专题04 竖直上抛运动规律及相遇问题-2023届高三物理二轮复习多维度导学与分层专练

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2023届高三物理二轮复习多维度导学与分层专练专题04 竖直上抛运动规律及相遇问题导练目标导练内容目标1竖直上抛运动的规律（公式、图像、对称性）目标2竖直上抛运动中的相遇问题（公式法和图像法）【知识导学与典例导练】一、竖直上抛运动的规律1.研究竖直上抛运动的两种方法：（1）分段法：将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段。（2）全程法：将全过程视为初速度为v0，加速度a＝－g的匀变速直线运动。①速度时间关系：；②位移时间关系：；③速度位移关系：。④符号法则：1）v>0时，物体上升；v<0时，物体下降；2）h>0时，物体在抛出点上方；h<0时，物体在抛出点下方。（3）两个重要结论：①最大高度：；②到达最高点的时间：2.竖直上抛运动的图像                           v-t图像                                                 h-t图像3.竖直上抛运动的对称性时间对称物体上升到最高点所用时间与物体从最高点落回到原抛出点所用时间相等物体在上升过程中经过某两点之间所用的时间与下降过程中经过该两点之间所用的时间相等速度对称物体上抛时的初速度与物体又落回原抛出点时的速度大小相等、方向相反物体在上升阶段和下降阶段经过同一个位置时的速度大小相等、方向相反能量对称竖直上抛运动物体在上升和下降过程中经过同一位置时的动能、重力势能及机械能分别相等【例1】把一小球以一定初速度竖直向上抛出，上升过程中的最后2s内发生的位移是24m，力加速度g取10m/s2，则下降过程的前2s内通过的位移是（设小球受到大小恒定的空气阻力）（　　）A．8m B．16m C．20m D．24m【例2】在足够高的塔顶上以v0= 20m/s的初速度竖直上抛一个小球（不计空气阻力，g = 10m/s2），从抛出至位移大小为15m这段时间内，小球（　　）A．平均速度可能为7.5m/s，方向竖直向上B．平均速率可能为11m/sC．通过的路程可能为55mD．平均速度可能为2m/s，方向竖直向下3．俄罗斯“能源”火箭航天集团专家称，人类能在20年后飞往火星。若一物体从火星表面竖直向上抛出（不计空气阻力，物体只受重力时的加速度为重力加速度）时的位移时间图像如图所示，则有（　　）A．该物体上升的时间为10sB．该火星表面的重力加速度大小为1.6C．该物体被抛出时的初速度大小为5.0D．该物体从抛出到落回火星表面时的速度变化量大小为8 二、竖直上抛运动中的相遇问题  竖直上抛运动与自由落体运动相遇问题公式法：(1)同时运动，相遇时间：，解得：(2)上升、下降过程中相遇中的临界条件：①若在a球上升时两球相遇，临界条件：，即：，解得：②若在a球下降时两球相遇，临界条件：，即，解得：图像法：左图（在a球上升时两球相遇）；             右图（在a球下降时两球相遇）                                      两个竖直上抛运动相遇问题例：a、b球先后相隔∆t时间竖直上抛，要在空中相遇，∆t应满足什么条件？（1）公式法：，求出时间t。要在空中相遇，必须满足条件：，求出Δt范围即可。（2）图像法：【例4】自高为的塔顶自由落下一物体，与此同时物体从塔底以初速度竖直向上抛，且、两物体在同一直线上运动，下列说法中不正确的（　　）A．若，则两物体在上升过程中相遇 B．若，则两物体在地面相遇C．若，则两物体在下降途中相遇 D．若，则两物体不可能在空中相遇5．在时刻从地面上方某处以某一初速度竖直向上抛出小球甲，s时刻在该处以另一初速度竖直向上抛出小球乙，s时刻两小球在空中相遇，已知重力加速度，不计空气阻力小。下列说法正确的是（　　）A．两球可能在甲球上升阶段相遇B．两球一定在乙球上升阶段相遇C．若两小球在抛出点相遇，则小球甲的初速度为20m/sD．小球甲的初速度一定大于小球乙的初速度【多维度分层专练】1．一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A． B．C． D．2．将一物体（距地面足够高）以20m/s的初速度竖直向上抛出，经过t时间时，物体到抛出点的距离为15m。忽略空气阻力，取重力加速度大小g=10m/s2，则t可能为（　　）A．1s B．2s C．3s D．3．一物体从某一行星（该星球的半径为地球半径的）表面竖直向上抛出（不计空气阻力），t=0时抛出，得到如图所示的s﹣t图象，物体上升用时为2.5s,（可能用到的数据：地球的半径为6400km，地球的第一宇宙速度取8km/s，地球表面的重力加速度取10m/s2）则（　　）A．该行星表面的重力加速度是8m/s2B．物体落到行星表面时的速度25m/sC．物体落到行星表面时的速度是20m/sD．该行星的第一宇宙速度是6.4×103m/s4．小球 A 从离地面 10 m 高处做自由落体运动，小球 B 从 A 下方的地面上以 10 m/s 的初速度做竖直上抛运动．两 球同时开始运动，在空中相遇，取 g＝10 m/s2(          )A．两球在离地面 7.5 m 高处相遇B．两球相遇时速度相同C．两球在空中相遇两次D．两球落地的时间差为5．如图所示，将小球从地面以初速度竖直上抛的同时，将另一相同质量的小球从距地面处由静止释放，两球恰在处相遇（不计空气阻力）。则（　　）A．两球同时落地B．相遇时两球速度大小相等C．从开始运动到相遇，球动能的减少量等于球动能的增加量D．相遇后的任意时刻，重力对球做功功率和对球做功功率相等6．杂技表演中有一节目叫抛球，在抛球游戏的表演过程中，难度会越来越高，并且会有越来越多的小球，而小球之间发生的碰撞，更会让玩家来不及反应，可谓挑战十足。小明在家练习抛球，他以初速度2v0竖直上抛一小球A后，又以初速度v0在同一高度竖直上抛另一小球B，多次发现两球在空中相遇，则两球抛出的时间间隔△t必须满足的条件是（　　）（不计空气阻力，重力加速度为g）A． B．C． D．7．在杂技团抛球表演中，被抛出的小球近似做竖直上抛运动，演员每隔相同时间以相同的速度上抛一个小球，从抛出第1个球开始计时，g取10 m/s2。所有小球运动的位移s随时间t的变化关系如图所示，由此可知（　　）A．每颗小球在空中运动的时间是0.8sB．抛出的速度大小为4 m/sC．在抛出点上方最多有9个球D．在抛出点上方最多有4对球同时相遇8．沧州吴桥被称为“杂技之乡”，那里有很多让人拍手称奇的杂技表演。如图所示，某次表演中，在地面O点上方高为m处的A点将一软球以某速度水平向右抛出，同时杂技演员在地面上的B点借助弹射装置以初速度m/s竖直向上弹出，OB的水平距离m，然后杂技演员在上升的过程中将软球接住。空气阻力忽略不计，g取10，下列说法正确的是（　　）A．经过时间s杂技演员接住软球B．杂技演员接住软球时，软球的速度大小为10m/sC．杂技演员接住软球时，杂技演员的速度大小为10m/sD．杂技演员接住软球时，杂技演员上升的高度为m