2021—2022学年人教版(2019)必修第一册
2.4自由落体运动课时训练
一、单项选择(下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意)
1.如图所示为一个长约1.5 m的玻璃筒,一端封闭,另一端有开关,把金属片和小羽毛放到玻璃筒里,把玻璃筒倒过来,观察它们下落的情况,然后把玻璃筒里的空气抽出,再把玻璃筒倒立过来,再次观察金属片和小羽毛下落的情况,下列说法正确的是( )
A.玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛下落得一样快
B.玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛均做自由落体运动
C.玻璃筒里的空气被抽出后,金属片和小羽毛下落得一样快
D.玻璃筒里的空气被抽出后,金属片比小羽毛下落得快
2.钢球A自塔顶自由落下2 m时,钢球B自离塔顶竖直距离为6 m的距离处自由落下,两钢球同时到达地面,不计空气阻力,g取10 m/s2,则塔高为( )
A.24 m B.15 m C.12 m D.8 m
3.在一根轻绳的两端各拴一个小球,一人用手拿着绳上端的小球站在三层楼的阳台上,放手让小球自由下落,两个球相继落地的时间差为△t。如果站在四层楼的阳台上,同样放手让小球自由下落,则两球相继落地的时间差将会( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.由于层高不知,无法比较
4.将一石块以的初速度从地面竖直向上抛出,不计空气阻力,取,则( )
A.石块上升的最大高度为
B.石块上升的时间为
C.石块在空中运动过程中的路程为
D.石块在空中运动过程中的平均速度为
5.关于自由落体运动,下列说法正确的是( )
A.质量越大的物体下落得越快
B.物体刚下落时,速度和加速度都为零
C.从静止开始连续的三个2s内通过的位移之比是1:3:5
D.从静止开始下落4.9m、9.8m、14.7m,所经历的时间之比为1:():()
6.1952年6月10日,毛泽东同志为中华全国体育总会题词“发展体育运动,增强人民体质”。69年来,在毛泽东题词精神的指引下,我国体育事业取得长足发展,形成了群众体育、竞技体育、体育产业三驾马车齐头并进的良好态势,广大群众的健康意识、健康水平、生活品质得到了不断提升。乙同学身高,他参加跳高比赛,起跳后身体刚好横着跃过了高的横杆,如图所示。估算他起跳时竖直向上的速度最接近于( )
A. B. C. D.
7.一杂技演员,用一只手抛球接球。他每隔△t时间竖直向上抛出一球,手里始终有一个球,即后一个球落下时抛出手里的球并立即抓住落下的球(设抛、接球的时间差忽略不计),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,g取。那么( )
A.
B.
C.小球被抛出的速度大小为
D.当有球恰入手的瞬间,其余四个小球的速度大小要么为要么为
8.一个物体从80m的高空静止释放做自由落体运动(g=10m/s?),求落地前的最后一秒的位移为( )
A.35m B.30m C.25m D.20 m
9.2021年4月某游客在扬州世园会乘坐热气球游玩,游客拍照时不小心将相机从距离地面30m处滑落,此时热气球上升的速度为5m/s,则相机落地时间约为( )
A.2s B.2.4s C.3s D.6s
10.一质点做自由落体运动,它在第几秒内的平均速度是其在第3秒内平均速度的3倍?( )
A.5 B.8 C.9 D.14
11.高空抛物的危害越来越受到人们的关注。若物体从45m高处由静止落下,不计空气阻力,取,则物体着地时速度的大小为( )
A.10m/s B.20m/s C.30m/s D.40m/s
12.物体从某高处自由下落,下落过程中经过一个高为5m的窗户,窗户的上边缘距释放点为20m,已知它在落地前1s内共下落45m,g=10m/s2, 物体可视为质点,下列说法中正确的有( )
A.物体落地前2s内共下落80m
B.物体落地时速度为40m/s
C.物体下落后第1s内、第2s内、第3s内,每段位移之比为1∶2∶3
D.物体经过窗户所用的时间为2s
二、多项选择题(下列选项中有多个选项满足题意)
13.下图中可以表示物体做自由落体运动的是( )
