人教版必修第一册 2.4 自由落体运动
一、单选题
1.某同学利用一根原长远远小于树高的弹簧和手机粗略测量了大树的高度。该同学将弹簧竖直固定在地面上,压缩一定程度后将一弹丸由静止弹射出去,调整弹簧压缩量,直到弹丸能刚好到达与树顶等高处后开始下落,用手机测出此过程中弹丸从离开弹簧到回到地面所用的时间t,忽略弹丸所受空气阻力和计时误差,重力加速度为g。则下列说法正确的是( )
A.大树的高度约为
B.弹丸离开弹簧后的时间内,上升的高度是树高的
C.将弹丸运动的时间平均分成三段,第二段时间内弹丸的位移大小是树高的
D.弹丸上升高度是树高的一半时,需要的时间为
2.最先得出重物与轻物应该下落同样快结论的是下列哪位科学家( )
A.亚里士多德 B.伽利略 C.牛顿 D.爱因斯坦
3.关于自由落体运动,下列说法中正确的是( )
A.在空气中,不计空气阻力的运动是自由落体运动
B.在空气中,初速度为零的运动是自由落体运动
C.质量大的物体受到的重力大,落到地面时的速度也越大
D.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
4.日本特摄片奥特曼风靡世界几十年,如图所示,其拍摄过程采用微缩景观的方法进行拍摄。设某次拍摄中“景观”被等比例缩小25倍进行拍摄,拍摄时一石块从1.8m处落下,为了防止放映时穿帮,在放映时应( )
A.慢放25倍 B.快放25倍 C.慢放5倍 D.快放5倍
5.将雨滴离开屋檐后的运动视为自由落体运动。关于雨滴离开屋檐后下落的距离,下列说法正确的是( )
A.跟雨滴的质量成正比 B.跟雨滴下落速度的平方成正比
C.跟雨滴下落的速度大小成正比 D.跟雨滴下落所用的时间成正比
6.在离地面某一高度处有一物体A自由下落,与此同时将物体B从物体A下方的地面竖直上抛,两物体在空中只相遇而不相碰,结果发现B物体刚好上升到A物体开始下落时的高度,不考虑空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.相遇时两物体的位移相等
B.相遇后两物体同时落地
C.A物体落地时的速度与B物体上抛时的初速度大小相等
D.相遇时A物体的速度大于B物体的速度
7.摄影是留住美好的重要方式之一、瓜果飘香的季节,某摄影爱好者拍摄苹果自由下落的照片如图所示,经测量,,对应的相机曝光时间为0.01s,已知照片中的长度与实际长度之比为,则苹果下落点距B点对应的实际点的高度约为( )
A.5m B.10m C.15m D.20m
8.很多智能手机都有加速度传感器,安装能显示加速度情况的应用程序,就能看到手机运动时各方向加速度随时间变化的图像。现打开应用程序,先用手托着手机,然后手掌迅速竖直向下运动,让手机脱离手掌而自由下落,最后又接住手机,手机屏幕上显示了如图所示的图线,则( )
A.图线最开始的一条水平线表示手机匀加速下落
B.由图可知手机下落的最大加速度约为
C.图中出现的向上波峰表示自由落体的加速度
D.该应用程序规定向下方向为加速度的正方向
9.一水滴从房檐边由静止下落,经过高为2m的窗户用时0.1s,忽略空气阻力,重力加速度g=10m/s2,则水滴从开始下落到窗户上边缘所经历的时间为( )
A.1.95s B.2.05s C.19.5s D.21.5s
10.在洞穴探险过程中,可以使用落石的方法估测洞穴深度,设在某次估测中,测得从释放石块到听到石块落地的时间约为4s,可估算出该洞穴的深度约为( )
A.20m B.40m C.80m D.160m
11.下列事例中,物体的运动状态一定没有发生改变的是( )
A.火车匀速转弯 B.小朋友荡秋千
C.物体做自由落体运动 D.物体沿斜面匀速下滑
12.一物体从H高处自由下落,经时间t落地,则当它下落时,离地高度是( )
