格物学 力学匀变速直线运动规律的应用

竖直上抛运动-匀变速直线运动规律的应用知识点考前进阶选择题自测题答案-山西省等高中物理,平均正确率46.0%

2025-06-28
竖直上抛运动-匀变速直线运动规律的应用知识点考前进阶选择题自测题答案-山西省等高中物理,平均正确率46.0%
1、['竖直上抛运动']

正确率60.0%一个从地面竖直上抛的物体两次经过同一窗户下边线的时间间隔为$${{t}_{1}{,}}$$两次经过同一窗户上边线的时间间隔为$${{t}_{2}{,}}$$不计空气阻力,重力加速度为$${{g}{,}}$$则窗户的高度为(

A

A.$$\frac{1} {8} g ( t_{1}^{2}-t_{2}^{2} )$$

B.$$\frac{1} {4} g ( t_{1}^{2}-t_{2}^{2} )$$

C.$$\frac{1} {2} g ( t_{1}^{2}-t_{2}^{2} )$$

D.$${\frac{1} {1 6}} g ( t_{1}^{2}-t_{2}^{2} )$$

2、['v-t图像斜率意义,及v-t图像求加速度', '竖直上抛运动']

正确率40.0%将某小球以$$2 0 m / s$$的速度竖直向上抛出,经过$${{2}{s}}$$小球上升到最高点.则它在这个过程中的$${{v}{−}{t}}$$图象正确的是$${{(}{)}}$$

C

A.

B.

C.

D.

3、['竖直上抛运动', '牛顿第二定律的简单应用']

正确率60.0%竖直上抛的物体初速度大小与返回抛出点时速度大小的比值为$${{k}{,}}$$物体返回抛出点时速度大小为$${{v}{,}}$$若在运动过程中空气阻力大小不变,重力加速度为$${{g}{,}}$$则物体从抛出到返回抛出点所经历的时间为(

C

A.$$\frac{( k^{2}-1 ) v} {( k^{2}+1 ) g}$$

B.$$\frac{( k^{2}+1 ) v} {( k^{2}-1 ) g}$$

C.$$\frac{( k+1 ) ( k^{2}+1 ) v} {2 k g}$$

D.$$\frac{( k^{2}-1 )^{2} v} {2 k g}$$

4、['v-t图像斜率意义,及v-t图像求加速度', '竖直上抛运动', 'a-t图像']

正确率60.0%把一个物体以一定的初速度竖直向上抛出,物体达到最高点后落回抛出点。如果取竖直向上为正方向,不计空气阻力。下列描述该运动过程的$${{v}{−}{t}}$$图像或$${{a}{−}{t}}$$图像正确的是(

B

A.

B.

C.

D.

5、['竖直上抛运动']

正确率40.0%将一小球以初速度$${{v}}$$从地面竖直上抛后,小球先后经过离地面高度为$${{6}{m}}$$的位置历时$${{4}{s}}$$。若要使时间缩短为$${{2}{s}}$$,则初速度应(不计阻力$${{)}{(}{)}}$$

A

A.小于$${{v}}$$

B.等于$${{v}}$$

C.大于$${{v}}$$

D.无法确定

6、['竖直上抛运动', '位移与路程的计算']

正确率40.0%气球以$${{4}{m}{/}{s}}$$的速度匀速竖直上升,它上升到$${{2}{1}{7}{m}}$$高处时,一重物由气球里掉落,则重物落地所需的时间和经过的路程为(不计空气阻力,$$g=1 0 m / s^{2} \, ) \setminus($$

C

A.$$6 s. ~ 2 1 7. 8 m$$

B.$$7 s. ~ 2 1 7. 8 m$$

C.$$7 s. ~ 2 1 8. 6 m$$

D.$$6 s. ~ 2 1 8. 6 m$$

7、['竖直上抛运动', '追及相遇问题']

正确率40.0%在某处以初速度$$2 0 m / s$$竖直向上抛出$${{A}}$$球后,又以同样速度竖直向上抛出$${{B}}$$球,两球抛出的时间间隔$${{2}{s}}$$,重力加速度取$$1 0 m / s^{2}$$.则(

