(基础篇)2021-2022学年上学期高中物理人教版(2019)高一同步分层作业2.4自由落体运动
一.选择题(共5小题)
1.某工人砌外墙时,不慎掉落一块砖头,已知砖头掉落的位置距地面的高度为45m,砖头下落的过程视为自由落体运动,下落的总时间为3t,则砖头在最后一个t时间内下落的高度为( )
A.15m B.20m C.25m D.30m
2.严冬,经霜的银杏叶渐渐枯黄,一片片黄叶,在北风中簌簌飘落,给地面铺上了一层“金毯”.其中有一片银杏叶从高为5m的枝头自静止飘落至地面,所用时间可能是( )
A.0.1s B.0.5s C.1s D.3s
3.下列关于重力加速度的说法不正确的是( )
A.重力加速度g是标量,只有大小,没有方向
B.在地球上不同地方,g的大小是不同的,但差别不大
C.在地球上同一地点,轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的
D.纬度越低的地方,重力加速度g值越小
4.关于自由落体运动的加速度g,下列说法正确的是( )
A.重的物体的g值大
B.同一地点,任何物体的g值一样大
C.g值在地球上任何地方都一样大
D.在广州的g值比在北京的大
5.伽利略曾设计过一个斜面实验:让小球沿一个斜面从静止开始向下运动,小球将“冲”上另一个斜面;减小第二个斜面的倾角,重复实验,直至斜面最终变为水平。图是现代所做的伽利略斜面实验的频闪照片(组合图)。几次实验中小球都从同一位置释放,且频闪照相的频闪频率相同,有关小球在斜面a、b上的运动说法正确的是( )
A.小球在斜面a、b上运动越来越慢,主要是摩擦作用的影响
B.小球在斜面a上运动的距离较短,因此小球在斜面a上运动的平均速度较小
C.小球在斜面b上的影像个数较多,表示小球在斜面b上运动的时间较长
D.频闪照片中相邻的两个影像间的距离越大,表示这两个影像间的运动时间越长
二.多选题(共3小题)
6.如图,深秋时节,银杏叶落缤纷,那一地的金黄,给我们带来了无限的遐想!在一个无风的日子,一片银杏叶从高为5m的枝头自静止落至地面,当g取10m/s2时,银杏叶下落时间可能是( )
A.0.5 s B.0.8s C.1.5s D.2.5s
7.对于自由落体运动,g=9.8m/s2,下列说法正确的是( )
A.在1s末、2s末、3s末的速度之比是1:3:5
B.在第1s内、第2s内、第3s内的位移之比是1:3:5
C.在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度比是1:4:9
D.每经过1s,速度增加9.8m/s
8.下列说法正确的是( )
A.g是标量,有大小无方向
B.在地面不同地方g不同,但相差不大
C.在同一地点、同一高度,一切物体的自由落体加速度一样
D.g会随着纬度变化而变化,赤道上的g最大
三.计算题(共2小题)
9.跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距离地面128m时打开降落伞,伞张开后运动员以14m/s2的加速度匀减速下落,到达地面时速度为4m/s,g取10m/s2,求:
(1)运动员打开降落伞时的速度?
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为多大?
(3)离开飞机后,运动员经过多少时间才能到达地面?
10.一小球从距离地面某一高度处自由下落,落地时速度为vt=60m/s,不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)小球在开始下落时距离地面的高度;
(2)小球在下落过程中最后2s内的平均速度大小。
(基础篇)2021-2022学年上学期高中物理人教版(2019)高一同步分层作业2.4自由落体运动
参考答案与试题解析
一.选择题(共5小题)
1.某工人砌外墙时,不慎掉落一块砖头,已知砖头掉落的位置距地面的高度为45m,砖头下落的过程视为自由落体运动,下落的总时间为3t,则砖头在最后一个t时间内下落的高度为( )
A.15m B.20m C.25m D.30m
【分析】自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,根据推论相邻的相等时间内的位移之比为1:3:5…即可求解最后一个t时间内的高度。
【解答】解:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,根据推论可知,第一个t时间内、第二个t时间内、第三个t时间内位移之比为1:3:5,而总位移为45m,则第三个t时间内位移为h=m=25m,故C正确,故ABD错误。
故选:C。
【点评】本题主要考查了初速度为零的匀加速直线运动推论的直接应用,也可以根据自由落体运动基本公式求解。
2.严冬,经霜的银杏叶渐渐枯黄,一片片黄叶,在北风中簌簌飘落,给地面铺上了一层“金毯”.其中有一片银杏叶从高为5m的枝头自静止飘落至地面,所用时间可能是( )
A.0.1s B.0.5s C.1s D.3s
【分析】假设银杏叶做自由落体运动,由h=gt2求解自由落体运动的时间;但由于银杏叶受到的空气阻力不能忽略,故下落不是自由落体运动,银杏叶的运动时间一定大于自由落体运动的时间。
【解答】解:假高银杏叶做自由落体运动,根据h=gt2求解得到自由落体运动的时间为:t==s=1s;树叶在下落过程中受到的空气阻力不能忽略,故从高为5m的枝头落下的树叶的运动不是自由落体运动,下落时间大于自由落体运动的时间,即下落时间一定是大于1s的,故只有D是可能的,故D正确,ABC错误。
故选:D。
【点评】本题关键明确银杏叶的运动不是自由落体运动,运动时间大于自由落体运动的时间,但要假设为自由落体运动来确定最短时间。
3.下列关于重力加速度的说法不正确的是( )
A.重力加速度g是标量,只有大小,没有方向
B.在地球上不同地方,g的大小是不同的,但差别不大
C.在地球上同一地点,轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的
D.纬度越低的地方,重力加速度g值越小
【分析】自由落体运动的加速度为重力加速度,方向竖直向下,在地球上的同一地点,重力加速度相同,随纬度的升高,重力加速度增大,随高度的升高,重力加速度减小.
