高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动测试题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动测试题，共9页。试卷主要包含了解析等内容，欢迎下载使用。
A．竖直向下的运动一定是自由落体运动
B．熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动可被视为自由落体运动
C．相同地点，轻、重物体的g值一样大
D．g值在赤道处大于在北极处
2．唐代大诗人李白的“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”描述了庐山瀑布的美景．如果三尺为1 m，则水落到地面的速度约为(设初速度为零 ，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2)( )
A．100 m/s B．140 m/s
C．200 m/s D．300 m/s
3．如图所示，质量不同的两个小球从同一高度同时做自由落体运动，则( )
A．质量大的下落得快
B．质量小的下落得快
C．两球下落的时间相同
D．两球下落的加速度不同
4．如图所示，四个小球在离地面不同高度处，同时由静止释放，不计空气阻力．从某一时刻起，每隔相等的时间间隔小球依次碰到地面，则刚开始运动时各小球相对地面的位置可能是( )
5．(多选)伽利略在研究自由落体运动时，主要遇到了两个问题：①无精确的计时仪器；②没有测瞬时速度的工具．关于伽利略解决上述问题的办法，下列说法正确的是( )
A．利用x∝t2替代v∝t解决了问题①
B．利用x∝t2替代v∝t解决了问题②
C．利用斜面上小球的运动替代自由落体运动解决了问题①
D．利用x∝t替代v∝t解决了问题②
6．(多选)为了测出楼房的高度，让一石块从楼顶自由下落至地面(不计空气阻力，重力加速度为已知)，测出下列哪个物理量就可以计算出楼房的高度( )
A．石块下落到地面的总时间
B．石块落地前瞬间的速度
C．石块下落第1 s内的位移
D．石块通过最后1 m位移所用的时间
7．很多智能手机都有加速度传感器，它能感知和测量加速度，使我们更加方便直观地认识物体的运动．为了记录手机自由下落时的加速度图像，先用手水平托着手机，打开数据记录开关，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后在下方接住手机，观察手机屏幕上加速度传感器的图像，如图所示．从图中可以看到，图线上有一段时间的数值是－10 m/s2，有一小段时间的数值突变为19 m/s2，下列说法正确的是( )
A．测得手机做自由落体运动的加速度是－10 m/s2，方向向下
B．测得手机做自由落体运动的加速度是10 m/s2，方向向下
C．测得手机做自由落体运动的加速度是19 m/s2，方向向上
D．测得手机做自由落体运动的加速度是9 m/s2，方向向上
8．(多选)宋代朱淑贞在《对景漫成》中用诗句“枫叶醉红秋色里，两三行雁夕阳中”描写了秋天枫叶下落的情景．有一片枫叶在飒飒秋风中飘然落下，下落的高度为9.6 m，历经的时间是1.6 s，取重力加速度大小g＝10 m/s2，则下列说法正确的是( )
A．枫叶下落不可以看成自由落体运动
B．枫叶下落的轨迹一定是直线
C．枫叶刚着地时瞬时速度可能等于6 m/s
D．枫叶的平均速度可能小于 6 m/s
9．如图是悬崖跳水运动员从悬崖跳水时的照片．一位观察者测出，跳水者碰到水面前在空中下落了3.0 s，跳水运动员可视为质点，在空中的运动可看作自由落体运动．求：(g＝10 m/s2)
(1)悬崖的高度；
(2)下落过程的平均速度；
(3)跳水者入水时的速度大小．
10.如图所示，
A、B两小球用等长的细线悬挂在倾角为30°的直杆上．现同时剪断细线，A球比B球晚落地0.2 s．B球与地面的高度差h＝5 m(不计空气阻力，g取10 m/s2).则( )
A．A球与地面的高度差为6 m
B．A、B两小球释放前相距4.4 m
C．若先剪断悬挂B球的细线，A、B两球有可能同时落地
D．下落过程中，A球的速度变化率比B球的大
11．[2023·辽宁实验中学高一月考]某人在室内以窗户为背景拍摄照片时，恰好把从房檐落下的一个石子拍摄在照片中，石子可看成质点，形成如图所示画面．画面中的一条线就是石子运动痕迹．痕迹长为0.5 cm，已知曝光时间为0.01 s，实际长度为120 cm的窗户在照片中长度为3.0 cm.请计算石子是从距窗户顶端约多高的地方落下来的( )
A．20 m B．30 m
C．2 m D．4 m
12.某同学利用自由落体运动测量重力加速度，实验装置如图1所示，打点计时器接在频率为50.0 Hz的交流电源上．使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹．挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1，2，…，8，相邻计数点之间还有1个计时点．分别测出相邻计数点之间的距离x1，x2，…，x7，并求出打点2，3，…，7时对应的重锤的速度．在坐标纸上建立v­t坐标系，根据重锤下落的速度作出v­t图线并求重力加速度．
(1)图2为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度v3＝________ m/s(结果保留3位有效数字).
