20.如圖甲所示,高樓上某層窗口違章拋出一石塊,恰好被曝光時間(光線進入相機鏡頭的時間)為0.2s的相機拍攝到,如圖是石塊落地前0.2s時間內(nèi)所成的像(照片已經(jīng)放大且方格化),每個小方格代表的實際長度為1.5m,忽略空氣阻力,g取10m/s2,則( 。
A.石塊水平拋出的初速度大小約為22.5 m/s
B.石塊將要落地時的速度大小約為7.5 m/s
C.圖乙中像的反向延長線與樓的交點就是石塊拋出的位置
D.石塊拋出位置離地高度約為28 m

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.

解答 解:A、由圖可知,在0.2s的時間內(nèi)石塊的位移為1.5m,所以石塊水平拋出初速度大小 v0=$\frac{x}{t}$=$\frac{1.5}{0.2}$=7.5m/s,故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,位移為 s=1.5×$\sqrt{{1}^{2}+{3}^{2}}$m=≈4.74m,v=$\frac{s}{t}$=$\frac{4.74}{0.2}$m/s=23.72m/s,即石塊將要落地時的速度大小約為23.72m/s,故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,故C錯誤;
D、石塊在豎直方向的平均速度vy=$\frac{△h}{t}$=$\frac{3×1.5}{0.2}$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=$\frac{{v}_{y}}{g}$=2.25s,
所以石塊從發(fā)射點至形成的像上端所需時間:t=(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=27.61m≈28m,故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,采用估算的方法近似計算石塊落地時的速度.

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B.如果立即做勻加速運動,在綠燈熄滅前通過停車線汽車一定超速
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