【解答】解:A、重力加速度是矢量,即有大小又有方向。故A错误;
B、C、地球上同一地点,重力加速度相同,地球上不同的地方,重力加速度不同,但相差不大,故B、C正确;
D、地球表面的重力加速度随着纬度的升高而增大,因此两极重力加速度最大,赤道处重力加速度最小,故D正确;
本题选不正确的,
故选:A。
【点评】解决本题的关键知道重力加速度的特点,同一地点重力加速度相同,随高度、纬度的变化,重力加速度会发生变化.
4.关于自由落体运动的加速度g,下列说法正确的是( )
A.重的物体的g值大
B.同一地点,任何物体的g值一样大
C.g值在地球上任何地方都一样大
D.在广州的g值比在北京的大
【分析】自由落体运动的特点是初速度为零,仅受重力.不管轻重如何,加速度相等,都为g,重力加速度g随纬度不同而不同,即随纬度的升高重力加速度g逐渐增大。
【解答】解:AB、地球上同一地点的物体g都是相同,与物体的质量无关,故A错误,B正确;
CD、g值随纬度不同而不同,即随纬度的升高重力加速度g逐渐增大,故在广州的g值比在北京的小;故CD错误;
故选:B。
【点评】本题考查重力加速度的理解,要注意明确重力加速度是物体由于受重力而产生的.
5.伽利略曾设计过一个斜面实验:让小球沿一个斜面从静止开始向下运动,小球将“冲”上另一个斜面;减小第二个斜面的倾角,重复实验,直至斜面最终变为水平。图是现代所做的伽利略斜面实验的频闪照片(组合图)。几次实验中小球都从同一位置释放,且频闪照相的频闪频率相同,有关小球在斜面a、b上的运动说法正确的是( )
A.小球在斜面a、b上运动越来越慢,主要是摩擦作用的影响
B.小球在斜面a上运动的距离较短,因此小球在斜面a上运动的平均速度较小
C.小球在斜面b上的影像个数较多,表示小球在斜面b上运动的时间较长
D.频闪照片中相邻的两个影像间的距离越大,表示这两个影像间的运动时间越长
【分析】(1)通过分析沿斜面方向小球的受力情况,结合牛顿第二定律,确定小球运动越来越慢的原因;
(2)根据匀变速运动速度﹣位移公式,分析小球在斜面a上运动距离较短的原因,几次实验中小球都从同一位置释放,分析平均速度;
(3)根据对频闪对应时间,分析影像个数和距离对应的物理关系
【解答】解:A、小球在斜面a、b上的运动是沿斜面方向受到重力沿斜面的分力和滑动摩擦力作用,而做匀减速直线运动,速度越来越小,运动越来越慢,由于滑动摩擦力一般比较小,使小球速度减小的力主要是重力沿斜面的分力,故小球在斜面a、b上运动越来越慢,主要是重力沿斜面分力作用的影响,故A错误;
B、几次实验中小球都从同一位置释放,所以小球冲上斜面的速度v0相同,小球上滑的末速度v=0,根据x=可知,小球在斜面a上运动的距离较短,因此小球在斜面a上的加速度较大,小球在斜面a上的运动是匀减速直线运动,,小球在斜面a、b上运动的平均速度大小相等,故B错误;
C、小球在斜面b上的影像个数较多,说明频闪照相的频闪次数多,所以表示小球在斜面b上运动的时间较长,故C正确;
D、频闪照相的频闪频率相同,所以两个影像间的运动时间是相同的,根据x=vt可知,相邻的两个影像间的距离越大,表示这两个影像间的运动速度越大,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法,分析时需注意:频闪照相的影像越多,说明频闪次数多,也就是运动时间越长。
二.多选题(共3小题)
6.如图,深秋时节,银杏叶落缤纷,那一地的金黄,给我们带来了无限的遐想!在一个无风的日子,一片银杏叶从高为5m的枝头自静止落至地面,当g取10m/s2时,银杏叶下落时间可能是( )
A.0.5 s B.0.8s C.1.5s D.2.5s
【分析】银杏叶由于受到的空气阻力不能忽略,故下落不是自由落体运动,根据h=求解自由落体运动的时间,银杏叶的运动时间一定大于自由落体运动的时间。
【解答】解:树叶在下落过程中受到的空气阻力不能忽略,故从高为5m的枝头落下的树叶的运动不是自由落体运动,下落时间大于自由落体运动的时间;
根据h=,得到自由落体运动的时间为:t=,故银杏叶落地时间一定大于1s,故AB错误,CD正确;
故选:CD。
【点评】本题关键明确银杏叶的运动不是自由落体运动,运动时间大于自由落体运动的时间,基础题。
7.对于自由落体运动,g=9.8m/s2,下列说法正确的是( )
A.在1s末、2s末、3s末的速度之比是1:3:5
B.在第1s内、第2s内、第3s内的位移之比是1:3:5
