备考高考物理专题1.2自由落体运动和竖直上抛精准突破（含解析）.docx

专题1.2 自由落体运动和竖直上抛【专题诠释】1.自由落体运动特点和规律(1)从静止开始，即初速度为零.(2)只受重力作用的匀加速直线运动.(3)公式：vgt，hgt2，v22gh.2. 自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动。匀变速直线运动的一切推论公式都适用于自由落体运动。3.竖直上抛运动特点与规律(1)特点：初速度为v0，加速度为g的匀变速直线运动(通常取初速度v0的方向为正方向)(2)公式vv0gt. xv0tgt2. v2v2gx.(3)规律：升到最高点(即v0时)所需的时间t，上升的最大高度xmax.4.竖直上抛运动是初速度竖直向上，加速度大小为g的匀变速直线运动，可全过程应用匀变速直线运动的速度时间关系公式等，但要注意、等物理量的正负号。【高考引领】【2015年广东卷】距地面高5 m的水平直轨道上A、B两点相距2 m，在B点用细线悬挂一小球，离地高度为h，如图小车始终以4 m/s的速度沿轨道匀速运动，经过A点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下，小车运动至B点时细线被轧断，最后两球同时落地不计空气阻力，取重力加速度的大小g10 m/s2.可求得h等于()A1.25 mB2.25 m C3.75 m D4.75 m【命题立意】考察自由落体运动的基本规律【答案】：A【解析】：根据两球同时落地可得，代入数据得h1.25 m，选项A正确【2016浙江理综17】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为()Av(t0t)，U B.v(t0t)，UCv(t0t)，(UU0) D.v(t0t)，(UU0)【答案】D【解析】由于传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，则测重台上没有人站立时，U0kM0g，该同学站立在测重台上时，Uk(M0M)g，两方程相比可得：该同学的质量M(UU0)；设测量仪顶部距测重台的高度为L，该同学的身高为h，则Lvt0站人时有Lhvt联立可得hv(t0t)，选项D正确，选项A、B、C错误。【技巧方法】(1)自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动(2)竖直上抛运动是初速度竖直向上，加速度大小为g的匀变速直线运动，可全过程应用匀变速直线运动vt关系公式、xt关系公式等，但要注意v0、a、x等物理量的正负号(3)竖直上抛运动也可分成上升、下降阶段分段处理，注意应用两段的对称性【最新考向解码】【例1】(2019广东揭阳一模改编)t0时一物体从某一行星表面竖直向上抛出(不计空气阻力)，其位移随时间变化的st图象如图所示，则()A该行星表面的重力加速度大小为8 m/s2 B该物体上升的时间为5 sC该物体被抛出时的初速度大小为10 m/s D该物体落到行星表面时的速度大小为20 m/s【答案】AD【解析】由题图可得，物体上升的最大高度为h25 m，上升的时间为t2.5 s，对于上升过程，由h得，初速度大小v0 m/s20 m/s，则物体上升时的加速度大小为ag m/s28 m/s2，故A正确，B、C错误；根据对称性可知，该物体落到行星表面时的速度大小与初速度大小相等，也为20 m/s，故D正确。【例2】(2019湖北天门市高三二模)矿井中的升降机以5 m/s的速度竖直向上匀速运行，某时刻一螺钉从升降机底板松脱，经过3 s升降机底板上升至井口，此时松脱的螺钉刚好落到井底，不计空气阻力，取重力加速度g10 m/s2，下列说法正确的是()A螺钉松脱后做自由落体运动 B矿井的深度为45 mC螺钉落到井底时的速度大小为25 m/s D螺钉随升降机从井底出发到落回井底共用时6 s【答案】BC【解析】螺钉松脱时具有与升降机相同的向上的速度，故螺钉松脱后做竖直上抛运动，A错误；由运动学公式可得，螺钉自松脱至落到井底的位移大小h1v0tgt2，升降机在这段时间内的位移大小h2v0t，故矿井的深度为hh1h245 m，B正确；螺钉落到井底时的速度大小为vv0gt25 m/s，C正确；设螺钉松脱前运动的时间为t，则h1v0t，解得t6 s，所以螺钉运动的总时间为tt9 s，D错误。【例3】(2019西宁第四中学高三一模)跳伞运动员做低空跳伞表演，当直升机悬停在离地面224 m高时，运动员离开飞机做自由落体运动，运动了5 s后，打开降落伞，展伞后运动员减速下降至地面，若运动员落地速度为5 m/s，取g10 m/s2，求运动员匀减速下降过程的加速度大小和时间。