2.4 自由落体运动
一、单选题
1.一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1kg的小球从一定的高度静止自由下落,测得在第5s内的位移是18m,则( )
A.小球在2s末的速度为 B.小球在第5s内的平均速度是
C.该星球上的重力加速度为 D.小球在5s内的位移是50m
2.一个物体做自由落体运动,速度—时间图象正确的是( )
A. B.
C. D.
3.自由下落的物体,在任何相邻的单位时间内下落的距离之差h和平均速度之差在数值上分别等于( )
A. 2g B. C.g g D.g 2g
二、多选题
4.下列说法正确的是( )
A.初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动
B.仅在重力作用下的运动叫做自由落体运动
C.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动
D.当空气阻力可以忽略不计时,物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动
5.关于自由落体加速度,下列说法正确的是( )
A.物体的质量越大,下落时加速度就越大
B.在同一高度同时由静止释放一大一小两个金属球,二者同时着地,说明二者运动的加速度相同,这个加速度就是当地的自由落体加速度
C.北京的自由落体加速度为9.8m/s2,说明在北京做自由落体运动的物体每经过1s速度增加9.8m/s
D.北京和深圳的自由落体加速度方向都竖直向下
6.关于自由落体运动,下列说法正确的是( )
A.物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动
B.如果物体所受空气阻力比重力小得多,空气阻力可以忽略不计,这时物体从静止开始下落的运动是自由落体运动
C.一个棉花团由静止开始下落的运动就是自由落体运动
D.熟透的苹果从树枝静止下落的运动可被视为自由落体运动
7.物体从某高度处开始做自由落体运动,从开始到落到地面的平均速度为10m/s(g取10m/s2),则下列说法正确的是( )
A.下落一半高度时的瞬时速度为10m/s
B.落地前瞬间的速度是20m/s
C.物体下落的高度是20m
D.第3s内物体下落25m
8.在忽略空气阻力情况下,让一轻一重的两块石块从同一高度同时自由下落,则关于两块石块的运动,下列说法正确的是( )
A.重的石块落得快,先着地
B.轻的石块落得快,先着地
C.在着地前的任一时刻,两块石块具有相同的速度,相同的位移和相同的加速度
D.两块石块在下落段时间内的平均速度相等
9.甲、乙两球从同一高度相隔1 s先后自由落下,在下落过程中( )
A.两球的距离始终不变
B.两球的距离越来越大
C.两球的速度差越来越大
D.两球的速度差始终不变
10.一小球从空中由静止释放,不计空气阻力(g取10 m/s2).下列说法正确的是( )
A.第2 s末小球的速度为20 m/s
B.前2 s内小球的平均速度为20 m/s
C.第2 s内小球的位移为10 m
D.前2 s内小球的位移为20 m
11.甲、乙两物体,m甲=2m乙,甲从20m高处自由落下,1s后乙从10m高处自由落下,不计空气阻力,在两物体落地之前,正确的说法是( )
A.落地前同一时刻甲的速度大
B.落地前同一时刻两物体的速度相同
C.各自下落1m时,两物体速度相同
D.落地前瞬间甲、乙的速度大小之比为2∶1
12.为了测出某楼房的高度,让一小石块从该楼顶自由下落,不计空气阻力,重力加速度已知,测出下列哪个物理量就可以算出该楼房的高度( )
A.石块下落到地面的总时间
B.石块落地前的瞬时速度
C.石块落地前最后1s的位移
D.石块的质量
13.如图所示,竖直方向上的AE被分成四个长度相等的部分,即AB=BC=CD=DE,一物体从A点由静止释放,不计空气阻力,下列结论正确的是( )
A.物体通过每一部分的过程中速度增量相等
B.物体到达各点的速度之比
C.物体从A点运动到E点的全过程平均速度
D.物体经过各段的时间之比
14.有一直升飞机停在200m高的空中静止不动,有一乘客从窗口由静止每隔1 s释放一个钢球,则钢球在空中的排列情况下列说法正确的是
A.相邻钢球间距离相等;
B.越靠近地面,相邻钢球间的距离越大;
C.早释放的钢球落地时的速度大
D.在落地前同一时刻,早释放的钢球速度总是比晚释放的钢球速度大;
15.如图所示,在一个水平桌面上方有三个金属小球a、b、c,高度分别为h1、h2、h3,且h1∶h2∶h3=3∶2∶1.若先后由静止依次释放小球a、b、c,三小球刚好同时落到桌面上,不计空气阻力,则( )
A.三小球到达桌面时的速度大小之比是3∶2∶1
B.三小球运动时间之比为∶∶1
