2.4 自由落体运动 同步练习-高中物理人教版必修第一册

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究(建议用时：45分钟)[学业达标]1．月球上没有空气，若宇航员在月球上将羽毛和石块从同一高度处同时由静止释放，则(  )A．羽毛先落地 B．石块先落地C．它们同时落地D．它们不可能同时落地【解析】 羽毛和石块在月球上下落时不受空气阻力影响，下落时的加速度相同，所以它们同时落地，C正确．【答案】 C2．从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间，两位同学合作，用刻度尺可测得人的反应时间：如图256甲所示，A握住尺的上端，B在尺的下部做握尺的准备(但不与尺接触)，当看到A放开手时，B立即握住尺，若B做握尺准备时，手指位置如图乙所示，而握住尺时的位置如图丙所示，由此测得B同学的反应时间约为(  )【导学号：16190091】图256A．2.0sB．0.3sC．0.10sD．0.4s【解析】 反应时间就是刻度尺自由下落的时间，应用自由落体运动的规律即可求解，根据自由落体运动规律x＝gt2得反应时间t＝，将x＝(60.00－20.00)cm＝0.40m，g取9.8m/s2代入得t＝s≈0.3s，B正确．【答案】 B3．一个物体从某一高度做自由落体运动，已知它最后1s内的位移为15m(g取10m/s2)，则它开始下落时距地面的高度为(  )A．31.25mB．11.25mC．20mD．25m通过党课、报告会、学习讨论会等多种形式，组织党员读原著、学原文、悟原理，进一步掀起学习贯彻新高潮，教育引导广大党员更加自觉用习近平新时代中国特色社会主义思想武装头脑、指导实践、推动工作。 系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。【解析】 设物体下落总用时为t，则最后一秒内的位移Δh＝gt2－g(t－1)2，代入数据求得t＝2s，故物体下落时距地面的高度h＝gt2＝20m，C正确．【答案】 C4．(2016·西安高一检测)伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的沿斜面运动的实验，当时利用斜面做实验主要是考虑到(  )【导学号：16190092】图257A．实验时便于测量小球运动的速度B．实验时便于测量小球运动的路程C．实验时便于测量小球运动的时间D．实验时便于测量小球运动的加速度【解析】 伽利略最初假设自由落体运动的速度是随着时间均匀增大，但是他所在的那个时代还无法直接测定物体的瞬时速度，所以不能直接得到速度随时间的变化规律．伽利略通过数学运算得到结论：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的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．但是物体下落很快，当时只能靠滴水计时，这样的计时工具还不能测量自由落体运动所用的较短的时间．伽利略采用了一个巧妙的方法，用来“冲淡”重力．他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所以时间长，所以容易测量．故A、B、D错误，C正确．【答案】 C5．关于自由落体运动，下列说法正确的是(  )A．速度变化得越来越快B．在开始连续的三个1s内通过的位移之比是1∶4∶9C．第1s末、第2s末、第3s末的速度大小之比是1∶2∶3D．物体的质量越大，加速度越大【解析】 物体自由落体的加速度为g，大小不变，A、D均错误；由v＝gt可得，v1∶v2∶v3＝1∶2∶3，C正确；从开始运动三个连续1s内通过的位移之比为1∶3∶5，B错误．【答案】 C6．两石块先后从某一高塔的不同高度处下落，在石块A自塔顶自由落下h1时，石块B通过党课、报告会、学习讨论会等多种形式，组织党员读原著、学原文、悟原理，进一步掀起学习贯彻新高潮，教育引导广大党员更加自觉用习近平新时代中国特色社会主义思想武装头脑、指导实践、推动工作。 系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。自离塔顶h2处自由下落．若两石块同时落地，则塔高H为(  )【导学号：16190093】A．H＝h1＋h2B．H＝C．H＝D．H＝【解析】 若石块B运动时间为t，研究石块B的运动情况，应有H－h2＝gt2，研究石块A的运动情况应有h1＝gt′2，H＝g(t＋t′)2，由以上三式联立可得H＝，选项C正确．【答案】 C7．为了测出楼房的高度，让一石块从楼顶自由落下(不计空气阻力)，测出下列哪个物理量不能算出楼房的高度(  )A．石块下落到地面的总时间B．石块经过楼上一个1.8m高的窗户所用的时间C．石块落地前最后一秒的位移D．石块通过最后一米位移的时间【解析】 由石块的落地时间可以求出楼的高度；由石块通过最后一米位移的时间也可以求出楼的高度；由最后1s位移，可求得最后1s的平均速度，此平均速度就是落地前0.5s的瞬时速度，再求落地速度即可求出楼房高度；所以A、C、D项可以求出楼的高度；知道经过楼上1.8m高的窗户所用的时间，由v0t＋gt2＝h可以求出楼顶到窗户的高度但无法求楼的高度，所以B项不能求楼的高度．【答案】 B8．(2016·黑河高一检测)屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水，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滴分别位于高为1m的窗户的上、下沿，如图258所示，问：【导学号：16190094】图258(1)此屋檐离地面多高？