高考物理一輪復習課時練習 第1章第3練　自由落體運動和豎直上拋運動　多過程問題（含詳解）

1．(2023·廣東卷·3)銫原子噴泉鐘是定標“秒”的裝置。在噴泉鐘的真空系統(tǒng)中，可視為質(zhì)點的銫原子團在激光的推動下，獲得一定的初速度。隨后激光關(guān)閉，銫原子團僅在重力的作用下做豎直上拋運動，到達最高點后再做一段自由落體運動。取豎直向上為正方向。下列可能表示激光關(guān)閉后銫原子團速度v或加速度a隨時間t變化的圖像是()2．(2021·湖北卷·2)2019年，我國運動員陳芋汐獲得國際泳聯(lián)世錦賽女子單人10米跳臺冠軍。某輪比賽中，陳芋汐在跳臺上倒立靜止，然后下落，前5m完成技術(shù)動作，隨后5m完成姿態(tài)調(diào)整。假設(shè)整個下落過程近似為自由落體運動，重力加速度大小取10m/s2，則她用于姿態(tài)調(diào)整的時間約為()A．0.2sB．0.4sC．1.0sD．1.4s3．(2023·北京市東城區(qū)期末)甲、乙兩物體距地面的高度之比為1∶2，所受重力之比為1∶2。某時刻兩物體同時由靜止開始下落。不計空氣阻力的影響。下列說法正確的是()A．甲、乙落地時的速度大小之比為1∶eq\r(2)B．所受重力較大的乙物體先落地C．在兩物體均未落地前，甲、乙的加速度大小之比為1∶2D．在兩物體均未落地前，甲、乙之間的距離越來越近4．(2023·黑龍江大慶市三模)一個物體從離地某一高度處開始做自由落體運動，該物體第1s內(nèi)的位移恰為最后1s內(nèi)位移的二分之一，已知重力加速度大小取10m/s2，則它開始下落時距落地點的高度為()A．15mB．12.5mC．11.25mD．10m5.(2024·山東德州市第一中學開學考)物理研究小組正在測量橋面某處到水面的高度。如圖所示，一同學將兩個相同的鐵球1、2用長L＝3.8m的細線連接。用手抓住球2使其與橋面等高，讓球1懸掛在正下方，然后由靜止釋放，橋面處的接收器測得兩球落到水面的時間差Δt＝0.2s，g＝10m/s2，則橋面該處到水面的高度為()A．22mB．20mC．18mD．16m6.如圖所示，2022年3月5號，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射了“長征二號”丙運載火箭，上面有六顆02批衛(wèi)星和一顆商業(yè)遙感衛(wèi)星。若“長征二號”丙運載火箭及其衛(wèi)星總質(zhì)量為240噸，總長為43m，發(fā)射塔高100.0m，點火后經(jīng)5.0s火箭離開發(fā)射塔。假設(shè)火箭離開發(fā)射塔的過程中做勻加速直線運動，忽略空氣阻力和運載火箭質(zhì)量的變化，取重力加速度大小g＝10m/s2。求：(1)火箭離開發(fā)射塔瞬間的速度大小；(2)火箭起飛時推動力大??；(3)若火箭剛離開發(fā)射塔瞬間，某個發(fā)射用到的部件完成使命正好從火箭尾部自然脫落，求該部件脫落后經(jīng)多長時間落地。7.如圖，籃球架下的運動員原地垂直起跳扣籃，離地后重心上升的最大高度為H。上升第一個eq\f(H,4)所用的時間為t1，第四個eq\f(H,4)所用的時間為t2。不計空氣阻力，則eq\f(t2,t1)滿足()A．1<eq\f(t2,t1)<2 B．2<eq\f(t2,t1)<3C．3<eq\f(t2,t1)<4 D．4<eq\f(t2,t1)<58．在離水平地面高H處，以大小均為v0的初速度同時豎直向上和向下拋出甲、乙兩球，不計空氣阻力，下列說法中正確的是()A．甲球相對乙球做勻變速直線運動B．在落地前甲、乙兩球間距離均勻增大C．兩球落地的速度差與v0、H有關(guān)D．兩球落地的時間差與v0、H有關(guān)9.(多選)(2024·黑龍江佳木斯市開學考)如圖所示的自由落錘式強夯機將8～30t的重錘從6～30m高處自由落下，對土進行強力夯實。