2020-2021学年2.3 自由落体运动的规律学案及答案
展开2.3 自由落体运动的规律
一、单选题
1.下列说法正确的是( )
A.加速度增大时,速度可能减小
B.参考系一定要选取静止不动的物体
C.做匀加速直线的物体,第内的位移和第内的位移之比为
D.树叶从枝头掉落后做自由落体运动
2.高空抛物是一种不文明行为,会带来很大的社会危害。某天,家住8楼的小华发现有一钢球从落地窗外坠落,调看家里视频监控发现钢球通过落地窗用时0.1s,已知落地窗高度为2m,每层楼高度为3m,试估算钢球从几楼抛出( )
A.9楼 B.12楼 C.15楼 D.18楼
3.从7层楼楼顶(20米高)掉下来的物体( )
A.下落时间是2s B.下落时间是4s
C.落到地面时的速度是10m/s D.落到地面时的速度是15m/s
4.关于自由落体运动,下列说法正确的是( )
A.在开始下落后的连续三个1s内,通过的位移之比是1∶4∶9
B.在开始下落后的连续三个1s内,平均速度大小之比是1∶2∶3
C.从开始下落到距下落点4m、8m、12m,所经历的时间之比为1∶2∶3
D.从开始下落到距下落点4m、8m、12m,所经历的时间之比为1∶∶
5.如图所示为一种巨型娱乐器械,可乘坐二十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下。落到一定位置时,制动系统启动,到地面时刚好停下。已知座舱自由下落的高度为45m,g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.座舱自由下落的时间为3s B.座舱自由下落的时间为4.5s
C.制动系统启动时座舱的速度为45m/s D.制动系统启动时座舱的速度为15m/s
二、多选题
6.很多同学都做过测量“反应时间”的实验,如图所示,甲同学手握直尺,某时刻甲同学放开直尺,从乙同学看到甲同学松开直尺,到他抓住直尺所用时间就叫“反应时间”,直尺长,处于竖直状态,乙同学的手放在直尺0刻度线位置。甲、乙两位同学做了两次测量“反应时间”的实验,第一次乙同学抓住直尺位置的刻度值为,第二次手抓住直尺位置的刻度值为。直尺下落过程中均保持竖直状态,取重力加速度,则下列说法正确的是( )
A.乙同学第一次的“反应时间”为
B.乙同学第二次的“反应时间”为
C.乙同学第一次抓住直尺之前的瞬间,直尺的速度约为
D.若将尺子上原来的长度值改为对应的“反应时间”值,则测量量程为
7.如图所示,在桌面上方有三个金属小球、、,它们离桌面的高度::=3∶2∶1,若按先后顺序释放三个小球,、、刚好同时到达桌面,若不计小球受到的空气阻力,则( )
A.三者到达桌面时速度之比为::1
B.三者运动的时间之比为3∶2∶1
C.与开始下落的时间差小于与开始下落的时间差
D.与开始下落的时间差大于与开始下落的时间差
三、解答题
8.悬链长1.4 m,从悬点处断开,使其自由下落,不计空气阻力,则整个悬链通过悬点下方3.2 m处的一点所需的时间为(g取10 m/s2)
9.钢球由静止开始做自由落体运动,不计空气阻力,落地时的速度为30m/s,g取10m/s2。
(1)它下落的时间多长?下落的高度是多少?
(2)它在前2s内的平均速度是多少?
(3)它在最后1s内下落的高度是多少?
