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自由落体运动
【能力提升】
一、单选题
1.深秋时节,银杏叶落,一地金黄;在一个无风的日子,一片银杏叶从高为5m的枝头自静止飘落至地面(g取),则( )
A.该银杏叶子做自由落体运动
B.该银杏叶子落地时速度为10m/s
C.该银杏叶子落地的时间大于1s
D.该银杏叶子下落过程中的加速度一定大于g
【答案】C
【详解】AD.该银杏叶子下落时,受空气阻力影响不能忽略,则叶子下落不是做自由落体运动,加速度小于g,选项AD错误;
B.假设叶子做自由落体运动,则落地的速度,因下落时加速度小于g可知,该银杏叶子落地速度小于10m/s,选项B错误;
C.假设叶子做自由落体运动,则下落的时间为 ,因下落时加速度小于g可知,该银杏叶子落地的时间大于1s,选项C正确。
故选C。
2.伽利略相信,自然界的规律是简单明了的。他从这个信念出发,猜想落体运动一定是一种最简单的变速运动。为验证自己的猜想,他做了“斜面实验”,如图所示。他让铜球沿阻力很小的斜面滚下,研究铜球在斜面上的运动规律,然后将实验结果做了合理的外推,得出落体运动的规律。通过“斜面实验”来研究落体运动规律是为了便于测量铜球运动的( )
A.合外力 B.速度 C.加速度 D.时间
【答案】D
【详解】物体做自由落体运动的时间很短,不易测量,当时伽利略利用斜面做实验,主要是考虑到实验时便于测量小球运动的时间,在当时的情况下,还没有出现加速度的概念,伽利略在实验中没有测量加速度。
故选D。
3.一个物体从某一高度做自由落体运动。已知它在第1s内的位移恰为它在最后1s内位移的三分之一、则它开始下落时距地面的高度为(不计空气阻力,)( )
A.11.25m B.15m C.20m D.31.25m
【答案】C
【详解】物体第1s内下落的距离为
设物体开始下落时离地面的高度为,下落时间为t,则有①
最后1s之前的下降的高度为②
由得,,解得,故
故选C。
4.在用滴水法测重力加速度的实验中,调整自来水管的阀门(开关),使得第1滴水落地时第2滴水正好开始下落。测出从第1滴水开始下落到第N滴水开始下落所用的时间为t,水下落的高度为h,则所测得的重力加速度g应为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】根据自由落体公式得,解得
故选C。
5.两物体从不同高度开始做自由落体运动,同时落地,甲物体下落时间为2s,乙物体下落时间为1s,则( )
A.甲、乙开始下落的高度之比为2:1
B.甲、乙落地速度之比为4:1
C.当乙开始下落时甲离地高为15 m
D.当乙开始下落时甲离地高10 m
【答案】C
【详解】A.由自由落体公式,由时间比为2:1,得甲、乙开始下落的高度之比为4:1,A错误;
B.由,由时间比为2:1,甲、乙落地速度之比为2:1,B错误;
CD.甲在第1s的位移为,前2s的位移为
当乙开始下落时甲离地高为,C正确,D错误。
故选C。
6.在同一位置先后以相同的初速度v0=20 m/s竖直向上抛出两个小球,第一个小球抛出后,经过1 s 的时间再抛出第二个小球。两个小球均可视为质点,不计空气阻力,g=10 m/s2,则( )
A.两球相遇时,第二个小球处于下降阶段
B.第二个小球抛出后,经过2.5 s的时间,两球在空中相遇
C.两球在空中相遇的位置距离抛出点15 m
D.两球在空中相遇的位置距离抛出点18.75 m
【答案】D
【详解】B.设第二个小球抛出后经过t时间两球相遇,则有
解得,故B错误;
A.第二个小球抛出后,上升的时间,所以两球相遇时,第二个小球处于上升阶段,故A错误;
CD.两球在空中相遇的位置距离抛出点
故C错误,D正确。
故选D。
7.一个物体从某一高度做自由落体运动,已知它第1s内的位移恰为它最后1s位移的四分之一(g取)。则它开始下落时距地面的高度为( )
A.31.25m B.11.25m C.20m D.15m
【答案】A
【详解】物体第1s内的位移,物体在最后1s的位移,则物体在最后1s的平均速度,该速度即为该过程中间时刻的瞬时速度,则物体从释放到该中间时刻经历时间,可知物体自由下落的总时间为,则物体开始下落时距地面的高度为
故选A。
8.秋天的长河高中校园景色迷人,微风吹来,银杏树叶纷纷下落,小王同学抬头看到一片和三楼楼面等高的树叶飘落下来,他想得到这片树叶,需要在树下等待的时间约是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】设楼房层高为,三楼楼面距地面高度,设自由落体运动时间为,
得,树叶不是做自由落体运动,时间比自由落体时间长,需要在树下等待的时间约是。
故选D。
9.房檐滴水,每隔相等时间积成一滴水下落,当第一滴落地时,第6滴刚好形成,观察到第5、6滴距离约1m,则房高为( )
A.16m B.25m
