2021-2022学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册 2.5自由落体运动度 课后作业（word解析版）

2.5自由落体运动度 课后作业（解析版）
1．2020年11月25日，一代球星马拉多纳永远离开了我们，马拉多纳是二十世纪最伟大的足球运动员之一、假设在一次训练中马拉多纳进行了四次颠球，第一次、第二次、第三次和第四次足球分别以大小为12 m/s、10 m/s、8 m/s和7 m/s的速度竖直上抛，1 s后，足球都没有落地，不计空气阻力，g取10 m/s2，则1 s后足球速率最大的是（　　）
A．第一次 B．第二次 C．第三次 D．第四次
2．将某小球以20m/s的速度竖直向上抛出，经过2s小球上升到最高点。则它在这个过程中的v—t图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，在地面上Q点正上方P点处以大小为v1的初速度水平抛出一个小球甲，同时在Q点以大小为v2的初速度斜向上抛出一个小球乙，v2=2v1.若两球速度大小相等时相遇，不计空气阻力，则P点离地面的高度h及v2与水平方向的夹角θ满足的条件正确的是（重力加速度为g）（　　）
A．θ=45° B．θ=30° C． D．
4．如图所示为某运动员（可视为质点）参加跳板跳水比赛时，其竖直方向的速度随时间变化的图象，以他离开跳板时为计时起点，不计空气阻力，则（　　）
A．t1时刻开始进入水中
B．t2时刻开始进入水中
C．t2时刻达到最高点
D．t1～t2时间内速度方向竖直向上
5．一杂技演员，用一只手抛球接球。他每隔△t时间竖直向上抛出一球，接到球便立即将球抛出（小球在手中停留时间不计），总共有5个球。如将球的运动看作是竖直上抛运动，球与球不会碰撞，且每个球上升的最大高度都是5m，g取10m/s2。那么（　　）
A．△t=0.2s
B．△t=0.3s
C．小球被抛出的速度大小为20m/s
D．当有球恰入手的瞬间，其余四个小球的速度大小要么为6m/s要么为2m/s
6．一个从地面上竖直上抛的物体，它两次经过一个较低点A的时间间隔是5s，两次经过一个较高点B的时间间隔是3s，则A、B之间的距离是（不计空气阻力，g=10m/s2）（　　）
A．80m B．40m C．20m D．无法确定
7．下列对物体做自由落体运动的说法中正确的是（　　）
A．物体自由下落时，速度为0，加速度也为0
B．物体下落过程中速度增大，加速度大小保持不变，方向改变
C．物体下落过程中，速度和加速度同时增大
D．物体下落过程中，速度的变化率是个恒量
8．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（　　）
A．2.0s B．0.4s C．0.3s D．0.1s
9．小球从靠近竖直砖墙的某位置由静止释放，用频闪方法拍摄的小球位置如图中1、2、3、4所示。已知连续两次闪光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d。由此可知小球（　　）
A．在位置“1”是小球的初始位置
B．下落过程中的加速度大小约为
C．经过位置4时瞬时速度大小约为
D．从位置2到位置4的过程中平均速度大小约为
10．人类已经向火星发射50多个探测器，正计划未来10年登陆火星。若宇航员把一物体从火星表面竖直向上抛出（不计空气阻力，物体只受火星引力）时的位移-时间（）图象如图所示，则有（　　）
A．该物体上升的时间为 B．该物体被抛出时的初速度为
C．火星表面的重力加速度为 D．该物体落到火星表面时的速度为
11．一人离地某高度处以相同的速率v0抛出两个体A、B，A被竖直上抛，B被竖直下抛，这两个物体落地时间相差，不计空气阻力，则初速v0的大小为（　　）
A．g B．g C．g D．g
12．物体从离地面45m高处做自由落体运动（g取），则下列选项中正确的是（　　）
A．物体运动4s后落地
B．物体在整个下落过程中的平均速度为20m/s
C．物体在落地前最后1s内的位移为25m
D．物体落地时的速度大小为20m/s
13．如图所示，两位同学在教学楼。上做自由落体实验，甲同学在四楼先将小球A释放，当下落距离为h时，乙同学在三楼将小球B释放，小球B释放时间t后，两球恰好同时落地，小球A、B不在同一条竖直线上，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　）
A．甲同学释放点离地高度为