A. B. C.D.
14.关于自由落体运动,下列说法正确的是( )
A.纸片由静止释放,在空气中下落不能视为自由落体运动
B.自由落体运动在开始连续的三个1 s末的速度之比为1∶2∶3
C.竖直方向上只要满足连续相等的时间内位移x1∶x2∶x3∶…=1∶3∶5∶…的运动一定是自由落体运动
D.地球表面上物体自由落体加速度随纬度升高而增大
15.不计任何阻力,某人同时让一重一轻的两块石子从同一高度自由下落,则两者( )
A.在任一时刻具有相同的加速度、位移和速度
B.在空中下落到落地的这段时间内平均速度相等
C.在1s内、2s内、3s内位移之比为1:4:9
D.重的石块下落得快,轻的石块下落的慢
16.如图所示,甲同学用手拿着一把长50cm的直尺,并使其处于竖直状态:乙同学把手放在直尺0刻度线位置做捏尺的准备。某时刻甲同学松开直尺,直尺保持竖直状态下落,乙同学看到后立即用手指捏住直尺,手捏住直尺位置的刻度值为20cm;重复以上实验,乙同学第二次手捏住直尺位置的刻度值为10cm。直尺下落过程中始终保持竖直状态。若从乙同学看到甲同学松开直尺,到他捏住直尺所用时间叫“反应时间”,取重力加速度g=10m/s2则下列说法中正确的是( )
A.乙同学第次捏住直尺之前的瞬间,直尺的速度约为4m/s
B.乙同学第一次的“反应时间”比第二次长
C.若某同学的“反应时间”大于0.4s,则用该直尺将无法用上述方法测量他的“反应时间”
D.若将尺子上原来的长度值改为对应的“反应时间”值,则可用上述方法直接测出“反应时间”
17.如图所示,乙球静止于地面上,甲球位于乙球正上方h处,现从地面上竖直上抛乙球,初速度,同时让甲球自由下落,不计空气阻力。(取,甲乙两球可看作质点)下列说法正确的是( )
A.无论h为何值,甲乙两球一定能在空中相遇
B.当时,乙球恰好在最高点与甲球相遇
C.当时,乙球能在下降过程中与甲球相遇
D.当时,乙球能在上升过程中与甲球相遇
18.从高为20m的位置以20m/s的初速度竖直上抛一物体,g取10m/s2,当物体到抛出点距离为15m时,所经历的时间可能是( )
A.1s B.2s C.3s D.(2-)s
19.气球以=10m/s的速度匀速竖直上升,气球下面挂一重物。在重物上升到175m高处时,系重物的绳子断了。g取10m/s2,则( )
A.从这时刻算起,重物经过s落到地面
B.从这时刻算起,重物经过7s落到地面
C.重物落地时的速度为60m/s
D.重物落地时的速度为70m/s
20.某物体以30m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,取g=10m/,则5s内物体的(? )
A.路程为65m
B.位移大小为25m,方向竖直向上
C.速度改变量的大小为10m/s,方向竖直向下
D.平均速度大小为13m/s,方向竖直向上
三、综合计算题(要求写出必要的计算过程)
21.从离地面500 m的空中自由落下一个小球,取g=10 m/s2,求小球:
(1)经过多长时间落到地面?
(2)自开始下落计时,在第1 s内的位移、最后1 s内的位移;
(3)下落时间为总时间的一半时的位移。
22.某人在高层建筑的阳台外侧以 =10m/s的速度竖直向上发出一个小物体,当小物块运动到离抛出点5m处时,求所经历的时间是多少? g取10m/s2(结果可保留根号)
23.雨天,李华发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水,当第5滴正欲滴下时,第1滴刚好落到地面,而第3滴刚好落在距离屋檐0.8m的窗户上沿,请问:
(1)滴水的时间间隔是多少?
(2)此屋檐离地面多高?
