1.在竖直上抛运动中,当物体到达最高点时( ) A.速度不为零,加速度为零 B.速度为零,加速度不为零 C.有向下的速度和加速度 D.以上说法都不正确 答案:B
2.一小球做自由落体运动,与地面发生碰撞,每次反弹后速度的大小与落地时速度的大小相等.若从释放小球时开始计时,且不计小球与地面发生碰撞的时间,则小球运动的速度图象可能是下列图中的( )
图2
解析:选D.上升和下落时的加速度相等,下落时是自由落体运动,速度从零逐渐增大.与地面发生碰撞,反弹后速度的大小与落地时速度的大小相等,上升时是匀减速直线运动. 3.某物体以30 m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g取10 m/s2,则5 s内物体的( ) A.路程为65 m
B.位移大小为25 m,方向向上 C.速度改变量的大小为10 m/s
D.平均速度大小为13 m/s,方向向上
302
解析:选AB.初速度为30 m/s,只需要3 s即可上升到最高点,位移为h1= m=45 m;
2×10
1
再自由下落2 s时间,下落高度为h2=×10×22 m=20 m,故5 s内物体的路程为65 m,选
2
项A正确.此时物体离抛出点的高度为25 m,位移方向竖直向上.选项B正确.此时的速度大小为10×2 m/s=20 m/s,方向向下,故速度改变量为50 m/s,选项C错误.平均速度25
为 m/s=5 m/s选项D错误. 5
4.一小球从空中自由下落,与水平地面相碰后弹到空中某一高度,其速度随时间变化的关系如图3所示,取g=10 m/s2,则小球( )
图3
A.下落的最大速度为5 m/s
B.第一次反弹的初速度大小为3 m/s C.能弹起的最大高度为0.45 m D.能弹起的最大高度为1.25 m
解析:选ABC.由题图可知,在0~0.5 s内小球的速度逐渐增大,说明小球在自由下落,且以向下为正方向,小球下落到最低点时速度为5 m/s,此后速度反向,说明小球与地面相碰后向上弹起,其初速度大小为3 m/s,故选项A、B正确;小球在0.5~0.8 s内做竖直上抛
v′20
运动,到达最高点时速度为零,所以弹起的高度为H==0.45 m,选项C正确,D错
2g
误.
5.一个做竖直上抛运动的物体,当它经过抛出点上方0.4 m处时,速度是3 m/s,当它经过抛出点下方0.4 m处时,速度应为多少?(g取10 m/s2,不计空气阻力) 解析:抛出的物体只受重力,取向上的方向为正方向,可取整个过程分析,也可分段研究. 法一:设位移x1=0.4 m时速度为v1,到达抛出点上方0.4 m处时还能上升高度h.
2v19h== m=0.45 m. 2g2×10据题意,物体相当于从x=0.45 m+0.4×2 m=1.25 m高处自由下落,所求速度v=2gx=5 m/s.
法二:设位移x1=0.4 m时速度为v1,位移x2=-0.4 m时速度为v2,
222
则:v21=v0-2gx1,v2=v1-2g(x2-x1).
2
即:32=v20-2×10×0.4,v2=9-2×10×(-0.8), 解得:v2=5 m/s.
法三:由运动的上升与下降过程的对称性可知,物体回落到抛出点上方0.4 m处时,速度为3 m/s,方向竖直向下,以此点为起点,物体做竖直下抛运动,从此点开始到原抛出点下方0.4 m处的位移为x=(0.4+0.4) m=0.8 m,那么所求的速度为这段时间的末速度,即:v
2=v20+2gx=3+2×10×?0.4+0.4? m/s=5 m/s.
答案:5 m/s
6.一个从地面竖直上抛的物体,它两次经过一个较低点A的时间间隔为tA,两次经过一个较高点B的时间间隔为tB,求A、B两点间的距离.
解析:两次经过A点和B点相当于从A点和B点分别做竖直上抛运动,可直接应用竖直上抛运动关系求解.
物体竖直上抛做匀减速直线运动,设A、B点距地面高度分别为xA和xB,根据位移公式:
1
x=v0t-gt2
2
1
则有xA=v0t-gt2,
2
解得物体两次经过A点所用时间分别为
v01v012t1=-v2v-2gxA. 0-2gxA,t2=+gggg0
2v20-2gxA
两次经过A点的时间差为tA=t2-t1= g
2-2gx2v0B
同理物体两次经过B点的时间差为tB= g
2
g?t2A-tB?
解得:xB-xA=.
82
g?t2A-tB?答案: 8
7.某人站在高楼的平台边缘,以20 m/s的初速度竖直向上抛出一石子.不考虑空气阻力,
2g取10 m/s.求:
(1)物体上升的最大高度是多少?回到抛出点的时间是多少? (2)石子抛出后落到抛出点下方20 m处所需的时间是多少? 解析:上升过程是匀减速直线运动,取竖直向上为正方向. v01=20 m/s,a1=-g,v1=0, 根据匀变速直线运动公式:v2-v20=2ax,v=v0+at得
2
v2v0120201
上升最大高度h=== m=20 m,
2a12g2×10v01v0120
上升时间t1=-== s=2 s.
a1g10
下落过程是自由落体运动,取竖直向下为正方向. v02=0,a2=g,
回到抛出点时,x1=h=20 m,
到抛出点下方20 m处时,x2=40 m,
根据自由落体运动规律,有下落到抛出点时间
2×202x1
t2== s=2 s,
g10
回到抛出点时间t=t1+t2=4 s. 下落到抛出点下方20 m处的时间
2×402x2
t== s=22 s.
g10
落到抛出点下方20 m处所需时间t′=t1+t=2(1+2) s. 答案:见解析
8.如图4所示,A、B两棒长均为L=1 m,A的下端和B的上端相距x=20 m,若A、B同时运动,A做自由落体运动,B做竖直上抛运动,初速度v0=40 m/s.求: