人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动测试题

这是一份人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动测试题，共8页。试卷主要包含了2 m等内容，欢迎下载使用。

题组一 自由落体运动和自由落体加速度
1.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.运用丁图的实验,可“冲淡”重力的作用,使时间更容易测量
D.运用甲图的实验,可“放大”重力的作用,使实验现象更明显
2.如图所示,一个两端封闭的玻璃管,可以用抽气机将玻璃管里的空气抽出去。把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中,玻璃管竖直放置,让铁片和羽毛从玻璃管上方同一位置同时开始下落,观察物体下落的情况。下列说法正确的是( )
A.图甲为管内空气被抽掉后的实验现象
B.图乙为管内空气没被抽掉的实验现象
C.图乙中,铁片和羽毛均做匀速运动
D.图甲中,铁片和羽毛在下落过程中,间距会增大
题组二 自由落体运动的规律
3.小球由静止开始自由下落,不计空气阻力,落地速度为30 m/s,g取10 m/s2,则( )
A.下落的高度是30 m
B.下落的高度是90 m
C.下落的时间是3 s
D.下落的时间是6 s
4.足球比赛前,裁判员用抛硬币的方法确定哪个球队先开球。若硬币抛出后从最高处自由下落h=1.8 m时被裁判员接住,不计空气阻力,g取10 m/s2。硬币刚落回手中时的速度大小和被接住前0.2 s内硬币下落的位移大小分别为( )
A.6 m/s 1.0 m
B.6 m/s 0.2 m
C.3 m/s 1.0 m
D.3 m/s 0.2 m
5.一学习小组利用石块做自由落体运动,粗略测量当地重力加速度的大小,并计算石块到达地面时的速度大小。一名同学在7楼阳台平面上由静止释放一个石块,楼下另一个同学利用停表测出石块从释放到碰撞地面发出响声的时间为2.0 s。已知每层楼高3.2 m,不计空气阻力。求:
(1)当地重力加速度的大小;
(2)石块到达地面时的速度大小。
题组三 自由落体运动的实验探究
6.某同学用如图甲所示的装置来研究自由落体运动是什么性质的运动。图乙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,纸带上的点是从放手开始打下的连续的计数点。电源频率为50 Hz。
(1)下列说法正确的是 。
A.电火花计时器用的是220 V交变电源
B.实验中使用停表测量时间
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9.8 m/s2小,是因为纸带和重物受到阻力
(2)通过对纸带的分析,你认为自由落体运动是 (选填“匀速”或“变速”)运动。
(3)根据纸带上的数据,求出加速度大小a= m/s2。(保留两位有效数字)
B组关键能力提升练
7.甲、乙两个物体从同一地点先后自由下落,甲比乙先下落3 s,则下列说法正确的是( )
A.两物体落地之前速度差越来越大
B.两物体落地之前它们之间的距离越来越大
C.两物体落地之前总保持45 m的距离
D.两物体落地之前它们之间的距离越来越小
8.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
9.(多选)如图所示,甲、乙、丙三个实心小铁球用细线悬挂在水平横杆上,其中甲、乙两球离地高度均为2h,丙球离地高度为h,现同时剪断甲、乙两球上方的细线,不计空气阻力,则( )
A.乙球比甲球先落地
B.乙球落地时的速度大小是丙球的2倍
C.乙球在空中运动的时间是丙球的2倍
D.甲、乙、丙球落地前加速度相同
10.某同学在研究落体运动时,用三根等长的轻质细线系住小球A、圆环B,将小球A置于空中,细线拉直时,圆环B恰好水平,此时小球A到圆环面的距离为1.8 m。先控制圆环B不动,让小球A从静止开始自由下落,当小球A穿越圆环B时,圆环B立即被释放并开始自由下落,空气阻力可忽略,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.从小球A开始下落至穿越圆环B,历时0.36 s
B.小球A穿越圆环B时的速度大小为32 m/s
