2.4 自由落体运动 同步练习-高中物理人教版必修第一册

2019-2020年高中物理专题2.5自由落体运动课时同步试题新人教版1．（多选）物体从离地面45m高处做自由落体运动（g取10m/s2），则下列选项中正确的是A．物体运动3s后落地B．物体落地时的速度大小为45m/sC．物体在落地前最后1s内的位移为25mD．物体在整个下落过程中的平均速度为20m/s【答案】AC，D错误。2．（多选）在离地面h=l5m高处，以的速度同时竖直向上与向下抛出甲、乙两小球，不计空气阻力，小球落地后就不再弹起，重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是A．两小球落地时的速度相等B．两小球落地的时间差为2sC．乙球落地时甲球恰好运动到最高位置D．t=2s时，两小球相距l5m【答案】ABCD【解析】甲球做竖直上抛运动，乙球做竖直下抛运动，根据机械能守恒定律求落地时速率关系。由位移公式求落地时间。根据乙球的运动时间，分析甲球的位置。并由位移公式求出t=2s时两者间的距离。抛出后，只有重力做功，并且重力做功的高度相同，抛出的动能又相同，所以落地时的速度相等，A正确；两者的落地时间差等于小球甲做竖直上抛与自由下落到抛出点的时间，即，B正确；乙球落地时所用时间为，故有，解得，而甲球上升到最大高度所用时间，故乙球落地时甲球恰好运动到最高位置，C正确；t=2s时，甲球回到抛出点，而乙球已经落地，故两者相距15m，D正确。3．（多选）甲物体比乙物体所受的重力大5倍，甲从H高处自由下落，乙从2H高处同时自由下落，在甲、乙落地前，下面说法错误的是 A．下落过程中甲的加速度比乙的加速度大B．甲、乙各自下落1m时它们的速度相同C．两物体下落过程中的同一时刻，甲的速率一定比乙的速率大D．在下落过程中两物体之间的距离不断增大【答案】ACD【名师点睛】解决本题的关键知道自由落体运动的特点，做初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，掌握自由落体运动规律。4．（多选）一物体做自由落体运动，取g=10m/s2。该物体A．第2s末的速度为20m/sB．第2s末的速度为40m/sC．第2s内下落的距离为15mD．第2s内下落的距离为25m【答案】AC【解析】根据速度–时间公式得：v=gt=20m/s，故A正确，B错误；根据位移时间公式：，可得下落的高度为：，故C正确，D错误。5．（多选）某物体以30m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g取10m/s2。5s内物体的A．路程为65mB．位移大小为25m，方向向上C．速度改变量的大小为50m/sD．平均速度大小为13m/s，方向向上【答案】ABC 上，5s内物体通过的路程为，故AB确；于匀变速运动，则速度改变量，C正确；平均速度，方向竖直向上，D错误。6．（多选）在地面上，将一个小球以v=20m/s初速度竖直上抛，则小球到达距抛出点10m的位置所经历的时间为（g=10m/s2）A．sB．(2–)sC．(2+)sD．(2+)s【答案】BCD【解析】竖直上抛运动是匀变速运动，当x=10m时，根据位移时间关系公式：，代入数据解得：t=(2+)s或t=(2–)s，当位移为s=–10m时，根据位移时间关系公式，代入数据解得：，故BCD正确，A错误。7．（多选）对于从苹果树上同一高度同时落下的苹果和树叶，下列说法正确的是A．苹果和树叶都可以看成自由落体运动B．苹果可以近似地看成自由落体运动，树叶不能看成自由落体运动C．苹果和树叶都不能看成自由落体运动D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶将同时落地【答案】BD【解析】从树上落下的苹果所受阻力相对来说重力很小，可看成自由落体运动，而从树上落下的树叶所受阻力相对来说重力较大，不能看成自由落体运动，故AC错误，B正确；假如地球上没有空气，则苹果和树叶不受空气阻力，都做自由落体运动，下落快慢相同，同时落地，故D正确。8．（多选）一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为A．铁钉比棉花团重B．棉花团受到的空气阻力不能忽略C．棉花团的加速度比重力加速度小得多D．铁钉的重力加速度比棉花团的重力加速度大 【答案】BC9．扶沟高中物理研究性学习小组为了测量当地的重力加速度大小，让一小球竖直上抛，测量上升一段高度h所用的时间为t1，紧接着继续上升一段高度h所用时间为t2．则当地的重力加速度大小为A．B．C．D．【答案】C【解析】设小球的初速度为v0，则在时间t1内竖直上抛运动的位移为：。同理在时间（t1+t2）内竖直上抛运动的位移为：，联立以上两式得：g=，故C正确，ABD错误。10．