2.4自由落体运动（含解析）课时作业--2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册(Word版含答案)

人教版高一物理必修第一册课时作业
自由落体运动
一、单选择题
1、伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论是
(　　)
A.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比
B.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比
C.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关
D.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关
2、甲物体的质量是乙物体的两倍,甲从H高处自由下落,同时乙从2H高处自由下落(H较大)。忽略空气阻力的影响,下列说法中正确的是(　　)
A.两物体下落到同一高度处速度大小相等
B.两物体下落到同一高度处所用时间相等
C.两物体在落地前的距离越来越大
D.两物体在落地前的任意1
s内位移相等
3、如图所示,只要测量了小明释放直尺到小张捏住直尺这段时间内直尺下落的高度h,就能确定小张的反应时间t,其所依据的关系式是(　　)
A.t=
B.t=
C.t=
D.t=
4、一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验,让一个质量为2
kg的小球从一定的高度自由下落,测得在第5
s内的位移是18
m,则
(
)
A.物体在2
s末的速度是20
m/s
B.物体在第5
s内的平均速度是3.6
m/s
C.物体在第2
s内的位移是20
m
D.物体在前5
s内的位移是50
m
5、一石块从楼房阳台边缘向下做自由落体运动到达地面,把它在空中运动的时间分为相等的三段,如果它在第一段时间内的位移是1.2
m,那么它在第三段时间内的位移是(　　)
A.1.2
m
B.3.6
m
C.6.0
m
D.10.8
m
6、在一竖直砖墙前让一个小石子自由下落,小石子下落的轨迹距离砖墙很近。现用照相机对下落的石子进行拍摄。某次拍摄的照片如图所示,AB为小石子在这次曝光中留下的模糊影迹。已知每层砖(包括砖缝)的平均厚度约为6.0
cm,A点距石子开始下落的竖直距离约1.8
m。估算照相机这次拍摄的“曝光时间”最接近（
）
A.2.0×10-1
s
B.2.0×10-2
s
C.2.0×10-3
s
D.2.0×10-4
s
7、距地面高5
m
的水平直轨道上A、B两点相距2
m,在B点用细线悬挂一小球,离地高度为h,如图。小车始终以4
m/s的速度沿轨道匀速运动,经过A点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下,小车运动至B点时细线被轧断,最后两球同时落地。不计空气阻力,取重力加速度的大小g=10
m/s2。可求得h等于（
）
A.1.25
m
B.2.25
m
C.3.75
m
D.4.75
m
8、做自由落体运动的物体,先后经过空中M、N两点时的速度分别为v1和v2,则下列说法中错误的是
(
)
A.MN间的距离:
B.物体经过MN中点时的速度为:
C.经过MN所用的时间为:
D.物体经过MN的平均速度:
二、多项选择题
9、关于重力加速度的下列说法中,正确的是(
)
A.重力加速度g是标量,只有大小,没有方向,通常计算中g取
B.在地球上不同的地方,g的大小不同,但它们相差不是很大
C.在地球上同一地点同一高度,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同
D.在地球上的同一地方,离地面高度越大,重力加速度g越小
10、在一次利用滴水法测重力加速度的实验中:让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里,调整水龙头,让前一滴水滴到盘子而听到声音时,后一滴恰好离开水龙头。从第1次听到水击盘声时开始数“1”并开始计时,数到“n”时听到水击盘声的总时间为T,用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h,即可算出重力加速度。则(
)
A.每一滴水从水龙头落到盘子的时间为
B.每一滴水从水龙头落到盘子的时间为
C.重力加速度的计算式为
D.重力加速度的计算式为
11、有一串佛珠,穿在一根长1.8
m的细线上,细线的首尾各固定一个佛珠,中间还有5个佛珠。从最下面的佛珠算起,相邻两个佛珠的距离为5
cm、15
cm、25
cm、35
cm、45
cm、55
cm,如图所示。某人向上提起线的上端,让线自由垂下,且第一个佛珠紧靠水平桌面。松手后开始计时,若不计空气阻力,g取10
m/s2,则第2、3、4、5、6、7个佛珠
(　　)
A.落到桌面上的时间间隔越来越大
B.落到桌面上的时间间隔越来越小
C.依次落到桌面上的速率关系为1∶2∶3∶4∶5∶6
D.其中第4个佛珠落到桌面上的速率为3
m/s
12、如图所示,在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c,离桌面高度分别为h1∶h2∶h3=3∶2∶1。若先后顺次释放a、b、c,三球刚好同时落到桌面上,不计空气阻力,则
(　　)
A.三者到达桌面时的速度之比是
∶∶1
B.三者运动时间之比为3∶2∶1
C.b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差
D.三个小球运动的加速度与小球受到的重力成正比,与质量成反比
13、科技馆中的一个展品如图所示,在较暗处有一个不断均匀滴水的水龙头,在一种特殊的间歇闪光灯的照射下,若使间歇闪光时间间隔正好与水滴从A下落到B的时间相同,可以看到一种奇特的现象:水滴似乎不再下落,而是像固定在图中的A、B、C、D四个位置不动。对出现的这种现象,下列描述正确的是(g取10
m/s2)(　　)
A.水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间满足tABB.间歇闪光的时间间隔是
s
C.水滴在相邻两点之间的位移满足sAB∶sBC∶sCD=1∶3∶5
D.水滴在各点的速度之比满足vB∶vC∶vD=1∶4∶9
三、非选择题
14、有一根长L=5
m的铁链悬挂在某楼顶上,楼中有一窗口,窗口上沿离铁链的悬点H=25
m。当铁链从静止开始下落后始终保持竖直,不计空气阻力。求:
(1)铁链的下端A下落到窗口的上沿B时,铁链的速度大小。
(2)接着铁链经过整个窗口用了t=0.3
s的时间,窗口的高度h为多少?(g=10
m/s2)
15、如图所示,有一根长的木棍,悬挂在某房顶上,木棍的上端与窗台上沿的竖直距离,窗口高为。某时刻木棍脱落,不计空气阻力,g取。求:
(1)从脱落开始计时,木棍下端到达窗口上沿所用的时间;
(2)木棍下端到达窗口上沿到完全通过窗口所用的时间。
16、如图,宽为L的竖直障碍物上开有间距d=0.6
m的矩形孔,其下沿离地高h=1.2
m,离地高H=2
m
的质点与障碍物相距x。在障碍物以v0=4
m/s匀速向左运动的同时,质点自由下落。为使质点能穿过该孔,L的最大值为多少?若L=0.6
m,x的取值范围如何?(g取10
m/s2)
17、用滴水法可以测定重力加速度的值，方法：在自来水龙头下面固定一块挡板A，使水一滴一滴连续地滴落到挡板上，如图所示，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一滴水滴在挡板上的声音的同时，下一滴水刚好开始下落．首先量出水龙头口离挡板的高度h，再用秒表计时，计时方法：当听到某一滴水滴在挡板上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2，3…”，一直数到“n”时，按下秒表按钮停止计时，读出秒表的示数为t.
(1)写出用上述所测量数据计算重力加速度g的表达式：
___________________.
(2)为了减小误差，改变h的数值，测出多组数据，记录在表格中(表中t′是水滴从水龙头口到A板所用的时间，即水滴在空中运动的时间)，请在图中所示的坐标纸上作出适当的图象，并利用图象求出重力加速度g的值：g＝____________(保留两位有效数字)．
次数
高度h/cm
空中运动时间t′/s
1
20.10
0.20
2
25.20
0.23
3
32.43
0.26
4
38.45
0.28
5
44.00
0.30
6
50.12
0.32
答案与解析
1、B
解析：伽利略在著名的斜面实验中得出倾角一定时,的比值保持不变,推出小球在斜面上的速度与时间成正比,故A错误,B正确;倾角不同,的比值不同,即斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角有关,且倾角越大,速度越大,所用时间越短,故C、D错误。
2、D
解析；根据v2=2gh可知,下落到同一高度,由于下落高度不同,故速度不同,故A错误;根据h=gt2可知,下落到同一高度,由于下落高度不同,故所需时间不同,故B错误;甲、乙同时释放,都做自由落体运动,两者间的距离不变,故C错误;根据h=gt2可知,在落地前的任意1
