2020-2021学年4 自由落体运动综合训练题

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第4节 自由落体运动（作业时间：30分钟）一、自由落体运动1．如图所示，一个苹果和一片树叶同时从同一高度下落，以下说法中正确的是（　　）A．树叶和苹果下落得一样快，因为二者都做自由落体运动B．树叶下落得慢，因为树叶受到的空气阻力的影响比苹果的更大些C．苹果的运动可以近似地视为自由落体运动D．树叶和苹果落地时的速度大小一定相等【答案】BC【详解】由于苹果所受到的空气阻力比自身重力小得多，可以忽略不计，因此苹果的运动可以看成自由落体运动，而树叶所受空气阻力与自身重力相比相差不多，不能忽略，树叶的运动不能看成自由落体运动，故AD错误，BC正确。故选BC。2．关于自由落体运动下列说法不正确的是（　　）A．物体竖直向下的运动一定是自由落体运动B．自由落体运动是初速度为零加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动C．在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同D．当空气阻力小到可以忽略不计时，物体从静止开始下落的实际运动可视为自由落体运动【答案】A【详解】A．物体竖直向下的运动不一定是自由落体运动，初速度必须是零，加速度必须是g， A符合题意；BD．自由落体运动是物体初速度为零且只在重力作用下的运动，当空气阻力比较小可以忽略不计时，物体自由下落可视为自由落体运动，BD不符合题意。C．在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，C不符合题意。故选A。二、探究自由落体加速度3．某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量学校的重力加速度。（1）为完成此实验，除了图甲中已有的器材外，还需要的实验器材有：刻度尺和________；（填选项符号）A．弹簧测力计　　B．秒表　　C．交流电源　　D．直流电源（2）某同学用图甲所示的装置进行实验时，操作步骤如下，其中有误或者是操作不当的是________。（填选项符号）A．实验时重物选用密度较大的铁球；B．调整打点计时器，使限位孔在竖直方向上；C．将纸带与重物连接并穿过限位孔，使重物靠近打点计时器；D．先释放纸带再接通电源，打出一条纸带用于处理实验数据。（3）若实验所用电源的频率为50，图乙是实验中某条纸带的一部分，测出这连续几个点的间距，则可求出学校的重力加速度为________m/s2。【答案】     C     D     9.5【详解】（1）[1]A．本实验测重力加速度不需要弹簧测力计，故A错误；B．打点计时器具有计时功能，所以不需要秒表，故B错误；CD．打点计时器使用交流电源，故C正确，D错误。故选C；（2）[2]A．为了减小误差，应使用质量大体积小的（即密度较大的铁球），故A正确；B．为了减小误差，使用打点计时器时，调整打点计时器，使限位孔在竖直方向上，故B正确；C．为了充分利用纸带，将纸带与重物连接并穿过限位孔，使重物靠近打点计时器，故C正确；D．应先接通电源再释放纸带，打出一条纸带用于处理实验数据，故D错误。故选D。（3）[3]根据代入数据得4．某同学用如图所示的装置来研究自由落体运动是什么性质的运动。右图是实验中利用打点计时器记录自由落体运动的轨迹时得到的一条纸带，纸带上相邻的记数点间还有4个点未画出，已知交流电的频率为50HZ。（1）已有实验器材有电磁打点计时器、重锤、纸带，从下列给出的器材中选出实验中其他所需要的的器材，并将它们填在横线上_________________A．天平   B．低压交流电源   C．低压直流电源   D．秒表   E．毫米刻度尺（2）实验时，使重锤靠近打点计时器，先_____再____。（均填“接通电源”或“放开小车”）（3）通过对纸带的分析，你认为自由落体运动时做______（填“匀速”、“变速”）运动（4）过程重锤的平均速度=_____；打点计时器打下点时重锤的速度=_____（5）根据纸带上的数据，求出重锤的加速度大小=______。（保留两位有效数字）【答案】     BE   接通电源     放开小车     变速               【详解】（1）[1]电磁打点计时器需要使用50Hz的低压交流电源，纸带计数点间的距离需要毫米刻度尺来测量，不需要秒表和天平，故选BE；（2）[2] [3]实验时，使重锤靠近打点计时器，应先接通电源使再放开小车。