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 自由落体运动精品一课一练

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 自由落体运动精品一课一练，共7页。试卷主要包含了8 m/s2，45 m等内容，欢迎下载使用。

基础巩固


1.(多选)伽利略对自由落体运动的研究是科学实验和逻辑思维的完美结合,如图可大致表示其实验和思维的过程,对这一过程的分析,下列说法正确的是( )





A.其中的甲、乙、丙图是实验现象,丁图是经过合理的外推得到的结论


B.其中的丁图是实验现象,甲、乙、丙图是经过合理的外推得到的结论


C.运用甲图的实验,可“冲淡”重力的作用,使时间更容易测量


D.运用丁图的实验,可“放大”重力的作用,使实验现象更明显


2.1971年7月26号发射的阿波罗-15号飞船首次把一辆月球车送上月球,美国宇航员斯特驾驶月球车行驶28 km,并做了一个落体实验:在月球上的同一高度同时释放羽毛和铁锤,出现的现象是(月球上是真空)( )


A.羽毛先落地,铁锤后落地


B.铁锤先落地,羽毛后落地


C.铁锤和羽毛都做自由落体运动,其加速度都为重力加速度9.8 m/s2


D.铁锤和羽毛都做自由落体运动,同时落地


3.高空坠物会对人身和财产安全造成严重危害,如果一只花盆从45 m高处的阳台意外坠落,忽略空气阻力,重力加速度取10 m/s2,则花盆落到地面所需时间为( )





A.1 sB.3 sC.5 sD.7 s


4.某人从井口静止释放一颗小石子,不计空气阻力,为表示小石子落水前的运动,下列四幅图像可能正确的是( )





5.关于重力加速度的说法中,不正确的是( )


A.在同一地点物体自由下落时的重力加速度与静止时的重力加速度大小一样


B.在地面上不同的地方,重力加速度g的大小不同,但它们相差不是很大


C.在地球上同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同


D.重力加速度g是标量,只有大小没有方向,通常计算中g取9.8 m/s2


6.如图甲所示,一根玻璃管抽成真空后竖直固定。在玻璃管外固定两个光电门A和B,与光电门相连的电子计时器(图中未画出)可自动记录遮光时间Δt,若测得遮光物体的宽度为Δx,可以用ΔxΔt近似代表物体通过光电门时的瞬时速度,如图乙所示。现将一个直径d=12.9 mm的小球从玻璃管顶部静止释放,电子计时器记录小球通过光电门A的时间为Δt=0.004 3 s,测得A、B之间的距离H=0.8 m。g取10 m/s2。求:





(1)小球通过光电门A时的瞬时速度大小vA;


(2)光电门A与玻璃管顶部之间的距离h;


(3)小球从光电门A运动到光电门B的时间t。





























7.如图所示,A、B两物体(可视为质点)用一根长L=2.8 m的轻绳相连,开始时A物体与井口平齐,B物体自然下垂。然后由静止释放两物体,两物体先后落入水中,测得两物体先后落入水中的时间差Δt=0.2 s,g取10 m/s2。计算水面到井口的距离h。
































8.屋檐定时滴出水滴,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第3滴与第2滴正分别位于高1 m的窗户的上、下沿,如图所示。g取10 m/s2,水滴运动看作自由落体运动,问:


(1)滴水的时间间隔是多少?


(2)此屋檐离地面多高?





























能力提升


1.蹦极是一项刺激的户外休闲活动,可以使蹦极者在空中体验几秒钟的“自由落体运动”。蹦极者站在高塔顶端,将一端固定的弹性绳系在身上跳离高塔。设弹性绳的原长为l,把蹦极者视为质点,认为蹦极者离开塔项时的速度为零,不计空气阻力,蹦极者下落第一个l5所用的时间为t1,下落第四个l5所用的时间为t2,则满足( )


A.1

C.3

2.小明从某砖墙前一定高处由静止释放一个石子,让其自由落下,拍摄到石子下落过程中的一张照片如图所示。由于石子的运动,它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知每层砖的平均厚度为6.0 cm,照相机本次拍照曝光时间为1.5×10-2 s,由此估算出位置A距石子下落起始位置的距离约为( )





A.4.5 mB.3.2 mC.2.5 mD.1.6 m


3.(多选)从某一高度先后由静止释放两个相同的小球甲和乙,若两球被释放的时间间隔为1 s,在不计空气阻力的情况下,它们在空中的运动过程中( )


A.甲、乙两球的距离越来越大,甲、乙两球的速度之差越来越大


B.在相等的时间内甲、乙两球速度的变化量相等


C.甲、乙两球的距离越来越大,甲、乙两球的速度之差保持不变


D.甲、乙两球的距离始终保持不变,甲、乙两球的速度之差保持不变


4.(多选)甲、乙两物体的质量之比为m甲∶m乙=5∶1,甲从高H处自由落下的同时,乙从高2H处自由落下,若不计空气阻力,下列说法中正确的是( )


A.在下落过程中,同一时刻二者速度相等


B.甲落地时,乙距地面的高度为H


C.甲落地时,乙的速度大小为2gH


D.甲、乙在空中运动的时间之比为2∶1


5.一根轻质细线将2个薄铁垫圈A、B(厚度可忽略)连接起来,A、B间细线长为2.2 m,B距地面一定高度,放手后A、B自由下落,若A、B落地时间相差0.2 s,g取10 m/s2,求:





(1)A距地面的高度;


