高中物理人教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动的研究4 自由落体运动巩固练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动的研究4 自由落体运动巩固练习，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ）
A．下落时间由下落的高度决定B．重的物体下落快，轻的物体下落慢
C．自由落体的位移与时间成正比D．自由落体的位移与速度成正比
2．一物体从H高处自由下落，经时间t落地，则当它下落时，离地面的高度为
A．B．C．D．
3．一物体自某高度静止释放，忽略空气阻力，落地之前瞬间的速度为v。在运动过程中（ ）
A．物体在前半时间和后半时间发生的位移之比为1∶2
B．物体在位移中点的速度等于
C．物体通过前一半位移和后半位移所用时间之比为1∶（-1）
D．物体在中间时刻的速度等于
4．滴水法测重力加速度的过程是这样的：让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子而听到声音时，后一滴恰好离开水龙头．从第1次听到水击盘声时开始计时，测出n次听到水击盘声的总时间为t，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h，即可算出重力加速度．设人耳能区别两个声音的时间间隔为0.1 s，声速为340 m/s，则( )
A．水龙头距人耳的距离至少为34 m
B．水龙头距盘子的距离至少为34 m
C．重力加速度的计算式为
D．重力加速度的计算式为
5．如图所示的四个图中，其中有一个图可以表示两个做自由落体运动的物体同时落地的v—t图（t0表示落地时刻），这个图是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5、…所示小球运动过程中每次曝光的位置，连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d。根据图中的信息，下列判断不正确的是（ ）
A．位置“1”是小球释放的初始位置
B．小球做匀加速直线运动
C．小球下落的加速度为
D．小球在位置“3”的速度为
二、多选题
7．下列关于重力加速度的说法正确的是（ ）
A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向
B．纬度越高的地方，重力加速度的值越小
C．在地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度是相同的
D．在地球上同一地方，离地面越高重力加速度的值越小
8．关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ）
A．物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动
B．如果物体所受空气阻力比重力小得多，空气阻力可以忽略不计，这时物体从静止开始下落的运动是自由落体运动
C．一个棉花团由静止开始下落的运动就是自由落体运动
D．熟透的苹果从树枝静止下落的运动可被视为自由落体运动
9．下列关于重力加速度的说法正确的是( )
A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向
B．在地球上不同地方，g的大小是不同的，但差别不大
C．在地球上同一地点，轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的
D．纬度越低的地方，重力加速度g值越小
10．如图所示，在一个水平桌面上方有三个金属小球a、b、c，高度分别为h1、h2、h3，且h1∶h2∶h3＝3∶2∶1.若先后由静止依次释放小球a、b、c，三小球刚好同时落到桌面上，不计空气阻力，则（ ）
A．三小球到达桌面时的速度大小之比是3∶2∶1
B．三小球运动时间之比为∶∶1
C．小球b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差
D．小球b与a开始下落的时间差大于c与b开始下落的时间差
三、填空题
11．一个同学在研究小球自由落体运动时，用频闪照相机连续记录下小球的位置如图所示．已知闪光周期为s，测得x1＝7.68 cm，x3＝12.00 cm，用上述数据通过计算可得小球运动的加速度约为________m/s2，图中x2约为________cm.(结果保留3位有效数字)
12．某同学用如图甲所示的装置测定重力加速度时，所打的纸带如图乙所示.
（1）电火花计时器的工作电压为_____________.
（2）实验时和重物相连接的是纸带的__________（填“A端或“B”）端.
（3）纸带上1至9各点为计时点，由纸带所示数据可算出当地的重力加速度为__________m/s2.
（4）经查询，当地的重力加速度实际为9.8m/s2，请写出测量值与当地重力加速度值有差异的一个原因：___________________.
13．某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度．
①请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：_____________；__________________.
②若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出速度的二次方(v2)与距离(h)的关系图线，如图丙所示，则重力加速度g=________m/s2.