10.比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹,成为世界旅游的著名景点之一、某同学很想知道比萨斜塔的高度,但手头又没有资料。这时他刚好从电视中看到比萨斜塔的图片,而且刚好看到从塔顶落下小球,小球经过第一层到达地面的时间t1=0.2s,如图所示,已知斜塔第一层离地面的高度,重力加速度g取,不计空气阻力。
(1)求斜塔离地面的总高度h;
(2)求小球从塔顶落到地面过程中的平均速度。
11.东京奥运会女子10米跳台决赛中,中国小将全红婵以5跳3满分的超高成绩夺得金牌。如图,全红婵双手伸直站立在跳台上,以初速度v0竖直起跳,在空中抱膝向内翻腾3周半,双掌与水面距离L时身体刚好完全打开,之后笔直入水。设手伸直时其重心恰在身体的中点,v0=2m/s,L=0.4m,忽略水平方向的运动和空气阻力,取g=10m/s2。求:
(1)全红婵重心上升的最大高度;
(2)全红婵从起跳到重心上升至最大高度的时间;
(3)全红婵从起跳到身体刚好完全打开的时间。
参考答案:
1.A
【解析】A.加速度与速度方向相反时,加速度增大时,速度可能减小,故A正确;
B.参考系的选取是任意的,故B错误;
C.从静止开始做匀加速直线的物体,第内的位移和第内的位移之比才为,故C错误;
D.树叶从枝头掉落后,受到空气阻力作用,不是自由落体运动,故D错误。
故选A。
2.C
【解析】设钢球下落点距离小华家窗户上沿高度为h,则
解得
,
因每层楼高度为3m,则有
小华家住8楼,则有
可知钢球从15楼抛出的。
故选C。
3.A
【解析】从7层楼楼顶(20米高)掉下来的物体下落时间
解得
落地速度
故选A.
4.D
【解析】A.根据
在开始下落后的连续三个1s内,通过的位移之比是1∶3∶5,A错误;
B.根据
在开始下落后的连续三个1s内,平均速度大小之比是1∶3∶5,B错误;
CD.根据
解得
则从开始下落到距下落点4m、8m、12m,所经历的时间之比为1∶∶,C错误;D正确;
故选D。
5.A
【解析】AB.根据
可得,座舱自由下落的时间为
故A正确,B错误;
CD.根据
可得,制动系统启动时座舱的速度为
故CD错误。
故选A。
6.CD
【解析】AB.根据自由落体位移公式
两次自由下落的位移分别为11.25cm和5cm,代入可得反应时间分别为
,
故AB错误;
C.乙同学第一次抓住直尺之前的瞬间,直尺的速度约为
故C正确;
D.下落的最大位移为20cm,代入位移公式可得
若将尺子上原来的长度值改为对应的“反应时间”值,则测量量程为0.2s,故D正确。
故选CD。
7.AC
【解析】A.小球下落过程中满足
即
又因为::=3∶2∶1,因此三者到达桌面时速度之比为::1,故A正确;
B.小球下落过程中满足
即
又因为::=3∶2∶1,因此三者运动时间之比为::1,故B错误;
C.与开始下落的时间差
与开始下落的时间差
故
故C正确,D错误。
故选AC。
8.0.2s
【解析】铁链可视为做自由落体运动,根据
铁链上端到达下方3.2 m处的一点的时间为
铁链下端到达下方3.2 m处的一点的时间为
则
9.(1)3s,45m;(2)10m/s;(3)25m
【解析】(1)设钢球下落的高度为,根据自由落体运动规律
得下落的时间
根据
得
(2)钢球在前2s内的平均速度为,则据平均速度的定义得
(3)钢球在最后内下落的高度为
10.(1);(2)
【解析】(1)设小球到达第一层时的速度为v1,则有
得
塔顶离第一层的高度为
所以塔的总高度为
(2)小球从塔顶落到地面的总时间,根据
解得
平均速度为
11.(1)0.2m;(2);(3)1.6s
【解析】(1)全红婵重心上升的最大高度为
(2)全红婵从起跳到重心上升至最大高度的时间为
(3)解法一:全红婵上升到最高点后做自由落体运动,设下落时间为t2,则
解得
全红婵从起跳到身体刚好完全打开的时间为
解法二:
取竖直向上为正方向,对全红婵的整个运动过程有
解得
t=1.6s(另解t=-1.2s舍去)
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