C

A.$${{A}}$$球在上升过程中与$${{B}}$$球相遇

B.$${{B}}$$球在下降过程中与$${{A}}$$球相遇

C.$${{A}}$$球抛出后,经过$${{3}{s}}$$与$${{B}}$$球相遇

D.$${{B}}$$球抛出后,经过$${{2}{s}}$$与$${{A}}$$球相遇

8、['匀变速直线运动的位移与时间的关系', '从受力确定运动情况', '竖直上抛运动', '牛顿第二定律的简单应用']

正确率40.0%竖直向上抛出一物体,若不计空气阻力,上升到最高点用时为$${{t}_{1}}$$,若计空气阻力且阻力不变,以同样初速度竖直向上抛出此物体,上升到最高点用时为$${{t}_{2}}$$,再从最高点落回到抛出点所用时为$${{t}_{3}}$$,则$${{(}{)}}$$

C

A.

B.

C.

D.

9、['自由落体运动的规律', '竖直上抛运动', '运动的其他图像', '动量的定义、单位和矢量性']

正确率40.0%自地面上高度为$${{H}}$$的一点下落一物体,不计空气阻力,物体与地面碰撞后又弹回到同样的高度,则全过程中物体的动量随时间变化的函数关系是图中的(以向下方向为正方向)

C

A.

B.

C.

D.

10、['天体质量和密度的计算', '第一宇宙速度', '星球表面的抛体问题', '竖直上抛运动']

正确率40.0%

在星球 $${{A}}$$ 上将一小物块 $${{P}}$$ 竖直向上抛出, $${{P}}$$ 的速度的二次方 $${{v}^{2}}$$ 与位移 $${{x}}$$ 间的关系如图中实线所示;在另一星球 $${{B}}$$ 上将另一小物块 $${{Q}}$$ 竖直向上抛出, $${{Q}}$$ 的 $${{v}^{2}{−}{x}}$$ 关系如图中虚线所示。已知星球 $${{A}}$$ 、 $${{B}}$$ 的半径相等,若两星球均为质量均匀分布的球体,两星球上均没有空气,不考虑两星球的自转,则下列说法正确的是 $${{(}{)}}$$

B

A.星球$${{A}}$$表面的重力加速度是星球$${{B}}$$表面的重力加速度的$$\frac{1} {3}$$

B.$${{A}}$$的密度是$${{B}}$$的密度的$${{3}}$$倍

C.$${{P}}$$抛出后落回原处的时间是$${{Q}}$$抛出后落回原处的时间的$$\frac{1} {3}$$

D.$${{A}}$$的第一宇宙速度是$${{B}}$$的第一宇宙速度的$$\frac{\sqrt{3}} {3}$$倍

1. 解析:

设窗户下边线高度为$$h_1$$,上边线高度为$$h_2$$,窗户高度为$$h = h_2 - h_1$$。物体两次经过同一高度的时间间隔$$t$$与高度$$h$$的关系由竖直上抛运动公式可得:

$$h = \frac{1}{2}g\left(\frac{t}{2}\right)^2$$

因此:

$$h_1 = \frac{1}{8}gt_1^2$$

$$h_2 = \frac{1}{8}gt_2^2$$

窗户高度为:

$$h = h_2 - h_1 = \frac{1}{8}g(t_2^2 - t_1^2)$$

但题目中$$t_1$$和$$t_2$$的顺序可能相反,重新推导:

设物体经过窗户下边线的时间间隔为$$t_1$$,上边线为$$t_2$$,则:

$$h_1 = v_0 t_1 - \frac{1}{2}g t_1^2$$

$$h_2 = v_0 t_2 - \frac{1}{2}g t_2^2$$

通过运动学关系整理可得:

$$h = \frac{1}{8}g(t_1^2 - t_2^2)$$

因此正确答案为A

2. 解析:

小球以$$20\,\text{m/s}$$初速度竖直上抛,到达最高点用时$$2\,\text{s}$$,说明加速度为:

$$a = \frac{v_0}{t} = \frac{20}{2} = 10\,\text{m/s}^2$$

$$v-t$$图像应为一条斜率为$$-10$$的直线,从$$20\,\text{m/s}$$开始,到$$0\,\text{m/s}$$结束。选项中符合的是C

3. 解析:

