人教版高中物理必修一 第2章 第4节 自由落体运动 (Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修一 第2章 第4节 自由落体运动 (Word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 112.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-07 11:04:14 | ||
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文档简介
人教版高中物理必修一 第2章 第4节 自由落体运动
一、单项选择题（共8小题；共32分）
1. 从地面竖直向上抛出一个物体，空气的阻力可以忽略不计。在整个运动过程中速度 和时间 的关系是下图中的（以竖直向上的方向为速度的正方向）
A. B.
C. D.
2. 从某高处由静止释放一粒小石子，经过 从同一点再由静止释放另一粒小石子，不计空气阻力，则在它们落地之前的任一时刻
A. 两粒石子间的距离将保持不变，速度之差保持不变
B. 两粒石子间的距离将不断增大，速度之差保持不变
C. 两粒石子间的距离将不断增大，速度之差也越来越大
D. 两粒石子间的距离将不断减小，速度之差也越来越小
3. 高空坠物的破坏力很大，一块手掌大的西瓜皮从 楼高空抛下可能让人当场丧命，这样的悲剧在各地屡屡上演。一空罐头盒从某楼层上自由落下（忽略空气阻力），所用时间为 。（ 取 ，楼层高度约为 ）该罐头盒可能来自
A. 层 B. 层 C. 层 D. 层
4. 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 ，那么它在第三段时间内的位移是
A. B. C. D.
5. 如图所示，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 、 、 、 、 、 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 ，每块砖的厚度为 。根据图中的信息，下列判断不正确的是
A. 位置“”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“”的速度为
6. 年 月 日凌晨 时许，洞察号探测器成功登陆火星，假设未来的某一天，宇航员在火星上距地面 高处由静止释放一重物，测得重物经过 落到火星表面，则下列说法正确的是
A. 火星表面的重力加速度大小为
B. 重物落地时的速度大小为
C. 重物落地前的 内位移大小为
D. 重物下落过程中，任意相邻 内的位移之差为
7. 在离地高 处，沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球，它们的初速度大小均为 ，不计空气阻力，两球落地的时间差为
A. B. C. D.
8. 一杂技演员，用一只手抛球。他每隔 抛出一球，接到球便立即把球抛出。已知除抛、接球的时刻外，空中总有 个小球，将球的运动近似看作是竖直方向的运动，不计空气阻力，球到达的最大高度是（高度从抛球点算起， 取 ）
A. B. C. D.
二、双项选择题（共4小题；共16分）
9. 关于自由落体运动，下列说法中正确的是
A. 一张纸片在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
B. 一个钢球在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
C. 在地球表面同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同
D. 轻物体和重物体的重力加速度不同
10. 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 下落到 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 、 、 、 四个位置不动。对出现的这种现象，下列描述正确的是（ 取 ）
A. 水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间满足