C.小球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.小球b与a开始下落的时间差大于c与b开始下落的时间差
16.小球从竖直砖墙某位置由静止释放,用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到了如图中1、2、3、4、5所示的小球在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,每块砖的厚度均为d。根据图中的信息,下列判断正确的是( )
A.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
三、实验题
17.某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量学校所在地的重力加速度。某同学打出一条较为理想的纸带如图乙所示,把开始打的模糊不清的点去掉,把清晰的第一个点标记为1,随后连续的几个点依次标记为2、3、4.测量出的各点间的距离已标在纸带上,已知打点计时器的打点周期为0.02s。
(1)为完成此实验,除了图甲中已有的器材外,还需要的实验器材有______;(填选项字母)
A.刻度尺 B.停表 C.8V的交流电源 D.220V的交流电源
(2)打点2时重物的瞬时速度为______m/s,学校所在地的重力加速度约为______m/s2(计算结果均保留3位有效数字);
(3)若该同学通过实验测得的重力加速度值比公认值偏小,则可能的原因是______。
A.电源电压变低了
B.电源电压变高了
C.该同学采用了先打点后让纸带下落的操作
D.纸带与打点计时器限位孔之间有摩擦
四、解答题
18.如图所示,在有空气的玻璃管中,金属片比羽毛下落得快,在抽掉空气的玻璃管中,金属片和羽毛下落快慢相同。
(1)为什么物体下落快慢相同?
(2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动?
19.一小球从离地面500m处自由落下,不计空气阻力,取,求:
(1)小球落到地面需要的时间.
(2)小球在开始下落后第1s内的位移大小和最后1s内的位移大小.
(3)小球在下落时间为总下落时间一半时的位移大小.
20.如图所示,一滴雨滴从离地面20m高的楼房屋檐自由下落,下落途中用△t=0.2s的时间通过一个窗口,窗口的高度为2m,g取10m/s2 ,问:
(1)雨滴落地的速度大小;
(2)雨滴落地前最后1s内的位移大小;
(3)屋檐离窗的上边框有多高?
21.如下图所示,直杆长L1=0.5m,圆筒高为L2=3.7m。直杆位于圆筒正上方H=0.8m处。直杆从静止开始做自由落体运动,并能竖直穿越圆筒。试求(取g=10m/s2)
(1)由释放到直杆下端刚好开始进入圆筒时经历的时间t1;
(2)直杆穿越圆筒所用的时间t。
22.为了测出井口到水面的距离,让一个小石块从井口自由落下,经过2.5s后听到石块击水的声音,估算井口到水面的距离,考虑到声音在空气中传播需要一定的时间,估算结果偏大还是偏小。
23.有一矿井深125m,在井口每隔一定时间自由下落一个小球,重力加速度g=10m/s2,当第11个小球刚好从井口下落时,第1个小球恰好到井底,则相邻两个小球开始下落的时间间隔为多少 这时第3个小球和第5个小球相隔多远
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1页
参考答案
1.D
【详解】
AC.第5s内的位移是18m,有
gt12﹣gt22=18m
t1=5s,t2=4s,解得
g=4m/s2
所以2s末的速度
v=gt=8m/s
故AC错误;
B.第5s内的平均速度
故B错误。
D.物体在5s内的位移
x=gt2=×4×25m=50m
故D正确。
故选D。
2.C
【详解】
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
A.表示物体做匀速直线运动,A错误;
B.表示物体做初速度不为零的匀减速直线运动,B错误;
C.表示物体做初速度为零的匀加速直线运动,C正确;
D.做的是初速度不为零的匀加速直线运动,D错误。
故选C。
3.C
【详解】
在第1个单位时间T=1秒内,下落距离是
在第1个单位时间内的平均速度
在第2个单位时间T=1秒内﹐下落距离是h2,则有
在第2个单位时间内的平均速度
所以有
故ABD错误,C正确。
故选C。
4.CD
【详解】
ABC.自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动,选项AB错误,C正确;
D.当空气阻力比较小,可以忽略不计时,物体由静止开始自由下落的运动也可视为自由落体运动,选项D正确.