某次重錘從某一高度自由落下，已知重錘在空中運動的時間為t1、從自由下落到運動至最低點經(jīng)歷的時間為t2，重錘從地面運動至最低點的過程可視為做勻減速直線運動，當?shù)刂亓铀俣葹間，不計空氣阻力，則該次夯土作業(yè)()A．重錘下落時離地高度為eq\f(1,2)gt12B．重錘接觸地面后下降的距離為eq\f(1,2)gt1t2C．重錘接觸地面后的加速度大小為eq\f(gt1,t2－t1)D．重錘在空中運動的平均速度大于接觸地面后的平均速度10.(2023·山東煙臺市一模)甲、乙兩個小球先后從同一水平面的兩個位置，以相同的初速度豎直向上拋出，小球距拋出點的高度h與時間t的關(guān)系圖像如圖所示。不計空氣阻力，重力加速度為g，則兩小球同時在同一水平線上時，距離拋出點的高度為()A.eq\f(1,2)gt22 B.eq\f(1,2)g(t22－t12)C.eq\f(1,4)g(t22－t12) D.eq\f(1,8)g(t22－t12)11.(多選)(2024·四川成都市石室中學月考)小紅用頻閃照相法研究豎直上拋運動，拍照頻率為5Hz，某次實驗時小球以某一初速度豎直上拋，照相機在此過程中曝光了8次，由于上升過程和下降過程小球經(jīng)過相同位置時都被曝光，所以在底片上記錄到如圖所示的4個位置，a、b兩點間距離為l1，b、c兩點間距離為l2，c、d兩點間距離為l3，重力加速度g＝10m/s2。下列說法中正確的是()A．小球經(jīng)過b點時的速度大小為0.4m/sB．a(chǎn)點距豎直上拋的最高點的距離為2.45mC．l1∶l2∶l3＝3∶2∶1D．l1∶l2∶l3＝5∶3∶112.如圖所示，A、B為空心圓管的兩端、C為可視為質(zhì)點的小球，AB長度為L＝1m，AB與C在同一豎直線上，AC之間距離為h＝20m。t＝0時刻，空心圓管做自由落體運動，C從地面以初速度v0開始做豎直上拋運動，g＝10m/s2。(1)要使C在空心圓管落地前穿過空心圓管，v0應大于多少？(2)若v0＝20m/s，求C從A端穿過空心圓管所用的時間。(不考慮圓管落地后的情形)第3練自由落體運動和豎直上拋運動多過程問題1．D[銫原子團僅受重力的作用，加速度g豎直向下，大小恒定，在v－t圖像中，斜率絕對值等于重力加速度，故斜率不變，所以v－t圖像應該是一條傾斜的直線，故選項A、B錯誤；因為加速度恒定，且方向豎直向下，故為負值，故選項C錯誤，D正確。]2．B[陳芋汐下落的整個過程所用的時間為t＝eq\r(\f(2H,g))＝eq\r(\f(2×10,10))s≈1.4s下落前5m的過程所用的時間為t1＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×5,10))s＝1s則陳芋汐用于姿態(tài)調(diào)整的時間約為t2＝t－t1＝0.4s，故B正確。]3．A[由于不計空氣阻力，兩物體均做自由落體運動，由v2＝2gh可知v＝eq\r(2gh)，所以甲、乙落地時的速度大小之比為1∶eq\r(2)，故A正確；由h＝eq\f(1,2)gt2可知t＝eq\r(\f(2h,g))，所以物體做自由落體運動的時間取決于高度，與物體所受重力的大小無關(guān)，即甲物體先落地，故B錯誤；由于兩物體都做自由落體運動，加速度均為重力加速度，故C錯誤；由于兩物體都做自由落體運動且同時下落，則在兩物體均未落地前，甲、乙之間的距離不變，故D錯誤。]4．C[物體第1s內(nèi)的位移為h1＝eq\f(1,2)gt02＝eq\f(1,2)×10×12m＝5m，則物體最后1s內(nèi)的位移為h2＝2h1＝10m，又eq\f(1,2)gt總2－eq\f(1,2)g(t總－1s)2＝h2，解得t總＝1.5s，則物體開始下落時距落地點的高度為h＝eq\f(1,2)gt總2＝eq\f(1,2)×10×1.52m＝11.25m，故選C。]5．B[設(shè)橋面該處到水面的高度為h，根據(jù)自由落體運動位移公式，對鐵球2有h＝eq\f(1,2)gt22，對鐵球1有h－L＝eq\f(1,2)gt12，又t2－t1＝Δt，解得h＝20m，故選B。]