高中 | 匀变速直线运动的速度位移公式 题目答案及解析

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必修1

第二章 匀变速直线运动的研究

2.4 匀变速直线运动的速度与位移的关系

匀变速直线运动的速度位移公式

将小球以某一速度竖直向上抛出,小球上升过程中,其速度的平方与其到抛出点间的距离$h$的关系图像($v^{2}-h$)如图所示。假设小球运动过程中受到的阻力大小恒定,重力加速度$g$$10\;\rm m/s^{2}$,则下列说法正确的是$(\qquad)$

  

["

小球抛出时的初速度大小$6\\;\\rm m/s$

","

小球所受阻力为其重力的$\\dfrac{1}{5}$

","

小球从抛出到回到抛出点共历时$1\\;\\rm s$

","

小球抛出后第$2$$0.1\\;\\rm s$内上升的距离为$0.42\\;\\rm m$

"]
[["ABD"]]

本题以小球上升过程中速度平方$—$位移关系为背景,考查图像的相关知识与牛顿定律的结合,考查考生应用图像解决问题的能力和科学思维。

$\rm A$.由图像可知$v_{0}=\sqrt{36}\;\rm \text{m}/\text{s}=6\;\rm \text{m}/\text{s}$

$\rm A$正确;

$\rm B$.图线的函数表达式$v^{2}-v_{0}^{2}=2ah$

结合图线可得$a=-12\;\rm m/s^{2}$

根据牛顿第二定律$a=\dfrac{mg+f}{m}$

可得$f=\dfrac{1}{5}mg$

$\rm B$正确;

$\rm C$.由抛出到最高点的过程,速度减少$6\;\rm m/s$,加速度大小为$12\;\rm m/s^{2}$,可知需要时间$t_{1}=\dfrac{6}{12}=0.5\;\rm \text{s}$

下落时,加速度$a_{2}=\dfrac{mg-f}{m}=8\;\rm \text{m}/\text{s}^{2}$

回到抛出点需要的时间$t_{2}=\sqrt{\dfrac{2h}{a_{2}}}=\dfrac{\sqrt{6}}{4}\;\text{s}$

故小球从抛出点抛出到落回抛出点共历时$t=t_{1}+t_{2}=\dfrac{2+\sqrt{6}}{4}\;\text{s}$

$\rm C$错误;

$\rm D$.小球抛出后第$2$$0.1\;\rm s$内位移$x=v't+\dfrac{1}{2}at^{2}$

其中$v'=4.8\;\rm m/s$$t=0.1\;\rm s$,解得$x=0.42\;\rm m$

$\rm D$正确。

故选:$\rm ABD$

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