B. 间歇闪光的时间间隔是
C. 水滴在相邻两点之间的位移满足
D. 水滴在各点的速度之比满足
11. 在地球表面同一地点不同高度同时释放两个铅球（不计空气阻力），则在均未落地前，两者
A. 在任一时刻具有相同的加速度、位移和速度
B. 落地的时间间隔取决于两铅球释放时的高度
C. 在第 内、第 内、第 内位移之比都为
D. 两铅球的距离和速度差都越来越大
12. 某物体以 的初速度竖直上抛，不计空气阻力， 取 ， 内物体的
A. 路程为 B. 位移大小为 ，方向向上
C. 速度改变量的大小为 D. 平均速度大小为 ，方向向上
三、解答题（共3小题；共39分）
13. 某跳伞运动员做低空跳伞表演。他离开悬停的飞机后先做自由落体运动，当距离地面 时开始打开降落伞，到达地面时速度减为 。如果认为开始打开降落伞直至落地前运动员在做匀减速运动，加速度大小为 ， 取 ，求：
（1）运动员打开降落伞时的速度是多少
（2）运动员离开飞机时距地面的高度为多少
（3）运动员离开飞机后，经过多长时间才能到达地面
14. 气球以 的速度从地面匀速上升，上升过程中从气球上掉落一个小物体，该物体离开气球后经 着地。小物体离开气球后，气球以 的加速度匀加速上升。不计空气阻力， 取 。求：
（1）小物体离开气球时，气球的高度；
（2）小物体着地时，气球距地面的高度。
15. 某校一课外活动小组自制一枚火箭，设火箭从地面发射后，始终在垂直于地面的方向上运动。火箭点火后可认为做匀加速直线运动，经过 到达离地面 高处时燃料恰好用完，若不计空气阻力，取 ，求：
（1）燃料恰好用完时火箭的速度大小；
（2）火箭上升离地面的最大高度；
（3）火箭从发射到落回地面过程的总时间。（结果可保留根号）
答案
第一部分
1. D
【解析】以竖直向上的方向为速度的正方向，物体初速度为正，且速率逐渐减小，当到达最高点后，物体变为向下加速，所以速度为负且速率逐渐增大。在 图象中用正负表示速度的方向，其绝对值表示速度的大小，图线的斜率表示加速度。由于物体的加速度方向向下，所以为负，即全过程中 图线为向下倾斜的直线。因此选项D正确。
2. B
【解析】当第一粒石子运动的时间为 时，第二粒石子运动的时间为 （国际单位制）。
由①③得：
由②④得：
因此， 随 增大， 不变，B选项正确。
3. B
【解析】由 知罐头盒下落的高度为 ，由于楼层高度约为 ，所以 ，所以罐头盒可能来自 层，选项B正确。
4. C
【解析】由自由落体运动的规律知：第 内、第 内、第 内、 、第 内的位移之比 。第一段时间内的位移为 ，则第三段时间内的位移 ，故选C。
5. A
【解析】由题图可以知道每两个相邻位置之间的距离差是一样的，由 可知，，B、C正确；小球在位置 的瞬时速度的大小为 、 之间的平均速度的大小，所以 ，D正确；由于 ，故 ，A错误。
6. A
【解析】根据位移时间关系式 知火星表面的重力加速度 ，故A正确；根据速度时间关系式 ，故B错误；前 内位移为 ，，故C错误；重物下落过程中，任意相邻 内的位移之差 ，故D错误。
7. A
【解析】根据竖直上抛运动的对称性，可知向上抛出的小球落回到出发点时的速度大小也是 ，之后的运动情况与竖直下抛相同。因此，上抛的小球与下抛的小球运动的时间差为 ，A正确。
8. C
【解析】被杂技演员抛出的小球在空中做竖直上抛运动。考虑到空中总有四个小球，其边界情况为：空中第 个小球将要落到演员的手中，如图所示。也就是说，抛出的小球在空中运动的时间是 。再根据竖直上抛运动上升过程和下降过程具有对称性，可知第 个小球抛出后经过 到达最高点。小球到达的最大高度 。
第二部分
9. B， C
【解析】地球表面有空气，纸片受到空气阻力较大，不能忽略，钢球受的阻力比重力小得多，可以忽略，因此钢球的自由下落可以看成自由落体运动，纸片的自由下落不能看成自由落体运动，A错误，B正确；重力加速度是矢量，方向竖直向下，在地球表面不同的地方，重力加速度 的大小一般不同，在地球表面同一地点， 的值都相同，但随着高度的增大， 的值逐渐减小，重力加速度与物体的质量无关，C正确，D错误。
10. B， C
【解析】由题目描述的物理情景可知：光源间歇发光，发光间隔可由 求出，，代入数据可得 ，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。
11. A， B
