解题思路:(1)根据匀速直线运动的位移公式求出2s内上升的高度,结合速度时间公式求出重物上升到最高点的时间,通过位移时间公式求出上升到最高点的位移,从而得出重物最高可以上升的高度.(2)重物上升到最高点后做自由落体运动,根据高度求出自由落体运动的时间,结合竖直上升的时间,求出物体脱离气球落回地面的时间.
(1)重物离开氢气球前随气球上升的距离为h1=v0t1=20×2m=40m
从离开氢气球开始重物做匀减速直线运动:
由v=v0+at2=v0+(-g)t2得t2=
v−v0
−g=
0−20
−10s=2s
此时间内上升的距离为h2=v0t2+
1
2(−g)
t22=[20×2+
1
2×(−10)×22]m=20m
所以最高处离地面的距离为h=h1+h2=60m
(2)重物从最高处自由下落:由h=
1
2gt32可知下落时间t3=
2h
g=
2×60
10s=2
3s,
所以从脱离气球到回落到地面用时t=t2+t3=(2+2
3)s.
答:(1)重物最高可以上升到距离地面60m.
(2)重物从氢气球上掉下后经(2+2
3)s时间落回地面.
点评:
本题考点: 匀变速直线运动的速度与时间的关系.
考点点评: 解决本题的关键知道重物离开气球后做竖直上抛运动,掌握处理竖直上抛运动的方法,可以分段分析求解,可以对全过程运用运动学公式进行求解.