3.2竖直方向上的抛体运动同步练习题2021-2022学年鲁科版必修2高中物理

3.2竖直方向上的抛体运动同步练习题2021-2022学年鲁科版必修2高中物理
一、单选题
在足够高的空中某点竖直上抛一物体，抛出后第内物体的位移大小为，设物体抛出时的速度方向为正方向，忽略空气阻力的影响，取。则关于物体的运动，下列说法正确的是
A. 物体的上升时间可能是 B. 第内的平均速度一定是
C. 末的瞬时速度可能是 D. 内位移可能为
不计空气阻力情形下将一物体以一定的初速度竖直上抛，从抛出至回到抛出点的时间为，若在物体上升的最大高度的一半处放置一水平挡板，仍将该物体以相同的初速度竖直上抛，物体撞击挡板前后的速度大小相等、方向相反，撞击所需时间不计，则这种情况下物体上升和下降的总时间约为
A. B. C. D.
某物体以的初速度竖直上抛，不计空气阻力，取，从抛出开始计时内，下列说法中不正确的是
A. 位移大小为
B. 物体的路程为
C. 物体的速度改变量的大小为
D. 物体的平均速度大小为，方向向上
根据你对物理概念和规律的理解，下列说法中正确的是
A. 物体的运动状态发生变化时，加速度一定发生了变化
B. 静止的物体可能受滑动摩擦力作用，运动的物体可能受静摩擦力作用
C. 摩擦力的大小总是与正压力的大小成正比
D. 竖直上抛运动的物体到达最高点时速度为零，加速度也为零
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，再从最高点回到抛出点的运动时间为，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，则
A. B.
C. D.
如图所示，在水平面上固定一点光源，在点光源和右侧墙壁的正中间有一小球自水平面以初速度竖直上抛，已知重力加速度为，不计空气阻力，则在小球竖直上抛运动的过程中，关于小球的影子在竖直墙壁上的运动情况，下列说法正确的是
A. 影子做初速度为，加速度大小为的匀减速直线运动
B. 影子做初速度为，加速度大小为的匀减速直线运动
C. 影子做初速度为，加速度大小为的匀减速直线运动
D. 影子做初速度为，加速度大小为的匀减速直线运动
近年来测值的一种方法叫“对称自由下落法”，它是将测值归于测长度和时间，具体做法是：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中的点向上抛小球，从抛出小球至小球又落回抛出点的时间为；小球在运动过程中经过比点高的点，小球离开点至又回到点所用的时间为。由、和的值可求得等于
A. B. C. D.
为了备战年东京奥运会，我国羽毛球运动员进行了如图所示的原地纵跳摸高训练。已知质量的运动员原地静止站立不起跳摸高为，比赛过程中，该运动员先下蹲，重心下降，经过充分调整后，发力跳起摸到了的高度。若运动员起跳过程视为匀加速运动，忽略空气阻力影响，取。则
A. 运动员起跳后到上升到最高点一直处于超重状态
B. 起跳过程的平均速度比离地上升到最高点过程的平均速度小
C. 起跳过程中运动员对地面的压力为
D. 从开始起跳到双脚落地需要
高空中有四个小球，在同一位置同时以速率向上、向下、向左、向右被射出，不考虑空气阻力，图示是经过后四个小球在空中位置的构图，其中正确的图形是
A. B.
C. D.
某同学身高，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了高的横竿如图所示据此可估算出他起跳时竖直向上的速度为取
A.
B.
C.
D.