s内位移相等,故D正确。
3、C
解析：根据题意分析,直尺下落可看成自由落体运动,由自由落体运动公式h=gt2,可得t=,C正确。
4、D
解析：第5
s内的位移是18
m,有:x=g-g=18
m,t1=5
s,t2=4
s,解得:g=4
m/s2,所以2
s末的速度:v=gt=8
m/s,故A错误;第5
s内的平均速度:==
m/s=18
m/s,故B错误;
t=2
s,t′=1
s,物体在第2
s内的位移:x′=gt2-gt′2=8
m-2
m=6
m,故C错误;物体在前5
s内的位移:x″=g=×4×25
m=50
m,故D正确。
5、C
解析；由自由落体运动的规律知:第T内、第2T内、第3T内、…、第nT内的位移之比s1∶s2∶s3∶…∶sn=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。第一段时间内的位移为1.2
m,则第三段时间内的位移s=1.2×5
m=6.0
m,故选C。
6、B
解析：因为石子在曝光时间内的位移远小于A点距石子开始下落点的竖直距离,则可以用石子在A点的瞬时速度代替AB段的平均速度,由自由落体规律有vA==6
m/s,则曝光时间为t==0.02
s。
7、A
解析；小车由A运动到B的时间
s=0.5
s,两小球都做自由落体运动,5m=gt2,h=g(t-0.5
s)2,联立解得h=1.25
m,A正确。
8、C
Jx
:根据位移速度公式可知:h=,故A正确;根据位移速度公式可知:2g=v′2-,2g=-v′2,解得:v′=,故B正确;根据v=v0+gt得:t=,故C错误;匀变速直线运动平均速度=,故D正确。
二、多项选择题
9、BCD
解析：g是矢量,方向竖直向下,在地球表面的不同地方,g的大小不同,但都在左右,故A错,B对。在地球上的同一地点同一高度,g值相同,但g随高度的增大而减小,C、D正确。
10、BD
Jx
:从第1次听到水击盘声开始计数为“1”,当数到“n”时,共经历了n-1个水滴下落的时间,故每一滴水从水龙头落到盘子的时间为t=,故A错误,B正确;由h=gt2,可得:g=,故C错误,D正确。
11、CD
Jx
:佛珠同时做自由落体运动,下降的位移之比为1∶4∶9∶16∶25∶36。根据h=gt2,知落地的时间之比为1∶2∶3∶4∶5∶6,知落到桌面上的时间间隔相等,故A、B错误。根据v=gt知,依次落到桌面上的速率关系为1∶2∶3∶4∶5∶6,故C正确。第4个佛珠距离地面的高度为45
cm,则v==3
m/s,故D正确,故选C、D。
12、AC
Jx
:小球从某高度落下时,根据v2=2gh可知,到达桌面的速度为v=,因为球离桌面高度分别为h1∶h2∶h3=3∶2∶1,所以三者到达桌面时的速度之比是∶∶1,选项A正确;根据h=gt2,故小球的运动时间t=,故三者运动时间之比为∶∶1,选项B错误;b与a开始下落的时间差为-,c与b开始下落的时间差为-1,因为(-)-(-1)=-2+1<0,
所以b与a开始下落的时间差较小,选项C正确;三个小球运动的加速度与小球的重力、质量无关,选项D错误。
13、BC
Jx
:由题目描述的物理情景可知:光源间歇发光,发光间隔可由h=gt2求出,t=,代入数据可得t=
s,B对。由初速度为零的匀变速直线运动规律可知A错,C对,D错。
三、非选择题
14、解析：(1)由位移时间公式:v2=2g(H-L)
代入数据解得:v=20
m/s。
(2)根据位移时间公式可得继续下落的过程有:
L+h=vt+gt2
代入数据解得:h=1.45
m。
答案:(1)20
m/s
(2)1.45
m
15、答案：(1)0.9
s
(2)0.2
s
解析：(1)根据得木棍下端到达窗口上沿所用的时间为
(2)根据得木棍上端离开窗口下沿的时间为
木棍下端到达窗口上沿到完全通过窗口所用时间为。
16、解析：质点做自由落体运动,有H-d-h=g、H-h=g,解得t1=0.2
s、t2=0.4
s,则L的最大值为v0Δt=v0(t2-t1)=4×(0.4-0.2)
m=0.8
m。
若L=0.6
m,x的最小值为v0t1=4×0.2
m=0.8
m,
x的最大值为v0t2-L=4×0.4
m-0.6
m=1
m,
所以x的取值范围是0.8～1
m。
答案:0.8
m　0.8～1
m
17、解析：(1)滴水的周期就是水滴下落的时间，所以t′＝，由h＝gt′2得g＝.
(2)描点如图所示，求出斜率k＝＝g可求得g.解得g＝9.6
m/s2.
答案：(1)g＝
(2)图见正确解答　9.6
m/s2