2.3自由落体运动的规律同步练习（word版含答案）

2.3 自由落体运动的规律 同步练习
一、单选题
1．一物体从20m高处由静止自由下落，物体落至地面所用的时间为（　　）
A．1s B．2s C．3s D．4s
2．某物体从50 m高的地方做自由落体运动, g=10m/s2。则（ ）
A．物体在第1s末、第2s末、第3s末的速度大小之比是1:4:5
B．物体在第1s内、第2s内、第3s内的位移大小之比是1:4:9
C．物体在1s内、2s内、3s内的位移大小之比是1:3:5
D．物体在下落过程中任何两个相邻1s内的位移差10 m
二、实验题
3．乙同学为了测量自己的反应时间，进行了如下实验。如图所示，请甲同学用手捏住直尺，自己用一只手在直尺“0刻度”位置处做捏住直尺的准备，但手不碰到直尺，在看到乙同学松开手让直尺下落时，自己立刻捏住直尺，再读出捏住直尺的刻度，即可算出自己的反应时间。后期甲乙同学又合作设计了一种测量反应时间的“反应时间测量尺”，如图所示
（1）由实验原理可知，该同学捏住直尺处的刻度值越小，其反应时间越___________；（选填“长”或“短”）
（2）经过多次实验，该同学捏住处刻度值的平均值为19.60cm，取重力加速度，则该同学的反应时间约为___________s（计算结果保留2位有效数字）
（3）图中反应测量尺的标度合理的是___________（选填“A”或“B”）
（4）实验时乙同学以手指恰不接触直尺为宜，如果两手指间距较大，则测得的反应时间___________ （选填“偏小”“无影响”或“偏大”）。
4．（1）同学们利用如右图所示方法估测反应时间．
首先，甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直状态，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间．当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度读数为，则乙同学的反应时间为_________（重力加速度为）．基于上述原理，某同学用直尺制作测量反应时间的工具，若测量范围为0～0.3s，则所用直尺的长度至少为_______cm（取10m/s2）；若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线，则每个时间间隔在直尺上对应的长度比是_____
三、解答题
5．一个物体从80m高处由静止开始做自由落体运动，已知g=10m/s2，求：
(1)物体的下落时间。
(2)物体着地时的速度大小。
(3)物体下落一半的高度时的速度大小。
6．据悉，“嫦娥三号”着陆器（携带着月球车）在近月点处开始进入软着陆过程，通过对变推力主发动机的精确控制，到距月面高度时速度降至0。随后，“嫦娥三号”将姿态改为悬停式竖直下降。在距月面处时，“嫦娥三号”再次进行短暂悬停，扫描月面地形，避开障碍物，寻找着陆点。之后，在反推火箭的作用下继续缓慢竖直下降，直到距月面高时再度悬停。此后，关掉反冲发动机，自由下落。由于具备着陆缓冲机构，“嫦娥三号”的四条腿都有弹性，落地时不至于摔坏，确保着陆器能够完整、安全地降落在月球表面。已知“嫦娥三号”着陆器总质量为m，地球表面重力加速度为g，月球表面重力加速度是地球上的，月球上没有大气，“嫦娥三号”的四条腿高度均忽略不计，不计发动机工作造成的质量变化。
（1）求“嫦娥三号”从处开始缓慢竖直下降的过程中，发动机产生的推力F；
（2）“嫦娥三号”从高处自由下落到月面的速度大小与从地球表面多高处自由下落到地面的速度大小相等？
（3）设定“嫦娥三号”从h高处开始自由下落，若从四条腿与月面开始接触到完全停止经历的时间为，求该过程中每条腿受到月面对它的平均作用力大小。
7．在某建筑工地一座吊塔上，竖直悬挂一根长15 m的铁链，在铁链的正下方，距铁链下端5m处有一观察点A，铁链突然自由落下，如图所示，铁链全部通过A点需用多长时间？（g取）
8．1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铜球同时落地”的著名实验，如果测得铜球下落的时间约为3.0秒，试估算斜塔的高度和铜球落地时的速度（g＝10 m/s2）．
9．中国发射的嫦娥四号探测器是人类第一次近距离访问月球背面，此次访问为我国进一步探索深空积累了重要经验。一物体从月球表面某高处由静止释放，自开始下落计时，得到物体离月球表面高度h随时间t变化的图象如图所示，求：
（1）月球表面重力加速度大小；
（2）物体落到月球表面的速度大小；