C.30m D.36m
【答案】B
【详解】自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动,从开始运动,当第一滴水落地时,第6滴水刚好开始下落,之间正好有5个相等时间间隔,设每隔时间T滴一滴水,屋檐的高度为h,根据公式
,可得,故,第5滴水有,联立解得h=25m
故选B。
二、填空题
10.一座高6m的水塔顶端渗水每隔一定时间有一滴水落下,当第5滴离开水塔顶端时,第一滴水正好到达地面,则此时第3滴水距离地面的高度为___________m,第4滴水的速度为___________m/s。
【答案】 4.5
【详解】[1] 设时间间隔为t,则总时间为4t,则有,解得
此时第三滴水运动的时间为2t,所以
则此时第3滴水距离地面的高度为6m-1.5m=4.5m,
[2] 第4滴水的速度为
11.如图所示,一根长为l的直杆从一圆筒的上方高H处竖直自由下落,该圆筒高为h,则杆穿过筒所用的时间为___________。
【答案】
【详解】杆做自由落体运动,杆的下端点到筒口的过程,杆的上端点到筒底的过程
时间差,联立上面三式解得
12.如图为一张做自由落体运动的物体的频闪照片,A、B、C是拍摄到的自由落体运动中的三个位置。每条横线间距离为10cm。那么:
(1)物体在位置B时的速度v=__________m/s;
(2)C位置与开始下落处之间的距离为s=__________m。
【答案】 3 0.8
【详解】(1)[1]根据,得
物体在位置B时的速度
(2)[2]B位置与开始下落处距离,故C位置与开始下落处之间的距离为
13.一物体做自由落体运动,落地时的速度为50m/s,则它在前2s内的平均速度为________m/s,它在最后ls内下落的高度是___________m(g取10m/s2)。
【答案】 10 45
【详解】[1]物体做自由落体运动,2s的速度,则在前2s内的平均速度
落地时的速度为50m/s,则有,解得落地时间,所以物体在最后ls内下落的高度
14.长为5m的铁链竖直悬挂在足够高处,现上端悬点突然脱离,铁链开始做自由落体运动,在铁链下端的正下方距离20m处有一观察者,则他看到铁链经过他所需时间为__________s。
【答案】
【详解】根据自由落体公式,可知,铁链下端下落20m的时间
铁链上端下落25m的时间,所以他看到铁链经过他所需时间
三、解答题
15.屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水,当第7滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第5滴与第4滴分别位于高为1m的窗户的上、下沿,如图所示,问:
(1)滴水的时间间隔是多少;(g取10m/s2)
(2)此屋檐离地面多高。
【答案】(1)0.2s;(2)7.2m
【详解】(1)根据初速度为零的匀加速直线运动的规律可知
,因h45=1m可知,根据,可得T=0.2s
(2)此屋檐离地面高度
16.如图所示,一滴雨滴从离地面高的楼房屋檐自由下落,下落时,到达窗口上沿,再经的时间通过窗口,取,问:
(1)窗口上下沿的高度差;
(2)该雨滴最后内下落的高度是多少。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)当雨滴下落到窗口上沿时,解得,雨滴经过窗口,解得
(2)雨滴落地过程,解得,最后的位移,解得
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自由落体运动
【能力提升】
一、单选题
1.深秋时节,银杏叶落,一地金黄;在一个无风的日子,一片银杏叶从高为5m的枝头自静止飘落至地面(g取),则( )
A.该银杏叶子做自由落体运动
B.该银杏叶子落地时速度为10m/s
C.该银杏叶子落地的时间大于1s
D.该银杏叶子下落过程中的加速度一定大于g
2.伽利略相信,自然界的规律是简单明了的。他从这个信念出发,猜想落体运动一定是一种最简单的变速运动。为验证自己的猜想,他做了“斜面实验”,如图所示。他让铜球沿阻力很小的斜面滚下,研究铜球在斜面上的运动规律,然后将实验结果做了合理的外推,得出落体运动的规律。通过“斜面实验”来研究落体运动规律是为了便于测量铜球运动的( )
A.合外力 B.速度 C.加速度 D.时间
3.一个物体从某一高度做自由落体运动。已知它在第1s内的位移恰为它在最后1s内位移的三分之一、则它开始下落时距地面的高度为(不计空气阻力,)( )
A.11.25m B.15m C.20m D.31.25m
4.在用滴水法测重力加速度的实验中,调整自来水管的阀门(开关),使得第1滴水落地时第2滴水正好开始下落。测出从第1滴水开始下落到第N滴水开始下落所用的时间为t,水下落的高度为h,则所测得的重力加速度g应为( )