A. B. C. D.
13.始个物体做竖直上抛运动,开始2s上升的高度与最后2s内上升的高度之比为2:1,不计空气阻力,重力加速度大小g取10m/s2,则物体上升的最大高度是( )
A.38m B.42m C.45m D.48m
14.在日常工作中,有时需要人们反应灵敏,对于战士、驾驶员、运动员等更是如此。如图,用一把直尺可以测反应时间,甲同学用两根手指捏住长度为的直尺的上端,乙同学用一只手在直尺下方零刻度线处做捏住直尺的准备,但此时手不能碰到直尺。当看到甲同学放开直尺的瞬间,乙同学立即捏住直尺,记录乙同学捏住处的数据为,重力加速度大小为。根据这次实验,下列说法正确的是( )
A.乙同学捏住处的数据即为直尺在乙同学反应时间内下落的高度,该数据越大,乙同学的反应时间越短
B.乙同学的反应时间为
C.乙同学捏住直尺前瞬间,直尺的速度大小为
D.若某同学的反应时间为,仍能用该直尺测该同学的反应时间
15.关于自由落体运动,下列说法正确的是( )
A.物体竖直向下的运动就是自由落体运动
B.只受重力作用且竖直向下的匀变速直线运动就是自由落体运动
C.不同物体所做的自由落体运动,其运动规律是不同的
D.质点做自由落体运动,在第1s内、第2s内,第3s内的位移之比为1∶3∶5
二、填空题
16.物体从离开地面的45m高空自由下落,其在空中运动的时间为___________s;最后1s通过的位移为___________m。
17.从高处自由落下的物体,到达地面的速度与落到高处的速度之比为______,当下落到某处速度为落地速度的,其下落高度与的比值为______。
18.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,当距离地面时打开降落伞,伞张开后运动员就以的加速度做匀减速运动,到达地面时速度为恰好为零,重力加速度取,则运动员在空中作匀减速运动的时间是__________,运动员离开飞机时距地面的高度为______。
三、解答题
19.极限跳伞已经成为最受年轻人喜爱的极限运动之一。打开降落伞之前,运动员的运动可近似视为自由落体运动,运动员下落44.1m时所用的时间和达到的速度分别是多少 在运动员下落的第3s内,下落的高度是多少
20.人对周围发生的事情,都需要一段时间来作出反应,从发现情况到采取行动所经历的时间,被称为反应时间。下面的实验能测出反应时间。如图所示,让甲同学在乙同学的手部正上方捏住一把直尺,乙同学的大拇指与食指之间的距离保持在3cm左右。在没有任何预示的前提下,甲同学突然放开直尺,乙同学尽快用手指去夹住它。尝试做此实验,并运用学过的知识估算出反应时间。
21.在一高台上以6m/s的初速度竖直上抛一石子,出点距地面的高度为9m。不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2。
(1)石子经多长时间落回抛出点; 落回抛出点的速度为多大;
(2)石子抛出2s时高地面的高度为多少。
22.一种巨型娱乐器械的环形座舱套装在竖直柱子上,座舱被升降机送到离地面100m的高处由静止自由落下。落到离地面20m高时,制动系统开始启动,使座舱做匀减速运动,到达地面时刚好停下。不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)此过程中的最大速度大小;
(2)座舱减速过程中的加速度的大小。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【详解】
A.忽略弹丸所受空气阻力,弹丸做竖直上抛运动,其上升和下落的时间都为。大树的高度等于其自由下落的高度
故A错误;
B.弹丸下落过程做自由落体运动,连续两段时间内通过的位移之比为,根据运动的对称性,所以弹丸离开弹簧后的时间内,上升的高度是树高的,故B错误;
C.将弹丸运动的时间平均分成三段,第二段时间内弹丸一半时间在上升,一半时间在下落,根据对称性可知位移为零,故C错误;
D.弹丸下落过程,通过两段相等位移所用时间之比为,根据对称性,弹丸上升高度是树高的一半时,需要的时间为
故D正确。
故选D。
2.B
【详解】
伽利略做落体实验,得出重物与轻物应该下落同样快结论。
故选B。
3.D
【详解】
ABD.做自由落体运动的物体只受重力作用,而且初速度为零,做匀加速直线运动。不受空气阻力时,物体有可能受其他的力作用,或物体的初速度不为零,故AB错误,D正确;
C.任何物体在同一高度自由下落,在空气阻力忽略的条件下,达到地面的速度都相同,故C错误。
故选D。
4.C
【详解】
根据自由落体运动规律有
即
