2022版高中同步人教版必修第一册第二章4自由落体运动能力提升练
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
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一、多选题
1.如图是用频闪周期为的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片。关于提供的信息及相关数据处理,下列说法中正确的是( )
A.一定满足关系x1∶x2∶x3=1∶3∶5 B.一段时间后苹果会在羽毛下方
C.苹果下落的加速度大小为 D.羽毛下落到C点的速度大小为
2.一长为L的金属管从地面以的速率竖直上抛,管口正上方高处有一小球同时自由下落,金属管落地前小球从管中穿过。已知重力加速度为g,不计空气阻力。关于该运动过程说法正确的是( )
A.小球穿过管所用时间为
B.若小球在管上升阶段穿过管,则
C.若小球在管下降阶段穿过管,则
D.小球不可能在管上升阶段穿过管
3.如图所示,在足够高的空间内,小球位于空心管的正上方h处,空心管长为L,小球的球心与管的轴线重合,并在竖直线上,小球直径小于管的内径,不计空气阻力,则下列判断不正确的是( )
A.两者均无初速度且同时释放,小球在空中不能穿过管
B.小球自由下落,管固定不动,小球穿过管的时间
C.小球自由下落,管固定不动,小球穿过管的时间
D.两者均无初速度释放,但小球提前时间释放,较小,则从释放空心管到小球穿管的时间
4.从某一高处,A物体由静止开始下落1s后,B物体由静止开始下落,不计空气阻力,重力加速度,则在落地前( )
A.两物体之间的距离逐渐增大
B.两物体之间的距离始终为5m
C.两物体的速度之差始终为10m/s
D.两物体的速度之差逐渐增大
5.如图所示,A、B为两固定的光电门,在光电门A正上方的O处有一边长为0.5cm的铁片自由落下,铁片下落的过程中底边始终水平,已知铁片通过A、B光电门的时间分别为s、s,若将铁片通过光电门的平均速度视为瞬时速度,忽略空气阻力的影响,g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A.铁片通过光电门B的瞬时速度大小为4.00m/s
B.O点到光电门A的距离为0.4m
C.铁片从光电门A到B所需的时间为0.2s
D.光电门A、B之间的距离为0.8m
6.一物体做初速度为零的匀加速直线运动,通过最初的连续三段位移所用的时间之比为5:4:3,则下列说法正确的是( )
A.这三段的位移之比为32:42:52
B.这三段的位移之比为25:56:63
C.这三段位移的平均速度之比为3:4:5
D.这三段位移的平均速度之比为5:14:21
7.如图甲,同学用两个手指捏住直尺的顶端,同学用一只手在直尺0刻度位置做捏住直尺的准备,但手不碰到直尺。在同学放开手指让直尺下落时,同学立即捏住直尺。读出同学捏住直尺的刻度,就是直尺下落的高度,根据自由落体运动公式算出直尺下落的时间,就是同学的反应时间。若把直尺上的长度刻度直接标注为时间刻度,这把直尺就变为“人的反应时间测量尺”。已知赤道处重力加速度小于北京处重力加速度,对于这把“人的反应时间测量尺”,下列说法中正确的有( )
A.该尺子刻度下面(靠近乙图中的0)密、上面疏
B.该尺子刻度下面(靠近乙图中的0)疏、上面密
C.其它条件相同时,在赤道上测量的结果比在北京测量的结果大
D.其它条件相同时,在赤道上测量的结果比在北京测量的结果小
8.下列关于匀变速直线运动的说法中正确的是( )
A.沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动
B.匀变速直线运动的图像是一条倾斜的直线
C.匀变速直线运动就是速度随时间均匀变化的直线运动
D.匀变速直线运动中,相同时间内加速度的变化相同
9.如图所示,一足够长、不可伸长的轻绳跨过光滑的轻质定滑轮.绳两端各系一可视为质点的小球a、b。a球的质量为1kg,静置于水平地面上;b球的质量为4kg,用手托住使其静止于距地面的高度为3m处,此时轻绳竖直且刚好拉紧。现释放小球b,取重力加速度大小g=10m/s2,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.b球落地瞬间,a球的速度大小为3m/s
B.b球落地瞬间,b球的速度大小为6m/s
C.a所能达到距地面的最大高度为6m
D.a所能达到距地面的最大高度为4.8m
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二、单选题
10.如右图所示,A、B两小球用长为L的细线连接悬挂在空中,A距湖面高度为H,释放小球,让它们自由落下,测得它们落水声相差Δt。如果球A距湖面的高度H减小,则Δt将( )
A.增大 B.不变
C.减小 D.无法判断
11.做竖直上抛的物体,取抛出时的速度方向为正方向,则物体的v-t图像是如图所示的哪一个( )