5.BCD
【详解】
A.自由落体运动是忽略空气阻力的运动,无论质量大小,下落时加速度都是g,A错误;
B.在同一高度释放的金属球受到的空气阻力远小于小球的重力,金属球做自由落体运动,故球运动的加速度为当地自由落体加速度,B正确;
C.加速度等于单位时间内速度的变化量,当地自由落体加速度为9.8m/s2,则物体在该处自由下落的过程中,每秒速度都增加9.8m/s,C正确;
D.地球表面各处的自由落体加速度值大小略有差别,其方向均竖直向下,D正确。
故选BCD。
6.BD
【详解】
A.自由落体运动是从静止开始、只在重力作用下的运动,选项中没有明确物体只受重力作用,A错误;
BCD.如果空气阻力比重力小得多可以忽略不计,从静止下落的物体的运动可以看成自由落体运动,棉花下落时阻力不能忽略,而苹果下落时阻力可以忽略,BD正确,C错误。
故选BD。
7.BC
【详解】
根据平均速度
=
物体落地前瞬间的速度
v=2×10m/s=20m/s
根据
v2=2gh
v′2=2g·
可得,下落一半高度时的速度
v′=v=10m/s
A错误,B正确;
C.物体下落的高度
h==m=20m
C正确;
D.物体落地的时间
t==s=2s
则第3s内下落的位移为零,D错误。
故选BC。
8.CD
【详解】
因都做v=0,a=g的匀加速直线运动,情况完全相同.
思路分析:同时做自由落体运动,它们的运动规律相同,然后根据相关公式分析
试题点评:本题考查了对自由落体运动的理解,关键明白自由落体就是初速度为零加速度为g的匀加速直线运动,
9.BD
【详解】
设乙运动的时间为t,则甲运动的时间为t+1
AB:两球的距离,两球间距离随着时间的推移越来越大.故A项错误,B项正确.
CD:两球的速度差,两球的速度差始终不变.故C项错误,D项正确.
10.AD
【详解】
小球在第2s末的速度为,故A正确;小球在前2s内的位移为,故小球在前2s内的平均速度为,故B错误,D正确;小球在第2s内的位移为,故C错误.
11.AC
【详解】
AB.设甲下落时间为t,则甲、乙的速度分别为
可知,落地前同一时刻甲的速度大,A正确,B错误;
CD.由
可知,当各自下落1m时,两物体速度相同,落地前瞬间甲、乙的位移之比为2:1,故速度之比为,C正确,D错误。
故选AC。
12.ABC
【详解】
A.根据位移—时间公式h=gt2,知道下落的总时间,可以求出该楼房的高度,故A正确;
B.根据2gh=v2可知,知道石块落地前的瞬时速度就可以求出该楼房的高度,故B正确;
C.设运动时间为t,由落地前最后1s的位移根据
Δx=xt-xt-1
即
gt2-g(t-1)2=Δx
可以算出下落的总时间,根据位移—时间公式h=gt2,知道下落的总时间,可以求出该楼房的高度,故C正确;
D.已知石块的质量无法求出该楼房的高度,故D错误。
故选ABC。
13.BC
【详解】
AB.物体从A点由静止释放,由,又AB=BC=CD=DE,所以
则
故A错误,B正确;
C.根据运动学规律,初速度为零的匀加速直线运动中,连续相等的时间内位移之比为1:3,则B点是A运动到E的中间时刻,物体从A运动到E的全过程平均速度等于中间时刻的瞬时速度,所以物体从A运动到E的全过程平均速度
故C正确;
D.因为v=at,初速度为零的匀加速运动的推论
故D错误。
故选BC。
14.BD
【详解】
初速度为零的匀加速直线运动,在连续相等的时间间隔内,位移之比为1:3:5:…,故越靠近地面,相邻球间的距离越大,故A错误,B正确;根据位移时间关系公式,有v2=2gh;解得:v=,故钢球落地速度都相等,故C错误;在落地前,早释放的钢球加速运动时间长,故速度大,故D正确;故选BD.
