专题1.7 自由落体运动--2024高考物理模拟题分类（名师解析）

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2024高考物理模拟题分类解析
第一部分 运动的描述和直线运动
专题1.7 自由落体运动
1. （2024安徽六校期末联考）埃菲尔铁塔矗立在法国巴黎的战神广场，是世界著名建筑，也是法国文化象征之一，巴黎城市地标之一.某人将小球由塔的顶端静止释放，经测量可知小球着地前1s的位移为释放后1s位移的15倍，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2.则埃菲尔铁塔的高度约为（ ）
A.320m B.300m C.340m D.360m
【参考答案】.A
【名师解析】释放后1s的位移为，小球着地前1s的位移为75m，由自由落体运动的位移公式可知，解得t总=8s，则小球下落时距地面的高度为，选项A正确.
2. （2024江苏南京27中期末） 1638年，《两种新科学的对话》著作的出版，奠定了伽利略作为近代力学创始人的地位，书中讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题。依据伽利略在书中描述的实验方案，某实验小组设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑的运动特点。操作步骤如下：
①让滑块从距离挡板处由静止下滑，同时打开水箱阀门，让水均匀稳定流到量筒中；
②当滑块碰到挡板时关闭阀门；
③记录量筒收集的水量；
④改变，重复以上操作。
与比例关系为（　　）
A. B. C. D.
【参考答案】A
【名师解析】
滑块在粗糙程度相同的斜面上由静止释放，可知滑块做初速度为零的匀加速直线运动，则有
即与成正比；由于水是匀速稳定的流出，可知收集的水的体积与成正比，则有
故选A。
3. . (2024安徽芜湖3月质检)关于自由落体运动，重力加速度，下列说法中正确的是（　　）
A. 在任意连续两个内的位移之差都是
B. 第内的位移为
C. 从开始下落的两个连续相等时间内的平均速度之比是
D. 从开始下落通过两个连续相等位移所用的时间之比为
【参考答案】A
【名师解析】
根据
可得在任意连续两个内的位移之差为
故A正确；
第内的位移为
故B错误；
从开始下落的两个连续相等时间内，设相等时间为，则有
，
则从开始下落的两个连续相等时间内的平均速度之比为
故C错误；
从开始下落通过两个连续相等位移，设相等位移为，则有
，
可得从开始下落通过两个连续相等位移所用时间之比为
故D错误。
4. (2024山西晋城期末)如图所示的“着巡合影”图，是中国登陆火星的见证，开启了“祝融号”正式探测火星的征程。已知“祝融号”火星车总高度约为1.8米，从其顶端由静止自由下落一物体到其底端，在最后0.2s的位移占全程的。不计空气阻力，则火星表面的重力加速度大小约为（　　）
A. 3.0m/s B. 3.6m/s2 C. D.
【参考答案】B
【名师解析】
设下落总时间为t，则
解得
g=3.6m/s2
故选B。
5. （2024浙江舟山期末）如图所示为演示自由落体运动实验的牛顿管装置。当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内羽毛和铁片从顶部同时开始下落。若在地球和月球表面分别用该装置做实验，操作过程视作完全一致。已知地球表面重力加速度约为月球表面重力加速度的6倍，则关于羽毛和铁片下落到牛顿管底端所用时间，下列说法正确的是（　　）
A. 在地球上，铁片比羽毛用时更短
B. 在月球上，铁片比羽毛用时更短
C. 月球上铁片和地球上羽毛用时相同
D. 月球上铁片比地球上羽毛用时更长
【参考答案】D
【名师解析】
在地球和月球的真空管中，铁片和羽毛只受重力而都不受阻力，故从同一高度下落都做自由落体运动，则运动时间相同，故AB错误；
