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2019-2020年高考物理專題01直線運動備考強化訓(xùn)練3自由落體和豎直上拋新人教版 本套試題訓(xùn)練的重點是理解自由落體和豎直上拋運動的特點、熟練地掌握自由落體運動和豎直上拋運動的公式及其應(yīng)用。其中第4、6、7、8、13等題為圖象題，通過此類題型的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生利用圖象解決問題的能力，第5、11等題為相對運動問題，重點培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。 一、破解依據(jù) ㈠自由落體 1.初速度Vo=0 2.末速度 Vt=gt 3.下落高度h=gt2/2（從Vo位置向下計算） 4.推論 Vt2=2gh 注:(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，遵循勻變速度直線運動規(guī)律。 (2)a=g=9.8≈10m/s2 重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小，方向豎直向下。 *㈡豎直上拋 1.位移x=Vot- gt2/2 2.末速度Vt= Vo- gt （g=9.8≈10m/s2 ） 3.有用推論Vt2 -Vo2=-2gx 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g (拋出點算起） 5.往返時間t=2Vo/g （從拋出落回原位置的時間） ⒍(1)全過程處理:是勻減速直線運動（初速度V0≠0，方向豎直向上，加速度a=-g，方向豎直向下），以向上為正方向，加速度取負值。 (2)分段處理：向上為勻減速直線運動，向下為自由落體運動。 (3)上升與下落過程具有對稱性，如在同點V0＝Vt，速度等值反向，且t上＝t下，上升、下落時間相等。 *⒎加速度、速度的測定：若取勻變速直線運動（如紙帶等）的連續(xù)相等時間內(nèi)的位移x1、x2 、x3、 x4 、x5、 x6等，則 a =〔（x4+x5+x6）-（x1+x2+x3）〕/9T 2，。 二、精選習(xí)題 ㈠選擇題（每小題5分，共40分） 1. (12福建六校聯(lián)考)一位同學(xué)在某星球上完成自由落體運動實驗：讓一個質(zhì)量為2 kg的小球從一定的高度自由下落，測得在第5 s內(nèi)的位移是18 m，則(　　) A．物體在2 s末的速度是20 m/s B．物體在第5 s內(nèi)的平均速度是3.6 m/s C．物體在第2 s內(nèi)的位移是20 m D．物體在5 s內(nèi)的位移是50 m 2. （15山東）距地面高5m的水平直軌道A、B兩點相距2m，在B點用細線懸掛一小球，離地高度為h，如圖。小車始終以的速度沿軌道勻速運動，經(jīng)過A點時將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下，小車運動至B點時細線被軋斷，最后兩球同時落地。不計空氣阻力，取重力加速度的大小?？汕蟮胔等于 圖1—3—1 A．1.25m B．2.25m C．3.75m D．4.75m 3.(14上海)在離地高h處,沿豎直方向同時向上和向下拋出兩個小球,它們的初速度大小均為v,不計空氣阻力,兩球落地的時間差為(　　) A. B. C. D. 4.(14海南)將一物體以某一初速度豎直上拋。物體在運動過程中受到一大小不變的空氣阻力作用,它從拋出點到最高點的運動時間為t1,再從最高點回到拋出點的運動時間為t2。如果沒有空氣阻力作用,它從拋出點到最高點所用的時間為t0。則(　　) A.t1>t0,t2t1 C.t1>t0,t2>t1 D.t1g,下降過程中的加速度a2g ，當(dāng)v＝0時，物體運動到最高點，此時 a＝－g，而B、C圖像的斜率的絕對值均小于g，故B、C錯誤，D正確． 8.AD　 【解析】由圖可知，運動員在0～10 s的位移大于其在這段時間內(nèi)做勻加速運動（位移為曲線，不是自由落體運動）的位移，則平均速度大于 m/s＝10 m/s，選項A正確；15 s后速度的大小恒定，運動員做勻速運動，選項B錯誤； 10 s末的速度最大，方向不變，選項C錯誤；10～15 s圖線的斜率減小，運動員做加速度逐漸減小的減速運動，選項D 正確． （二）填空題 9. 0.236 10．【解析】試題分析：①在人的反應(yīng)時間內(nèi)直尺做自由落體運動，有，解得 ； ②反應(yīng)時間最長為，需要直尺的長 ； ③自由落體運動從計時開始連續(xù)相等時間的位移為1:4:9:16，而相等時間內(nèi)的位移為1:3:5:7……，故長度不相等。 11.【解析】（1）直桿下端B穿過圓筒的時間是B自由下落到C點（自由下落h）起到B下落到D點（自由下落h+b）所用的時間 由而求得B自由下落到C點的時間 同理，B下落到D點的時間為 故 B穿過圓筒的時間為 （2）整個直桿AB穿過圓筒的時間是B自由下落到C 點（自由下落h）起到A下落到D點（自由下落h+b+a）所用的時間 由以上解答可得，整個直桿AB穿過圓筒的時間為   12. 【解析】(1)此處的電磁鐵起條形磁鐵的作用，故應(yīng)選用直流電源，選項A錯誤．