C.从圆环B开始下落至细线再次拉直,历时0.3 s
D.从圆环B开始下落至细线再次拉直,历时0.6 s
C组核心素养拔高练
11.如图所示,长为l=0.4 m的空心管竖直放置,小球位于空心管的正上方h=1 m处,其球心过管的轴线,小球直径小于空心管内径。先释放小球,0.2 s后释放空心管,不计空气阻力,空间足够高,g取10 m/s2,求小球穿过空心管的平均速度的大小。
参考答案
分层作业11 自由落体运动
1.A 解析 甲、乙、丙图均是实验现象,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、D错误。
2.D 解析 空气被抽掉后物体只受重力,加速度都相同,同时下落过程中的任意时刻下落高度相同,图甲管内铁片比羽毛运动得快,说明受空气阻力的影响,图甲管中有空气,图乙管中没空气,故A、B错误;图乙中,铁片和羽毛做匀加速运动,故C错误;图甲中,铁片和羽毛在下落过程中,铁片加速度大,两者的间距为Δh=h铁-h羽=12a铁-a羽t2,间距会增大,故D正确。
3.C 解析 小球做自由落体运动,则下降的高度h=v22g=3022×10 m=45 m,故A、B错误;下落的时间t=vg=3010 s=3 s,故C正确,D错误。
4.A 解析 硬币从最高处开始做自由落体运动,由h=12gt2,得硬币下落的时间为t=2hg=0.6 s,硬币刚落回手中时的速度大小为v=gt=6 m/s,被接住前0.2 s内硬币下落的位移大小为Δh=12gt2-12g(t-0.2 s)2=1.0 m,故选A。
5.解析 (1)石块共下落6层楼高,由自由落体公式得6h=12gt2
解得g=2×6ht2=12×3.24 m/s2=9.6 m/s2。
(2)设石块下落过程的平均速度为v2
由运动学公式得6h=v2·t
解得v=12ht=12×3.22 m/s=19.2 m/s。
答案 (1)9.6 m/s2
(2)19.2 m/s
6.解析 (1)电火花计时器使用的是220 V的交变电源,故A正确;实验中是通过打点计时器打点计时的,故B错误;实验时,应先接通电源,后释放纸带,故C错误;求出的加速度一般比9.8 m/s2小,是因为纸带和重物受到阻力,故D正确。(2)对纸带分析可知,相同时间内物体下落的位移越来越大,故物体做变速运动。(3)由逐差法可知,加速度大小为a=(s3+s4)-(s1+s2)4T2,代入数据解得a=9.6 m/s2。
答案 (1)AD
(2)变速
(3)9.6
7.B 解析 两物体落地之前速度差Δv=g(t+3 s)-gt=3 s·g,保持不变,故A错误;两物体落地之前它们之间的距离Δh=12g(t+3 s)2-12gt2=12g(6 s·t+9 s2),由此可知,随着时间增加,甲、乙之间的距离越来越大,故B正确,C、D错误。
8.B 解析 由题图可以看出,在曝光的时间内,石子下降了大约有两层砖的厚度,即12 cm,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。
9.BD 解析 不计空气阻力,三个球都做自由落体运动,落地前加速度相同,故D正确;甲、乙两球高度相同,由位移—时间关系x=12gt2可知两球同时落地,故A错误;由位移—速度公式vt2=2gx,可得丙球、乙球落地时的速度大小分别为v1=2gh,v2=2×2gh=2v1,故B正确;由位移—时间公式x=12gt2,可得丙球、乙球在空中运动的时间分别为t1=2hg,t2=2×2hg=2t1,故C错误。
10.C 解析 由公式h=12gt2得t=2hg=2×1.810 s=0.6 s,故A错误;由速度公式v=gt可知,小球A穿越圆环B时的速度大小为v=10×0.6 m/s=6 m/s,故B错误;以圆环B为参考系,则小球A相对圆环B做匀速直线运动,所以从圆环B开始下落至细线再次拉直所用时间为t'=1.86 s=0.3 s,故C正确,D错误。
11.解析 设小球释放时间t1后到达空心管上沿,则小球的位移为
x1=12gt12
空心管的位移x1'=12g(t1-t)2
且x1=x1'+h
设小球释放时间t2后到达空心管下沿,则小球的位移为x2=12gt22
空心管的位移为x2'=12g(t2-t)2
且x2=x2'+l+h
则小球穿过空心管的平均速度为v=x2-x1t2-t1
联立并代入数据解得v=7 m/s。
答案 7 m/s