2025年高考物理復習三：自由落體運動和豎直上拋運動（含解析）

PAGE三自由落體運動和豎直上拋運動(40分鐘80分)【基礎鞏固練】1.(6分)(自然現(xiàn)象)宋代朱淑真在《對景漫成》中用詩句“楓葉醉紅秋色里,兩三行雁夕陽中”描寫了秋天楓葉下落的情景。有一片楓葉在颯颯秋風中飄然落下,下落的高度為9.6m,歷經(jīng)的時間是1.6s,取重力加速度大小g=10m/s2。下列說法正確的是()A.楓葉下落的軌跡一定是直線B.楓葉下落可以看成自由落體運動C.楓葉剛著地時的瞬時速度大小是6m/sD.楓葉在豎直方向上平均速度大小是6m/s2.(6分)出生于浙江金華的陳登星,因其扣籃能力出眾被網(wǎng)友們稱呼為“扣籃帝”,陳登星身高176cm,扣籃時豎直起跳重心上升的距離為1.24m,可估算其起跳時的豎直速度約為()A.3m/s B.4m/sC.5m/s D.6m/s3.(6分)(2024·周口模擬)一小球從地面豎直上拋,小球的速率用v表示,運動的路程用s表示,不計空氣阻力,則小球從拋出到落回地面的過程中,其v-s圖像可能為()4.(6分)(自然現(xiàn)象)嚴冬屋檐下有冰凌,冰凌可看成質點(如圖)。人在屋檐下行走要防止冰凌砸到頭部,因此一定要有安全防范意識。假設冰凌做自由落體運動,冰凌最后1s內(nèi)下落的高度為25m,重力加速度大小g取10m/s2,則冰凌自由下落的總時間為()A.3s B.3.2s C.3.6s D.3.8s【加固訓練】(2023·吉安模擬)“飛流直下三千尺,疑是銀河落九天”描述的是如圖甲所示的瀑布的壯觀景象,其簡化示意圖如圖乙所示,若瀑布中的一根樹枝由瀑布頂開始做自由落體運動,先從A到B的距離為h,再從B到C的距離為2h,重力加速度為g,不考慮此過程中的阻力,則下列說法正確的是()A.樹枝從A到B的運動時間與從B到C的運動時間相等B.樹枝從A到C的平均速度為6C.樹枝在A到C中點位置的瞬時速度為2g?D.樹枝在C點的速度與在B點的速度之差為3g?-5.(6分)(2024·長春模擬)將甲、乙兩個小球(可視為質點)在同一水平面相鄰的兩個位置先后以相同的初速度豎直向上拋出。若拋出點所在平面高度為0,兩小球的高度h與時間t的圖像如圖所示。根據(jù)圖像所給的信息,下列說法正確的是()A.甲回到拋出點的時刻為2t1B.乙回到拋出點的時刻為2t2-t1C.乙距拋出點的最大高度為gD.乙距拋出點最大高度為g6.(6分)(多選)當t=0時,給滑塊一初速度v0=12m/s,使它沿光滑斜面向上做勻減速運動,t=2s滑塊的速度大小為8m/s,方向仍沿斜面向上,當滑塊速度減為零后,反向向下運動,加速度大小仍然不變,當滑塊速度大小變?yōu)?m/s時,所用時間可能是()A.5s B.6s C.7s D.8s7.(10分)宋代已經(jīng)出現(xiàn)沖天炮這種玩具(如圖),也叫“起火”,每到逢年過節(jié)人們都要放“起火”慶祝。若沖天炮從地面由靜止發(fā)射豎直升空時加速度大小為10m/s2,2s后沖天炮中的火藥燃盡(未爆炸),此后沖天炮做豎直上拋運動,不計空氣阻力,重力加速度g取10m/s2,求:(1)沖天炮上升離地面的最大高度;(2)從火藥燃盡到落地的過程中,沖天炮的平均速度。(結果可保留根號)【綜合應用練】8.(6分)(生產(chǎn)生活)“六一”兒童節(jié)當日,爸爸出差回來嘗試用氫氣球給女兒送節(jié)日禮物。氫氣球懸掛禮盒從地面開始以5m/s的速度豎直向上勻速運動,某時刻禮盒上脫落一塊糖(禮盒上升速度不變),再經(jīng)過4s,糖落回地面,此時禮盒剛好上升至家中窗戶下沿,不計空氣阻力,重力加速度大小g取10m/s2,下列說法正確的是()A.