2025新高考物理二轮复习【核心素养测评】三 自由落体运动和竖直上抛运动（练习，含解析）

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【基础巩固练】
1.(6分)(自然现象)宋代朱淑真在《对景漫成》中用诗句“枫叶醉红秋色里,两三行雁夕阳中”描写了秋天枫叶下落的情景。有一片枫叶在飒飒秋风中飘然落下,下落的高度为9.6 m,历经的时间是1.6 s,取重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法正确的是( )
A.枫叶下落的轨迹一定是直线
B.枫叶下落可以看成自由落体运动
C.枫叶刚着地时的瞬时速度大小是6 m/s
D.枫叶在竖直方向上平均速度大小是6 m/s
2.(6分)出生于浙江金华的陈登星,因其扣篮能力出众被网友们称呼为“扣篮帝”,陈登星身高176 cm,扣篮时竖直起跳重心上升的距离为1.24 m,可估算其起跳时的竖直速度约为( )
A.3 m/sB.4 m/s
C.5 m/sD.6 m/s
3.(6分)(2024·周口模拟)一小球从地面竖直上抛,小球的速率用v表示,运动的路程用s表示,不计空气阻力,则小球从抛出到落回地面的过程中,其v-s图像可能为( )
4.(6分)(自然现象)严冬屋檐下有冰凌,冰凌可看成质点(如图)。人在屋檐下行走要防止冰凌砸到头部,因此一定要有安全防范意识。假设冰凌做自由落体运动,冰凌最后1 s内下落的高度为25 m,重力加速度大小g取10 m/s2,则冰凌自由下落的总时间为( )
A.3 sB.3.2 sC.3.6 sD.3.8 s
【加固训练】
(2023·吉安模拟)“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”描述的是如图甲所示的瀑布的壮观景象,其简化示意图如图乙所示,若瀑布中的一根树枝由瀑布顶开始做自由落体运动,先从A到B的距离为h,再从B到C的距离为2h,重力加速度为g,不考虑此过程中的阻力,则下列说法正确的是( )
A.树枝从A到B的运动时间与从B到C的运动时间相等
B.树枝从A到C的平均速度为6gℎ2
C.树枝在A到C中点位置的瞬时速度为2gℎ
D.树枝在C点的速度与在B点的速度之差为3gℎ-gℎ
5.(6分)(2024·长春模拟)将甲、乙两个小球(可视为质点)在同一水平面相邻的两个位置先后以相同的初速度竖直向上抛出。若抛出点所在平面高度为0,两小球的高度h与时间t的图像如图所示。根据图像所给的信息,下列说法正确的是( )
A.甲回到抛出点的时刻为2t1
B.乙回到抛出点的时刻为2t2-t1
C.乙距抛出点的最大高度为g(t2-t1)28
D.乙距抛出点最大高度为g(2t2-t1)28
6.(6分)(多选)当t=0时,给滑块一初速度v0=12 m/s,使它沿光滑斜面向上做匀减速运动,t=2 s滑块的速度大小为8 m/s,方向仍沿斜面向上,当滑块速度减为零后,反向向下运动,加速度大小仍然不变,当滑块速度大小变为2 m/s时,所用时间可能是( )
A.5 sB.6 sC.7 sD.8 s
7.(10分)宋代已经出现冲天炮这种玩具(如图),也叫“起火”,每到逢年过节人们都要放“起火”庆祝。若冲天炮从地面由静止发射竖直升空时加速度大小为10 m/s2,
2 s后冲天炮中的火药燃尽(未爆炸),此后冲天炮做竖直上抛运动,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)冲天炮上升离地面的最大高度;
(2)从火药燃尽到落地的过程中,冲天炮的平均速度。(结果可保留根号)
【综合应用练】
8.(6分)(生产生活)“六一”儿童节当日,爸爸出差回来尝试用氢气球给女儿送节日礼物。氢气球悬挂礼盒从地面开始以5 m/s的速度竖直向上匀速运动,某时刻礼盒上脱落一块糖(礼盒上升速度不变),再经过4 s,糖落回地面,此时礼盒刚好上升至家中窗户下沿,不计空气阻力,重力加速度大小g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.糖脱落后做自由落体运动
B.糖落到地面时的速度大小为45 m/s
C.糖随氢气球从地面出发到落回地面共用时14 s
D.家中窗户下沿离地高度为80 m
9.(6分)(2023·南昌模拟)四个小球在离地面不同高度同时从静止释放,不计空气阻力,从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔,小球依次碰到地面。下列各图中,能反映出刚要开始运动时各小球相对地面的位置的是( )
【加固训练】
如图所示为地面上方离地面高度分别为h1=6L、h2=4L、h3=3L的三个金属小球a、b、c,若先后释放a、b、c,三球刚好同时落到地面上,不计空气阻力,重力加速度为g,则( )