由于缩小25倍拍摄,则影片中石块下落的高度应该是1.8m的25倍,所以为防止穿帮,放映的时间应该是拍摄过程中石块实际下落时间的5倍,即慢放5倍速度播放。
故选C。
5.B
【详解】
A.下落距离跟雨滴的质量无关,A错误;
BC.根据自由落体运动规律
可知下落距离跟速度的平方成正比,B正确;C错误;
D.由
可知,下降距离跟时间的平方成正比,D错误。
故选B。
6.C
【详解】
AC.B物体刚好上升到A物体开始下落时的高度,可知B物体上抛的初速度等于A物体落地的速度
则相遇时
解得
则AB的位移
相遇时两物体的位移不相等,选项A错误,C正确;
B.相遇后A物体先落地,选项B错误;
D.相遇时A的速度
B的速度
即相遇时两物体速度大小相等,选项D错误。
故选C。
7.A
【详解】
苹果下落到B点的速度约为
苹果下落点距B点对应的实际点的高度约为
故选A。
8.B
【详解】
A.图线最开始的一条水平线表示开始时手机还未开始向下运动时的静止状态,故A错误;
B.由图可知手机下落的最大加速度约为,故B正确;
CD.图中出现的向上波峰表示最后手接住手机的过程中,手机向下做减速运动,加速度方向向上,进而可知该应用程序规定向上方向为加速度的正方向,故CD错误。
故选B。
9.A
【详解】
设水滴落点距离窗户上边缘的距离为h,水滴从开始下落到窗户上边缘所经历的时间为t,则
解得
t=1.95s
故选A。
10.C
【详解】
根据自由落体运动规律可知该洞穴的深度约为
故选C。
11.D
【详解】
A.火车匀速转弯,速度的方向发生了变化,所以火车的运动状态发生了变化,故A错误;
B.小朋友荡秋千,其速度大小和方向均在改变,故运动状态在改变,故B错误;
C.物体做自由落体运动,速度的大小在变化,运动状态发生了改变,故C错误;
D.物体在斜面上匀速下滑,速度的大小、方向都不变,运动状态没有改变,故D正确。
故选D。
12.D
【详解】
下落H所需时间为t,则
当下落时
联立解得
则离地高度为
故选D。
【考点】
自由落体运动.
物体做的是自由落体运动,根据自由落体的位移公式可以求得.
13.C
【详解】
竖直运动前2s,设初速度为,则有
后2s,反向看可以当成从0开始的自由落体的前2s,则有
又
即
解得
故竖直上升的最大高度由速度位移公式可得
ABD错误,C正确。
14.B
【详解】
A.乙同学捏住处的数据即为直尺在乙同学反应时间内下落的高度,该数据越大,乙同学的反应时间越大,故A错误;
B.乙同学的反应时间为
故B正确;
C.乙同学捏住直尺前瞬间,直尺的速度大小为
故C错误;
D.若某同学的反应时间为,则在反应时间内直尺下落的高度为
所以不能用该直尺测该同学的反应时间,故D错误。
故选B。
15.D
【详解】
AB.初速度为零,只受重力,即加速度是重力加速度的匀加速直线运动是自由落体运动,AB错误;
C.不同物体所做的自由落体运动,其运动规律是相同的,C错误;
D.质点做自由落体运动,因为第1s内、第2s内、第3s内的位移之比为1:3:5,D正确。
故选D。
16. 3 25
【详解】
[1]由公式
得
[2]由公式可得,最后1s通过的位移为
17.
【详解】
[1]到达地面的速度
落到高处的速度
到达地面的速度与落到高处的速度之比为;
[2]当下落到某处速度为落地速度的,其下落高度
其下落高度与的比值为。
18. 5 180
【详解】
[1]将运动员减速运动速度减到0的过程的逆向为初速度为零的匀加速运动,则由
解得
[2]打开降落伞时的速度
v=at=40m/s
自由落体运动下落的高度
运动员离开飞机时距地面的高度为
H=h+h′=180m
19.3s;29.4m/s;24.5m
【详解】
根据
可得运动员下落44.1m时所用的时间为
速度大小为
运动员下落的第3s内,下落的高度为
20.见解析
【详解】
甲同学松手后直尺开始做自由落体运动,乙同学看到后就立即用手接住直尺使其停止运动,在乙同学反应时间内直尺已经下落一段距离L,可根据
求出反应时间
21.(1)1.2s,6m/s;(2)1m
【详解】
(1)到最高点速度减为0,由速度公式可得到达最高点所需的时间为
根据竖直上抛运动的对称性可知石子落回抛点的时间为
t总=2t1=2×0.6s=1.2s
根据竖直上抛运动的对称性可知石子落回抛点的速度为
(2)由上可知到达最高点所需的时间为0.6s,上升的高度为
此时距离地面的高度为
下落1.4s时的高度为
此时距地面的高度为
22.(1);(2)
【详解】
(1)座舱下落80m的速度即为最大速度,根据公式
故
(2)根据公式可知
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