通过党课、报告会、学习讨论会等多种形式，组织党员读原著、学原文、悟原理，进一步掀起学习贯彻新高潮，教育引导广大党员更加自觉用习近平新时代中国特色社会主义思想武装头脑、指导实践、推动工作。 系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。(2)滴水的时间间隔是多少？(g取10m/s2)【解析】 (1)根据比例关系，从上到下相邻水滴间距离之比为1∶3∶5∶7，而2、3两滴间距离为1米，所以总高度H＝×1m＝3.2m.(2)根据H＝gt2，代入数据得，t＝＝s＝0.8s滴水时间间隔Δt＝＝0.2s.【答案】 (1)3.2m (2)0.2s[能力提升]9．(2016·绥化高一检测)一竖直的墙壁上AE被分成四个相等的部分，一物体由A点从静止释放做自由落体运动，如图259所示，下列结论正确的是(  )图259A．物体到达各点的速率vB∶vC∶vD∶vE＝1∶2∶3∶4B．物体通过每一部分时，其速度增量vB－vA＝vC－vB＝vD－vC＝vE－vDC．物体从A到E的平均速度＝vBD．物体从A到E的平均速度＝vC【解析】 根据运动学公式v2－v＝2ax得：物体由A点从静止释放，所以v2＝2ax，所以物体到达各点的速率之比vB∶vC∶vD∶vE＝1∶∶∶，故A错误；物体做加速运动，物体通过每一部分时，所用时间逐渐减少，故速度增量逐渐减小，故B错误；根据自由落体运动的前两段相等时间内的位移比为1∶3.故下落到B点时的时间为总时间的一半，由中间时刻的瞬时速度等于此段时间的平均速度可知，C正确、D错误．【答案】 C通过党课、报告会、学习讨论会等多种形式，组织党员读原著、学原文、悟原理，进一步掀起学习贯彻新高潮，教育引导广大党员更加自觉用习近平新时代中国特色社会主义思想武装头脑、指导实践、推动工作。 系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。10．(多选)如图2510所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5、…所示小球运动过程中每次曝光的位置，连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d.根据图中的信息，下列判断正确的是(  )【导学号：16190095】图2510A．位置“1”是小球释放的初始位置B．小球做匀加速直线运动C．小球下落的加速度为D．小球在位置“3”的速度为【解析】 由题图可以知道每两个相邻的点之间的距离差是一样的，由Δx＝at2可知，a＝＝，所以B、C正确．点3的瞬时速度的大小为2、4之间的平均速度的大小，所以v3＝＝，D正确．由于v3＝v1＋a·2T，故v1＝v3－2aT＝－2××T＝，故A错误．【答案】 BCD11．现给定以下器材：A.闪光照相机 B．停表 C．打点计时器 D．交流电源4～6V E．导线若干 F．纸带G．复写纸 H．铁架台 I．游标卡尺 J．重物 K．刻度尺 L．直径为1cm的钢球 M．1m长细线 N．照相底片．设计一个测当地重力加速度g的实验方案．(1)从给定器材中选(填器材前面的字母)________作为实验器材．(2)需要测量的物理量是____________________．(3)用你测量出的物理量写出重力加速度g的表达式．【解析】 令物体做自由落体运动，记录下它在不同时刻的位置，测出各段位移，利用Δx＝gT2即可求得g.方案一：重物连上纸带后让重物自由下落，利用打点计时器打下一系列的点，测出相邻相等时间段T0内的位移差Δx，则g＝.通过党课、报告会、学习讨论会等多种形式，组织党员读原著、学原文、悟原理，进一步掀起学习贯彻新高潮，教育引导广大党员更加自觉用习近平新时代中国特色社会主义思想武装头脑、指导实践、推动工作。 系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。方案二：让小球做自由落体运动，利用闪光照相机摄下一系列照片，测出相邻两像间的距离差Δx，已知闪光周期T0，物像比k，用g＝即可求得．【答案】 (1)CDEFGHJK (2)连续相等时间段T0内的位移差Δx (3)g＝[或(1)AKLN (2)照片上相邻两像间距差Δx (3)g＝(k为物像比，T0为闪光周期)]12．如图2511所示，悬挂的直杆AB长为a，在B端以下h处有一长为b的无底圆柱筒CD，若将悬线剪断，问：【导学号：16190096】图2511(1)直杆下端B穿过圆柱筒的时间是多少？(2)整个直杆AB穿过圆柱筒的时间是多少？【解析】 (1)直杆下端B下落到C(下落h)开始进入圆柱筒，当直杆下端B下落到D(下落h＋b)时穿出圆柱筒．由x＝gt2得t＝.则B下落到C点所需时间为t1＝，B下落到D点所需时间t2＝.则直杆下端B穿过圆柱筒的时间是Δt1＝t2－t1＝－.(2)整个直杆AB穿过圆柱筒，从B下落到C点(自由下落h)起到A下落到D点(自由下落h＋a＋b)止．同理可得整个直杆AB穿过圆柱筒的时间是Δt2＝－.通过党课、报告会、学习讨论会等多种形式，组织党员读原著、学原文、悟原理，进一步掀起学习贯彻新高潮，教育引导广大党员更加自觉用习近平新时代中国特色社会主义思想武装头脑、指导实践、推动工作。 系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。【答案】 (1)－ (2)－通过党课、报告会、学习讨论会等多种形式，组织党员读原著、学原文、悟原理，进一步掀起学习贯彻新高潮，教育引导广大党员更加自觉用习近平新时代中国特色社会主义思想武装头脑、指导实践、推动工作。