24.质量为2kg的小球从离地面80m空中自由落下,g=10m/s2,求
(1)经过多长时间落地;
(2)下落最后两秒的位移;
(3)下落最后两秒的平均速度。
参考答案
1.C
【解析】
AB.玻璃筒内有空气时,金属片和小羽毛由于受到空气阻力,不是自由落体运动,由于两者受空气阻力的影响不同,则下落得不一样快,故AB错误;
CD.玻璃筒内没有空气时,金属片和小羽毛都做自由落体运动,所以下落得一样快,故C正确,D错误。
故选C。
2.D
【解析】
设钢球A下落h1=2 m时的速度为v1,则有
v1=gt1
h1=gt12
解得
v1=2 m/s
设A、B同时下落的时间为t,则有
h1+=h2+gt2
将h2=6 m代入解得
t=s
所以塔高
h=h2+gt2=8 m
选项D正确。
3.B
【解析】
设细线的长度为L,第一个小球着地后,另一个小球运动的位移为L,在L内运行的时间,即为两球落地的时间差,第一个球着地的速度为另一个小球在位移L内的初速度。高度越高,落地的速度越大,则可知高度越高,另一个小球在位移L内的初速度越大,根据
L=v0t+gt2
初速度越大,时间越短.所以
△t2<△t1
故选B。
4.C
【解析】
A.石块竖直上抛,则上升的最大高度为
故A错误;
B.石块上升的时间为
故B错误;
C.石块先竖直上抛,到达最高点后自由下落,根据对称性,则石块在空中运动过程中的路程为
故C正确;
D.由于石块最终落回地面,所以在空中运动过程中的位移为0,平均速度为0,故D错误。
故选C。
5.C
【解析】
A.做自由落体运动的物体下落速度与物体的质量无关,选项A错误;
B.物体刚下落时,初速度为零,加速度为重力加速度g,故B错误;
C.自由落体运动的初速度为零,根据推论知,在开始连续三个2s 内的位移之比为1:3:5,故C正确;
D.当h1=4.9 m, h2=9.8 m,h3= 14.7m时h1:h2: h3=1:2:3,因为
所以
t1:t2:t3=1::
故D错误。
故选C。
6.B
【解析】
人跳高时,人体重心约上升h=0.9m根据
可得
故选B。
7.B
【解析】
每个球的最大高度都是,根据
解得
根据竖直上抛的对称性可知,手中有一个球,空中有四个球,在抛接球时,空中有三个球,有1个在上升,1个下降,一个在最高点,共4个时间间隔
由公式可知,小球被抛出的速度大小为
当有球恰入手的瞬间,其余4个小球一个在最高点,其速度为零;一个刚抛出,其速度为,1个在上升,1个下降,速度等大反向
故选B。
8.A
【解析】
由位移公式可得,落地时间为
前3s的位移为
故最后1s的位移为
A正确。
故选A。
9.C
【解析】
相机做竖直上抛运动,根据
则
解得
舍去
故选C。
10.B
【解析】
自由落体运动为初速度为零的匀加速直线运动,每一秒时间相同,故每一秒内的平均速度与位移成正比,相同时间的位移比为
1:3:5:7(2n-1) n=1,2,3
由题意可得
解得
n=8
即第8秒内的平均速度是第3秒内的平均速度的3倍,B正确。
故选B。
11.C
【解析】
由速度和位移的关系得
代入数据可得
故C正确,ABD错误。
故选C。
12.A
【解析】
A.设物体落地前第2s内下落的高度为h,根据运动学公式可得
解得
h=35m
所以物体落地前2s内共下落
故A正确;
B.物体落地前1s初的瞬时速度大小为
物体落地时的速度大小为
故B错误;
C.根据自由落体运动规律可知物体下落后第1s内、第2s内、第3s内,每段位移之比为1∶3∶5,故C错误;
D.设物体开始下落到运动至窗户上边缘的时间为t1,到运动至窗户下边缘的时间为t2,则有
联立以上两式可得物体经过窗户所用的时间为
故D错误。
故选A。
13.BC
【解析】
A.自由落体运动速度公式为,可知时,v与t成正比,A错误;
B.自由落体运动速度公式为,可知时,v与t成正比,B正确;
C.自由落体运动的加速度恒为g,故C正确;