二、填空题
以初速度米秒竖直上抛的物体，如不计空气阻力，则它在上升过程中最后秒内的位移是______米，第秒内的位移为______米。取
某同学获得一竖直上抛小球的频闪照片图，已知频闪仪每隔闪光一次，图中所标数据为实际距离．当地重力加速度是，小球质量，对运算结果保留三位有效数字
由频闪照片上的数据计算时刻小球的速度____________；
小球上升的加速度大小约为__________；
对的数据进行分析，你认为可得的原因是____________________________________．
一个石子在离地高处以的初速度竖直向上抛出，不考虑空气阻力，取，则石子能够最大上升的高度离地为______；从抛出到落地需要的时间为______
三、简答题（本大题共2小题，共6.0分）
如图所示，某人在离地面高处，以的初速度水平抛出球，与此同时在离球抛出点水平距离处，另一人竖直上抛球，不计空气阻力和人的高度，试问：要使球上升到最高点时与球相遇，则
球被抛出时的初速度为多少？
水平距离为多少？
在年雅典奥运会上，我国运动员黄珊汕第一次参加蹦床项目的比赛就取得了铜牌的优异成绩。假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘制出如图所示的曲线，假设当地的重力加速度。依据图象给出的信息。
运动员离开弹簧床上升的最大高度；
运动过程中运动员的最大加速度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、若位移的方向向上，根据得，，解得第内的初速度为，上升到最高点还需的时间，则物体上升的时间可能为。若物体的位移向下，则，解得第内初速度为。故A正确。
B、第内的位移可能向上，可能向下，则平均速度可能为，可能为。故B错误。
C、由选项解析可知，末的速度可能为，可能为。故C错误。
D、当物体第初的速度为时，则物体竖直上抛的初速度，当物体第初的速度为时，则物体的初速度。可知末的速度可能为，可能为，根据 得，内的位移可能为，可能为。故D错误。
故选：。
抓住第内的位移可能向上，可能向下，根据匀变速直线运动的位移时间公式求出第内的初速度。结合运动学公式和推论进行分析求解。
解决本题的关键知道竖直上抛运动的加速度不变，可以全过程研究，运用运动学公式求解，注意速度、位移、加速度的方向。
2.【答案】
【解析】
【分析】本题考查竖直上抛运动的规律，解题的关键是知道竖直上抛运动的上升阶段和下降各阶段具有严格的对称性。
本题物体第二次运动依然具有对称性，上升和下降时间相等；根据物体两次运动的对称性，利用运动学公式列式求解。
【解答】
竖直上抛时，物体从被抛出至回到抛出点的时间为，所以上升和下降的时间都为，，，设上升到时，速度为，上升和下降的总时间为，，由得，所以，故D正确．

3.【答案】
【解析】
【分析】物体竖直上抛后，只受重力，加速度等于重力加速度，可以把物体的运动看成一种匀减速直线运动，由位移公式求出内位移．由求出速度的改变量．
对于竖直上抛运动，通常有两种处理方法，一种是分段法，一种是整体法，两种方法可以交叉运用。
【解答】
A.物体的位移：方向与初速度的方向相同，向上，故A正确；
B.物体上升的最大高度：，物体上升的时间：
所以物体的路程：，故B正确；
C.物体速度的改变量：，故C错误；
D.物体的平均速度：，方向向上，故D正确。
本题选不正确的是，故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查加速度、摩擦力竖直上抛等，理解概念和规律的实质是解题的关键点。
【解答】
A.物体的运动状态发生变化是指速度发生变化，加速度不一定发生变化，故A错误；
B.静止的物体可能受滑动摩擦力作用，运动的物体也可能受静摩擦力作用，故B正确；
C.滑动摩擦力的大小总是与正压力的大小成正比，即，静摩擦力大小与正压力无关，故C错误；
D.竖直上抛运动的物体到达最高点时速度为零，加速度不为零，加速度为重力加速度，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】解：不计阻力时，物体做竖直上抛运动，根据其运动的公式可得：，
当有阻力时，设阻力大小为，上升时有：
，
上升时间
有阻力上升位移与下降位移大小相等，下降时有
，，
根据，可知故ACD错误，B正确．
故选：．
题中描述的两种情况物体均做匀变速运动，弄清两种情况下物体加速度、上升高度等区别，然后利用匀变速运动规律求解即可．
正确受力分析弄清运动过程，然后根据运动学规律求解是对学生的基本要求，平时要加强这方面的训练．
6.【答案】
【解析】
【分析】
设经过时间影子的位移为，则由几何关系列出小球和影子位移之间的关系，然后进行分析。
本题主要考查了竖直上抛运动的应用，难度适中，基础题。
【解答】
设经过时间影子的位移为，则由几何关系可知，对比可知，，所以影子做初速度为，加速度大小为的匀减速直线运动，故B正确，ACD错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键是将整个运动分成向上的匀减速运动和向下匀加速运动，充分利用对称性得出时间，再利用下降阶段即自由落体运动阶段解题。
解决本题时可将竖直上抛运动分成向上的匀减速运动和向下的匀加速运动研究，根据对称性得到小球从最高点落到抛出点的时间为，从最高点落到点的时间为，根据位移公式列式求解。
【解答】
根据竖直上抛运动的对称性可知，小球从最高点落到抛出点的时间为，从最高点落到点的时间为，根据位移公式得：
解得：，故A正确，BCD错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】
【分析】