（3）[4]由纸带数据可以看出在相同时间内重锤下落的高度越来越大，故自由落体运动时做变速运动。（4）[5] [6]纸带上相邻的记数点间还有4个点未画出，故相邻的记数点时间间隔， 过程重锤的平均速度，打点计时器打下点时重锤的速度；（5）[7]利用逐差法可得重锤的加速度大小 三、自由落体运动的规律及应用5．某物体从距地面高为h处做自由落体运动，物体在下落前一半高度所用的时间为t，则物体下落后一半高度所用的时间为（　　）A． B． C． D．【答案】C【详解】根据自由落体的位移公式有即下落的高度为而下落的总时间为则物体下落后一半高度所用的时间为故选C。6．一个做自由落体运动的物体，其落地速度为20m/s，重力加速度g取10m/s2，则下列描述正确的是（　　）A．下落的时间为2s B．下落时距地面的高度为20mC．下落过程中的平均速度为5m/s D．最后ls的位移为15m【答案】ABD【详解】A．根据，代入数据解得，A正确；B．距地面的高度为，B正确。C．下落过程中的平均速度为，C错误；D．最后1s的位移为，D正确。故选ABD。7．一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为2kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5s内的位移是18m，则（　　）A．小球在2s末的速度是20m/s B．小球在第5s内的平均速度是3.6m/sC．小球在5s内的位移是50m D．小球在第2s内的位移是20m【答案】C【详解】A．由题意知第5s内的位移是18m，根据自由落体公式有其中t1=5s，t2=4s，解得g=4m/s2所以2s末的速度v=gt=8m/s故A错误；B．第5s内的平均速度故B错误；C．小球在5s内的位移故C正确；D．小球在第2s内的位移是故D错误。故选C。8．两个做自由落体运动的物体，开始运动时刻不同而落地时刻相同，下列四个v-t图中能描述这一过程的是（t0表示落地的时刻）（　　）A． B．C． D．【答案】D【详解】A．自由落体运动的初速度为0，速度随时间均匀增大。图线1有初速度且匀减速运动，不是自由落体运动，故A错误；B．自由落体运动的加速度相同，都为g，所以图线斜率相等，图象应平行，但图线1有初速度，不是自由落体运动，故B错误；C．图线2有初速度，且是匀减速运动，不是自由落体运动，故C错误。D．自由落体运动的初速度为0．速度随时间均匀增大，加速度相同，所以图线的斜率相等，图象平行，同时落地，即在同一时刻落地，故D正确。故选D。9．一小球从距离窗台高度为h处的O点自由落下，如图所示，已知窗口高度为L，不计所有阻力，小球与窗不在同一竖直平面，小球能顺利经过窗前，重力加速度为g，则小球经过窗口的时间为（　　）A． B． C． D．【答案】D【详解】小球下落为自由落体运动，小球下落到窗上沿的时间为，则解得小球下落到窗下沿的时间为，则则小球经过窗口的时间为故D正确，ABC错误。故选D。10．一物体从一行星表面某高度处自由下落（不计空气阻力）。自开始下落计时，得到物体离行星表面高度h随时间t变化的图像如图所示，则（　　）A．行星表面重力加速度大小为8m/s2 B．行星表面重力加速度大小为10m/s2C．物体落到行星表面时的速度大小为25m/s D．物体落到行星表面时的速度大小为20m/s【答案】AD【详解】AB．设行星表面自由落体运动加速度为，从图中可以看出下落高度为25m时，用时为2.5s，则由的故A正确，B错误；CD．因为物体做初速度为零的匀加速直线运动，所以物体落到行星表面时的速度大小为故C错误，D正确。故选AD。11．如图所示，雨后，屋檐还在不断滴着水滴。小红同学认真观察后发现，这些水滴都是在质量积累到足够大时才由静止开始下落，每隔相等时间滴下一水滴，水滴在空中的运动情况都相同。某时刻起，第1滴水滴刚运动到窗台下边沿时，第5滴水滴恰欲滴下。她测得，屋檐到窗台下边沿的距离为H=3.2m，窗户的高度h=1.4m，g取10m/s2，不计空气阻力的影响。则下列结论正确的是（　　）A．水滴下落到窗台下边沿时的速度大小6m/sB．每隔0.2s滴下一水滴C．水滴经过窗户的时间0.2sD．水滴经过窗户的平均速度为6m/s【答案】BC【详解】A．水滴下落至窗台通过的距离为 H=3.2m，由 v2=2gH得   故水滴到达窗台下边沿的速度大小为8m/s，故A错误；B．水滴下落至窗台下边沿的时间为第一颗水滴刚运动到窗台下边沿时，第5颗水滴恰欲滴下，此时共4个时间间隔，可知相邻的水滴滴下的时间间隔故B正确；C．