2.5自由落体运动基础巩固（word版含答案）

2.5自由落体运动基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第一册
一、选择题（共15题）
1．自由落体运动的物体，先后经过空中M、N两点时的速度分别是v1和v2，则下列说法正确的是（　　）
A．MN的间距为 B．经过MN中点时速度为
C．经过MN所需时间为 D．经过MN的平均速度为
2．下列说法正确的是（　　）
A．质点和自由落体运动都是理想化模型，实际并不存在，没有什么意义
B．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法
C．平均速度运用了理想模型法
D．伽利略定义了平均速度、瞬时速度、时间等物理量
3．伽利略在研究自由落体运动规律时就已经发现，初速度为零的匀加速直线运动其速度与时间成正比，位移与时间的二次方成正比。依据这一原理，有关自由落体运动的说法正确的是（　　）
A．相同时间内速度的变化量和位置的变化量都相同
B．相同时间内速度的变化量和位置的变化量都不同
C．相同时间内速度的变化量和位移差值都相同
D．相同时间内速度的变化量相同，位移的差值可能不同
4．学习自由落体的知识后，艾悟理同学去测量耀斯考同学的反应时间。从艾悟理同学无初速度释放直尺（如图）到耀斯考同学抓住直尺，直尺下落的高度为20cm，估算可得耀斯考的反应时间为（　　）
A．0.2s B．0.1s C．0.04s D．0.02s
5．一物体从某一高度自由下落，经 3s着地，g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．落地速度大小为20m/s B．最后1s的位移为20m
C．物体初始位置的高度为30m D．全程平均速度大小为15m/s
6．一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．前2 s内小球的位移为15 m 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．第2 s末小球的速度为20 m/s
7．下列说法不正确的是.
A．在研究某学生骑车返校的速度时可将其视为质点，而对这位学生骑车姿势进行生理学分析时不可将其视为质点
B．在研究物体的运动时，引入了“质点”的概念，是采用建立理想物理模型的方法
C．伽利略猜想自由落体速度与下落的时间成正比，并直接用实验进行了验证
D．时刻是指运动过程中的某一瞬间、对应着一个位置，时间是两个时刻之间的间隔、对应着一个运动过程．
8．某同学在实验室做了如图所示的实验，铁质小球被电磁铁吸附，断开电磁铁的电源，小球自由下落，已知小球的直径为0.5 cm，该同学从计时器上读出小球通过光电门的时间为1.00×10－3 s，则小球开始下落的位置距光电门的距离为（　　）
A．1 m B．1.25 m C．0.4 m D．1.5 m
9．气球以10m/s的速度沿竖直方向匀速上升，当它上升到离地175m的高处时，一重物从气球上掉落（g取10m/s2）（　　）
A．重物需要经过7s才能落到地面
B．重物需要经过6s才能落到地面
C．重物到达地面时的速度50m/s
D．重物到达地面时的速度40m/s
10．从高度为125m的塔顶，先后落下a、b两球，自由释放这两个球的时间差为1s，则以下判断正确的是（g取10m/s2，不计空气阻力）（ ）
A．两球落地的时间差是1s
B．a球接触地面瞬间，b球离地高度为35m
C．在a球接触地面之前，两球的速度差越来越大
D．在a球接触地面之前，两球离地的高度差恒定
11．将甲乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出，抛出时间相隔2s，它们运动的v-t图像分别如图中直线甲、乙所示。则（　　）
A．t=4s 时，两球相对于各自抛出点的位移不相等
B．t=3s 时，两球高度差一定为20m
C．两球从抛出至落到地面所用的时间间隔相等
D．甲、乙两球从抛出至达到最高点的时间间隔相等
12．身高的小明在篮板正下方原地竖直向上跳起，手指恰好能摸到篮板下沿，已知篮板下沿距离地面高度，小明双脚离地时速度约为（　　）
A． B． C． D．
13．甲、乙两物体所受的重力之比为1:4，甲，乙两物体所在的位置高度之比为2: 1，它们各自做自由落体运动，则（　　）
A．落地时的速度之比是
B．落地时的速度之比是1:1
C．下落过程中的加速度之比是1:4
D．落地的时间之比是1:4
14．一个物体从屋檐自由落下,通过一个高为1.8m的窗户用了0.2s,g取10m/s2,则屋檐距窗户下沿的高度为( )
A．0.6m
B．5m
C．1.8m
D．3.5m
15．在真空中，将羽毛和硬币同时从同一高度由静止释放，并拍下频闪照片，下面频闪照片符合事实的是（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题（共4题）