（3）前内物体的平均速度大小。
10．物体从h高处自由下落做初速为零、加速度为的匀加速直线运动，经过最后200m的时间是4s求：
（1）高度h
（2）下落h高所用的总时间
11．如图所示，一热气球匀速上升到离水平地面H=43.2m高时，从气球上掉落一物体，物体又竖直上升了h=1.8m后才开始下落。物体离开气球后在空中运动过程中的加速度大小恒为g=10m/s2，方向竖直向下。求：
（1）物体离开气球时的速度大小；
（2）物体从离开气球到落回地面的时间。
12．某物理实验小组在游泳池做了一个实验：将一个物块从距离水面3.2m高静止释放（不计空气阻力），经2.4s后到达池底速度刚好为零。假定物块在水中做匀减速直线运动，重力加速度。求：
(1)物块在入水时的速度；
(2)游泳池水的深度。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
物体从20m高处由静止自由下落，根据公式h＝gt2，有：
A．1s，与结论不相符，选项A错误；
B．2s，与结论相符，选项B正确；
C．3s，与结论不相符，选项C错误；
D．4s，与结论不相符，选项D错误；
2．D
【解析】
【详解】
A．根据自由落体的速度公式：
可知物体在第1s末、第2s末、第3s末的速度大小之比是1:2:3，A错误；
BC．根据自由落体的位移公式：
可知物体在1s内、2s内、3s内的位移大小之比是1:4:9，进一步就可得物体在第1s内、第2s内、第3s内的位移大小之比是1:3:5，BC错误；
D．自由落体中，相邻相等时间内的位移差：
可知物体在下落过程中任何两个相邻1s内的位移差10 m，D正确。
故选D。
3． 短 0.20 B 偏大
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]松开后尺子做自由落体运动，由
可知该同学捏住直尺处的刻度值越小，其反应时间越短；
(2)[2]由公式
可得
(3)[3]反应尺做自由落体运动，初速度为零，下落得越来越快，故B测量尺的标度合理；
(4)[4]如果两手指间距较大，反应时间还包括了手向直尺运动的时间，故测得的反应时间偏大。
4． 45 1:3:5.
【解析】
【详解】
试题分析：根据自由落体运动的规律可知：，则解得乙同学的反应时间t=；若测量范围为0～0.3s，则所用直尺的长度至少为；根据匀变速直线运动的规律，相等时间的位移之比为：1:3:5....(2n-1)
考点：自由落体运动的规律
5．(1)4s；(2)40m/s；(3)
【解析】
【详解】
(1)由可得物体下落时间为
(2)物体着地时的速度大小为
(3)物体下落一半的高度时的速度大小为
代入数据，解得
6．（1）；（2）3.65m/s；0.67m；（3）
【解析】
【详解】
（1）“嫦娥三号”从处开始缓慢竖直下降的过程中，发动机产生的推力等于“嫦娥三号”着陆器的重力，则
（2）“嫦娥三号”从高处自由下落到月面的速度大小
在地球表面
解得
即与从地球表面0.67m处自由下落到地面的速度大小相等。
（3）“嫦娥三号”从h高度落到月球表面时的速度
落到月球表面时由动量定理，向上为正方向
解得
7．1s
【解析】
【详解】
解：设从自由下落到铁链下端到达点所用时间为，从铁链下端到达点到铁链上端到达点所用时间为
根据题意可得：
联立解得：
8． 45m 30 m/s
【解析】
【详解】
试题分析：铜球做自由落体运动
下落的高度 (4分)
落地的速度 (4分)
考点：本题考查自由落体运动．
9．（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）根据图像，物体的位移和时间分别为
根据自由落体的公式得
（2）根据自由落体公式得
（3）前内物体的位移为
故平均速度为
10．（1）245m（2）7s
【解析】
【详解】
(1)(2)根据自由落体运动位移时间公式：，可得：
解得：
t=7s
下落的高度为：
11．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）物体离开气球后上升的过程，有
解得物体离开气球时的速度大小
（2）物体离开气球后上升过程，有
解得
物体上升到最高点后做自由落体运动，则有
解得
物体从离开气球到落回地面的时间
12．(1)8m/s；(2)6.4m
【解析】
【详解】
(1)物体在水面上方做自由落体运动，由速度位移公式
可得
(2)物体做自由落体运动的时间为
物体从水面到池底运动的时间为
游泳池水的深度为
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