【解析】两铅球做自由落体运动的加速度都为 ，由 ， 可判断A正确；两铅球做自由落体运动的时间由高度决定，故落地的时间间隔也由高度决定，B正确；第 内、第 内、第 内位移之比为 ，C错误；因为同时释放，任意时刻速度相同，故速度之差为 ，任意时间内下落的高度相同，故两球距离不变等于释放时高度之差，D错误。
12. A， B
【解析】物体上升的时间 ，物体上升的最大高度 ；物体从最高点自由下落 的高度 。运动过程如图所示，
则总路程为 ，A正确。 末物体离抛出点的距离为 ，即位移大小为 ，方向向上，B正确。取向上为正方向， 末物体的速度改变量 ，即速度改变量的大小为 ，方向向下，C错误。平均速度 ，方向向上，D错误。
第三部分
13. （1）
【解析】减速过程，根据 可知，运动员打开降落伞时的速度 。
（2）
【解析】运动员从飞机上跳下到打开降落伞时下落的高度：，
则运动员离开飞机时距地面的高度为 。
（3）
【解析】运动员从飞机上跳下到打开降落伞所用的时间：，
打开降落伞到落地所用的时间：，
运动员离开飞机后到达地面所用的时间：。
14. （1）
【解析】设气球的初速度方向为正方向，，，，物体离开气球时，气球的高度：，
代入数据，解得：。
（2）
【解析】物体下落过程中，气球继续上升：，
代入数据，解得：。
小物体着地时，气球距地面的高度为：，
解得：。
15. （1）
【解析】设燃料用完时火箭的速度为 ，所用时间为 。
火箭的上升运动分为两个过程过程，第一个过程做匀加速上升运动，第二个过程做竖直上抛运动。
对第一个过程有 ，代入数据解得 。
（2）
【解析】对第二个过程有 ，代入数据解得
所以火箭上升离地面的最大高度 。
（3）
【解析】方法一：分段法
从燃料用完到运动至最高点的过程中，由 得，
从最高点落回地面的过程中 ，而 ，代入得
故总时间 。
方法二：全程法
考虑火箭从燃料用完到落回地面的全过程，以竖直向上为正方向，全过程为初速度 ，加速度 ，位移 的匀变速直线运动，即有 ，代入数据解得 或 （舍去），故 。
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一、单项选择题（共8小题；共32分）
1. 从地面竖直向上抛出一个物体，空气的阻力可以忽略不计。在整个运动过程中速度 和时间 的关系是下图中的（以竖直向上的方向为速度的正方向）
A. B.
C. D.
2. 从某高处由静止释放一粒小石子，经过 从同一点再由静止释放另一粒小石子，不计空气阻力，则在它们落地之前的任一时刻
A. 两粒石子间的距离将保持不变，速度之差保持不变
B. 两粒石子间的距离将不断增大，速度之差保持不变
C. 两粒石子间的距离将不断增大，速度之差也越来越大
D. 两粒石子间的距离将不断减小，速度之差也越来越小
3. 高空坠物的破坏力很大，一块手掌大的西瓜皮从 楼高空抛下可能让人当场丧命，这样的悲剧在各地屡屡上演。一空罐头盒从某楼层上自由落下（忽略空气阻力），所用时间为 。（ 取 ，楼层高度约为 ）该罐头盒可能来自
A. 层 B. 层 C. 层 D. 层
4. 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 ，那么它在第三段时间内的位移是
A. B. C. D.
5. 如图所示，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 、 、 、 、 、 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 ，每块砖的厚度为 。根据图中的信息，下列判断不正确的是
A. 位置“”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“”的速度为
6. 年 月 日凌晨 时许，洞察号探测器成功登陆火星，假设未来的某一天，宇航员在火星上距地面 高处由静止释放一重物，测得重物经过 落到火星表面，则下列说法正确的是
A. 火星表面的重力加速度大小为
B. 重物落地时的速度大小为
C. 重物落地前的 内位移大小为
D. 重物下落过程中，任意相邻 内的位移之差为
7. 在离地高 处，沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球，它们的初速度大小均为 ，不计空气阻力，两球落地的时间差为