16．一个自由下落的物体，到达地面时的速度是39.2m/s，这个物体下落的高度是___m，落到地面所用的时间是___s．()
17．气球以10m/s的速度匀速竖直上升，从气球上掉下一个物体，经17s到达地面，物体刚脱离气球时气球的高度为________m。
18．物体以初速度竖直上抛，经到达最高点，空气阻力不计，取。则物体的初速度大小为___________；物体在内的位移大小为___________。
19．（1）利用图中所示的装置可以研究自由落体运动．实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落．打点计时器会在纸带上打出一系列的小点．打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，下图为实验中打出的一条纸带，从起始点O开始，将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D……．该重物下落的加速度为__m/s2．（结果保留两位有效数字）
（2）如图是小球做平抛运动的闪光照片，图中每个小方格的边长都是0.54cm，已知闪光频率是30HZ，那么重力加速度g是_____m/s2,小球在A点时的竖直方向速度是_____m/s．
三、综合题（共4题）
20．纵跳测试仪是用来测试体能的一种仪器。人用力从垫板上竖直跳起，回落到垫板上，此时仪器上会显示跳起的最大高度，如果某人测量纵跳高度时，仪器示数为50cm，那么这个人的起跳初速度为多大？他在空中的时间有多长？
21．一个氢气球以8 m/s2的加速度由静止从地面竖直上升，5 s末从气球上掉下一重物(忽略空气阻力，g＝10 m/s2)，则：
(1)此重物最高可上升到距地面多高处？
(2)此重物从气球上掉下后，经多长时间落回地面？
22．在离地125米处小球A由静止开始下落，与此同时在A的正下方地面上以初速度v0竖直上抛另一个小球B.(g＝10 m/s2)
(1)若A、B两同时落地，求A球落地时间t和B球上抛的最大高度H；
(2)若A、B恰好在B上抛的最高点相遇，求B球上抛的初速度v0；
(3)若要保证B在上升阶段能与A相遇，则B球上抛的初速度v0应该满足什么条件？.
23．一个物体从某个高度由静止开始做匀加速直线运动，加速度，它在第1s内的位移恰好等于它最后1s内位移的，求：
(1)第1s内下落的距离；
(2)物体在空中运动的时间；
(3)物体开始下落时离地面的高度。
参考答案
1．B
【详解】
ACD．根据匀变速直线运动的规律，可得MN间的平均速度
根据匀变速直线运动的速度时间关系，可得MN间运动时间
所以MN间的距离
故ACD错误；
B．根据匀变速直线运动的速度位移关系知，经过MN中点的速度
故B正确。
故选B。
2．B
【详解】
A．质点和自由落体运动都是理想化模型，实际并不存在，为了研究问题方便，引入这个概念有意义，A错误；
B．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法，B正确；
C．平均速度运用了等效思想，C错误；
D．我们所学的概念，诸如平均速度，瞬时速度以及加速度等，是伽利略首先建立起来的，但是时间不是伽利略首先建立的，D错误。
故选B。
3．C
【详解】
根据可知，相同时间内的速度的变化量相同；根据自由落体运动规律可知，相同时间内位置变化量即位移不同，越往后相同时间内的位移越大；根据可知，相同时间内位移的差值相同。
故选C。
4．A
【详解】
根据
可得反应时间为
故选A。
5．D
【详解】
A．由自由落体运动的规律，落地速度大小为
A错误；
B．物体在前2s内的位移为
物体在前3s内的位移为
最后1s的位移为
B错误；
C．物体初始位置的高度为
C错误；
D．由上可知，全程的位移为45m，则全程平均速度大小为
D正确；
故选D。
6．D
【详解】
A．小球做自由落体运动，前2s内小球的位移：
选项A错误；
B．前2 s内小球的平均速度为
选项B错误；
C．第2 s内小球的位移为
选项C错误；
D．第2s末小球的速度：
v2=gt2=10×2=20m/s
故D正确；
7．C
【详解】
A．用来代替物体的有质量的点叫质点．要把物体看作质点，就要看所研究问题的性质，如果运动物体的形状和大小跟它所研究的问题相比可忽略不计，物体就可视为质点．
在研究某学生骑车返校的速度时，学生的形状和大小能忽略可将其视为质点；对这位学生骑车姿势进行生理学分析时，学生的形状和大小不能忽略不可将其视为质点．故A正确，不符合题意；
B．在研究物体的运动时，引入了“质点”的概念，是采用建立理想物理模型的方法．故B正确，不符合题意；
C．伽利略猜想自由落体速度与下落的时间成正比，并未直接进行验证，而是在斜面实验的基础上进行理想化推理．故C错误，符合题意；
D．时刻是指运动过程中的某一瞬间、对应着一个位置，时间是两个时刻之间的间隔、对应着一个运动过程．故D正确，不符合题意。
故选C。
8．B
【详解】
小球通过光电门的时间很短，这段时间内的平均速度可看成瞬时速度，为
v===5 m/s