A. B.
C. D.
12.矿井中的升降机从井底以5m/s的速度竖直向上匀速运行,某时刻升降机底板上的一颗螺钉松动脱落,再经3s升降机底板上升到井口,此时松脱的螺钉刚好落到井底。不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.螺钉距离井口的最小距离为15m
B.螺钉脱落时,升降机底板距离井底的距离为20m
C.该矿井的深度为35m
D.螺钉脱落后2s时,螺钉与升降机底板间的距离为20m
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三、解答题
13.在某星球上的一个小物体0时刻开始由静止自由下落(不计阻力),其下落高度h与时间函数关系为h=2t2(m)求:
(1)该星球表面重力加速度
(2)小物体下落时第2s末的速度
(3)小物体下落过程中通过高度h满足50m≤h≤450m时所用的时间
14.某气球以4m/s的速度从地面匀速上升,上升过程中从气球上脱落一个小物体,该物体离开气球后1s着地,小物体离开气球后气球以1m/s2的加速度加速上升。不计空气阻力,g=10m/s2。求:
(1)小物体脱落后的ls内,气球上升的高度;
(2)小物体脱落时,气球的离地高度;
(3)作出小物体从脱落到着地全过程中的速度v-时间t图像(取向上为正方向,在坐标纸上标出必要的数值)。
15.质量m=0.6 kg的篮球从距地板h=1.25 m高处由静止释放,与水平地板撞击后向上反弹的速度为4 m/s,篮球与地板接触时间为0.2 s。忽略空气阻力,重力加速度取g=10 m/s2,求:
(1)篮球下落的时间;
(2)篮球反弹的最大高度;
(3)篮球与地板接触过程中篮球对地板的平均压力。
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参考答案:
1.CD
【解析】
【详解】
A.是局部频闪照片,A点速度不一定等于零,A错误;
B.真空中苹果和羽毛下落快慢相同,B错误;
C.苹果的加速度为
C正确;
D.羽毛下落到C点的速度大小为
D正确。
故选CD。
2.ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A.两物体竖直方向加速度相同,所以小球相对管来说在做匀速直线运动,所以小球穿过管所用时间为
故A正确;
B.刚好在管上升最高点穿过管有
解得:
若小球在管上升阶段穿过管,则
故B正确.
C.若小球在管刚着地时穿管,有
解得
结合B分析可知小球在管下降阶段穿过管则
故C正确;
D.根据以上分析可知,故D错误。
故选ABC。
3.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.若两者均无初速度且同时释放,则在相同时间内下降的高度相同,可知小球在空中不能穿过管,故A正确;
BC.若小球自由下落,管固定不动,小球穿过管的时间时小球到达管的下端与到达管的双端的时间差,即
故B正确,C错误;
D.若两者均无初速度释放,但小球提前时间释放,当较小时,根据
可知小球穿过管的时间
故D正确。
本题选不正确的,故选C。
4.AC
【解析】
【详解】
AB.设B物体下落的时间为,则A、B两物体之间的距离之差为
可知,两物体之间的距离逐渐增大,故A正确,B错误;
CD.A、B两物体之间的速度之差为
故C正确,D错误。
故选AC。
5.AC
【解析】
【详解】
A.铁片通过光电门B的瞬时速度大小为
故A正确;
B.铁片通过光电门A的瞬时速度大小为
则O点到光电门A的距离为
故B错误;
C.铁片从光电门A到B所需的时间为
故C正确;
D.光电门A、B之间的距离为
故D错误。
故选AC。
6.BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.初速度为零的匀加速直线运动的位移公式为