由运动员起跳后到上升到最高点通过加速度方向判断；由平均速度等于中间时刻的瞬时速度分析；运动员离开地面后竖直上抛，根据速度位移公式求得初速度，起跳过程中，根据速度位移公式求得加速度，根据牛顿第二定律求得作用力，结合牛顿第三定律分析；根据速度时间公式求得加速和减速阶段的时间即可求得。
本题主要考查了牛顿第二定律和运动学公式，加速度是解决问题的中间桥梁，明确运动过程是解题的关键。
【解答】
A.运动员在起跳过程中可视为匀加速直线运动，加速度方向竖直向上，所以运动员起跳过程处于超重状态，离地上升到最高点过程中，加速度向下，处于失重状态，故A错误；
B.在起跳过程中和离地后上升至最高的过程中均做匀变速直线运动，其平均速度均为，即起跳过程的平均速度与离地上升到最高点过程的平均速度相等，故B错误；
C.运动员离开地面后做竖直上抛运动，根据
可知，
根据速度位移公式可知，
解得：，
对运动员根据牛顿第二定律可知，
得，根据牛顿第三定律可知，对地面的压力为，故C正确。
D.起跳过程运动的时间，起跳后运动的时间，从最高点至双脚落地需要时间为：，故从开始起跳到双脚落地需要总时间为：，故 D错误；
故选C．
9.【答案】
【解析】
【分析】
根据运动的合成与分解的知识，每个小球的运动都可以分解为自由落体运动和沿着初速度方向的匀速直线运动；假设同时有个小球从同一位置自由落体，则其余个球相对与该球都是匀速直线运动．
参考系选择恰当，可以是复杂问题简单化，本题再一次说明了这个道理，基础题．
【解答】
每个小球的运动都可以看成是沿初速度方向的匀速直线运动和竖直向下的自由落体运动的合运动．
假设同时有个小球从同一位置自由落体，则其余个球相对与该球都是匀速直线运动，故以四个小球所在位置为顶点所构成的图形应该是正方形；
故选A．
10.【答案】
【解析】
【分析】运动员跳高的运动模型为竖直上抛运动，因为是背跃式跳高，所以只要运动员的重心能够达到横杆处，运动员即可越过横杆，根据速度位移关系公式求解即可。
利用竖直上抛规律解决实际问题时，核心是建立模型，将实际问题简化，再运用竖直上抛运动的规律求解。
【解答】竖直方向的运动为竖直上抛运动，考虑上抛过程重心的运动，可认为人的重心在身体的中点身体横着越过高的横杆，此时重心高度为，起跳时重心高度为，所以竖直上跳的最大高度为，可得起跳时竖直向上的速度 ，接近，B正确．
11.【答案】
【解析】解：物体在上升过程中最后秒内的位移与下落内的位移大小相等，为
物体上升的总时间
根据对称性可知，第秒内的位移为
故答案为：，。
物体做竖直上抛运动，其加速度大小始终为，方向竖直向下，应用匀变速直线运动的规律和对称性求解。
竖直上抛运动是加速度大小始终为，方向竖直向下的匀变速运动，可分段求解，也可整体法求解，选用适当的方法求解即可。解答时要抓住对称性。
12.【答案】；；上升过程中受到空气阻力作用．
【解析】
【分析】
根据匀变速直线运动中一段时间内中点时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，可以求出时刻小球的速度．
根据匀变速直线运动的公式可以求出加速度的大小．
将与进行比较，从而得出结论．
本题关键理解实验的原理：匀变速直线的规律以及推论，并能用来解答实验问题，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高处理实验数据的能力．
【解答】
频闪仪每隔闪光一次，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度，则得：

同理，时刻小球的速度
根据匀变速直线运动的公式可以求出加速度大小，即：
由于解出的加速度大小大于重力加速度的数值，物体可能上升过程中受到空气阻力作用．
故答案为：；；上升过程中受到空气阻力作用．
13.【答案】
【解析】解：对上升过程有：
解得：
石子能够最大上升的高度离地为
对竖直上抛全过程，取向上为正
解得：
故答案为：；。
石子做的是竖直上抛，是一种匀变速直线运动，根据运动学公式列式可求出最大高度及运动时间。
本题运用运动学规律处理竖直上抛问题，也可以运用机械能守恒定律或动能定理求解。
14.【答案】解：两球在竖直方向上相遇的过程，
对于球，有，
对于球，
所以有
由于两球相遇，所以．
代入数据，得，
解得，．
利用
球的水平运动，有
代入数据，得．
所以水平距离为．
【解析】两球相遇，在竖直方向上的位移之和等于根据速度位移公式和位移时间公式，结合位移之和等于，求出初速度．
根据竖直上抛运动到最高点的时间，运用速度时间公式求出上升的时间，球上升的时间和球下降的时间相等，根据平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，根据位移公式，求出水平距离．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动．以及知道两球相遇，在竖直方向上的位移大小之和等于．
15.【答案】解：由图象可知运动员运动稳定后每次腾空时间为：
运动员下落过程是做自由落体运动，时间为；
则上升的最大高度为
运动过程中运动员的最大加速度可以求出，运动员每次腾空时加速度，而陷落最深时由图象可知
根据由牛顿第二定律得：
解得：
答：运动员离开弹簧床上升的最大高度为；
运动过程中运动员的最大加速度为。
【解析】由图读出运动员在空中运动的时间，由竖直上抛的规律求出最大高度．
当弹力最大时，运动员的加速度．由图读出最大的弹力为，根据牛顿第二定律求出最大加速度．
本题考查读图能力和分析研究实际问题的能力．同时要抓住运动员在空中做竖直上抛运动时的对称性，上升和下落时间相等。
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