14．某同学利用如图所示的实验装置测量重力加速度。
(1)对该实验装置及其操作的要求，下列说法正确的是________。
A．电磁打点计时器应接6V直流电源
B．打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上
C．重物最好选用密度较小的材料，如泡沫塑料
D．开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止
E．操作时，应先放开纸带后接通电源
F．为了减小误差，应重复多次实验，在打出的纸带中挑选一条最清晰的
G．为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后各连续的点作为计数点
(2)在纸带上取得连续的清晰的7个点，打点计时器所用电源的频率为50Hz；用米尺测得第1、2、3、4、5、6各点与第0点的距离d如下表；利用这些数据求出当地重力加速度g的值为________；打第2点对应的速度是________。(取三位有效数字)
15．某同学用如图1所示的装置来研究自由落体运动是什么性质的运动。图2是实验中利用打点计时器记录自由落体运动的情况时，得到的一条纸带，纸带上的点是从放手开始打下的连续的计时点。如图所示的两点之间的距离x1＝9.6mm，x2＝13.4mm，x3＝17.3mm，x4＝21.1mm，相邻两计时点的时间间隔为T。电源频率为50Hz。
（1）下列说法中正确的是______。
A．电火花计时器用的是220V交流电源
B．实验中使用秒表测量时间
C．实验时应先由静止释放纸带，然后赶紧接通电源
D．求出的加速度一般比9.8m/s2小，是因为纸带和重锤受到阻力
（2）通过对纸带的分析，你认为自由落体运动是______（填“匀速”或“变速”）运动。你的判断是：______。
（3）根据纸带上的数据，用逐差法求加速度的表达式为a＝______（用已知物理量符号表示），加速度大小为a＝______m/s2（保留两位有效数字）。
（4）求物体在打点计时器打下F点时的速度公式为vF＝______（用已知物理量符号表示），速度大小为vF＝______m/s（保留两位有效数字）。
（5）该同学换另一条纸带重新测量，分别计算出各计数点的速度值，并画出了速度的二次方（v2）与对应计数点到起始点的距离（h）的关系图像，如图3所示，则重力加速度的大小g＝______m/s2。
四、解答题
16．从离地面高为H=80m的高空自由下落一个小球，(取g=10m/s2.)求：
（1）小球经过多长时间落到地面；
（2）小球落地的速度大小；
（3）小球最后1s内下落的位移．
17．跳伞运动员做低空跳伞表演，他离开飞机后先做自由落体运动，当距离地面125m时打开降落伞，伞张开后运动员就以大小为14.3m/s2的加速度做匀减速直线运动，到达地面时的速度为5m/s，取g＝10m/s2。问：
（1）运动员离开飞机时距地面的高度为多少？
（2）离开飞机后，运动员经过多长时间才能到达地面？（结果保留三位有效数字）
18．某同学学过自由落体运动规律后，对自家房上下落的雨滴产生了兴趣.他坐在窗前发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第4滴与第2滴分别位于高1.6m的窗子的上、下沿，该同学在自己的作业本上画出了雨滴下落同自家房子尺寸的关系图，如图所示，其中2点和4点之间的小矩形表示他正对的窗子， g取10 m/s2. 请问：
(1)他家屋檐离地面多高？
(2)滴水的时间间隔是多少？
19．如图所示,一滴雨滴从离地面20m高的楼房屋檐自由下落，下落途中用△t=0．2s的时间通过一个窗口，窗口的高度为2m，g取10m/s2 ，问：
（1）雨滴落地的速度大小；
（2）雨滴落地前最后1s内的位移大小；
（3）屋檐离窗的上边框有多高？
20．在离地面7.2m处，手提2.2m长的绳子的上端如图所示，在绳子的上下两端各拴一小球，放手后小球自由下落（绳子的质量不计，球的大小可忽略，g=10m/s2）求：
（1）两小球落地时间相差多少？
（2）B球落地时A球的速度多大？
点的次序
0
1
2
3
4
5
6
距离d(cm)
0
6.0
12.5
19.3
26.5
34.1
42.1
参考答案
1．A
【详解】
根据h=gt2可知，自由落体运动下落时间由下落的高度决定，选项A正确；轻重物体下落的加速度相同，均为g， ，轻重的物体同时落地，选项B错误；根据h=gt2可知自由落体的位移与时间的平方成正比，选项C错误；根据v2=2gh可知自由落体的位移与速度平方成正比，选项D错误；故选A.
