2022版高中同步人教版必修第一册第二章4自由落体运动基础过关练
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
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一、多选题
1.甲、乙两物体质量分别为m和2m,分别位于2h和h高处,甲以初速度v0=竖直向下抛出,乙做自由落体运动,则( )
A.下落过程中的加速度之比是1∶1
B.落地时的速度之比是1∶1
C.下落时间之比为1∶1
D.下落过程中速度变化量之比为1∶1
2.在塔顶上将一物体以初速度大小为20m/s竖直向上抛出,不计空气阻力,设塔足够高.则当物体位移大小为10 m时,物体所经过的时间可能为( )
A. B. C. D.
3.甲球的质量是乙球质量的5倍,两球从同一高度同时自由落下,下列说法正确的是( )
A.甲、乙都做自由落体运动,所以都不受任何外力作用
B.甲、乙从同一高度自由落下,所以两球同时落地
C.甲球质量大,所以甲的加速度比乙的加速度大
D.虽然甲球质量大,但是甲、乙落到地面的速度一样大
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二、单选题
4.从塔顶由静止释放一个小球,并开始计时,某时刻,球运动至位置,此时从与位置等高处由静止释放小球,设小球下落时间为时,两球之间的竖直距离为,在、两球落地前,若两球都只受重力作用,则下列图线符合实际情况的是()
A. B.
C. D.
5.下列叙述中正确的是( )
A.用点电荷来代替带电体的研究方法叫做等效替代法
B.用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例,例如电场强度、电容都是采用了比值法定义的
C.利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比、并直接用实验进行了验证
D.库仑提出了用电场线描述电场的方法
6.伽利略相信,自然界的规律是简洁明了的.他从这个信念出发,认为落体一定是最简单的变速运动,并研究得出落体的速度
A.与落体质量成正比 B.与落体体积成正比
C.与下落高度成正比 D.与运动时间成正比
7.某篮球运动员站在与电脑连接的力传感器上做原地纵向摸高训练,图甲是他做下蹲、起跳和回落动作的示意图,图中的小黑点表示人的重心,图乙是电脑上显示的力传感器所受压力随时间变化的图像,取,空气阻力不计,则根据图像分析可知( )
A.时刻,运动员下蹲到最低点
B.运动员双脚离开力传感器的速度为
C.运动员跳起的最大高度为
D.起跳过程中运员做的功大于
8.下边的四幅图中,能大致反映自由落体运动的图象是( )
A. B.
C. D.
9.一物体做匀加速直线运动,初速度大小为2m/s,经3s,末速度大小为8m/s,下列说法错误的是( )
A.物体加速度为2m/s2
B.2s末速度大小为6m/s
C.3s内的平均速度为4m/s
D.第二秒内位移比第一秒内位移多2m
10.在物理学发展过程中,关于物理规律的研究,下说法不正确的是( )
A.伽利略利用轻重不同的物体捆绑在一起后下落与单个物体分别下落时快慢的比较推理,推翻了亚里士多德重的物体下落快、轻的物体下落慢的结论
B.伽利略利用铜球沿斜槽滚下的实验得出小球沿斜面下滑的位移与时间的平方成正比
C.伽利略利用铜球沿斜槽滚下的实验,推理出斜面滚动和自由落体运动是匀加速直线运动。这采用了实验和逻辑推理相结合的方法
D.胡克用逻辑推理的方法得出了胡克定律
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三、实验题
11.如图1所示,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可以测定重力加速度.
(1)所需器材有:电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需_____(填字母代号)中的器材.
A.直流电源 B.天平及砝码 C.4﹣6V交流电源 D.毫米刻度尺
(2)实验中得到的一条纸带如图2所示,图中五个数据中不符合有效数字要求的一组数据应改为_____cm;物体在打下点D时的速度大小为_____m/s.物体的加速度大小为_____m/s2.该实验中测得的重力加速度偏小,其主要原因是_____.