糖脫落后做自由落體運動B.糖落到地面時的速度大小為45m/sC.糖隨氫氣球從地面出發(fā)到落回地面共用時14sD.家中窗戶下沿離地高度為80m9.(6分)(2023·南昌模擬)四個小球在離地面不同高度同時從靜止釋放,不計空氣阻力,從開始運動時刻起每隔相等的時間間隔,小球依次碰到地面。下列各圖中,能反映出剛要開始運動時各小球相對地面的位置的是()【加固訓練】如圖所示為地面上方離地面高度分別為h1=6L、h2=4L、h3=3L的三個金屬小球a、b、c,若先后釋放a、b、c,三球剛好同時落到地面上,不計空氣阻力,重力加速度為g,則()A.b與a開始下落的時間差等于c與b開始下落的時間差B.a、b、c三小球運動時間之比為6∶2∶1C.a比b早釋放的時間為2(3-2)LD.三小球到達地面時的速度大小之比是6∶4∶310.(6分)不計空氣阻力情形下將一物體以一定的初速度豎直上拋,從拋出至回到拋出點的時間為2t,若在物體上升的最大高度的三分之二處設置一水平擋板,仍將該物體以相同的初速度豎直上拋,物體撞擊擋板前后的速度大小相等、方向相反,撞擊所需時間不計,則這種情況下物體上升和下降的總時間為()A.6-233t B.C.6-33t D【情境創(chuàng)新練】11.(16分)(傳統(tǒng)文化)如圖甲所示,2023年河北雜技《龍躍神州:中幡》舞上春晚。表演者用身體各個部位不斷晃動、拋起、接住中幡,始終不讓幡桿落地,十分精彩。某次動作中,表演者將中幡豎直向上拋起,又在原地接住中幡。若中幡在被拋出和接住時,幡底離地高度均為h1=1.6m,從拋出到接住經(jīng)歷時間1.6s。不計空氣阻力,重力加速度g取10m/s2。(1)求這次動作中,幡底離地的最大高度;(2)在另一動作中,一名持幡者將幡豎直向上拋出時,另一名表演者迅速爬上他的肩頭,在幡底離地h2=3m時將幡接住,運動簡化示意圖如圖乙所示。若幡拋出時幡底離地仍為h1,兩人配合完成這套動作用時2s,則將中幡豎直拋出時的速度v0是多少?接幡時幡的速度v1大小是多少?解析版1.(6分)(自然現(xiàn)象)宋代朱淑真在《對景漫成》中用詩句“楓葉醉紅秋色里,兩三行雁夕陽中”描寫了秋天楓葉下落的情景。有一片楓葉在颯颯秋風中飄然落下,下落的高度為9.6m,歷經(jīng)的時間是1.6s,取重力加速度大小g=10m/s2。下列說法正確的是()A.楓葉下落的軌跡一定是直線B.楓葉下落可以看成自由落體運動C.楓葉剛著地時的瞬時速度大小是6m/sD.楓葉在豎直方向上平均速度大小是6m/s【解析】選D。若楓葉下落可以看成自由落體運動,應滿足h=12gt'2,解得下落時間為t'≈1.39s<1.6s,B錯誤;因空氣阻力的影響,楓葉下落的軌跡不一定是直線,A錯誤;若楓葉下落軌跡為直線,可得h=v2·t,解得著地速度為v=12m/s,C錯誤;楓葉在豎直方向上平均速度大小是v=0+v2.(6分)出生于浙江金華的陳登星,因其扣籃能力出眾被網(wǎng)友們稱呼為“扣籃帝”,陳登星身高176cm,扣籃時豎直起跳重心上升的距離為1.24m,可估算其起跳時的豎直速度約為()A.3m/s B.4m/sC.5m/s D.6m/s【解析】選C。根據(jù)v2=2gh,可得v=2g?=2×10×13.(6分)(2024·周口模擬)一小球從地面豎直上拋,小球的速率用v表示,運動的路程用s表示,不計空氣阻力,則小球從拋出到落回地面的過程中,其v-s圖像可能為()【解析】選C。