【点睛】
本题关键是明确钢球的运动性质,然后选择恰当的运动学公式进行分析讨论;同时初速度为零的匀加速直线运动的几个推论对自由落体运动也是成立的.
15.BC
【详解】
A.由v2=2gh,得
则三小球落到桌面时的速度大小之比
v1∶v2∶v3=∶∶1
A错误;
B.又由h=gt2,得
则三小球运动时间之比
t1∶t2∶t3=∶∶1
B正确;
C.设小球b与a开始下落的时间差为Δt1,小球c与b开始下落的时间差为Δt2,则由B选项的分析可得
Δt1∶Δt2=(-)∶(-1)
比值小于1,因此小球b与a开始下落的时间差小于小球c与b开始下落的时间差,C正确,D错误。
故选BC。
16.BCD
【详解】
A.根据初速度为零的匀变速直线运动规律,连续相等时间位移之比为1:3:5…,A错误;
B.因为连续相等时间位移之差相等,所以小球做匀加速直线运动。B正确;
C.根据匀变速直线运动的规律得
解得
C正确;
D.小球在位置3的速度为
D正确。
故选BCD。
17.AC 0.385 9.50 D
【详解】
(1)A.实验中需要测量计数点之间的距离,即需要刻度尺,故A正确;
B.实验的过程中打点计时器可记录重物运动的时间,所以不需要停表,故B错误;
CD.电磁打点计时器使用8V的交流电源,故C正确,D错误。
故选AC。
(2)根据某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度,可得打点2时重物的瞬时速度
根据逐差法,可得重力加速度
(3)由于纸带与打点计时器限位孔之间存在摩擦、重物受到空气阻力等,使重力加速度的测量值小于真实值,与电压无关,故D正确,ABC错误。
故选D。
18.(1)因为没有空气阻力;(2)空气的阻力作用可以忽略
【详解】
略
19.(1)10s (2)5m 95m (3)125m
【详解】
(1)小球做自由落体运动,根据可得
.
(2)第1s内的位移
前9s内的位移
最后1s内的位移
.
(3)
位移
.
20.(1)20m/s(2)15m(3)4.05m
【详解】
(1),得s
雨滴落地的速度:
(2)雨滴在第1s内的位移:
雨滴落地前最后1s内的位移大小:
(3)设屋檐离窗的上边框为x0,雨滴从屋檐运动到窗的上边框时间为t0,
联立上述两式,得
21.(1)0.4s;(2)0.6s
【详解】
(1)根据自由落体运动有:
解得
(2)根据自由落体运动规律有:
计算得出:
则直杆穿越圆筒所用的时间
22.井口到水面的距离为31.25m;估算值偏大
【详解】
估算时可以不考虑声音传播所需要的时间.小石块做自由落体运动,运动时间为2.5s,
根据自由落体运动的位移时间公式可知
声音在空中传播需要时间,故实际做自由落体的时间小于听到击水声音的时间,根据自由落体运动的位移时间公式
可知,实际值小于估算值,故估算值偏大.
23.0.5s;35m
【详解】
每一个小球自由下落的时间是
依题意,第1个球刚落至井底的瞬间,第11球刚好在井口,因此空中有9个球在下落,并存在相等的10个时间间隔△t,故
此时第3个小球已下落了8△t的时间,第5个小球已下落了6△t的时间,因此它们相距△h
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