B．甲同学释放点离地高度为
C．若两位同学均各上一层楼重做以上实验，两小球仍能同时落地
D．若两位同学均各下一层楼重做以上实验，小球A先落地
14．在同一高度将质量不相等的三个小球以大小相等的速度分别竖直上抛，竖直下抛，水平抛出，不计空气阻力，经过相等的时间（设小球均未落地）（　　）
A．做竖直上抛运动的小球速度变化量最大
B．三个小球的速度变化量相等
C．三个小球的加速度大小不相同
D．三个小球的速度变化率相同
15．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，如图所示，（g=10m/s2）问：
（1）滴水的时间间隔是多少？
（2）此屋上屋檐离地面多高？
16．据媒体报道，从某大厦28楼窗口落下半块砖头，竟将停在楼下的一辆轿车车顶砸了个口，幸好车内无人，否则后果更加严重。假定此砖头可看作质点，它是从距车顶80m高处由静止开始落下，且空气阻力忽略不计，g取10m/s2。求：
（1）求砖头在空中的运动时间；
（2）求砖头砸到车上时的速度大小；
（3）求砖头在砸到车之前最后1s内位移。
17．下图为跳伞者在下降过程中速度变化示意图。根据示意图，跳伞者下降的全过程可看成自由落体运动吗?为什么?跳伞者在下降过程的不同阶段近似做什么运动?请和同学讨论并交流看法。（红色箭头表示物体受力）
18．城市高层建筑越来越多，高空坠物事件时有发生，我国《民法通则》及《侵权责任法》中都有规定，建筑物上的搁置物发生脱落造成他人损害的，其所有人或管理人应承担民事责任，能够证明自己没有过错的除外。假设某高楼距地面高H=47m的阳台上的花盆因受扰动而掉落，掉落过程可看做自由落体运动。有一辆长L1=8m、高h=2m的货车，在楼下以v0=9m/s的速度匀速直行，要经过阳台的正下方，花盆刚开始下落时货车车头距花盆的水平距离为L2=24m（示意图如图所示，花盆可视为质点，重力加速度g=10m/s2）
（1）若司机没有发现花盆掉落，货车保持v0=9m/s的速度匀速直行，通过计算说明货车是否会被花盆砸到？
（2）若司机发现花盆掉落，采取制动（可视为匀变速，司机反应时间）的方式来避险，使货车在花盆砸落点前停下，求货车的最小加速度；
（3）若司机发现花盆掉落，采取加速（可视为匀变速，司机反应时间）的方式来避险，则货车至少以多大的加速度才能避免被花盆砸到？
19．根据下图所示的方法，在刻度尺的不同刻度处标记对应的下落时间，可制成“反应时间尺”。使用时需先把手放到0刻度处，这样就可从你抓住的位置直接读出反应时间。试一试，看谁制作的更好用，并说明理由。
20．高空坠物常会造成极大的危害。某高楼住户，有一花盆从距地面20m处自由落下。取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，花盆经过多长时间落到地面?到达地面时的速度有多大?请根据计算结果，查找相关资料，讨论高空坠物的危害并提出防止高空坠物的建议。
参考答案
1．D
【详解】
以竖直向上为正，则有
当v0=12 m/s时，v1=2 m/s；
当v0=10 m/s时，v2=0 m/s；
当v0=8 m/s时，v3=–2 m/s；
当v0=7 m/s时，v4=–3 m/s，
则1 s后足球速率最大的是3m/s。
故选D。
2．C
【详解】
小球向上运动到最高点的过程中做匀减速直线运动，初速度为20m/s，末速度为零，速度??时间图象为一倾斜的直线，故C正确ABD错误。
故选C。
3．D
【详解】
AB．甲球做平抛运动，乙球做斜上抛运动，要使两球在空中相遇，则水平方向速度相同，即
v1=v2cosθ
其中
v2=2v1
解得
θ=60°
故AB错误；
CD．设经过t时间，两球速度大小相等，则有
gt=v2sin60°?gt
距离关系为
联立解得
故C错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
ACD．运动员起跳时的速度方向向上，t1时刻速度变为零，t1时刻后速度方向向下，则t1时刻达到最高点，故ACD错误；
B．0～t2时间内v－t图象为直线，加速度不变，所以在0～t2时间内运动员在空中，t2时刻后进入水中，故B正确；
故选B。
5．D
【详解】
AB．每个球的最大高度都是5m，根据，解得
根据竖直上抛的对称性可知，手中有一个球时，空中有四个球，有两个在上升，两个下降，共5个时间间隔△t，故
故AB错误；
C．由公式可知，小球被抛出的速度大小为
故C错误；
D．当有球恰入手的瞬间，其余四个小球有两个在上升，两个下降，则