小球从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到空中某一高度，其速度—时间图象如图所示，则由图可知（g取10m/s2）A．小球下落的高度2.5mB．小球在0.8s内的平均速度大小是4m/s，方向竖直向下C．小球在0.8s内的位移为0.8m，方向竖直向上D．小球在前0.5s内和后0.3s内加速度大小相等，方向相同【答案】D，所以加速度大小相等，方向相同，故D正确。11．某同学身高1.8m，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了1.8m高度的横杆。据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为A．2m/sB．4m/sC．8m/sD．10m/s 【答案】B【解析】该同学竖直方向的位移应该是重心上升的高度，不是1.8m，而是0.9m左右，由速度位移公式：，代入数据解得：，故B正确，ACD错误。12．在自由落体运动中，第一个2s、第二个2s、和第5s这三段时间内，相对应的三段位移之比为A．4:12:9B．2:6:5C．2:8:7D．1:3:5【答案】A【解析】自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动在连续相等时间内的位移之比为1:3:5:7:9，知第一个2s、第二个2s、和第5s这三段时间内，相对应的三段位移之比为(1+3):(5+7):9=4:12:9，故A正确，BCD错误。13．从地面竖直向上抛出一个物体，空气的阻力可以忽略不计．在整个运动过程中速度v和时间t的关系是下图中的（以竖直向上的方向为速度的正方向）A．B．C．D．【答案】D所以为负，即全过程中v–t图线为向下倾斜的直线。因此D正确。14．一物体从高h处做自由落体运动，经时间t到达地面，落地速度为v，那么当物体下落时间为时，物体的速度和距地面高度分别是A．，B．，C．，hD．，h【答案】C【解析】物体做自由落体运动，经时间t到达地面的速度为v，根据速度公式：v=gt 可知，下落时间为时的速度为：，又知下落时间t内的位移为h，则时间内的位移为，物体距地面高度，故C正确，ABD错误。15．有一种测定当地g值的方法称为“对称自由下落法”，它是将测g转变为测长度和时间来计算。具体做法是将真空管沿竖直方向放置，从其中的O点竖直向上抛出小球又落回到O点的时间为T2，在小球运动过程中经过比O点高H的P点，小球离开P点至又回到P点所用的时间为T1。测得T1、T2和H，则可求得g等于A．B．C．D．【答案】A【解析】小球从O点上升到最大高度过程中：；小球从P点上升的最大高度：；依据题意：h1–h2=H；联立解得：，故选A。16．如图所示，水龙头开口A处的直径d1=2cm，A离地面B的高度h=80cm，当水龙头打开时，从A处流出的水流速度v1=1m/s，在空中形成一完整的水流束，不计空气阻力。则该水流束在地面B处的截面直径d2约为（g取10m/s2）A．2cmB．0.98cmC．4cmD．应大于2cm，但无法计算【答案】B解得：d2=0.98cm，故B正确，ACD错误。17．一条悬链长5.6m，从悬点处断开，使其自由下落，不计空气阻力．则整条悬链通过悬点正下方12.8m处的一点所需的时间是（g取10m/s2） A．0.3sB．0.4sC．0.7sD．1.2s【答案】B【解析】设悬链的长度为L，从悬点至悬点正下方12.8m处的一点的高度为h，经t1悬链的下端经过该点，则，代入数据解得：，经t2悬链的上端经过该点，则有：，代入数据解得：，则经历的时间为：Δt=t2–t1=0.4s，故B正确，ACD错误。18．一个物体做自由落体运动，取g=10m/s2，则A．物体3s末的速度为15m/sB．物体3s末的速度为30m/sC．物体3s内下落的高度是90mD．物体3s内下落的高度是30m【答案】B【解析】根据速度时间公式得：v=gt=30m/s，故A错误，B正确；根据位移时间公式得：h=gt2=45m，故CD错误。故选B。19．在大枣红了的时候，几个小朋友正在大枣树下用石块投向枣树，若某个小朋友从看到石块击中枣树树枝到听到大枣落地声最少需要0.7s，估算一下这课枣树的高度至少是A．1.5mB．2.5mC．5mD．7m【答案】B【解析】大枣做自由落体运动，故，故选B。20．（多选）关于自由落体运动，下列说法中正确的是A．只在重力作用下的竖直向下的运动是自由落体运动B．自由落体运动，在任意相等的时间内速度变化量相等C．某段时间的中间时刻的速度等于初速度与末速度和的一半D．从静止开始的竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动【答案】BC正确。 21．（多选）小球A从离地面20m高处做自由落体运动，小球B从A下方的地面上以20m/s的初速度做竖直上抛运动。