(2)B落地时A的速度大小。























6.比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。如图所示,已知斜塔第一层离地面的高度h1=6.8 m,为了测量塔的总高度,在塔顶无初速度释放一个小球,小球经过第一层到达地面的时间为t1=0.2 s。(重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力)试用多种思路求斜塔离地面的总高度。














参考答案


4 自由落体运动


基础巩固


1.AC 甲、乙、丙均是实验现象,丁图是经过合理的外推得到的结论,选项A正确,B错误;伽利略的时代无法直接测定瞬时速度,就无法验证v与t成正比,伽利略通过数学运算得到,若物体初速度为零,且速度随时间均匀变化,即v正比于t,那么它通过的位移与所用时间的二次方成正比,只要测出物体通过不同位移所用的时间就可以验证这个物体的速度是否随时间均匀变化。由于伽利略时代靠滴水计时,不能测量自由落体所用的时间,伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下,由于沿斜面下滑时加速度减小,所用时间长得多,所以容易测量。这个方法叫“冲淡”重力,选项C正确,D错误。


2.D 因月球上是真空,所以物体下落时不受阻力,只受重力作用做自由落体运动,其加速度约为地球上重力加速度的16。若不同物体从同一高度同时释放,则同时落地,选项D正确。


3.B 根据自由落体运动规律有h=12gt2,得t=3 s。


4.D 小石子做自由落体运动,是初速度为零的匀加速运动,其速度图像为过原点的倾斜直线,选项D正确。


5.D 在同一地点物体自由下落时的重力加速度与静止时的重力加速度大小一样,选项A正确;在地面上不同的地方,重力加速度g的大小不同,但它们相差不是很大,选项B正确;在地球上同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同,选项C正确;重力加速度g是矢量,有大小也有方向,通常计算中g取9.8 m/s2,选项D错误。


6.解析 (1)小球在A点的速度vA=dΔt=12.9×10-30.004 3 m/s=3 m/s


(2)小球到达A点时vA2=2gh


代入数据可得h=0.45 m


(3)A到B的过程中H=vAt+12gt2


代入数据可得t=0.2 s


答案 (1)3 m/s (2)0.45 m (3)0.2 s


7.解析 A、B两物体均做自由落体运动,根据运动学知识,对于A物体h=12gt2,对于B物体h-L=12g(t-Δt)2,解得h=11.25 m。


答案 11.25 m


8.解析 (1)设滴水时间间隔为t,第2滴运动时间为3t,第3滴运动时间为2t,加速度g=10 m/s2


第2滴与第3滴的位移差为12g(3t)2-12g(2t)2=1 m


解得t=0.2 s。


(2)屋檐离地高度为第1滴水的位移,即


H=12g(4t)2=12×10×(4×0.2)2 m=3.2 m。


答案 (1)0.2 s (2)3.2 m


能力提升


1.C 蹦极者下落高度l的过程,可视为做自由落体运动,对于初速度为零的匀加速直线运动,通过连续相等位移的时间之比为1∶(2-1)∶(3-2)∶(4-3)∶(5-4)……可知t1t2=14-3=2+3,即3

2.B 由图可以看出,在曝光的时间内,物体下降了大约有两层砖的厚度,即12 cm(0.12 m),曝光时间为1.5×10-2 s,所以AB段的平均速度为:v=0.121.5×10-2 m/s=8 m/s,由平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可知AB中间时刻的速度为:v=8 m/s,因为距离很小,所以A点的速度近似等于8 m/s。设下降的高度大约为h,则h=v22g=822×10 m=3.2 m,选项B正确,A、C、D错误。


3.BC 甲、乙两球之间的速度之差v甲-v乙=g(t+1 s)-gt=g;甲、乙两球之间的距离之差为Δx=x甲-x乙=12g(t+1 s)2-12gt2=gt+g2,可见甲、乙两球的距离越来越大;物体速度的变化Δv=gt,所以相等的时间内甲、乙两球速度的变化量相等。


4.ABC 因为甲乙物体同时做自由落体运动,它们的初速度为零,加速度为g,任意时刻的速度为v=gt,所以两物体下落过程中,在同一时刻甲与乙的速度相等,故A正确;甲落地时,甲、乙运动的位移都为H,所以乙离地面的高度为2H-H=H,故B正确;甲落地时,甲、乙的速度相等。由速度位移关系式v2=2gH,可得v=2gH,故C正确;由h=12gt2得,甲下落的时间为t=2Hg,乙下落的时间为t=2×2Hg,所以甲、乙在空中运动的时间之比为1∶2,故D错误。


5.解析 (1)设A距地面高度为h1,设A落地所需时间为t1


由h1=12gt12


得t1=2h1g


B距地面高度为h2=(h1-2.2) m


B落地所需时间为t2,得h2=12gt22


落地的时间差为t1-t2=0.2 s


代入数据,联立得h1=7.2 m


(2)当B落地时,A的速度与B的速度相等,t2=2(h1-2.2)g=1 s,vA=vB=gt2=10×1 m/s=10 m/s。


答案 (1)7.2 m (2)10 m/s


6.解析 解法一:设小球到达第一层顶部时的速度为v1,则有h1=v1t1+12gt12


代入数据得v1=33 m/s,


塔顶离第一层顶部的高度h2=v122g=54.45 m


所以塔的总高度h=h1+h2=61.25 m。


解法二:设小球从开始到第一层顶部用时t,则有


12g(t+0.2)2-12gt2=h1


斜塔高h=12g(t+0.2)2=61.25 m


解法三:小球到达地面速度为v,则有h1=vt1-12gt12,塔高h=v22g=61.25 m。


答案 见解析