12.如图所示是某同学用打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出来,其中x1=7.05cm,x2=7.68cm,x3=8.33cm,x4=8.95cm,x5=9.61cm,x6=10.27cm
(1)在“练习使用打点计时器”的实验中,下列操作正确的是____________
A.打点前小车应靠近打点计时器,要先接通电源,待计时器开始打点再释放小车
B.要舍去纸带上密集点,然后选取计数点
C.打点频率为50Hz,每四个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为0.01s
D.实验中应使小车速度尽量小些
(2)下表列出了打点计时器打下B、D、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下C、E两点时小车的瞬时速度(保留三位有效数字)
位置 B C D E F
速度(m·s-1) 0.737 ___ 0.864 ____ 0.994
(3)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线___
(4)根据你画出的小车的速度—时间的关系图线计算出的小车的加速度a=______m/s2(保留两位有效数字)
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四、解答题
13.如图所示,在同一竖直线上有一个小球和一根管子,小球可以穿过管子而不受影响。已知:,,,。
(1)将管子固定,小球由静止释放,求小球穿过管子所用的时间;
(2)小球由静止释放时,管子以初速度竖直上抛,为确保管子落地前小球能穿过管子,求的最小值;
(3)在第(2)问中,以管子为参考系,小球做什么运动?并求最小时小球穿过管子的时间。
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.ACD
【详解】
A.两物体都是只受重力,加速度都是重力加速度,故A正确;
B.由
v甲2-v02=2g·2h
知甲落地速度
v甲=
由
v乙2=2gh
知乙落地速度
v乙=
故B错误;
C.由
v甲=v0+gt甲
得甲落地时间
t甲=
由
v乙==gt乙
知
t乙=
故C正确;
D.由
Δv=gΔt
知下落过程中速度变化量相等,故D正确。
故选ACD。
2.ABD
【详解】
设向上为正方向,当物体的位移大小为时,若在抛出点上方,则有
解得
或
若在抛出点下方,则有
解得
(舍去)
C错误,ABD正确。
故选ABD。
3.BD
【详解】
A.甲乙都做自由落体运动,都只受重力作用,故A错误;
B.因为甲乙物体同时做自由落体运动,它们的初速度为零,加速度为g,根据和知,两物体具有相同的速度和位移,故两个物体的运动情况完全相同,同时落地,落地速度也相同;故BD正确,C错误。
故选BD。
4.A
【详解】
AB两球释放后都做自由落体运动,B球释放时,A球的速度
B释放t时间时,AB两球之间的距离
则
即图线为一条过原点倾斜的直线,斜率为g,故A正确,BCD错误。
故选A.
【点睛】
AB两球释放后都做自由落体运动,求出B释放时A球的速度,再求出B释放t时间时,AB两球之间的距离的表达式,从而选出图象.
5.B
【分析】
要了解伽利略对自由落体运动的研究的内容、方法、原理以及物理意义,伽利略斜面实验的卓越之处不是实验本身,而是实验所使用的独特的方法在实验的基础上,进行理想化推理.(也称作理想化实验)它标志着物理学的真正开端.在实验的基础上进行科学推理是研究物理问题的一种方法,通常称之为理想实验法或科学推理法.
【详解】
A项:用质点代替实际物体是采用了理想模型的方法,质点实际不存在,故A错误;
B项:电场强度E=F/q,电容C=Q/U都是采用了比值法定义,故B正确;
C项:伽利略用数学和逻辑推理得出了自由落体的速度与下落时间成正比,而不是直接用实验验证这个结论,故C错误;
D项:法拉第提出了用电场线描述电场的方法,故D错误.
故选B.
【点睛】
本题属于记忆知识,要了解、熟悉物理学史,关键在于平时注意积累和记忆,不可忽视,不然很容易出错.对于物理学上常用的科学研究方法:等效替代法、理想化模型法、比值定义法等要理解并掌握,并进行归纳总结,对学习物理量的意义有很大的帮助.
6.D
【解析】
试题分析:伽利略得出了自由落体运动的规律,结合自由落体运动的特点解答即可.
解:伽利略通过斜面实验得出了自由落体运动的速度与时间成正比的结论.与物体的质量、体积都无关,与下落的高度也无关.
故选D
【点评】要了解伽利略“理想斜面实验”的内容、方法、原理以及物理意义,伽利略斜面实验的卓越之处不是实验本身,而是实验所使用的独特的方法在实验的基础上,进行理想化推理.(也称作理想化实验)它标志着物理学的真正开端.
