有乙石子抛出初速度才能和甲在空中相遇
D. 两石子若能在空中相遇,相遇时间一定为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.甲石子做自由落体运动,设下落总高度为,由
得全程时间
下落前半程所用时间
后半程所用时间
则,A错误;
B.乙石子做竖直上抛运动,上升时间
由竖直上抛运动的对称性可知,落回地面的时间,B正确;
CD.设两石子经时间相遇,则此时甲距地面的高度与乙距地面的高度相等,得
两石子若能在空中相遇,相遇时间只由和决定,与无关,只要能在空中相遇就一定是这个时间,
要在空中相遇,须同时满足和
两式解出同一条件,CD正确;
故选BCD。
二、实验题(本大题2小题)
11. 一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”的实验。
(1)甲同学采用如图甲所示装置,质量不计的弹簧下端挂一个小盘,在小盘中增添砝码,改变弹簧的弹力,实验中作出小盘中砝码的重力与弹簧伸长量的图像如图乙所示。(重力加速度)
①利用图乙中图像,可求得该弹簧的劲度系数为__________________N/m。
②利用图乙中图像,可求得小盘的质量为__________________kg,小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比__________________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(2)为了制作一个弹簧测力计,乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试,当拉力为时,弹簧伸长量为,根据测得的数据绘出如图丙所示的图像,为了制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧__________________(填“A”或“B”)。
【答案】(1) ①. 200 ②. 0.1 ③. 相等
(2)A
【解析】
【小问1详解】
①[1]设小盘的质量为,根据胡克定律及平衡条件得
整理得
该弹簧的劲度系数为
结合图乙可得
②[2]由图乙可知,当时,弹簧的伸长量为,则有
解得小盘的质量
[3]根据
可知,应用图像法处理实验数据,小盘的质量只会让图线平移,不会改变图线的斜率,图像的斜率仍表示弹簧的劲度系数,故小盘的质量不会影响弹簧劲度系数的测量结果,故弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比相等。
【小问2详解】
在弹性限度内,弹簧拉力与弹簧伸长量成正比,劲度系数
在相同拉力作用下,弹簧A的伸长大,则弹簧A较灵敏,弹簧劲度系数小,故为了制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧A。
12. 某班同学利用如图甲所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”,电火花计时器使用的是频率为50 Hz的交流电源。
(1)下列说法中正确的是________。
A. 实验时,先释放纸带,再接通电源
B. 实验时,先接通电源,待打点稳定后,再释放纸带
C. 实验时,先接通电源或先释放纸带都可以
D. 纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大
(2)第1个实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。x1=3.59 cm,x2=4.41 cm,x3=5.19 cm,x4=5.97 cm,x5=6.78 cm,x6=7.64 cm。则小车的加速度________m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度________m/s(结果均保留2位有效数字)。
(3)第2个实验小组计算出所得纸带上各计数点对应的速度后,在坐标系中描出的点如图丙所示,请根据这些点在图丙中作出图像________,并根据图像计算出车运动的加速度________m/s2(结果保留3位有效数字)
【答案】(1)B (2) ①. ②.
(3) ①. ②. 1.59##1.57##1.58
【解析】
【小问1详解】
ABC.实验时,应先接通电源,待打点稳定后,再释放纸带,故AC错误,B正确;
D.由于打点时间相等,点迹越密集,则说明纸带运动的速度越小,故D错误。
故选B。
【小问2详解】
[1]由题意可知,相邻计数点之间的时间间隔为
根据逐差法可知,小车的加速度为
[2]根据匀变速直线运动规律可知,打B点时小车的速度
【小问3详解】
[1]采用描点法,作出的如图所示
[2]根据图像斜率即为小车运动的加速度,则小车运动的加速度
三、计算题(本大题3小题)
13. 为检测某新能源汽车的刹车性能,在平直公路上,某一辆新能源汽车以20m/s的速度匀速行驶,某一时刻司机踩下制动器后汽车开始做匀减速直线运动,在2s内前进32m(汽车未停止运动)。求:
(1)开始制动后汽车做匀减速直线运动的加速度大小:
(2)开始制动后1s末汽车的速度大小:
(3)开始制动后8s内汽车行驶的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
取汽车初速度方向为正方向,已知初速度,时位移,由匀变速直线运动位移公式
代入数据解得,负号表示加速度方向与初速度方向相反,故加速度大小为。
【小问2详解】
由匀变速直线运动速度公式
代入得
【小问3详解】
设制动后经时间汽车速度减为0,由
得 说明汽车5s时已停止运动,8s内位移等于5s内的刹车位移,由速度位移关系
得
14. 将篮球视为质点,它从距水平地面 m的高度由静止开始自由下落。篮球与地面的碰撞时间为s,随后以8 m/s的速率竖直向上反弹。碰撞前、后瞬间篮球的位置均按地面处处理。取竖直向下为正方向,忽略空气阻力,。求:
(1)篮球第一次落地前瞬间的速度大小及下落时间。
(2)篮球与地面碰撞过程的平均加速度大小和方向。
(3)篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度大小
【答案】(1),
(2),方向
(3)
【解析】
【小问1详解】
篮球做自由落体运动,初速度为0,加速度为重力加速度, 由自由落体规律有
代入数据得
由速度公式
得下落时间
【小问2详解】
取竖直向下为正方向,碰撞前速度,碰撞后速度方向向上,故
由加速度定义式
代入数据得
负号表示加速度方向与正方向相反,即竖直向上,大小为。
【小问3详解】
反弹后上升阶段,末速度为0,由
得上升高度
上升时间
初始位置距地面,末位置距地面,向下为正方向时总位移大小
总时间
平均速度大小
15. 如图所示,两侧开口、长的圆筒沿着粗糙地面向前方墙壁滑行,加速度大小,方向始终与圆筒运动方向相反。时圆筒右端距离墙壁,初速度。一无人机此时恰在圆筒右侧筒口中心,以速度与圆筒同向做匀速直线运动。无人机相对于圆筒从一侧筒口运动到另一侧筒口视为穿过一次圆筒。假设无人机可以在圆筒内外自由穿梭不受筒影响,无人机可看作质点。
(1)求无人机第一次穿过圆筒所用的时间;
(2)若无人机穿过圆筒后立即开始做匀减速直线运动,加速度至少为多大才能不与墙碰撞;
(3)圆筒撞到墙后会以撞墙前瞬间速率的一半反弹,反弹后向左滑行直到停下时,无人机是否已经撞墙?若未撞墙,求此时无人机离圆筒右侧筒口中心的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)未撞墙,
【解析】
【小问1详解】
当无人机第一次穿过圆筒时,无人机的位移为
圆筒的位移为
根据位移之间的关系可得
解得或(舍去)
【小问2详解】
由(1)可知
那么无人机刚刚穿过圆筒时距离墙壁,
解得无人机的加速度至少为
【小问3详解】
设圆筒开始运动后经过到达墙,由
解得或5s(舍去)
圆筒撞墙时的速度为
碰墙后的速度为
圆筒向左滑行,停下来的时间为
位移为
无人机一直向右运动,总位移为
即此时无人机未撞墙。无人机离圆筒右侧筒口中心的距离为
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