2．C
【详解】
试题分析：初速度为零的匀加速直线运动在相邻的相等的时间内通过的位移之比为1：3，因此在前0.5t时间内通过的位移为H/4，故选C
考点：考查自由落体
点评：难度较小，熟记初速度为零的匀加速直线运动的推论
3．C
【详解】
A．根据 可知，当运动时间之比为1：2时，物体前一半时间的位移比上总位移为1：4，则物体在前一半时间和后一半时间发生位移之比为1：3，故A错误；
B．设总位移为h，中点时的速度为
v中＝
终点速度为
联立可得
v中＝
故B错误；
C．设总位移为h，则物体通过前一半位移时间为
物体通过总位移的时间为
则
则物体通过前一半位移和后一半位移所用时间之比为1∶（-1），故C正确；
D．由v=gt可知物体在中间时刻的速度为
v中＝
故D错误。
故选C。
4．D
【详解】
设听到两次声音的时间间隔为Δt，此即每滴水下落的运动时间Δt＝，又因为h＝gΔt2，则g＝＝.注意，人耳距水龙头及水龙头距盘子的距离对测量都没有影响，故选项D正确．
5．C
【分析】
自由落体运动初速度为0，速度随时间均匀增大，加速度相同，所以图线的斜率相等，同时落地，知在同一时刻落地．
【详解】
AB、自由落体运动初速度为0，速度随时间均匀增大．图线1有初速度，故AB错误；
C、自由落体运动初速度为0，速度随时间均匀增大，加速度相同，所以图线的斜率相等，同时落地，知在同一时刻落地，故C正确；
D、自由落体运动的加速度相同，都为g，所以图线斜率相等．故D错误．
故选C．
【点睛】
解决本题的关键知道自由落体运动是初速度为0的加速度为g匀加速直线运动，速度时间图线是过原点的一条倾斜直线．
6．A
【详解】
BC．由题图可知，连续相等时间内为位移差相等，所以小球做匀加速直线运动，小球下落的加速度为
BC正确；
D．小球在位置3的瞬时速度的大小为
D正确；
A．由于
解得，A错误。
故选A。
7．CD
【详解】
A．重力加速度是矢量，既有大小又有方向，选项A错误；
B．重力加速度与纬度有关，纬度越高的地方，重力加速度的值越大，选项B错误；
CD．在地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度是相同的，在地球上同一地方，离地面越高重力加速度的值越小，选项CD正确.
8．BD
【详解】
A．自由落体运动是从静止开始、只在重力作用下的运动，选项中没有明确物体只受重力作用，A错误；
BCD．如果空气阻力比重力小得多可以忽略不计，从静止下落的物体的运动可以看成自由落体运动，棉花下落时阻力不能忽略，而苹果下落时阻力可以忽略，BD正确，C错误。
故选BD。
9．BCD
【详解】
AC.重力加速度是矢量，方向总是竖直向下．地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度是相同的，故A错误，C正确；
BD.地球上不同地方g的大小是不同的，但差别不大，纬度越低的地方，g值越小．故BD正确．
10．BC
【详解】
A．由v2＝2gh，得
则三小球落到桌面时的速度大小之比
v1∶v2∶v3=∶∶1
A错误；
B．又由h＝gt2，得
则三小球运动时间之比
t1∶t2∶t3＝∶∶1
B正确；
C．设小球b与a开始下落的时间差为Δt1，小球c与b开始下落的时间差为Δt2，则由B选项的分析可得
Δt1∶Δt2=(－)∶(－1)
比值小于1，因此小球b与a开始下落的时间差小于小球c与b开始下落的时间差，C正确，D错误。
故选BC。
11．9.72 9.84
【详解】
根据匀变速运动规律可以得到
代数据解得
由
得
12．220V B 9.4 纸带与墨粉纸盘间的摩擦
【详解】
（1）[1]．电火花计时器的工作电压为220V。
（2）[2]．从图上看出，从B端往A端，相邻的计数点距离越来越大，也就说明纸带速度越来越大。由于重物下落速度逐渐变大，所以打点计时器先打出9点，而与重物相连的纸带一端在实验时是处于下端，也就是计时器先打点的位置，所以纸带的B端与重物相连。
（3）[3]．根据运动学公式得：△x=at2，
（4）[4]．当地的重力加速度数值为9.8m/s2，大于实验测出的加速度，所以重物下落过程中除了重力还受到了向上的阻力，这个阻力主要是重物与纸带与墨粉纸盘间的摩擦和空气阻力。