水滴下落至窗户上边缘的时间为水滴经过窗户的时间为故C正确；D．经过窗台的平均速度为故D错误。故选BC。12．对于自由落体运动，其中重力加速度g＝10m/s2，下列说法中正确的是（　　）A．在1 s内、2 s内、3 s内的位移大小之比是1：2：3B．在1 s末、2 s末、3 s末的速度大小之比是1：2：3C．在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度大小之比是1：4：9D．在相邻两个1 s内的位移之差都是10m【答案】BD【详解】A. 根据位移公式可知，物体在1 s内、2 s内、3 s内的位移大小之比是1：4：9，A错误；B. 根据速度公式可知，物体在1 s末、2 s末、3 s末的速度大小之比是1：2：3，B正确；C. 物体在第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移大小之比是1：3：5，而第1 s内、第2 s内、第3 s内的时间都是1s，根据平均速度公式可知，物体在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度大小之比是1：3：5，C错误；D. 由推论，即在相邻两个1 s内的位移之差都是10m，D正确；故选BD。13．某同学仿照“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，利用如图所示的装置测量重物做自由落体运动的加速度。（1）对该实验装置及其操作的要求，下列说法正确的是______（填正确答案标号）。A．电磁打点计时器应接直流电源B．应先接通电源后放开纸带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（2）如图所示为某同学在实验中得到的一条较为理想的纸带。把开头几个模糊不清的点去掉，以较清晰的某一个点作为计数点A，依次标记为点B、C、D、E、F、G，相邻两个计数点的时间间隔。测量出各点间的距离已标在纸带上。求打点计时器打出点D时重物的瞬时速度为______m/s，物体在D、F两点间的平均速度为______m/s，物体做自由落体运动的加速度的值约为______。（本题计算结果均保留两位有效数字）（3）若实际电源的频率大于50Hz，测得C点的速度______（填“偏大”或“偏小”）。【答案】     BD                   偏小【详解】（1）[1]A．电磁打点计时器需要接交流电源，A错误；B．操作时，应先接通电源后放开纸带，B正确；C．重物最好选用密度较大的材料，如铁质材料，目的是减小空气阻力的影响，C错误；D．开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止，目的是充分利用纸带，D正确。故选BD。（2）[2] 点D时重物的瞬时速度[3] D、F两点间的平均速度[4] 逐差法可求加速度为（3）[5] 若实际电源频率大于50Hz，则打点周期偏小，若计算时仍用0.02s计算，则测得C点速度偏小14．频闪摄影是研究运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某兴趣小组为研究自由落体运动，拍摄了如图所示的小钢球自由下落过程的频闪照片，频闪仪每隔0.04s闪光一次。照片中的数字是小球距起落点的距离。（1）兴趣小组的同学在实验时没有记录照片中数字的单位，你认为这些数字的单位应该是______。（选填“mm”“cm”或“m”）（2）在明确好单位后，兴趣小组的同学设计了如下表格，记录小球的运动过程，请你将表格补充完整。位置OABCDE位置坐标00.83.27.112.519.6瞬时速度（m/s）00.40 1.161.56______ （3）兴趣小组的同学根据表格中的数据绘制v-t图像，已完成了一部分，请你将该v-t图像补充完整______。（4）根据绘制的v-t图像，得出当地重力加速度大小为______。（结果保留两位有效数字）（5）请你列举一条本实验测量重力加速度可能导致实验误差的原因______。【答案】     cm     0.79          9.6     空气阻力或测量误差等【详解】（1）[1]由自由落体运动规律可算出小球在最初的0.04s内下落的高度约为0.008m，所以图中数字的单位应该是cm；（2）[2]B位置的瞬时速度是A到C过程的平均速度，则有（3）[3] v-t图像补充如下（4）[4]由图像斜率表示重力加速度可得（5）[5] 测出的重力加速度值小于实际值，原因可能是空气阻力或测量误差等。