【答案】12.5 m/s23.6 s【解析】运动员做自由落体运动的位移为：hgt21052 m125 m打开降落伞时的速度为：v1gt105 m/s50 m/s匀减速下降过程有：vv2a(Hh)将v25 m/s、H224 m代入上式，求得：a12.5 m/s2减速运动的时间为：t s3.6 s。【微专题精练】1.(2019陕西长安一中高三质检)两物体在不同高度自由下落，同时落地，第一个物体下落时间为t，第二个物体下落时间为，当第二个物体开始下落时，两物体相距()Agt2 B.gt2 C.gt2 D.gt2【答案】：D【解析】：第二个物体在第一个物体下落后开始下落，此时第一个物体下落的高度h1g()2.根据hgt2，知第一个物体和第二个物体下落的总高度分别为gt2、，两物体未下落时相距，所以当第二个物体开始下落时，两物体相距h，故D正确，A、B、C错误2.一个小球做自由落体运动，它的下落高度足够高，取g10 m/s2，关于这个小球的运动情况，下列说法中正确的是()A小球在第3 s内的下落高度为25 mB小球在前3 s内的平均速度为30 m/sC小球在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度之比是135D小球在前1 s内、前2 s内、前3 s内的位移之比是135【答案】AC【解析】小球在第3 s内的下落高度等于前3 s下落的高度减去前2 s下落的高度，即：hgtgt25 m，A正确；3 s末的速度vgt30 m/s，前3 s的平均速度15 m/s，B错误；由vgt计算可知，小球在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度之比是135，C正确；由hgt2得前1 s内、前2 s内、前3 s内的位移之比是149，D错误。3(2019福建六校联考)假设一位同学在某星球上完成自由落体运动实验：让一个质量为2 kg的物体从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是18 m(未落地)，则()A物体在2 s末的速度大小是20 m/s B物体在第5 s内的平均速度大小是3.6 m/sC物体在前2 s内的位移大小是20 m D物体在5 s内的位移大小是50 m【答案】D.【解析】：设该星球表面的重力加速度为g，由自由下落在第5 s内的位移是18 m，可得g(5 s)2g(4 s)218 m，得g4 m/s2.所以物体在2 s末的速度大小为8 m/s，选项A错误；物体在第5 s内的平均速度大小为18 m/s，选项B错误；物体在前2 s内的位移大小是g(2 s)28 m，选项C错误；物体在5 s内的位移大小是g(5 s)250 m，选项D正确4.(多选)将某物体以30 m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g取10 m/s2.5 s内物体的()A路程为65 m B位移大小为25 m，方向竖直向上C速度改变量的大小为10 m/s D平均速度大小为13 m/s，方向竖直向上【答案】：AB【解析】：物体的初速度v030 m/s，g10 m/s2，其上升时间t13 s，上升高度h145 m；下降时间t25 st12 s，下降高度h2gt20 m末速度vgt220 m/s，方向竖直向下故5 s内的路程sh1h265 m；位移xh1h225 m，方向竖直向上；速度改变量vv(v0)50 m/s，表示方向竖直向下；平均速度v5 m/s，方向竖直向上综上可知，选项A、B正确5.东东同学看到远处燃放的烟花，每颗烟花从地面竖直发射到最高点时瞬间爆炸最高点与五楼顶部平齐，且前一颗烟花爆炸时后一颗烟花恰好从地面发射，他看到烟花爆炸闪光同时还听到了爆炸的声音，而在最后一颗烟花爆炸闪光之后还能听到一次爆炸的声音请你根据这些现象估算他离烟花燃放点的距离约为(空气中声音的传播速度为340 m/s，重力加速度为10 m/s2)()A34 m B58 m C340 m D580 m【答案】D.【解析】：每颗烟花从地面竖直发射到最高点时瞬间爆炸，均可视为竖直上抛运动地面到五楼顶部的高度约为h15 m，则烟花上升到最高点的时间t s s由题意知，离烟花燃放点的距离约为xvt340 m，约为580 m，选项D正确6.小球每隔0.2 s从同一高度抛出，做初速为6 m/s的竖直上抛运动，设它们在空中不相碰第一个小球在抛出点以上能遇到的小球数为(取g10 m/s2)()A三个 B四个C五个 D六个【答案】C【解析】小球在抛点上方运动的时间t s1.2 s因每隔0.2 s在抛点抛出一个小球，因此第一个小球在1.2 s的时间内能遇上n15个小球，故只有选项C正确7.