C.在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度比是1:4:9
D.每经过1s,速度增加9.8m/s
【分析】自由落体运动是初速度为0,加速度为g的匀加速直线运动,根据匀变速直线运动基本公式即可解题。
【解答】解:A、根据速度公式v=gt得知,在1s末、2s末、3s末的速度之比是1:2:3,故A错误,
BC、根据位移公式得知,物体在第1s内、第2s内、第3s内的位移之比是1:3:5,故第1 s内,根据平均速度定义式 =可知:在第1s内,第2s内,第3s内的平均速度比是1:3:5,故B正确,C错误;
D、根据匀变速直线运动的特征公式△v=a△t,每经过1s,速度增加9.8m/s,故D正确;
故选:BD。
【点评】记住自由落体运动的基本公式,难度不大,属于基础题。
8.下列说法正确的是( )
A.g是标量,有大小无方向
B.在地面不同地方g不同,但相差不大
C.在同一地点、同一高度,一切物体的自由落体加速度一样
D.g会随着纬度变化而变化,赤道上的g最大
【分析】重力加速度g是矢量,即有大小,又有方向,地球同一点,物体重力加速度相同.重力加速度随纬度的升高,重力加速度增大,随高度的升高,重力加速度减小
【解答】解:A、重力加速度是矢量,即有大小,又有方向,故A错误;
B、重力加速度随纬度的升高而增大,但相差不大,故B正确;
C、在同一地点、同一高度,一切物体的自由落体加速度一样,故C正确;
D、重力加速度随纬度的升高而增大,在赤道上最小,在两极最大,故D错误;
故选:BC。
【点评】解决本题的关键知道物体做自由落体运动的加速度等于重力加速度,加速度反映速度变化快慢的物理量.轻重物体重力加速度相同.
三.计算题(共2小题)
9.跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距离地面128m时打开降落伞,伞张开后运动员以14m/s2的加速度匀减速下落,到达地面时速度为4m/s,g取10m/s2,求:
(1)运动员打开降落伞时的速度?
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为多大?
(3)离开飞机后,运动员经过多少时间才能到达地面?
【分析】(1)根据速度位移公式可求得运动员打开降落伞时的速度;
(1)利用速度和位移关系下降高度,则可求得总高度;
(2)分别求出运动员在自由落体过程和匀减速过程中的时间,则可求得总时间。
【解答】解:(1)由速度位移公式可得:v22﹣v12=﹣2ah2
代入数据有:42﹣v12=﹣2×14×128
解得:v1=60m/s
(2)自由落体运动的位移为:h1===180m;
离开飞机时距地面高度为:h=h1+h2=180+128=308m;
(3)由速度公式v=gt可以知道:t1=,得出t1==6s;
对减速过程有:t2===4s;
所以:t=t1+t2=4+6=10s;
答:(1)运动员打开降落伞时的速度为60m/s;
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为308m;
(3)离开飞机后,运动员经过10s才能到达地面。
【点评】本题考查速度和位移的关系。解答此题的关键是要注意明确物理过程,应用不同的物理规律求解。
10.一小球从距离地面某一高度处自由下落,落地时速度为vt=60m/s,不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)小球在开始下落时距离地面的高度;
(2)小球在下落过程中最后2s内的平均速度大小。
【分析】(1)小球做自由落体运动,根据速度﹣位移公式求得下落的高度;
(2)根据速度﹣时间公式求得下落时间,求得最后2s前下降的高度,最后2s内的位移等于总高度减去最后2s前的位移,根据求得平均速度。
【解答】解:(1)小球做自由落体运动,根据速度﹣位移公式可得:h=
(2)小球下落的时间t=
下降前4s内的位移为
故最后2s内的位移△h=h﹣h4=180m﹣80m=100m
故最后2s内的平均速度大小
答:(1)小球在开始下落时距离地面的高度为180m;
(2)小球在下落过程中最后2s内的平均速度大小为50m/s。
【点评】本题主要考查了匀变速直线运动基本公式的直接应用,抓住最后2s内的位移等于总高度减去最后2s前的位移即可。
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