用直尺測量電磁鐵下端到M 的豎直距離再減去小球的直徑作為小球下落的高度，選項C錯誤． (2)1個小球下落的時間為0.65 s，根據(jù)H＝gt2，代入數(shù)據(jù)計算得g＝9.4 m/s2. (3)減小長度測量誤差的辦法是增加小球下落的高度．防止偶然誤差的辦法是多次重復(fù)實驗，結(jié)果取平均值．其他答案只要合理也可． (4)由H1＝g和H2＝g 可得g＝，因此可以消去Δt的影響． （三）計算題 13.【解析】 (1)設(shè)彈性球第一次下落過程中的加速度大小為a1，由圖知 a1＝＝ m/s2＝8 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律，得 mg－f＝ma1 故f＝m(g－a1)＝0.2 N (2)由圖知彈性球第一次到達地面時的速度大小為v1＝4 m/s，設(shè)球第一次離開地面時的速度大小為v2，則 v2＝v1＝3 m/s 第一次離開地面后，設(shè)上升過程中球的加速度大小為a2，則 mg＋f＝ma2 得a2＝12 m/s2 于是，有0－v＝－2a2h 解得h＝ m. 14. 【解析】（1）兩物體的加速度均為g，方向豎直向下，設(shè)甲下落時間t時二者相遇.則. 解得t=2s，此時兩物體離地高度 （2）以甲下落的初位置為坐標(biāo)原點，下落時刻為計時起點，豎直向下為正方向，設(shè)時刻t甲乙的位置坐標(biāo)分別為、，則 0~1s內(nèi)兩物體的豎直距離隨時間的關(guān)系為 =10m， 1~2s內(nèi)兩物體的豎直距離隨時間的關(guān)系為=10m 設(shè)經(jīng)過T時間甲落地，則，解得T=3s 設(shè)乙在空中運動時間為，則，解得=s 2~3s內(nèi)兩物體的豎直距離隨時間的關(guān)系為 =│-10│m 3~（+1）s內(nèi)兩物體的豎直距離隨時間的關(guān)系為 則圖象如下 15.【解析】（1）B從釋放到細繩剛繃直前做自由落體運動，有 ① 代入數(shù)據(jù)解得 ② （2）設(shè)細繩繃直前瞬間B速度大小為vB，有 ③ 細繩繃直瞬間，細繩張力遠大于A、B的重力，A、B相互作用，由動量守恒得 ④ 之后A做勻減速運動，所以細繩繃直瞬間的速度即為最大速度，聯(lián)立②③④式，代入數(shù)據(jù)解得 ⑤ （3）細繩繃直后，A、B一起運動，B恰好可以和地面接觸，說明此時A、B的速度為零，這一過程中A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒，有 ⑥ 代入數(shù)據(jù)解得 ⑦ {四}選做題 16.【解析】設(shè)燃料用完時火箭的速度為v1，所用時間為t1.火箭的上升運動分為兩個過程，第一個過程為做勻加速上升運動，第二個過程為做豎直上拋運動至到達最高點． (1)對第一個過程有h1＝t1，代入數(shù)據(jù)解得v1＝20 m/s. (2)對第二個過程有h2＝，代入數(shù)據(jù)解得h2＝20 m 所以火箭上升離地面的最大高度h＝h1＋h2＝40 m＋20 m＝60 m. (3)方法一　分段分析法 從燃料用完到運動至最高點的過程中，由v1＝gt2得 t2＝＝ s＝2 s 從最高點落回地面的過程中，h＝gt32，而h＝60 m，代入得t3＝2 s 故總時間t總＝t1＋t2＋t3＝(6＋2) s. 方法二　整體分析法 考慮火箭從燃料用完到落回地面的全過程，以豎直向上為正方向，全過程為初速度v1＝20 m/s、加速度g＝－10 m/s2、位移h＝－40 m的勻變速直線運動，即有h＝v1t－ gt2，代入數(shù)據(jù)解得t＝(2＋2) s或t＝(2－2) s(舍去)，故t總＝t1＋t＝(6＋2) s. *17.每碰撞一次后所做豎直上拋運動，可分為上升和回落兩個階段，不計空氣阻力，這兩段所用時間和行程相等. 小球原來距桌面高度為4.9 m，用h0表示，下落至桌面時的速度v0應(yīng)為： v0==9.8 m/s.下落時間為：t0==1 s. 首先用演繹法：小球第一次和桌面碰撞，那么，第一次碰撞桌面后小球的速度：v1=v07/9 m/s. 第一次碰撞后上升、回落需用時間：2t1=2v1/g=(2v0/g)7/9=27/9 s. 小球第二次和桌面碰撞，那么，第二次碰撞桌面后小球的速率： v2=v17/9=(v07/9)7/9=v0(7/9)2 m/s. 第二次碰撞后上升、回落需用時間：2t2=2v2/g=2(7/9)2. 再用歸納法：依次類推可得：小球第n次和桌面碰撞后上升，回落需用時間：2tn=2(7/9) n (s) 所以小球從開始下落到經(jīng)n次碰撞后靜止所用總時間為： T=t2+2t1+2t2+…+2tn=1+27/9+2(7/9)2+…+2(7/9)n=1+2［7/9+(7/9)2+…+(7/9)n］ 括號內(nèi)為等比級數(shù)求和，首項a1=7/9,公比q=7/9,因為|q|＜1, 所以無窮遞減等比級數(shù)的和為：,所以T=1+27/2=8 s. 18.【解析】（1）運動員打開傘后做勻減速運動，由v22-v12=2as2可求得運動員打開傘時的速度為v1=60 m/s，運動員自由下落距離為s1=v12/2g=180 m，運動員離開飛機時距地面高度為s=s1+s2= 305 m.(2)自由落體運動的時間為t1==6 s，打開傘后運動的時間為t2==3.85 s,離開飛機后運動的時間為t=t1+t2=9.85 s