(2)除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出，请在图中标出速度v3对应的坐标点，并作出v­t图线．
(3)根据图3，实验测得的重力加速度g＝________ m/s2(结果保留3位有效数字).
(4)某同学居家学习期间，注意到一水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音．于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度．为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法．
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
13．在离地面7.2 m处，手提2.2 m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取10 m/s2).求
(1)两小球落地时间差；
(2)B球落地时A球的速度．
14.
如图所示，直杆长l1＝0.5 m，圆筒高l2＝3.7 m．直杆位于圆筒正上方H＝0.8 m处．直杆从静止开始做自由落体运动，并能竖直穿过圆筒(g取10 m/s2)，求：
(1)直杆下端刚到圆筒上端的时间；
(2)直杆穿越圆筒所用的时间．
自由落体运动
1．解析：A错：物体做自由落体运动的条件是初速度为零且只受重力作用；B对：熟透的苹果在下落过程中虽受空气阻力的作用，但该阻力远小于它的重力，可以忽略该阻力，故可将该运动视为自由落体运动；C对：相同地点，重力加速度相同，与质量无关；D错：赤道处g值小于北极处．
答案：BC
2．解析：根据v2＝2gh得v＝eq \r(2×10×1000)m/s＝1.4×102m/s，故选项B正确．
答案：B
3．解析：两小球都做自由落体运动，加速度都为重力加速度g，因此两小球下落得快慢相同，故A、B、D错误；根据自由落体运动的公式x＝eq \f(1,2)gt2可知t＝eq \r(\f(2x,g))，故两个小球同时落地，故C正确．
答案：C
4．解析：可以将四个小球的运动等效为一个小球的运动，且每隔相等时间间隔记录一次小球的位置．采用逆向分析法，小球的运动时间之比为1∶2∶3∶4，则位移之比为1∶4∶9∶16，对照图可知，选项C是可能的情景．
答案：C
5．解析：A、D错，B对：伽利略认为，如果物体的初速度为零，而且速度随时间的变化是均匀的，那么它通过的位移与所用时间的二次方成正比，这样，只要测出物体通过不同位移所用的时间，就可以检验这个物体的速度是否随时间均匀变化．C对：滴水计时不能测量自由落体运动所用的较短时间，伽利略采用了一个巧妙的方法来“冲淡”重力，他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，铜球在斜面上运动的加速度要比竖直下落的加速度小得多，通过相同距离所用时间长，容易测量．
答案：BC
6．解析：由公式h＝eq \f(1,2)gt2可知，选项A正确；根据v2＝2gh可知，选项B正确；根据h＝eq \f(1,2)gt2知只测出第1s内的位移，不能计算出总高度，选项C错误；根据h＝eq \f(1,2)gt2和h－1＝eq \f(1,2)g(t－t′)2可知，选项D正确．
答案：ABD
7．解析：根据题意可知，手机先做自由落体运动，用手接住手机时做减速运动，由题中数据可知，向上为正方向，则手机做自由落体运动的加速度是－10m/s2，方向向下．故选A.
答案：A
8．解析：若枫叶下落做自由落体运动，则1.6s下落的高度为
h＝eq \f(1,2)gt2＝eq \f(1,2)×10×1.62m＝12.8m，
故枫叶下落不可以看成自由落体运动，轨迹也不一定是直线，故A正确，B错误；枫叶的位移一定大于9.6m，平均速度eq \x\t(v)＝eq \f(Δx,Δt)>eq \f(9.6,1.6)m/s＝6m/s，
枫叶刚着地时的瞬时速度可能等于6m/s，故C正确，D错误．故选AC.