13．打点计时器接了直流电源 开始时重物远离了打点计时器 9.4
【详解】
①打点计时器使用交流电源，而该题中接了直流电源；重物离打点计时器太远，这样纸带上所打点很少，不利于减小误差．
②根据，可知图线的斜率表示，故，
解得．
14．BDF 9.72m/s2 3.33m/s
【详解】
(1)[1]
A．电磁打点计时器应接6V交流电源，故A错误；
B．打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上，故B正确；
C．重物最好选用密度较大的材料，如重锤，故C错误；
D．开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止，故D正确；
E．操作时，应先接通电源，再释放纸带，故E错误；
F．为了减小误差，应重复多次实验，在打出的纸带中挑选一条最清晰的，故F正确；
G．为了便于测量，不一定要找打出的第一个点，可以从比较清晰的点开始，故G错误。
故选B、D、F。
(2)[2][3]打点计时器所用电源的频率为50Hz，所以相邻的两计数点间的时间间隔T＝0.02s，设第0点到第1点之间的距离为x1，以后相邻两点间的距离依次为x2、x3、x4、x5、x6，根据匀变速直线运动的推论公式
Δx＝aT2
可以求出加速度的大小，得
x4－x1＝3g1T2
x5－x2＝3g2T2
x6－x3＝3g3T2
为了更加准确地求解加速度，我们对三个加速度取平均值得
g＝ (g1＋g2＋g3)＝
由题可知
x4＋x5＋x6＝42.1cm－19.3cm＝22.8cm，x1＋x2＋x3＝19.3cm
即重力加速度
g＝m/s2≈9.72m/s2
打第2点时纸带运动的速度
v2＝＝m/s≈3.33m/s
15．AD 变速 相同时间内物体下落的位移越来越大 9.6 0.96 9.4
【详解】
(1)[1]A．电火花计时器用的是220V交流电源，故A正确；
B．打点计时器可以直接记录时间，不需要秒表，故B错误；
C．实验时应先接通电源，后释放纸带，故C错误；
D．求出的加速度一般比9.8m/s2小，是因为纸带和重锤受到阻力，故D正确。
故选AD。
(2)[2][3]在相等时间内，物体下落的位移越来越大，所以自由落体运动是变速运动。
(3)[4][5]由逐差法
Δx＝aT2
可得
则
打点周期为
T＝s＝0.02s
代入数据得
a＝9.6m/s2
(4)[6][7]F点的瞬时速度等于EG间的平均速度，所以
代入数据得
vF＝0.96m/s
(5)[8]由
v2－v02＝2gh
可知，v2-h图像的斜率
k＝2g
图3中图线斜率
所以
g＝9.4m/s2
16．（1）4s；（2）40m/s；（3）35m．
【详解】
（1）根据得下落时间为：
（2）根据速度公式可得小球落地的速度为：
v=gt=10×4m/s=40m/s．
（3）小球在最后1s内下落的位移为：
17．（1）305m；（2）9.85s
【详解】
（1）设运动员自由下落的高度为h1，打开伞前瞬间的速度为v1，有
打开降落伞后做匀减速运动时满足
联立解得
所以总高度为
（2）设第一过程经过的时间是t1，有
第二过程经过的时间是
所以总时间为
18．（1）3.2m（2）0.2s
【分析】
设滴水的时间间隔为T，根据自由落体运动的位移公式抓住2、4两滴水的位移之差等于1.6m求出滴水的时间间隔，从而得知水下落的时间，根据位移时间公式求出屋檐的高度；
【详解】
解：设屋檐离地面高为h，滴水间隔为T，则：
第2滴水的位移：
第4滴水的位移：
且：
联立解得：
则屋檐高：
19．（1）20m/s（2）15m（3）4.05m
【详解】
（1），得s
雨滴落地的速度：
（2）雨滴在第1s内的位移：
雨滴落地前最后1s内的位移大小：
（3）设屋檐离窗的上边框为x0，雨滴从屋檐运动到窗的上边框时间为t0，
联立上述两式，得
20．（1）0.2 s（2）10m/s
【详解】
（1）设B球落地所需时间为t1，
因为h1＝g
所以t1＝＝s＝1 s
设A球落地时间为t2
依h2＝g得t2＝＝s＝1．2 s
所以两小球落地的时间差为Δt＝t2－t1＝0.2 s
（2）当B球落地时，A球的速度与B球的速度相等，
即vA＝vB＝gt1＝10×1 m/s＝10 m/s