2019-2020年高考物理專題01直線運動備考強化訓練3自由落體和豎直上拋新人教版.doc

2019-2020年高考物理專題01直線運動備考強化訓練3自由落體和豎直上拋新人教版本套試題訓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用。其中第4、6、7、8、13等題為圖象題，通過此類題型的訓練，培養(yǎng)學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)學生的空間想象能力。一、破解依據自由落體1.初速度Vo=0 2.末速度 Vt=gt3.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=9.810m/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。*豎直上拋1.位移x=Vot- gt2/2 2.末速度Vt= Vo- gt （g=9.810m/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）(1)全過程處理:是勻減速直線運動（初速度V00，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V0Vt，速度等值反向，且t上t下，上升、下落時間相等。*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)相等時間內的位移x1、x2 、x3、 x4 、x5、 x6等，則a =（x4+x5+x6）-（x1+x2+x3）/9T 2，。二、精選習題選擇題（每小題5分，共40分）1. (12福建六校聯(lián)考)一位同學在某星球上完成自由落體運動實驗：讓一個質量為2 kg的小球從一定的高度自由下落，測得在第5 s內的位移是18 m，則()A物體在2 s末的速度是20 m/sB物體在第5 s內的平均速度是3.6 m/sC物體在第2 s內的位移是20 mD物體在5 s內的位移是50 m2. （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131 A1.25m B2.25m C3.75m D4.75m3.(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,t2<t1 B.t1<t0,t2>t1C.t1>t0,t2>t1 D.t1<t0,t2<t1圖1325.(11山東) 如圖133所示，將小球a從地面以初速度v0豎直上拋的同時，將另一相同質量的小球b從距地面h處由靜止釋放，兩球恰在處相遇(不計空氣阻力)則()圖133A兩球同時落地 B相遇時兩球速度大小相等 C從開始運動到相遇，球a動能的減少量等于球b動能的增加量D相遇后的任意時刻，重力對球a做功功率和對球b做功功率相等6.（16江蘇）小球從一定高度處由靜止下落，與地面碰撞后回到原高度再次下落，重復上述運動，取小球的落地點為原點建立坐標系，豎直向上為正方向，下列速度和位置的關系圖象中，能描述該過程的是圖1347.（14重慶） 以不同的初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時，一個物體所受空氣阻力可忽略，另一個物體所受空氣阻力大小與物體的速率成正比，下列分別用虛線和實線描述兩物體運動的vt圖像可能正確的是()ABCD圖135 8.（14廣東江門調研）跳傘運動員從高空懸停的直升機上跳下，運動員沿豎直方向運動的vt圖像如圖136所示，下列說法正確的是() 圖136A運動員在010 s的平均速度大于10 m/sB15 s末開始運動員處于靜止狀態(tài)C10 s末運動員的速度方向改變D1015 s運動員做加速度逐漸減小的減速運動填空題（第9、10、11小題4、6、6分、，第12小題10分，共24分）9（4分）.一條鐵鏈長5 m，鐵鏈上端懸掛在某一點，放開后讓它自由落下，鐵鏈經過懸點正下方25 m處某一點所用的時間是_s.(取g=10 m/s2)10. 【15重慶】同學們利用如題圖137所示方法估測反應時間。首先，甲同學捏住直尺上端，使直尺保持豎直狀態(tài)，直尺零刻度線位于乙同學的兩指之間。當乙看見甲放開直尺時，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度讀數為，則乙同學的反應時間為 （重力加速度為）。基于上述原理，某同學用直尺制作測量反應時間的工具，若測量范圍為00.4s，則所用直尺的長度至少為 cm（取10m/s2）；若以相等時間間隔在該直尺的另一面標記出表示反應時間的刻度線，則每個時間間隔在直尺上對應的長度是 的（選填“相等”或“不相等”）. 圖137*11. 