设第一段时间为5t,则相应位移为
同理可知,第二段时间4t内的位移为
第三段时间3t内的位移为
所以这三段的位移之比为25:56:63,A错误,B正确;
CD.根据平均速度定义可得
第一段时间内的平均速度为
第二段时间内的平均速度为
第三段时间内的平均速度为
所以这三段时间内的平均速度之比为5:14:21,C错误,D正确。
故选BD。
7.AD
【解析】
【详解】
AB.根据公式
可知,在相等时间内,尺子下降的高度越大,故可得该尺子刻度下面(靠近乙图中的0)密、上面疏,B错误,A正确;
CD.根据公式
由于赤道处重力加速度小于北京处重力加速度,可得其它条件相同时,在赤道上测量的结果比在北京测量的结果小,C错误,D正确。
故选AD。
8.ABC
【解析】
【详解】
A.匀变速直线运动是加速度恒定不变的直线运动,故A正确;
B.图像的斜率表示加速度,所以匀变速直线运动的图像是一条倾斜的直线,故B正确;
C.匀变速直线运动加速度恒定不变,所以速度随时间均匀变化,故C正确;
D.匀变速直线运动的加速度恒定不变,故D错误。
故选ABC。
9.BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.设b球落地瞬间,a球的速度大小为,因b球也沿同一绳运动,则速度大小也为,由系统的机械能守恒有
解得
故A错误,B正确;
CD.b球落地后,a球上升的高度为h=3m,之后做竖直上抛运动,继续上升的高度为
所以a所能达到距地面的最大高度为
故C错误,D正确;
故选BD。
10.A
【解析】
【详解】
在B落水前AB的速度相等,根据L=v△t+g△t2,落水时的速度越大,L一定,则时间间隔△t越小。因为H变小了,所以B落水时的速度也变小了,即B落水时A的速度也变小了,则△t变长了。故A正确,BCD错误。
故选A。
点评:解决本题的关键掌握B落水前AB的速度相等,要比较两球落水的时间间隔,只要比较B落水时的速度大小。
11.D
【解析】
【分析】
【详解】
做竖直上抛的物体,抛出后物体先做匀减速运动,速度减为零后,做反向匀加速运动,加速度大小和方向前后不变,v-t图象为一条倾斜的直线,故D正确,ABC错误。
故选D。
12.D
【解析】
【详解】
A.螺钉脱落时,升降机地板距离井口
h=vt=15m
此后螺钉先做竖直上抛运动,能上升的高度为
则螺钉距离井口的最小距离为
hmin=15m-1.25m=13.75m
选项A错误;
B.螺钉从脱落到落到井底,则
即脱落时螺钉距离井底
H=30m
即螺钉脱落时,升降机底板距离并底的距离为30m,选项B错误;
C.该矿井的深度为30m+15m=45m,选项C错误;
D.螺钉脱落后2s时,螺钉与升降机底板间的距离为
选项D正确。
故选D。
13.(1)(2)(3)10s
【解析】
【详解】
试题分析:(1)根据,结合题意下落高度h与时间函数关系为(m),
解得
(2)小物体下落第2s末的速度:
(3),解得:,
解得:
时间间隔
考点:考查了自由落体运动规律的应用
14.(1);(2);(3)
【解析】
【详解】
(1)物体下落过程中,气球继续上升h2,上升的高度为
解得
(2)设物体离开气球时,气球的高度为h1,小物体离开气球后做竖直上抛运动,取竖直向下为正方向,则有
解得
小物体脱落后的ls内,气球上升的高度
(3)小物体上升的时间
解得
小物体落地的速度
15.(1)0.5s,(2)0.8m;(3)33 N,方向竖直向下
【解析】
【详解】
(1)根据
代入数据解得篮球下落的时间
篮球与地面接触瞬间的速度大小为
(2)根据速度位移关系
代入数据解得篮球反弹的最大高度
(3)规定向上为正方向,以篮球为研究对象,则有动量定理得
代入数据解得
方向竖直向上,由牛顿第三定律得篮球与地板接触过程中篮球对地板的平均压力
方向竖直向下。
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