小球第一個上升階段,根據(jù)動力學公式有v2-v02=-2gs,整理得v=v02-2gs,可知v-s圖像為拋物線,拋物線開口沿s軸負方向;小球第一個下落階段,設小球運動至第一個上升階段最高點的路程為s0,根據(jù)動力學公式有v2=2g(s-s0),整理得v=24.(6分)(自然現(xiàn)象)嚴冬屋檐下有冰凌,冰凌可看成質點(如圖)。人在屋檐下行走要防止冰凌砸到頭部,因此一定要有安全防范意識。假設冰凌做自由落體運動,冰凌最后1s內(nèi)下落的高度為25m,重力加速度大小g取10m/s2,則冰凌自由下落的總時間為()A.3s B.3.2s C.3.6s D.3.8s【解析】選A。冰凌最后1s內(nèi)下落的高度為25m,則最后1s中間時刻的速度v=251m/s=25m/s,根據(jù)自由落體運動規(guī)律v=g(t-0.5s),則冰凌自由下落的總時間t=25【加固訓練】(2023·吉安模擬)“飛流直下三千尺,疑是銀河落九天”描述的是如圖甲所示的瀑布的壯觀景象,其簡化示意圖如圖乙所示,若瀑布中的一根樹枝由瀑布頂開始做自由落體運動,先從A到B的距離為h,再從B到C的距離為2h,重力加速度為g,不考慮此過程中的阻力,則下列說法正確的是()A.樹枝從A到B的運動時間與從B到C的運動時間相等B.樹枝從A到C的平均速度為6C.樹枝在A到C中點位置的瞬時速度為2g?D.樹枝在C點的速度與在B點的速度之差為3g?-【解析】選B。自由落體運動,下落h的過程滿足h=12gt12,下落3h的過程滿足3h=12g(t1+t2)2,聯(lián)立解得,樹枝從A到B的運動時間t1與從B到C的運動時間t2之比為t1t2=13-1,A錯誤;樹枝從A到C的平均速度為v=3?t1+t2=6g?2,B正確;樹枝在A到C中點位置的瞬時速度為v=5.(6分)(2024·長春模擬)將甲、乙兩個小球(可視為質點)在同一水平面相鄰的兩個位置先后以相同的初速度豎直向上拋出。若拋出點所在平面高度為0,兩小球的高度h與時間t的圖像如圖所示。根據(jù)圖像所給的信息,下列說法正確的是()A.甲回到拋出點的時刻為2t1B.乙回到拋出點的時刻為2t2-t1C.乙距拋出點的最大高度為gD.乙距拋出點最大高度為g【解析】選D。設甲回到拋出點的時刻為t3,根據(jù)圖像的對稱性可知t3-t2=t2-t1,解得t3=2t2-t1,可得甲回到出發(fā)點的時刻為2t2-t1,故A錯誤;甲、乙在空中的運動時間相等,故乙回到出發(fā)點的時刻為t4=t3+t1=2t2,故B錯誤;根據(jù)位移公式可知乙距拋出點最大高度為hm=12g(t32)26.(6分)(多選)當t=0時,給滑塊一初速度v0=12m/s,使它沿光滑斜面向上做勻減速運動,t=2s滑塊的速度大小為8m/s,方向仍沿斜面向上,當滑塊速度減為零后,反向向下運動,加速度大小仍然不變,當滑塊速度大小變?yōu)?m/s時,所用時間可能是()A.5s B.6s C.7s D.8s【解析】選A、C。設初速度方向為正方向,則勻減速直線運動的前2s由速度公式v1=v0+at,解得加速度為a=v1-v0t=8-122m/s2=-2m/s2,負號表示加速度方向向下,則末速度大小為2m/s時,方向沿斜面向上或沿斜面向下,即v2=±2m/s,有v2=v0+at7.(10分)宋代已經(jīng)出現(xiàn)沖天炮這種玩具(如圖),也叫“起火”,每到逢年過節(jié)人們都要放“起火”慶祝。