如圖138所示，懸掛的直桿AB長為a，在B以下h處，有一長為b的無底圓筒CD，若將懸線剪斷，求：(1)直桿下端B穿過圓筒的時間是_s;(2)整個直桿AB穿過圓筒的時間是_s.ABCDahb圖13812. （13江蘇）(10分)某興趣小組利用自由落體運動測定重力加速度，實驗裝置如圖所示傾斜的球槽中放有若干個小鐵球，閉合開關K，電磁鐵吸住第1個小球手動敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開，第1個小球開始下落，M迅速恢復，電磁鐵又吸住第2個小球當第1個小球撞擊M時，M與觸頭分開，第2個小球開始下落.這樣，就可測出多個小球下落的總時間圖137(1)在實驗中，下列做法正確的有_A電路中的電源只能選用交流電源B實驗前應將M調整到電磁鐵的正下方C用直尺測量電磁鐵下端到M的豎直距離作為小球下落的高度D手動敲擊M的同時按下秒表開始計時(2)實驗測得小球下落的高度H1.980 m，10個小球下落的總時間T6.5 s可求出重力加速度g_m/s2.(結果保留兩位有效數字)(3)在不增加實驗器材的情況下，請?zhí)岢鰷p小實驗誤差的兩個辦法_(4)某同學考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時間t磁性才消失，因此，每個小球的實際下落時間與它的測量時間相差t，這導致實驗誤差為此，他分別取高度H1 和H2，測量n個小球下落的總時間T1 和T2 .他是否可以利用這兩組數據消除t對實驗結果的影響？請推導說明_計算題（共36分）13.(12安徽)(10分) 質量為0.1 kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落，該下落過程對應的vt圖象如圖所示球與水平地面相碰后離開地面時的速度大小為碰撞前的.設球受到的空氣阻力大小恒為f，取g10 m/s2，求：(1)彈性球受到的空氣阻力f的大?。?(2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h.圖13914.（14襄陽四中模擬）（10分）甲、乙兩物體，甲的質量為1，乙的質量為0.5，甲從距地45高處自由落下，1后乙從距地30高處自由落下，不計空氣阻力（重力加速度取10） （1）兩物體等高時離地多高？ （2）定量畫出兩物體間的豎直距離隨時間變化的圖象（球落地后立即原地靜止，規(guī)定甲開始下落時刻為計時起點） 圖131015.（17天津）（16分）如圖所示，物塊A和B通過一根輕質不可伸長的細繩連接，跨放在質量不計的光滑定滑輪兩側，質量分別為mA=2 kg、mB=1 kg。初始時A靜止與水平地面上，B懸于空中。先將B豎直向上再舉高h=1.8 m（未觸及滑輪）然后由靜止釋放。一段時間后細繩繃直，A、B以大小相等的速度一起運動，之后B恰好可以和地面接觸。取g=10 m/s2。（1）B從釋放到細繩繃直時的運動時間t；（2）A的最大速度v的大??；（3）初始時B離地面的高度H。圖1311 (四)選做題16.（12分）某校一課外活動小組自制一枚火箭，設火箭發(fā)射后始終在垂直于地面的方向上運動火箭點火后可認為做勻加速直線運動，經過4 s到達離地面40 m高處時燃料恰好用完，若不計空氣阻力，取g10 m/s2，求：(1)燃料恰好用完時火箭的速度；(2)火箭上升離地面的最大高度；(3)火箭從發(fā)射到殘骸落回地面過程的總時間*17. 一彈性小球自4.9 m高處自由落下，當它與水平桌面每碰撞一次后，速度減小到碰前的7/9，試計算小球從開始下落到停止運動所用的時間.18.(12分)跳傘運動員做低空跳傘表演，他離開飛機后先做自由落體運動，當距離地面 125 m時打開降落傘，傘張開后運動員就以14.3 m/s2的加速度做勻減速運動，到達地面時速度為5 m/s，問：(1)運動員離開飛機時距地面的高度為多少?(2)離開飛機后，經過多少時間才能到達地面?(g=10 m/s2)三、參考答案（一）選擇題1. D 【解析】 設星球的重力加速度為g，由自由下落在第5 s內的位移是18 m，可得gtgt18 m，其中t44 s，t55 s，解得g4 m/s2.物體在2 s末的速度是v2gt28 m/s，選項A錯誤；物體在4 s末的速度v4at416 m/s，在5秒末的速度v5at520 m/s，物體在第5 s內的平均速度是18 m/s，選項B錯誤；物體在前2 s內的位移是gt8 m，物體在第1 s內的位移是gt2 m，物體在第2 s內的位移是8 m2 m6 m，選項C錯誤；物體在5 s內的位移是gt50 m，選項D正確 2.A【解析】小車上的小球落地的時間，小車從A到B的時間；懸掛的另一小球下落的時間；根據題意可得，即，不難求出，故正確答案選A。3.A【解析】豎直上拋與豎直下拋的兩個小球開始離地高度相同、初速度大小相同,則兩球落地的時間差等于豎直上拋小球從上拋到落回拋出點的時間,即t=,故選項A正確。4.B【解析】物體在上升和下降過程中的位移h相同,但由于空氣阻力的作用,在上升過程中的加速度a1>g,下降過程中的加速度a2<g,根據h=at2可知,t1<t2;如果沒有空氣阻力,a0=g,根據v=at可知,t1<t0,故選B。此題容易出錯的原因是分不清物體在上升和下降過程中阻力的方向:在上升過程中阻力與重力方向相同,下降過程中阻力與重力方向相反。 