由自由落体运动规律可知
h==1.25m
故选B。
9．A
【详解】
取全过程为一整体进行研究，设从重物自气球上掉落计时，经时间t落地，规定初速度方向为正方向，重物做竖直上抛运动，全过程的位移为，初速度为，加速度为，根据位移公式得
解得
，（另一解舍去）
到达地面时的速度为
负号表示速度方向向下，与初速度方向相反。
故选A。
10．A
【详解】
A：两球均做自由落体运动，从塔顶到地面所用时间相等．自由释放这两个球的时间差为1s，则两球落地的时间差是1s．故A项正确．
B：据可得，则a球从开始下落到地面所用时间．当a球接触地面瞬间，b球在空中运动的时间，b球下落的距离，b球离地高度为．故B项错误．
C：在a球接触地面之前，两球的速度差，则在a球接触地面之前，两球的速度差恒定．故C项错误．
D：在a球接触地面之前，两球的速度差恒定为，两球离地的高度差越来越大．故D项错误．
11．D
【详解】
A．根据速度时间图象与时间轴所围的“面积”表示质点的位移，则知t=4s时，甲球相对于抛出点的位移为
乙球相对于抛出点的位移为
故两球相对于各自的抛出点的位移相等，故A错误；
B．t=3s时，甲球通过的位移为
乙的位移为
两球位移之差等于20m，但两球初始的高度未知，故t=3s时两球的高度相差不一定为20m，故B错误；
C．两球从不同的高度以同样的速度竖直向上抛出，根据竖直上抛运动的规律
h是抛出点距地面的高度，可知两球从抛出至落到地面所用的时间间隔t不相等，故C错误；
D．由图知，甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球相等，都是3s，故D正确。
故选D。
12．B
【详解】
小明做竖直上抛运动，手指恰好能摸到篮板下沿，考虑手臂的长度，上升的高度为
由速度位移关系有
解得
故选B。
13．A
【详解】
AB．根据
得
高度比为2：1，所以落地的速度比为．故A正确，B错误；
C．自由落体运动的加速度为g，与重力无关，故加速度之比为1：1，故C错误；
D．由自由落体运动规律
可得
可得时间之比为；故D错误。
故选A。
14．B
【详解】
根据x=v0t+gt2得物体通过窗户上沿的速度为：
v0=（x gt2）/t=（1.8 ×10×0.04）/0.2m/s=8m/s，
则屋檐距离窗户上沿的高度为：h1=m=3.2m，
则屋檐距窗户下沿的高度为：h=h1+1.8m=5m.
故选B.
15．C
【详解】
在真空中物体只受重力作用，根据牛顿第二定律得，加速度为重力加速度g，由于物体从静止开始下落，根据
由于羽毛和硬币从同一高度同时下落，故任意时刻都在同一高度，且是加速，故频闪间距不断变大。
故选C。
16．78.4 4
【详解】
由得：，由得：．
17．1275
【详解】
[1]. 设小球刚刚离开气球时距地面的高度为H，取初速度的方向为正方向，
则有：
即
代入数据得：
H=1275m
18．30m/s 25m
【详解】
[1]物体做竖直上抛运动，设经t=3s到达最高点，有
解得
[2]根据公式
易知物体在内的位移大小为
19．9.6 9.72 0.648
【解析】
【详解】
（1）[1]．设AB、BC、CD、DE、EF、FG的位移分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6则 ：
= =9.60m/s2
（2）[2]．；在竖直方向上△y=gT2，所以
g==9.72m/s2．
[3]．中间点在竖直方向上的速度
vy==0.32m/s，
则
vyA=vy+gT=0.648m/s．
20．；
【详解】
忽略空气阻力，则人做竖直上抛运动，由题知，上升的最大高度h=50cm=0.5m，根据速度位移公式有
解得人起跳初速度为
人向上动的时间为
根据竖直上抛的运动特点可知，上升的时间与下落的时间相等，故人在空中的总时间为
21．(1) 180 m (2) 10 s
【详解】
（1）8s末时速度为m/s
上升的高度为m
之后物体做竖直上抛运动到达最高点，上升的高度为
m
上升的总高度为m
（2）继续上升的时间为 s
从最高点到落回地面需要的时间为
s
总时间为
22．(1)31.25 m　(2)35.4 m/s　(3)v0＞35.4 m/s
【详解】
（1）A球落地的时间：，B球做竖直上抛运动，上升的时间与下落的时间相等，所以下落的时间：，B球下落的高度：
，即B竖直上抛的最大高度是．
（2）若A、B恰好在B上抛的最高点相遇，设相遇的时间是，则A与B相遇时：
，，代入数据得：
所以：
（3）若要保证B在上升阶段能与A相遇，设相遇的时间是，则A与B相遇时：
，，代入数据得：．
23．（1）5m（2）2.5s（3）31.25m
【详解】
(1)第1s内下落的距离：
(2)最后1s内的位移：
则最后1s内的平均速度为，即中间时刻的瞬时速度为，可知末速度：
则物体在空中的时间：
(3)物体下落时离地面的高度：
答：(1)第1s内下落的距离为5m；
(2)物体在空中运动的时间为2.5s；
(3)物体开始下落时离地面的高度为31.25m。