D.由自由落体运动的位移公式可知,x与t2成正比关系,D错误。
故选BC。
14.ABD
【解析】
A.自由落体需要满足两个条件,一是物体从静止释放,二是物体在下落过程中只受重力作用,纸片下落过程中受到空气阻力,不是自由落体运动,A正确;
B.根据自由落体的速度公式:
可知自由落体运动在开始连续的三个1 s末的速度之比为1∶2∶3,B正确;
C.竖直方向上做初速度为零的匀变速直线运动满足连续相等的时间内位移
h1∶h2∶h3∶……=1∶3∶5∶……
不一定是自由落体,C错误;
D.地球表面上物体自由落体加速度随纬度升高而增大,D正确。
故选ABD。
15.ABC
【解析】
A.轻重不同的物体自由下落的加速度相等,任一时刻速度、位移也相等,A正确;
B.下落相等的时间,根据
h=gt2
知位移相等,则平均速度相等,B正确;
C.根据
h=gt2
知,从开始下落1s内、2s内、3s内各自位移之比为1:4:9,C正确;
D.轻重不同的物体下落的快慢相同,D错误。
故选ABC。
16.BCD
【解析】
A.根据
可知,乙第一次抓住直尺的速度
A错误;
B.直尺下降的高度,根据
得
所以下落的高度最大时用的时间最长,所以第一次测量的反应时间最长,B正确;
C.若某同学的反应时间为,则下落的高度
大于该直尺的长度,所以将无法测量该同学的反应时间,C正确;
D.将计算出的反应时间对应到尺子上的长度时,可用上述方法直接测出“反应时间”,D正确。
故选BCD。
17.BCD
【解析】
A.设两球在空中相遇,所需时间为t,根据运动学公式可得
可得
而乙球的落地时间
两球在空中相遇的条件是
整理得
A错误;
B.若两球恰好在最高点相遇,满足的条件是
代入数据整理得
B正确;
C.由于
可得乙球能在下降过程中与甲球相遇,C正确;
D.当时,乙球还没有上升到最高点就与甲球相遇,D正确。
故选BCD。
18.AC
【解析】
取竖直向上方向为正方向,当物体运动到抛出点上方离抛出点15m时,位移为
x=15m
由竖直上抛运动的位移公式得
解得
t1=1s,t2=3s
当物体运动到抛出点下方离抛出点15m时,位移为
x′=-15m
由解得
或(负值舍去)
选项A、C正确,BD错误。
故选AC。
19.BC
【解析】
AB.取向下的方向为正方向,由
代值求得
故A错误,B正确;
CD.由
可得
故C正确,D错误。
故选BC。
20.AB
【解析】
A.物体上升的最大高度为
解得
上升的时间为
从最高点开始2s内下落的高度
所以5s内物体通过的路程为
A正确;
B.取竖直向上为正方向,则物体的加速度为
5s内物体的位移
方向竖直向上,B正确;
C.速度改变量为
大小为50m/s,方向竖直向下, C错误;
D.平均速度
方向竖直向上,D错误。
故选AB。
21.(1)10 s;(2)5 m;95 m;(3)125 m
【解析】
(1)由x=gt2,得落地时间
t= s=10 s
(2)第1 s内的位移
x1=gt12=×10×12 m=5 m
前9 s内的位移
x9=gt92=×10×92 m=405 m
所以最后1 s内的位移
x10=x-x9=500 m-405 m=95 m
(3)下落总时间的一半时间的位移即t′=5 s内的位移为
x5=gt′2=×10×52 m=125 m
22.1s或1+s
【解析】
规定初速度方向为正方向,g=-10m/s2,由公式
当x=5m时
解得
t1=1s
当x=-5m时
解得
t2=1+s
23.(1)0.2s;(2)3.2m
【解析】
(1)设滴水的时间间隔为T,可得
g(2T)2=0.8m
解得
T=0.2s
(2)水从屋檐下落到地面的时间
t=4T
则有
24.(1)4s;(2)60m;(3)30m/s
【解析】
(1)根据位移公式
h=
得
t=4s
(2)前2s的位移为
h==20m
所以最后两秒的位移为
h1=H-h=60m
(3)根据匀加速运动可知平均速度等于中间时刻的瞬时速度,所以最后两秒的平均速度为