Question

4．如圖甲，高樓上某層窗口違章水平拋出一石塊，恰好被曝光時間（光線進入相機
鏡頭時間）為0.2s的相機拍攝到．圖乙是石塊落地前0.2s時間內(nèi)形成的像（照片已被放大且網(wǎng)絡(luò)化），圖中每個小方格邊長代表實際長度1.5m，忽略空氣阻力，
g=10m/s²，則（　　）

• A． 石塊在飛行過程中處于超重狀態(tài)
• B． 石塊將要落地時的速度大小約為7.5m/s
• C． 圖乙中像的反向延長線與樓的交點就是石塊拋出位置
• D． 石塊拋出位置離地高度約為28m

Answer 1

分析 石塊做平拋運動，石塊將要落地時，由于時間短，可近似看成勻速運動，根據(jù)石塊的像長度和時間，求出速度大小和方向．
根據(jù)石塊在空中為平拋運動，軌跡為一條曲線，不是直線，不能反向延長求交點．由速度的分解法求解．

解答 解：A、石塊做的是平拋運動，處于失重狀態(tài)，不是超重，所以A錯誤；
B、石塊將要落地時，由于時間短，可近似看成勻速運動，則$△s=1.5×\sqrt{{1^2}+{3^2}}$m=$\frac{{3\sqrt{10}}}{2}$m=4.74m，$v=\frac{△s}{t}=\frac{{15\sqrt{10}}}{2}$m/s=23.72m/s，所以B錯誤；
C、石塊在空中為平拋運動，軌跡為一條曲線，不是直線，不能反向延長求石塊拋出位置，所以C錯誤；
D、石塊在豎直方向的平均速度${v_⊥}=\frac{△h}{△t}=\frac{3×1.5}{0.2}$m/s=22.5m/s，即形成的像中間時刻的瞬時速度，形成的像總時間為0.2s，即從開始起經(jīng)0.1s的瞬時速度為22.5m/s，可得：石塊從拋出點至該點的時間 $t=\frac{v_⊥}{g}=\frac{22.5}{10}$s=2.25s，
所以石塊從發(fā)射點至形成的像上端所需時間：t_上=（2.25-0.1）s=2.15s，對應(yīng)形成的像上端離發(fā)射點的豎直高度$h=\frac{1}{2}g{t_上}^2$=$\frac{1}{2}×10×2.1{5}^{2}$m=23.11m
加上形成的像在圖片中的豎直高度4.5m，h_總=27.61m≈28m，所以D正確；
故選：D

點評 解決本題的關(guān)鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結(jié)合運動學(xué)公式靈活求解．