两球同时开始运动，在空中相遇，g取10m/s2，则下列说法正确的是（球落地后不反弹）A．两球相遇时速率都是10m/sB．两球相遇位置离地面10m高C．开始运动1s后两球相遇D．两球在空中相遇两次【答案】AC【解析】小球B能够上升的最大高度h==20m，故A、B两球在B上升的过程中相遇，两球相遇时有hA+hB=gt2+v0t–gt2=20m，解得t=1s，C正确；相遇时，vB=v0–gt=(20–10×1)m/s=10m/s，vA=gt=10×1m/s=10m/s，hB=v0t–gt2=20×1–×10×12m=15m，A正确，B错误；t=2s时，小球A落地，小球B运动到最高点，所以两球在空中只能相遇一次，D错误。【名师点睛】解题时关键知道两物体在空中相遇的条件，即两物体的位移之和等于20m。此题也可运用相对运动知识来解，因为自由落体运动和竖直上抛运动的相对运动是匀速运动。22．物体从离地h高处下落（不计空气阻力），它在落地前的1s内下落35m，g取10m/s2，求：（1）物体下落时离地高度及下落时间；（2）小球落地时的速度大小。【答案】（1）（2）【名师点睛】解决本题的关键通过最后1s内的位移便是ts内的位移与(t–1)s内位移之差，结合h=gt2求出运动的时间，从而求出下落的高度。23．如图所示，一滴雨滴从离地面H=10m高的屋檐自由下落，下落途中Δt=0.2s的时间内通过一个窗口，窗口的高度为h=2m，不计空气阻力，g取10m/s2。 求：（1）雨滴落地的时间t和落地时的速度vt；（2）雨滴经过窗口上边框时的速度v1；（3）窗的上边框距地面的高度h2。【答案】（1）t=sm/s（2）v1=9m/s（3）h2=5.95m【解析】（1）根据h=gt2得h″=h–h′=10–4.05m=5.95m故窗的上边框距地面的高度为5.95m 24．据报道，一儿童玩耍时不慎从H=20m高的阳台上无初速掉下，在他刚掉下时恰巧被楼下的管理人员发现，该人员迅速由静止开始冲向儿童下落处的正下方楼底，准备接住儿童。已知管理人员到楼底的距离为x=8m，为确保安全稳妥的接住儿童，管理人员将尽力节约时间，但又必须保证接儿童时没有水平方向的冲击（即速度）。儿童下落过程的空气阻力不计，儿童和管理人员均可视为质点分析，设管理人员奔跑过程中只做匀速或匀变速直线运动，g取10m/s2。（1）管理人员至少要用多大的平均速度跑到楼底？（2）若管理人员在加速或减速过程中的加速度大小相等，为能尽快到达儿童的正下方，管理人员全程运动无匀速过程，即匀加速直线运动到某一速度后直接做匀减速直线运动至静止。求管理人员奔跑时的加速度大小及其所达到的最大速度大小。【答案】（1）4m/s（2）8m/s28m/s。【解析】（1）儿童下落过程，由运动学公式可得：管理人员奔跑的时间为：t≤t0对管理人员奔跑过程，由运动学公式有：s=t联立可得：≥4m/s（2）设最大速度为vm，则全程的平均速度为，则，解得vm=8m/s；由对称知识可知，加速的距离为x=4m，则加速度为【名师点睛】解决本题的关键理清管理人员在整个过程中的运动规律，抓住总时间和总位移，结合运动学规律灵活求解。25．一个物体从塔顶落下，在到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的9/25，求塔高（g=10m/s2）。【答案】125m联立解得：【名师点睛】本题主要考查了自由落体运动公式，解决本题的关键知道自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，结合运动学公式灵活求解。 26．一个物体从45m高的地方自由落下。（g=10m/s2）求：（1）物体2s末的速度大小（2）物体多长时间落地（3）在下落的最后1s内的位移是多大？【答案】（1）20m/s（2）t=3s（3）25m【解析】根据自由落体运动的位移时间公式求出物体下落的时间，再根据位移时间公式求出最后1s内下落的高度。（1）（2）根据自由落体运动公式：代入数据解得：t=3s，所以2s末的速度为：v=gt=20m/s，（3）物体在最后1s内的位移为：27．屋檐每隔相同时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上、下沿，如图所示，不计空气阻力。求此屋檐离地面的高度及滴水的时间间隔。（g取10m/s2）【答案】3.2m0.2s又因为位移间的关系为：x2–x3=1m联立以上解得：T=0.2s屋檐离地面的高度为 28．如图所示，悬挂的直杆AB长为a，在B端下方距离为h处，有一长为b的无底圆筒CD，若将悬线剪断，求：（1）直杆下端B穿过圆筒的时间是多少？（2）整个直杆AB穿过圆筒的时间是多少？【答案】（1）（2）（2）A端运动到D点的时间为t3，根据运动学公式：，解得：所以整个直杆AB穿过圆筒的时间为：