一个从地面竖直上抛的物体，它两次经过一个较低的点a的时间间隔是Ta，两次经过一个较高点b的时间间隔是Tb，则a、b之间的距离为()Ag(TT) Bg(TT)Cg(TT) Dg(TaTb)【答案】A【解析】根据时间的对称性，物体从a点到最高点的时间为，从b点到最高点的时间为，所以a点到最高点的距离hag()2，b点到最高点的距离hbg()2，故a、b之间的距离为hahbg(TT)，故选A.8.一物体自空中的A点以一定的初速度竖直向上抛出，3 s后物体的速率变为10 m/s，则关于物体此时的位置和速度方向的说法可能正确的是(不计空气阻力，g取10 m/s2)( )A在A点上方15 m处，速度方向竖直向上 B在A点下方15 m处，速度方向竖直向下C在A点上方75 m处，速度方向竖直向上 D在A点上方75 m处，速度方向竖直向下【答案】：C【解析】：若此时物体的速度方向竖直向上，由竖直上抛运动公式vv0gt，物体的初速度为v0vgt40 m/s，物体的位移为h1(v0v)75 m，物体在A点的上方，C正确，D错误；若此时速度的方向竖直向下，物体的初速度v0vgt20 m/s，物体的位移为h2(v0v)15 m，物体仍然在A点的上方，A、B错误9.一定质量的小球自t0时刻从水平地面上方某处自由下落，小球与地面碰后反向弹回，不计空气阻力，也不计小球与地面碰撞的时间，小球距地面的高度h与运动时间t的关系如图所示，取g10 m/s2.则下列说法正确的是()A小球第一次与地面碰撞前的最大速度为15 m/s B小球第一次与地面碰撞后的最大速度为12 m/sC小球在45 s内走过的路程为2.5 m D小球将在t6 s时与地面发生第四次碰撞【答案】C【解析】由图象可得小球第一次与地面碰撞前释放高度h20 m，则可得第一次落地时速度为v020 m/s，则A错误；由图象可知第一次碰撞后上升的最大高度为h5 m，可得第一次碰撞后的速度为v10 m/s，则B错误；由图象可知小球在第5 s内刚好与地面第二次撞击后在空中运动时间为1 s所以有hgt2100.52 m1.25 m，则在第5 s内小球走过的路程为s2h2.5 m，故C正确；根据图象规律可知，小球第四次碰撞时间应在56 s之间，故D错误10.人民广场上喷泉的喷嘴与地面相平且竖直向上，某一喷嘴喷水流量Q5 L/s，水的出口速度v020 m/s，不计空气阻力，g10 m/s2.则处于空中的水的体积是()A5 L B20 L C10 L D40 L【答案】B【解析】设水在空中的运动时间为t，则t4 s，VQt20 L，故B正确11.在地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A后，又以初速度v0在同一地点竖直上抛另一物体B，若要使两物体能在空中相遇，则两物体抛出的时间间隔t必须满足什么条件(不计空气阻力)()AtBtC.tD.t【答案】D【解析】依据xvtgt2作出xt图象，如图所示，显然两条图线的相交点的横坐标表示A、B相遇时刻，纵坐标对应位移xAxB.由图象可直接看出t应满足关系式t时，所以本题正确答案为D.12.(2019山东师大附中模拟)如图所示，在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c，离桌面高度分别为h1h2h3321.若先后顺次释放a、b、c，三球刚好同时落到桌面上，不计空气阻力，则()A三者到达桌面时的速度大小之比是1B三者运动时间之比为321Cb与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差D三个小球运动的加速度与小球受到的重力成正比，与质量成反比【答案】AC【解析】由v22gh，得v，故v1v2v31，A正确；由t得三者运动的时间之比t1t2t31，B错误；b与a开始下落的时间差t1() ，c与b开始下落的时间差t2(1) ，故C正确；三个小球的加速度与重力及质量无关，都等于重力加速度，D错误13.(2019淮南模拟)如图所示为一杂技演员用一只手抛球、接球的示意图，他每隔0.4 s抛出一球，接到球便立即把球抛出已知除抛、接球的时刻外，空中总有4个球，将球的运动近似看做是竖直方向的运动，球到达的最大高度是(高度从抛球点算起，取g10 m/s2)()A1.6 m B2.4 m C3.2 m D4.0 m【答案】C【解析】将空中运动的4个球看做一个球的竖直上抛运动，由题意知，球从抛出到落回手中用时t0.4 s41.6 s，则球从最高点落回手中的时间为0.8 s，则H100.82 m3.2 m，故C正确14.(多