A. B. C. D.
8. 一杂技演员，用一只手抛球。他每隔 抛出一球，接到球便立即把球抛出。已知除抛、接球的时刻外，空中总有 个小球，将球的运动近似看作是竖直方向的运动，不计空气阻力，球到达的最大高度是（高度从抛球点算起， 取 ）
A. B. C. D.
二、双项选择题（共4小题；共16分）
9. 关于自由落体运动，下列说法中正确的是
A. 一张纸片在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
B. 一个钢球在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
C. 在地球表面同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同
D. 轻物体和重物体的重力加速度不同
10. 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 下落到 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 、 、 、 四个位置不动。对出现的这种现象，下列描述正确的是（ 取 ）
A. 水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间满足
B. 间歇闪光的时间间隔是
C. 水滴在相邻两点之间的位移满足
D. 水滴在各点的速度之比满足
11. 在地球表面同一地点不同高度同时释放两个铅球（不计空气阻力），则在均未落地前，两者
A. 在任一时刻具有相同的加速度、位移和速度
B. 落地的时间间隔取决于两铅球释放时的高度
C. 在第 内、第 内、第 内位移之比都为
D. 两铅球的距离和速度差都越来越大
12. 某物体以 的初速度竖直上抛，不计空气阻力， 取 ， 内物体的
A. 路程为 B. 位移大小为 ，方向向上
C. 速度改变量的大小为 D. 平均速度大小为 ，方向向上
三、解答题（共3小题；共39分）
13. 某跳伞运动员做低空跳伞表演。他离开悬停的飞机后先做自由落体运动，当距离地面 时开始打开降落伞，到达地面时速度减为 。如果认为开始打开降落伞直至落地前运动员在做匀减速运动，加速度大小为 ， 取 ，求：
（1）运动员打开降落伞时的速度是多少
（2）运动员离开飞机时距地面的高度为多少
（3）运动员离开飞机后，经过多长时间才能到达地面
14. 气球以 的速度从地面匀速上升，上升过程中从气球上掉落一个小物体，该物体离开气球后经 着地。小物体离开气球后，气球以 的加速度匀加速上升。不计空气阻力， 取 。求：
（1）小物体离开气球时，气球的高度；
（2）小物体着地时，气球距地面的高度。
15. 某校一课外活动小组自制一枚火箭，设火箭从地面发射后，始终在垂直于地面的方向上运动。火箭点火后可认为做匀加速直线运动，经过 到达离地面 高处时燃料恰好用完，若不计空气阻力，取 ，求：
（1）燃料恰好用完时火箭的速度大小；
（2）火箭上升离地面的最大高度；
（3）火箭从发射到落回地面过程的总时间。（结果可保留根号）
答案
第一部分
1. D
【解析】以竖直向上的方向为速度的正方向，物体初速度为正，且速率逐渐减小，当到达最高点后，物体变为向下加速，所以速度为负且速率逐渐增大。在 图象中用正负表示速度的方向，其绝对值表示速度的大小，图线的斜率表示加速度。由于物体的加速度方向向下，所以为负，即全过程中 图线为向下倾斜的直线。因此选项D正确。
2. B
【解析】当第一粒石子运动的时间为 时，第二粒石子运动的时间为 （国际单位制）。
由①③得：
由②④得：
因此， 随 增大， 不变，B选项正确。
3. B
【解析】由 知罐头盒下落的高度为 ，由于楼层高度约为 ，所以 ，所以罐头盒可能来自 层，选项B正确。
4. C
【解析】由自由落体运动的规律知：第 内、第 内、第 内、 、第 内的位移之比 。第一段时间内的位移为 ，则第三段时间内的位移 ，故选C。