、
故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
物体做竖直上抛运动，根据运动时间的对称性得，物体从最高点自由下落到A点的时间为，从最高点自由下落到B点的时间为，A、B间距离为
故选C。
7．D
【详解】
ABC．物体初速度为0，加速度为g，速度均匀增大，加速度不变，故ABC错误；
D．根据
知速度的变化率是个恒量，故D正确。
8．C
【详解】
刻度尺做自由落体运动，其运动时间约等于人的反应时间，即
解得
故选C。
9．C
【详解】
A．小球静止释放后做匀加速直线运动，由初速度为零的匀加速直线运动的推论可知，其在连续相同的时间间隔内的位移之比为1:3:5:…，而该频闪照片显示其小球在连续两次拍照时间间隔内的位移之比为2:3:4:…，与规律不符，因此照片中的位置“1”不是小球的初始位置，故A错误；
B．根据匀加速直线运动的推论
得到
故B错误；
CD．小球在位置“3”的速度等于从位置“2”到位置“4”的平均速度，由
小球在位置“4”的速度为
故C正确，D错误；
故选C。
10．C
【详解】
A．由图可知，物体运动总时间为10s，上升、下落对称，故该物体上升的时间为，A错误；
BD．上升的最大高度满足
代入数据可解得，由对称性可知，该物体落到火星表面时的速度为，BD错误；
C．由
代入数据可得，C正确。
故选C。
11．B
【详解】
根据机械能守恒可知两个物体落地时的速度大小相等，设为v，对于竖直上抛，取竖直向上为正方向，则有
对于竖直下抛，有
据题有
则可得
故选B。
12．C
【详解】
A．根据
解得
A错误；
B．物体在整个下落过程中的平均速度
B错误；
C．物体在落地前最后1s内的位移
C正确；
D．物体落地时的速度
D错误。
故选C。
13．B
【详解】
AB．小球A下落h所需时间为t′，则
解得
故小球A下落到地面所需时间为
下降的高度为
故A错误B正确；
C．当两位同学均各上一层楼重做以上实验，相当于在以上实验的基础上，假设两同学不动，地平面下降了一层楼。则由自由落体运动规律可知，两球会在空中原来地平面处相遇，相遇时小球A速度大，故A先落地，故C错误；
D．若两位同学均各下一层楼重做以上实验，相当于在以上实验的基础上，假设两同学不动，地平面上升了一层楼，则两小球不能在空中相遇，根据自由落体规律可知小球B先落地，故D错误；
故选B。
14．BD
【详解】
AB．由△v=gt知，在相等的时间内速度变化量相同，故A错误，B正确；
C．在运动过程中三个小球都只受重力作用，加速度相等，故C错误；
D．速度的变化率就是加速度，三种运动加速度都为g，故D正确。
故选BD。
15．（1）0.2s；（2）3.2m
【详解】
（1）设滴水的时间间隔为t，则有
，
代入数据解得
（2）此屋上屋檐离地面高度为
，
代入数据解得
16．(1)4s；(2)40m/s；(3)35m
【详解】
(1)由自由落体位移公式可得砖头在空中的运动时间为
(2)砖头砸到车上时的速度大小为
(3)砖头前3s的位移为
故在砸到车之前最后1s内位移为
17．答案见解析
【详解】
跳伞者下降的全过程不能看成自由落体运动。因为跳伞者的速度与时间不成正比。在下降初始阶段，阻力较小，近似做自由落体运动，随着速度的增大，阻力增大，跳伞者做加速度减小的加速运动；伞张开后，做加速度减小的减速运动，后期做匀速运动。
18．（1）会，计算见解析；（2）2.7m/s2；（3）2.5m/s2
【详解】
（1）花盆从47m高处落下，到达离地高2m的车顶过程，位移为
h（472）m45m
根据自由落体运动位移—时间公式，有
得
3s内汽车位移为
则货车会被花盆砸到
（2）货车匀减速的距离为
制动过程中于是制动最小加速度
解得：a02.7m/s2
（3）司机反应时间内货车的位移为
此时车头离花盆的水平距离为
dL2x115m
采取加速方式，要成功避险，则有
代入相关数据解得：a=2.5m/s2，即货车至少以2.5m/s2的加速度加速才能避免被花盆砸到
19．见解析
【详解】
“反应时间尺”是依据自由落体运动原理制成；使用时需先把手放到0刻度处，尺子下落后在用手抓住，尺子松开后做自由落体运动，根据位移时间关系公式，有
解得
根据刻度计算出时间，标上时间刻度即可。
20．2s，20m/s，危害及建议见解析
【详解】
根据自由落体运动的规律有
解得
落地速度为
高空坠物落地时，速度快，砸到人轻者致伤、致残，重者直接死亡。建议：国家做好立法，公民要知法守法，社会设立警示标语并积极宣传。