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第3课时 自由落体和竖直上抛 追及相遇问题
基本技能练
1.(2014·海南卷,3)将一物体以某一初速度竖直上抛。物体在运动过程中受到一个大小不变的空气阻力作用,它从抛出点到最高点的运动时间为t1,再从最高点回到抛出点的运动时间为t2,如果没有空气阻力作用,它从抛出点到最高点所用的时间为t0,则
( )
A.t1t0 t2t1 B.t1t0 t2t1
C.t2t0 t2t1 D.t1t0 t2t1
解析 由题可知,空气阻力大小不变,故三段时间内均为匀变速直线运动,根据匀变速直线运动的特点,将三个过程均看成初速度为零的匀变速直线运动,由h=eq \f(1,2)at2可知,加速度大的用时短,故正确答案为B。
答案 B
2.某同学在实验室做了如图1所示的实验,铁质小球被电磁铁吸附,断开电磁铁的电源,小球自由下落,已知小球的直径为0.5 cm,该同学从计时器上读出小球通过光电门的时间为1.00×10-3 s,g取10 m/s2,则小球开始下落的位置距光电门的距离为
( )
图1
A.1 m B.1.25 m C.0.4 m D.1.5 m
解析 小球通过光电门的时间很短,这段时间内的平均速度可看成瞬时速度,v=eq \f(x,t)=5 m/s,由自由落体运动规律可知h=eq \f(v2,2g)=1.25 m,B正确。
答案 B
3.(多选)(2014·郑州第47中学高三第一次月考)甲、乙两物体,甲的质量为2 kg,乙的质量为4 kg,甲从20 m高处自由落下,1 s后乙从10 m高处自由落下,不计空气阻力,重力加速度为10 m/s2。在两物体落地之前,下列说法中正确的是
( )
A.同一时刻甲的速度大
B.同一时刻两物体的速度相同
C.两物体从起点各自下落1 m时的速度是相同的
D.落地之前甲和乙的高度之差保持不变
解析 甲比乙先下落1秒,即t甲=t乙+1,由速度公式知,v甲=gt甲v乙=
gt乙,故A项正确,B项错误;由位移公式知,h甲-h乙=eq \f(1,2)gteq \o\al(2,甲)-eq \f(1,2)gteq \o\al(2,乙)=gt乙+eq \f(1,2)g,故D项错误;由速度-位移关系式知,自起点各自下落1 m时的速度均为v=eq \r(2gh)=eq \r(2×10×1) m/s=2eq \r(5) m/s,故C项正确。
答案 AC
4.(多选)一物体自距地面高H处自由下落,经时间t落地,此时速度为v,则
( )
A.eq \f(t,2)时物体距地面高度为eq \f(H,2)
B.eq \f(t,2)时物体距地面高度为eq \f(3H,4)
C.物体下落eq \f(H,2)时速度为eq \f(v,2)
D.物体下落eq \f(H,2)时速度为eq \f(\r(2)v,2)
解析 由于物体自由下落,所以H=eq \f(1,2)gt2
所以h′=eq \f(1,2)g(eq \f(t,2))2=eq \f(H,4),距地面为eq \f(3,4)H,选项B正确,选项A错误;根据v2=2gH及v′2=2g·eq \f(H,2)知,物体下落eq \f(H,2)时速度为v′=eq \f(\r(2),2)v,选项D正确,选项C错误。
答案 BD
5.(2014·山东省潍坊一中阶段性检测)甲车以3 m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动,乙车落后2 s在同一地点由静止出发,以加速度4 m/s2做匀加速直线运动,两车速度方向一致,在乙车追上甲车之前,两车距离的最大值是
( )
A. 18 m B. 24 m C. 22 m D. 28 m
解析 乙车从静止开始做匀加速运动,落后甲2 s,则开始阶段甲车在前,当乙车速度小于甲车的速度时,两者距离增大;当乙车速度大于甲车的速度时,两者距离减小,则当两者速度相等时距离最大。即:a甲(t乙+2)=a乙t乙,得:t乙=6 s;两车距离的最大值为Δx=x甲-x乙=eq \f(1,2)a甲(t乙+2)2-eq \f(1,2)a乙teq \o\al(2,乙)=24 m,故选B。
答案 B
6.(多选)一物体做竖直上抛运动(不计空气阻力),初速度为30 m/s,当物体的位移为25 m时,经历的时间为(g取10 m/s2)
( )
A.1 s B.2 s C.5 s D.3 s
解析 根据竖直上抛运动的规律有h=v0t-eq \f(1,2)gt2
代入数据得关系式25=30t-eq \f(1,2)×10t2
解得t1=1 s,t2=5 s
t1=1 s物体在上升阶段,t2=5 s物体在下降阶段。选项A、C正确。
答案 AC
7.(2014·上海单科,8)在离地高h处,沿竖直方向同时向上和向下抛出
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