5. A
【解析】由题图可以知道每两个相邻位置之间的距离差是一样的，由 可知，，B、C正确；小球在位置 的瞬时速度的大小为 、 之间的平均速度的大小，所以 ，D正确；由于 ，故 ，A错误。
6. A
【解析】根据位移时间关系式 知火星表面的重力加速度 ，故A正确；根据速度时间关系式 ，故B错误；前 内位移为 ，，故C错误；重物下落过程中，任意相邻 内的位移之差 ，故D错误。
7. A
【解析】根据竖直上抛运动的对称性，可知向上抛出的小球落回到出发点时的速度大小也是 ，之后的运动情况与竖直下抛相同。因此，上抛的小球与下抛的小球运动的时间差为 ，A正确。
8. C
【解析】被杂技演员抛出的小球在空中做竖直上抛运动。考虑到空中总有四个小球，其边界情况为：空中第 个小球将要落到演员的手中，如图所示。也就是说，抛出的小球在空中运动的时间是 。再根据竖直上抛运动上升过程和下降过程具有对称性，可知第 个小球抛出后经过 到达最高点。小球到达的最大高度 。
第二部分
9. B， C
【解析】地球表面有空气，纸片受到空气阻力较大，不能忽略，钢球受的阻力比重力小得多，可以忽略，因此钢球的自由下落可以看成自由落体运动，纸片的自由下落不能看成自由落体运动，A错误，B正确；重力加速度是矢量，方向竖直向下，在地球表面不同的地方，重力加速度 的大小一般不同，在地球表面同一地点， 的值都相同，但随着高度的增大， 的值逐渐减小，重力加速度与物体的质量无关，C正确，D错误。
10. B， C
【解析】由题目描述的物理情景可知：光源间歇发光，发光间隔可由 求出，，代入数据可得 ，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。
11. A， B
【解析】两铅球做自由落体运动的加速度都为 ，由 ， 可判断A正确；两铅球做自由落体运动的时间由高度决定，故落地的时间间隔也由高度决定，B正确；第 内、第 内、第 内位移之比为 ，C错误；因为同时释放，任意时刻速度相同，故速度之差为 ，任意时间内下落的高度相同，故两球距离不变等于释放时高度之差，D错误。
12. A， B
【解析】物体上升的时间 ，物体上升的最大高度 ；物体从最高点自由下落 的高度 。运动过程如图所示，
则总路程为 ，A正确。 末物体离抛出点的距离为 ，即位移大小为 ，方向向上，B正确。取向上为正方向， 末物体的速度改变量 ，即速度改变量的大小为 ，方向向下，C错误。平均速度 ，方向向上，D错误。
第三部分
13. （1）
【解析】减速过程，根据 可知，运动员打开降落伞时的速度 。
（2）
【解析】运动员从飞机上跳下到打开降落伞时下落的高度：，
则运动员离开飞机时距地面的高度为 。
（3）
【解析】运动员从飞机上跳下到打开降落伞所用的时间：，
打开降落伞到落地所用的时间：，
运动员离开飞机后到达地面所用的时间：。
14. （1）
【解析】设气球的初速度方向为正方向，，，，物体离开气球时，气球的高度：，
代入数据，解得：。
（2）
【解析】物体下落过程中，气球继续上升：，
代入数据，解得：。
小物体着地时，气球距地面的高度为：，
解得：。
15. （1）
【解析】设燃料用完时火箭的速度为 ，所用时间为 。
火箭的上升运动分为两个过程过程，第一个过程做匀加速上升运动，第二个过程做竖直上抛运动。
对第一个过程有 ，代入数据解得 。
（2）
【解析】对第二个过程有 ，代入数据解得
所以火箭上升离地面的最大高度 。
（3）
【解析】方法一：分段法
从燃料用完到运动至最高点的过程中，由 得，
从最高点落回地面的过程中 ，而 ，代入得
故总时间 。
方法二：全程法
考虑火箭从燃料用完到落回地面的全过程，以竖直向上为正方向，全过程为初速度 ，加速度 ，位移 的匀变速直线运动，即有 ，代入数据解得 或 （舍去），故 。
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