6．(1)40m/s(2)4.32×106N(3)10s解析(1)設(shè)發(fā)射塔高為h，根據(jù)平均速度公式h＝eq\f(v,2)t，得v＝eq\f(2h,t)＝40m/s(2)火箭上升時的加速度為a＝eq\f(v,t)＝8m/s2，根據(jù)牛頓第二定律F－mg＝ma，得F＝m(g＋a)＝4.32×106N(3)方法一：脫離后部件還將繼續(xù)做豎直上拋運動，d＝eq\f(v2,2g)＝80m，所以離地高度為H＝h＋d＝180m上升過程所用的時間t1＝eq\f(v,g)＝4s下降過程所用的時間t2＝eq\r(\f(2H,g))＝6s所以脫落后到落地時間為10s。方法二：根據(jù)－h(huán)＝vt－eq\f(1,2)gt2，得t＝10s。7．C[由逆向思維和初速度為零的勻加速直線運動比例式可知eq\f(t2,t1)＝eq\f(1,2－\r(3))＝2＋eq\r(3)，即3<eq\f(t2,t1)<4，選項C正確。]8．B[甲、乙兩球加速度相同，故甲球相對于乙球做勻速直線運動，在落地前二者距離不斷均勻增大，A錯誤，B正確；根據(jù)豎直上拋的對稱性，甲球回到拋出點時速度大小為v0，方向豎直向下，兩球落地的速度差為零，與v0、H均無關(guān)，C錯誤；由豎直上拋的對稱性可知，兩球落地的時間差Δt＝eq\f(2v0,g)，與v0有關(guān)，與H無關(guān)，D錯誤。]9．AC[作出重錘的v－t圖像，如圖所示，根據(jù)自由落體運動規(guī)律可知，重錘下落時離地高度為h1＝eq\f(1,2)gt12，根據(jù)勻變速直線運動中平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(v,2)可知，重錘在空中運動的平均速度等于接觸地面后的平均速度，A正確，D錯誤；根據(jù)s＝eq\f(v,2)t可知，重錘下落時離地高度h1和重錘接觸地面后下降距離h2之比為eq\f(h1,h2)＝eq\f(t1,t2－t1)，故重錘接觸地面后下降的距離為h2＝eq\f(1,2)gt1(t2－t1)，B錯誤；根據(jù)v＝at可知，重錘接觸地面后的加速度大小為a＝eq\f(v,t2－t1)＝eq\f(gt1,t2－t1)，C正確。]10．D[根據(jù)豎直上拋運動規(guī)律，豎直向上運動到同一水平線上時，乙小球的運動時間為t＝eq\f(t2－t1,2)，甲小球到達的最高點高度為h＝eq\f(1,2)g(eq\f(t2,2))2＝eq\f(1,8)gt22，甲小球下落的高度為h′＝eq\f(1,2)g(eq\f(t2,2)－eq\f(t2－t1,2))2＝eq\f(1,8)gt12，故該位置距離拋出點的高度為h″＝h－h(huán)′＝eq\f(1,8)g(t22－t12)，故選D。]11．BC[頻閃照相的時間間隔T＝eq\f(1,f)＝0.2s，題圖中所有位置曝光兩次，所以d點到豎直上拋的最高點的時間間隔為t＝eq\f(T,2)，所以從最高點開始至下落到b點經(jīng)歷的時間為tb＝t＋2T＝eq\f(5,2)T＝0.5s，小球經(jīng)過b點時的速度大小為vb＝gtb＝5m/s，選項A錯誤；從最高點下落到a點經(jīng)歷的時間為ta＝t＋3T＝eq\f(7,2)T＝0.7s，所以a點距豎直上拋的最高點的距離為ha＝eq\f(1,2)gta2＝2.45m，選項B正確；初速度為0的勻加速直線運動在連續(xù)相同時間內(nèi)的位移之比為1∶3∶5∶7∶9∶11∶13，若從最高點至a點分為7個相同的時間間隔，每個時間間隔為0.1s，滿足l1∶l2∶l3＝(13＋11)∶(9＋7)∶(5＋3)＝3∶2∶1，選項C正確，選項D錯誤。]12．(1)10.5m/s(2)0.05s解析(1)C在圓管落地前穿過圓管的條件是，圓管落地的瞬間小球經(jīng)過B端，此過程小球的速度為最小值。設(shè)圓管的落地時間為t，則h