7.D
【详解】
A.由图可知,时刻,力传感器的示数为零,说明运动员完全失重,处于下蹲的过程中,还没有下蹲到最低点,A错误;
BC.根据图像分析可知运动员在空中运动的时间为0.6s,根据上抛运动的对称性,下落时间为0.3s,根据公式得
BC错误;
D.根据图像分析可知运动员的质量为
运动员起跳时的动能为
由于运动员从下蹲最低点到起跳,重心上移,增加了重力势能,所以起跳过程中运员做的功大于。D正确。
故选D。
8.A
【详解】
试题分析:
AD、自由落体运动是初速度为零的匀加速运动,速度-时间图像为过原点的一条直线,所以A对,D错
B、自由落体的位移公式,位移-时间图像为二次曲线,B错
C、自由落体的加速度a=g,是不变的值,加速度-时间图像为一条平行于时间轴的直线,C错
故选A
考点:自由落体运动的图像
点评:自由落体运动属于初速度为零的匀加速直线运动的特例,图像也和初速度为零的匀加速直线运动一致
9.C
【解析】
解:A、由题意知,物体运动的加速度a,故A正确;
B、据速度时间关系v=2+2×2m/s=6m/s,故B正确;
C、据平均速度公式,故C错误;
D、据△x=aT2知每秒位移增量△x=2×12m=2m,故D正确.
本题选择错误的是,故选C.
【点评】掌握匀变速直线运动的速度时间关系、位移时间关系及规律的推论是正确解题的关键,属于基础题不难.
10.D
【详解】
A.伽利略用轻重不同的物体捆绑在一起后下落与单个物体分别下落时快慢的比较推理,推翻了亚里士多德重的物体下落快、轻的物体下落慢的结论,故A正确;
B.伽利略利用铜球沿斜槽滚下的实验得出小球沿斜面下滑的位移与时间的平方成正比,故B正确;
C.伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,得出了力不是维持物体运动原因的结论,并运用数学方法得出了落体运动的规律,故C正确
D.胡克用实验的方法得出了胡克定律,故D错误;
本题选择不正确的,故选D。
11.CD 2.00 1.4825 9.625 实验中存在摩擦力及空气的阻力
【详解】
试题分析:(1)电磁打点计时器需接4-6V交流电源.重力加速度与物体的质量无关,所以不要天平和砝码.计算速度需要测相邻计数的距离,需要毫米刻度尺,故AB错误,CD正确.故选CD.
(2)毫米刻度尺测量长度,要求估读即读到最小刻度的下一位,这五个数据中不符合有效数字读数要求的是:2.0,应改为2.00cm.ABCDEF是打点计时器连续打出的点,因此计数点之间的时间间隔为:T=0.02s;
根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于平均速度求出D点速度为:;根据逐差法有:,由于重物下落的过程中不可避免的存在摩擦力及空气的阻力,因此所测重力加速度比实际的要小.
考点:测定重力加速度
【名师点睛】
知道毫米刻度尺读数时要进行估读,要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用,要注意单位的换算.
12.AB 0.801 0.928 0.65
【详解】
(1)A.打点前,小车应靠近打点计时器,要先接通电源,待计时器开始打点再释放小车,故A正确;
B.为了便于测量,要舍去纸带上密集点,然后选取计数点,故B正确;
C.打点频率为50Hz,每四个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为
T=4×0.02s=0.08s
故C错误;
D.实验中小车速度过小,导致纸带上的点比较密集,不利于选点和测量,故D错误。
故选AB
(2)[2]因为每相邻两计数点间还有4个打点,所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s,根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,打纸带上C点时小车的瞬时速度大小
代入数据解得
[3]E点的瞬时速度
(3)[4]以A点为计时起点,在图中画出小车的速度-时间关系图线,如图所示
(4)[5]据v-t图象中,图线的斜率表示加速度的大小,则
13.(1);(2);(3)匀速下降,
【详解】
(1)小球从释放到管子上口的过程,有
小球从释放到管子下口的过程,有
联立并带入数据可得小球通过管子过程中的时间
(2)当小球落地时,管子也恰好落地,此时最小。
小球落地时,运动时间
管子落地时
又
解得
(3)选择竖直向下为正方向,管子的速度
小球的速度
小球相对管子的速度
即小球相对管子以速度竖直向下做匀速直线运动
小球通过管子的时间
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