5. C.【解析】兩球經過相同的時間，在處相遇，則對b小球列方程可得，gt2，對a小球則有v0tgt2，兩式聯(lián)立可得，v0gt，即相遇時，a小球的速度為vav0gt0，b小球的速度為gt，B項錯誤從相遇開始，a向下做初速度為零的勻加速直線運動，b小球以一定的速度向下做勻加速直線運動，且二者加速度相同，均為g，故b球先落地，A項錯誤從開始運動到相遇，a的速度由gt變?yōu)?，b的速度由0變?yōu)間t，兩球質量相同，所以a動能的減少量等于b動能的增加量，C項正確相遇后的任意時刻，b的速度一直大于a的速度，兩球質量相同，由PFv可得，D項錯誤 6. A.【解析】由題意知，小球在下落的過程中速度方向向下，與題目中規(guī)定的正方向相反，為負值，C、D錯；小球的運動為勻變速運動，依據可知速度與時間的關系為二次函數，故圖線為曲線，A正確，B錯。7. D【解析】本題考查vt圖像當不計阻力上拋物體時，物體做勻減速直線運動，圖像為一傾斜直線，因加速度ag，故該傾斜直線的斜率的絕對值等于g.當上拋物體受空氣阻力的大小與速率成正比時，對上升過程，由牛頓第二定律得mgkvma，可知物體做加速度逐漸減小的減速運動，通過圖像的斜率比較，A錯誤從公式推導出，上升過程中，|a|>g ，當v0時，物體運動到最高點，此時 ag，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010 s的位移大于其在這段時間內做勻加速運動（位移為曲線，不是自由落體運動）的位移，則平均速度大于 m/s10 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；1015 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：在人的反應時間內直尺做自由落體運動，有，解得 ；反應時間最長為，需要直尺的長；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Hgt2，代入數據計算得g9.4 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實驗，結果取平均值其他答案只要合理也可 (4)由H1g和H2g可得g，因此可以消去t的影響（三）計算題13.【解析】 (1)設彈性球第一次下落過程中的加速度大小為a1，由圖知a1 m/s28 m/s2根據牛頓第二定律，得mgfma1故fm(ga1)0.2 N(2)由圖知彈性球第一次到達地面時的速度大小為v14 m/s，設球第一次離開地面時的速度大小為v2，則v2v13 m/s第一次離開地面后，設上升過程中球的加速度大小為a2，則mgfma2得a212 m/s2于是，有0v2a2h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原點，下落時刻為計時起點，豎直向下為正方向，設時刻t甲乙的位置坐標分別為、，則01s內兩物體的豎直距離隨時間的關系為=10m，12s內兩物體的豎直距離隨時間的關系為=10m設經過T時間甲落地，則，解得T=3s設乙在空中運動時間為，則，解得=s23s內兩物體的豎直距離隨時間的關系為=-10m3（+1）s內兩物體的豎直距離隨時間的關系為則圖象如下15.【解析】（1）B從釋放到細繩剛繃直前做自由落體運動，有代入數據解得（2）設細繩繃直前瞬間B速度大小為vB，有細繩繃直瞬間，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)立式，代入數據解得（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，有代入數據解得四選做題16.【解析】設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h1t1，代入數據解得v120 m/s.(2)對第二個過程有h2，代入數據解得h220 m所以火箭上升離地面的最大高度hh1h240 m20 m60 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v1gt2得t2 s2 s從最高點落回地面的過程中，hgt32，而h60 m，代入得t32 s故總時間t總t1t2t3(62) 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v120 m/s、加速度g10 m/s2、位移h40 m的勻變速直線運動，即有hv1t gt2，代入數據解得t(22) s或t(22) s(舍去)，故t總t1t(62) 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+27/9+(7/9)2+(7/9)n括號內為等比級數求和，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