A. B. C. D.
5.两物体从不同高度开始做自由落体运动,同时落地,甲物体下落时间为2s,乙物体下落时间为1s,则( )
A.甲、乙开始下落的高度之比为2:1 B.甲、乙落地速度之比为4:1
C.当乙开始下落时甲离地高为15 m D.当乙开始下落时甲离地高10 m
6.在同一位置先后以相同的初速度v0=20 m/s竖直向上抛出两个小球,第一个小球抛出后,经过1 s 的时间再抛出第二个小球。两个小球均可视为质点,不计空气阻力,g=10 m/s2,则( )
A.两球相遇时,第二个小球处于下降阶段
B.第二个小球抛出后,经过2.5 s的时间,两球在空中相遇
C.两球在空中相遇的位置距离抛出点15 m
D.两球在空中相遇的位置距离抛出点18.75 m
7.一个物体从某一高度做自由落体运动,已知它第1s内的位移恰为它最后1s位移的四分之一(g取)。则它开始下落时距地面的高度为( )
A.31.25m B.11.25m C.20m D.15m
8.秋天的长河高中校园景色迷人,微风吹来,银杏树叶纷纷下落,小王同学抬头看到一片和三楼楼面等高的树叶飘落下来,他想得到这片树叶,需要在树下等待的时间约是( )
A. B. C. D.
9.房檐滴水,每隔相等时间积成一滴水下落,当第一滴落地时,第6滴刚好形成,观察到第5、6滴距离约1m,则房高为( )
A.16m B.25m
C.30m D.36m
二、填空题
10.一座高6m的水塔顶端渗水每隔一定时间有一滴水落下,当第5滴离开水塔顶端时,第一滴水正好到达地面,则此时第3滴水距离地面的高度为___________m,第4滴水的速度为___________m/s。
11.如图所示,一根长为l的直杆从一圆筒的上方高H处竖直自由下落,该圆筒高为h,则杆穿过筒所用的时间为___________。
12.如图为一张做自由落体运动的物体的频闪照片,A、B、C是拍摄到的自由落体运动中的三个位置。每条横线间距离为10cm。那么:
(1)物体在位置B时的速度v=__________m/s;
(2)C位置与开始下落处之间的距离为s=__________m。
13.一物体做自由落体运动,落地时的速度为50m/s,则它在前2s内的平均速度为________m/s,它在最后ls内下落的高度是___________m(g取10m/s2)。
14.长为5m的铁链竖直悬挂在足够高处,现上端悬点突然脱离,铁链开始做自由落体运动,在铁链下端的正下方距离20m处有一观察者,则他看到铁链经过他所需时间为__________s。
三、解答题
15.屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水,当第7滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第5滴与第4滴分别位于高为1m的窗户的上、下沿,如图所示,问:
(1)滴水的时间间隔是多少;(g取10m/s2)
(2)此屋檐离地面多高。
16.如图所示,一滴雨滴从离地面高的楼房屋檐自由下落,下落时,到达窗口上沿,再经的时间通过窗口,取,问:
(1)窗口上下沿的高度差;
(2)该雨滴最后内下落的高度是多少。
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