若沖天炮從地面由靜止發(fā)射豎直升空時加速度大小為10m/s2,2s后沖天炮中的火藥燃盡(未爆炸),此后沖天炮做豎直上拋運動,不計空氣阻力,重力加速度g取10m/s2,求:(1)沖天炮上升離地面的最大高度;答案:(1)40m【解析】(1)0~2s沖天炮向上做勻加速直線運動,0~2s內(nèi)沖天炮上升的高度為h1=12at12=12s末沖天炮的速度v1=at1=10×2m/s=20m/s2s后沖天炮做豎直上拋運動,則有h2=v122則沖天炮上升離地面的最大高度為H=h1+h2=40m(2)從火藥燃盡到落地的過程中,沖天炮的平均速度。(結果可保留根號)答案:(2)(102-10)m/s,方向豎直向下【解析】(2)沖天炮從火藥燃盡到上升到最高點所用時間為t2=v1沖天炮從最高點到落地過程做自由落體運動,則有H=12g解得t3=2Hg=2則從火藥燃盡到落地的過程中,沖天炮的平均速度大小為v=?1t2+t【綜合應用練】8.(6分)(生產(chǎn)生活)“六一”兒童節(jié)當日,爸爸出差回來嘗試用氫氣球給女兒送節(jié)日禮物。氫氣球懸掛禮盒從地面開始以5m/s的速度豎直向上勻速運動,某時刻禮盒上脫落一塊糖(禮盒上升速度不變),再經(jīng)過4s,糖落回地面,此時禮盒剛好上升至家中窗戶下沿,不計空氣阻力,重力加速度大小g取10m/s2,下列說法正確的是()A.糖脫落后做自由落體運動B.糖落到地面時的速度大小為45m/sC.糖隨氫氣球從地面出發(fā)到落回地面共用時14sD.家中窗戶下沿離地高度為80m【解析】選D。糖脫落后做豎直上拋運動,故A錯誤;糖落到地面時的速度大小為v=-v0+gt2=-5m/s+10×4m/s=35m/s,故B錯誤;糖從脫落到落地,通過的位移為x=-v0t2+12gt22=-5×4m+12×10×42m=60m,則糖隨氫氣球從地面出發(fā)到落回地面共用時t=t1+t2=xv0+t2=6059.(6分)(2023·南昌模擬)四個小球在離地面不同高度同時從靜止釋放,不計空氣阻力,從開始運動時刻起每隔相等的時間間隔,小球依次碰到地面。下列各圖中,能反映出剛要開始運動時各小球相對地面的位置的是()【解析】選C。依題意可設第1個小球經(jīng)時間t落地,則第2個小球經(jīng)時間2t落地,第3個小球經(jīng)時間3t落地,第4個小球經(jīng)時間4t落地,又因為四個小球做的都是初速度是零的勻加速運動,因此它們下落的高度之比為1∶4∶9∶16,即在相等的時間間隔內(nèi)位移越來越大,因此從下到上相鄰兩個小球之間的距離越來越大,A、B、D錯誤,C正確?！炯庸逃柧殹咳鐖D所示為地面上方離地面高度分別為h1=6L、h2=4L、h3=3L的三個金屬小球a、b、c,若先后釋放a、b、c,三球剛好同時落到地面上,不計空氣阻力,重力加速度為g,則()A.b與a開始下落的時間差等于c與b開始下落的時間差B.a、b、c三小球運動時間之比為6∶2∶1C.a比b早釋放的時間為2(3-2)LD.三小球到達地面時的速度大小之比是6∶4∶3【解析】選C。由h=12gt2得,ta=12Lg,tb=8Lg,tc=6Lg,則(ta-tb)>(tb-tc),a、b、c三小球運動時間之比為6∶2∶3,a比b早釋放的時間為Δt=ta-tb=2(3-2)Lg,A、B錯誤,C正確;根據(jù)v2=210.(6分)不計空氣阻力情形下將一物體以一定的初速度豎直上拋,從拋出至回到拋出點的時間為2t,若在物體上升的最大高度的三分之二處設置一水平擋板,仍將該物體以相同的初速度豎直上拋,物體撞擊擋板前后的速度大小相等、方向相反,撞擊所需時間不計,則這種情況下物體上升和下降的總時間為()A.6-233t B.C.6-33t D【解析】選A。將物體的上升過程分成位移相等的三段,設下面一段位移所用時間為t1,中間一段位移所用時間為t2,