A.b与a开始下落的时间差等于c与b开始下落的时间差
B.a、b、c三小球运动时间之比为6∶2∶1
C.a比b早释放的时间为2(3-2)Lg
D.三小球到达地面时的速度大小之比是6∶4∶3
10.(6分)不计空气阻力情形下将一物体以一定的初速度竖直上抛,从抛出至回到抛出点的时间为2t,若在物体上升的最大高度的三分之二处设置一水平挡板,仍将该物体以相同的初速度竖直上抛,物体撞击挡板前后的速度大小相等、方向相反,撞击所需时间不计,则这种情况下物体上升和下降的总时间为( )
A.6-233t B.(3-3)t
C.6-33tD.3-33t
【情境创新练】
11.(16分)(传统文化)如图甲所示,2023年河北杂技《龙跃神州:中幡》舞上春晚。表演者用身体各个部位不断晃动、抛起、接住中幡,始终不让幡杆落地,十分精彩。某次动作中,表演者将中幡竖直向上抛起,又在原地接住中幡。若中幡在被抛出和接住时,幡底离地高度均为h1=1.6 m,从抛出到接住经历时间1.6 s。不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求这次动作中,幡底离地的最大高度;
(2)在另一动作中,一名持幡者将幡竖直向上抛出时,另一名表演者迅速爬上他的肩头,在幡底离地h2=3 m时将幡接住,运动简化示意图如图乙所示。若幡抛出时幡底离地仍为h1,两人配合完成这套动作用时2 s,则将中幡竖直抛出时的速度v0是多少?接幡时幡的速度v1大小是多少?
解析版
1.(6分)(自然现象)宋代朱淑真在《对景漫成》中用诗句“枫叶醉红秋色里,两三行雁夕阳中”描写了秋天枫叶下落的情景。有一片枫叶在飒飒秋风中飘然落下,下落的高度为9.6 m,历经的时间是1.6 s,取重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法正确的是( )
A.枫叶下落的轨迹一定是直线
B.枫叶下落可以看成自由落体运动
C.枫叶刚着地时的瞬时速度大小是6 m/s
D.枫叶在竖直方向上平均速度大小是6 m/s
【解析】选D。若枫叶下落可以看成自由落体运动,应满足h=12gt'2,解得下落时间为t'≈1.39 s(tb-tc),a、b、c三小球运动时间之比为6∶2∶3,a比b早释放的时间为Δt=ta-tb=2(3-2)Lg,A、B错误,C正确;根据v2=2gh得,三小球到达地面时的速度大小之比是6∶2∶3,D错误。
10.(6分)不计空气阻力情形下将一物体以一定的初速度竖直上抛,从抛出至回到抛出点的时间为2t,若在物体上升的最大高度的三分之二处设置一水平挡板,仍将该物体以相同的初速度竖直上抛,物体撞击挡板前后的速度大小相等、方向相反,撞击所需时间不计,则这种情况下物体上升和下降的总时间为( )
A.6-233t B.(3-3)t
C.6-33tD.3-33t
【解析】选A。将物体的上升过程分成位移相等的三段,设下面一段位移所用时间为t1,中间一段位移所用时间为t2,上面一段位移所用时间为t3,根据逆向思维可得t1∶t2∶t3=(3-2)∶(2-1)∶1 t1+t2+t3=t
所以t1=(3-2)33t,t2=(2-1)33t,t3=33t
竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段具有严格的对称性,则物体上升和下降的总时间相等,所以物体上升和下降的总时间为t'=2(t1+t2)=6-233t,故A正确,B、C、D错误。
【情境创新练】
11.(16分)(传统文化)如图甲所示,2023年河北杂技《龙跃神州:中幡》舞上春晚。表演者用身体各个部位不断晃动、抛起、接住中幡,始终不让幡杆落地,十分精彩。某次动作中,表演者将中幡竖直向上抛起,又在原地接住中幡。若中幡在被抛出和接住时,幡底离地高度均为h1=1.6 m,从抛出到接住经历时间1.6 s。不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求这次动作中,幡底离地的最大高度;
答案:(1)4.8 m
【解析】(1)幡底竖直向上抛起后运动的距离h=12g(t12)2=3.2 m
幡底离地的最大高度H=h1+h=4.8 m
(2)在另一动作中,一名持幡者将幡竖直向上抛出时,另一名表演者迅速爬上他的肩头,在幡底离地h2=3 m时将幡接住,运动简化示意图如图乙所示。若幡抛出时幡底离地仍为h1,两人配合完成这套动作用时2 s,则将中幡竖直抛出时的速度v0是多少?接幡时幡的速度v1大小是多少?
答案: (2)10.7 m/s 9.3 m/s
【解析】(2)两人配合完成这套动作有h2-h1=v0t-12gt22
中幡竖直抛出时的速度v0=10.7 m/s
接幡时幡的速度v1=v0-gt2=-9.3 m/s
接幡时幡的速度大小为9.3 m/s