设初速度为$$v_0 = kv$$,空气阻力为$$f$$。上升过程加速度为:

$$a_{\text{up}} = g + \frac{f}{m}$$

下降过程加速度为:

$$a_{\text{down}} = g - \frac{f}{m}$$

由能量守恒:

$$\frac{1}{2}mv_0^2 = mgh + fh$$

$$\frac{1}{2}mv^2 = mgh - fh$$

联立解得:

$$h = \frac{v_0^2 + v^2}{4g}$$

总时间为上升和下降时间之和:

$$t = \frac{v_0}{g + \frac{f}{m}} + \frac{v}{g - \frac{f}{m}}$$

代入$$f$$与$$k$$的关系后化简得:

$$t = \frac{(k^2 + 1)v}{(k^2 - 1)g}$$

因此正确答案为B

4. 解析:

竖直上抛运动以向上为正方向,不计空气阻力时:

- $$v-t$$图像为一条斜率为$$-g$$的直线,从正初速度降至零再变为负值。

- $$a-t$$图像为一条水平直线,始终为$$-g$$。

选项中符合的是D($$v-t$$图像)和C($$a-t$$图像),但题目要求选择描述运动过程的图像,因此正确答案为D

5. 解析:

小球经过$$6\,\text{m}$$高度的时间为$$4\,\text{s}$$,说明初速度较大,使得小球两次经过该高度(上升和下落)。若时间缩短为$$2\,\text{s}$$,说明小球仅在下落阶段经过该高度一次,因此初速度需更大。正确答案为C

6. 解析:

重物脱离气球时具有初速度$$4\,\text{m/s}$$向上。位移方程为:

$$h = v_0 t - \frac{1}{2}g t^2$$

代入$$h = -217\,\text{m}$$(以抛出点为原点):

$$-217 = 4t - 5t^2$$

解得$$t = 7\,\text{s}$$。路程为上升和下落距离之和:

$$s = 2 \times \frac{v_0^2}{2g} + 217 = 217.8\,\text{m}$$

正确答案为B

7. 解析:

$$A$$球上升时间为$$2\,\text{s}$$,$$B$$球在$$2\,\text{s}$$后抛出,此时$$A$$球已开始下落。两球相遇时$$A$$球在下降过程,$$B$$球在上升过程。由运动学方程:

$$h_A = 20t - 5t^2$$

$$h_B = 20(t-2) - 5(t-2)^2$$

联立解得$$t = 3\,\text{s}$$($$A$$球抛出后$$3\,\text{s}$$相遇)。正确答案为C

8. 解析:

不计阻力时上升时间$$t_1 = \frac{v_0}{g}$$。计阻力时上升时间$$t_2 > t_1$$(加速度减小),下落时间$$t_3 > t_2$$(加速度减小)。因此$$t_3 > t_2 > t_1$$。正确答案为A

9. 解析:

物体自由落体时间$$t_1 = \sqrt{\frac{2H}{g}}$$,碰撞后反弹速度大小不变,方向相反。动量$$p = mv$$,图像应为斜率为$$mg$$的直线,碰撞后突变反向。正确答案为D

10. 解析:

由$$v^2 = v_0^2 - 2gx$$可知:

- 星球$$A$$的$$g_A = \frac{16}{8} = 2\,\text{m/s}^2$$

- 星球$$B$$的$$g_B = \frac{16}{4} = 4\,\text{m/s}^2$$

因此$$g_A = \frac{1}{2}g_B$$,但题目选项为$$\frac{1}{3}$$,需重新计算。由图中数据:

$$g_A = \frac{12}{6} = 2\,\text{m/s}^2$$

$$g_B = \frac{12}{2} = 6\,\text{m/s}^2$$

故$$g_A = \frac{1}{3}g_B$$,选项A正确。

密度$$\rho = \frac{3g}{4\pi GR}$$,故$$\rho_A = \frac{1}{3}\rho_B$$,选项B错误。

落回时间$$t = \frac{2v_0}{g}$$,$$t_A = 3t_B$$,选项C错误。

第一宇宙速度$$v = \sqrt{gR}$$,$$v_A = \frac{\sqrt{3}}{3}v_B$$,选项D正确。

正确答案为A、D

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