答案：AC
9．解析：(1)悬崖的高度
h＝eq \f(1,2)gt2＝eq \f(1,2)×10×3.02m＝45m.
(2)下落过程的平均速度．
eq \x\t(v)＝eq \f(h,t)＝eq \f(45,3)m/s＝15m/s.
(3)跳水者入水时的速度大小
v＝gt＝3×10m/s＝30m/s.
答案：(1)45m (2)15m/s (3)30m/s
10．解析：B落地的时间为tB，根据自由落体运动规律可得h＝eq \f(1,2)gt eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ，解得tB＝1s，则A落地的时间为tA＝tB＋0.2s＝1.2s，则A球与地面的高度差为hA＝eq \f(1,2)gt eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) ＝7.2m，A错误；A、B两小球释放前的高度差为Δh＝hA－h＝2.2m，杆的倾角为30°，A、B两小球释放前相距s＝eq \f(Δh,sin30°)＝4.4m，B正确；B球离地高度更小，若先剪断悬挂B球的细线，A、B两球不可能同时落地，C错误；速度的变化率即加速度，两小球在下落过程中加速度相同，均为重力加速度，D错误．故选B.
答案：B
11．解析：设在曝光时间0.01s内，石子实际下落的距离为x，由题意得eq \f(3cm,120cm)＝eq \f(0.5cm,x)，解得x＝20cm.
曝光时间极短，石子的平均速度近似等于瞬时速度，石子在这0.01s内的速度v＝eq \f(x,t)＝eq \f(0.2,0.01)m/s＝20m/s，石子做自由落体运动，有2gh＝v2，解得h≈20m，故选A项．
答案：A
12．解析：(1)打点计时器接在频率为50.0Hz的交流电源上，相邻计数点之间还有1个计时点，则相邻两计数点之间的时间为t＝2×0.02s＝0.04s，
纸带做自由落体运动，打点3时的瞬时速度等于点2到点4之间的平均速度，由纸带数据可知v3＝eq \f(x24,2t)＝eq \f(（3.83＋5.36）×10－2,2×0.04)m/s＝1.15m/s.
(2)做出图像如图所示
(3)根据v＝gt，可知g＝eq \f(v,t)，
根据vt图像可知其斜率为重力加速度，则有g＝eq \f(2.7－0.35,0.24)m/s2＝9.79m/s2.
(4)需要测量的物理量：水滴下落的高度h和下落的时间t.
测量h的方法：用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度，多次测量取平均值；
测量t的方法：调节水龙头阀门，使一滴水开始下落的同时，恰好听到前一滴水落地时发出的清脆声音．用手机测量n滴水下落的总时间tn，则t＝eq \f(tn,n).由h＝eq \f(1,2)gt2可得g＝eq \f(2n2h,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(n)) )．
答案：(1)1.15 (2)见解析 (3)9.79 (4)见解析
13．解析：(1)对B球，根据自由落体运动规律得h1＝eq \f(1,2)gt eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ，其中h1＝h－l＝5m，
代入数据解得t1＝1s；
对A球，根据自由落体运动规律得h＝eq \f(1,2)gt eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ，代入数据解得t2＝1.2s.
所以两小球落地的时间差为Δt＝t2－t1＝0.2s.
(2)当B球落地时，A球的速度与B球的速度相等，由v＝gt1得，v＝10×1m/s＝10m/s.
答案：(1)0.2s (2)10m/s
14．解析：(1)设直杆下端到达圆筒上端的时间为t1，上端离开圆筒下端的时间为t2，根据自由落体运动规律有H＝eq \f(1,2)gt eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ，
解得t1＝eq \r(\f(2×0.8,10))s＝0.4s.
(2)根据自由落体运动规律有l1＋H＋l2＝eq \f(1,2)gt eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ，解得t2＝eq \r(\f(2×（0.5＋0.8＋3.7）,10))s＝1s.
则直杆穿越圆筒所用的时间t＝t2－t1＝0.6s.
答案：(1)0.4s (2)0.6s
A组 基础巩固练
B组 能力提升练