因，则有，由可知，铁片和羽毛同一高度分别从地球和月球的真空管中静止释放，月球上的铁片和羽毛用时较长，地球上的铁片和羽毛用时较短，故C错误，D正确。
6. . （2024山西大同期末）长为10m的竖直杆下端距离其正下方一竖直管道上端5m，若这个管道长也为5m，让该杆自由下落，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，则该杆通过管道的时间为（ ）
A. B. 1s C. D. 2s
【参考答案】B
【名师解析】根据
可得
该杆通过管道的时间为
故选B。
7.（2024浙江金华期末）如图所示，质量不同的小铁片和羽毛，在竖直牛顿管中从同一高度同时由静止释放落到管底，则（　　）
A. 牛顿管内有空气时，小铁片与羽毛下落时的加速度相等
B. 牛顿管内有空气时，小铁片与羽毛下落过程中间距保持不变
C. 牛顿管抽成真空时，小铁片与羽毛在管中下落的时间不相等
D. 牛顿管抽成真空时，小铁片与羽毛相等时间内速度变化相等
【参考答案】D
【名师解析】
牛顿管内有空气时，羽毛受到的空气阻力较大，小铁片下落时的加速度大于羽毛下落时的加速度，故A错误；根据
可知牛顿管内有空气时，小铁片与羽毛下落过程中间距逐渐增大，故B错误；
牛顿管抽成真空时，小铁片与羽毛做自由落体运动，根据
可知牛顿管抽成真空时，小铁片与羽毛在管中下落的时间相等，故C错误；
牛顿管抽成真空时，小铁片与羽毛做自由落体运动，根据
可知牛顿管抽成真空时，小铁片与羽毛相等时间内速度变化相等，故D正确。
8 . (2024天津宁河区期末)小球自由下落，与水平地面碰撞后弹到空中某一高度（不计空气阻力作用）。在此过程中，其速度随时间变化的关系如图所示。则（　　）
A. 小球在时间内做自由落体运动
B. 碰撞时速度的改变量为
C. 小球反弹高度为
D. 小球在前、后加速度反向
【参考答案】A
【名师解析】
由图可知，小球在时间内做自由落体运动，A正确；
碰撞时速度的改变量为 ，B错误；
小球反弹高度为
C错误；
v-t图中，图线斜率代表加速度，小球在前、后的图线斜率均为正，所以小球在前、后加速度同向，D错误；
9. （2024山东济南历城二中质检）某人在拍摄一建筑外墙上的图案时，因为当时光线不足，他将手机的拍照功能设置成专业模式，曝光时间调整为0.1s，并将手机固定好，恰好把该建筑外墙脱落的小瓷片的运动拍摄到照片中。照片中的小瓷片有较长的拖尾痕迹，对比照片中的楼层，小瓷片痕迹出现的位置和长度刚好与该建筑的5楼的位置及层高吻合，已知该建筑的楼层高度均为3m，重力加速度g取 10m/s2，忽略空气阻力的影响。请根据以上信息推断：
（1）小瓷片从哪一层楼掉落？
（2）计算小瓷片落地时的速度大小。（答案保留根号）
【参考答案】（1）12；（2）
【名师解析】
（1）物体下落到5楼顶的时间为t，则到达5楼底的时间为t+0.1，则
解得
t=2.95s
从开始下落到5楼顶的高度为
因为，则小瓷片从20楼掉落的。
（2）小瓷片落地时的速度
10. （2024湖南顶级名校质检）高空抛物可能造成人身伤害、财产损失、环境破坏，影响邻里关系和社会风气，甚至城市形象。为此国家专门就高空抛物立法，2009年12月26日，《中华人民共和国侵权责任法》由全国人大常委会表决通过，决定自2010年7月1日起施行相关的法规。后面对该法又不断有新的修订和补充。若一个鸡蛋从某楼层离地80m高处无初速下落，不计空气阻力，重力加速度。求：
（1）鸡蛋在前2s内下落的高度；
（2）试估算鸡蛋在下落过程的平均速度；
（3）鸡蛋在第3s内下落的高度。
【参考答案】（1）20m；（2）20m/s；（3）25m
【名师解析】
【详解】（1）鸡蛋在前t2=2s内下落的高度
=20m
（2）设鸡蛋下落的总时间为
H=80m
根据
得
鸡蛋在下落过程的平均速度
=20m/s
（3）鸡蛋在前t3=3s内下落的高度
=45m
鸡蛋在第3s内下落的高度
代入数据得
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