高中物理人教版必修第一册课后练习 分层集训7　自由落体运动word版含解析

分层集训7　自由落体运动
[合格达标练]
题组一　自由落体运动和自由落体加速度的理解
1．下列对物体做自由落体运动的说法中正确的是(　　)
A．物体自由下落时，速度为0，加速度也为0
B．物体下落过程中速度增大，加速度大小保持不变，方向改变
C．物体下落过程中，速度和加速度同时增大
D．物体下落过程中，速度的变化率是个恒量
2．某同学摇动苹果树时，一个苹果和一片树叶从同一高度处同时由静止落向地面．下列说法正确的是(　　)
A．苹果和树叶都是自由落体运动
B．苹果和树叶都不能看成自由落体运动
C．假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地
D．由于苹果受到空气阻力，所以苹果不能看作自由落体
3．下列关于自由落体运动的说法中正确的是(g取9.8
m/s2)(　　)
A．自由落体运动是一种匀速运动
B．下落过程中，物体速度每秒增加9.8
m/s
C．物体越重，下落得越快
D．物体刚下落时，速度和加速度都为零
4．拿一个长约1.5
m的玻璃筒，一端封闭，另一端有开关，把金属片和小羽毛放到玻璃筒里，把玻璃筒倒立过来，观察它们下落的情况．然后把玻璃筒里的空气抽出，再把玻璃筒倒立过来，再次观察它们下落的情况．下列说法正确的是(　　)
A．玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛下落得一样快
B．玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛均做自由落体运动
C．玻璃筒抽出空气后，金属片和小羽毛下落一样快
D．玻璃筒抽出空气后，金属片比小羽毛下落快
题组二　自由落体运动的规律
5．下图是某研究者在地面上拍摄的小球做自由落体运动的频闪照片．假设在月球上使用相同的设备，并保持频闪光源闪光的时间间隔不变，拍摄小球在月球表面做自由落体运动的频闪照片，可能是图中的(　　)
6.
如图所示，质量不同的两个小球从同一高度同时做自由落体运动，则(　　)
A．质量大的下落得快
B．质量小的下落得快
C．两球下落的时间相同
D．两球下落的加速度不同
7．小球在离地面不同高度处同时从静止释放，不计空气阻力，从开始运动的时刻起每隔相等的时间间隔，小球将依次碰到地面，则如下所示各图中，能大致正确反映出刚开始运动时各小球相对地面的高度的是(　　)
8.
如图是用频闪周期为t的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片．关于提供的信息及相关数据处理，下列说法中正确的是(　　)
A．一定满足关系x1:x2:x3＝1:4:9
B．一定满足关系x1:x2:x3＝1:3:5
C．苹果下落的加速度大小为
D．羽毛下落的加速度大小为
9．一名航天员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为1
kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5
s内的位移是18
m，则(　　)
A．小球在2
s末的速度为20
m/s
B．小球在第5
s内的平均速度是3.6
m/s
C．该星球上的重力加速度为5
m/s2
D.
小球在5
s内的位移是50
m
题组三　重力加速度的测量
10．某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度．
(1)请完成以下主要实验步骤：按图(a)安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，使重物__________(填“靠近”或“远离”)计时器下端；________，________，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验．
(2)图(b)和(c)是实验获得的两条纸带，应选取________(填“(b)”或“(c)”)来计算重力加速度．在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和________________________________________________________________________．
11．甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验．实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照．已知相机每间隔0.1
s拍1幅照片．
(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是____________．(填正确答案标号)
A．米尺
B．秒表
C．光电门
D．天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法．
________________________________________________________________________.
(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5
cm、ac＝58.7
cm，则该地的重力加速度大小为g＝________m/s2.(保留2位有效数字)
[素养提升练]
12．(多选)如图所示，
竖直方向上的线段AE被分成四个长度相等的部分，即AB＝BC＝CD＝DE.一物体从A点由静止释放，不计空气阻力，下列结论正确的是(　　)
A．物体通过每一部分的过程中速度增量相等
B．物体到达各点的速度之比为vB:vC:vD:vE＝1:
:
:2
C．物体从A点运动到E点的全过程平均速度＝vB
D．物体经过各段的时间之比为tAB:tBC:tCD:tDE＝1:3:5:7
13．(多选)小球从空中某处开始自由下落，与水平地面碰撞后上升到空中某一高度处，此过程中小球速度随时间变化的关系如图所示，则(　　)
A．在下落和上升两个过程中，小球的加速度不同
B．小球开始下落处离地面的高度为0.8
m
C．整个过程中小球的位移为1.0
m
D．整个过程中小球的平均速度大小为1
m/s
14．雨后，屋檐上还在不断滴着水滴，如图所示．小红认真观察后发现，这些水滴都是由静止开始下落的．她测得屋檐到窗台的距离H＝3.2
m，窗户的高度为h＝1.4
m．g取10
m/s2，试计算：
(1)水滴下落到窗台时的速度大小；
(2)水滴经过窗户的时间．
分层集训7　自由落体运动
1．解析：做自由落体运动的物体，加速度不变，速度增大，而速度的变化率为加速度，是恒量，故选项D正确．
答案：D
2．解析：苹果和树叶都受重力和空气阻力，但空气阻力相对苹果的重力来说很小，可以忽略不计，故苹果的运动可以看作自由落体运动，而树叶的运动不能看作自由落体运动，故A、B、D项错误；假如地球上没有空气，苹果和树叶都只受重力，都做自由落体运动，同时落地，故C项正确．
答案：C
3．解析：自由落体运动从静止开始运动，不可能是匀速运动，是初速度为零加速度为g的匀加速直线运动，故A项错误；加速度为g＝9.8
m/s2，根据加速度的意义可知物体速度每秒增加9.8
m/s，故B项正确；重力加速度与物体的质量无关，重物与轻物下落一样快，故C项错误；物体刚下落时，速度为零，而物体受到重力，加速度为g，故D项错误．
答案：B
4．解析：玻璃筒内有空气时，金属片和小羽毛因所受的重力和空气阻力不同，导致加速度不同，所以下落得不一样快，A、B错误．玻璃筒内没有空气时，金属片和小羽毛均做自由落体运动，加速度都为g，所以下落得一样快，C正确，D错误．
答案：C
5．解析：由h＝gt2知g越小，相同的频闪时间内h越小，C正确．
答案：C
6．解析：两小球都做自由落体运动，加速度都为重力加速度g，因此两小球下落的快慢相同，选项A、B、D错误；根据自由落体运动的公式h＝gt2可知t＝，故两个物体同时落地，故C正确．
答案：C
7．解析：每隔相等的时间间隔小球依次碰到地面，可以知道第一个小球经过T时间落地，第二个小球落地的时间为2T，第三、四个小球落地的时间依次为3T、4T.各球位移之比为1?4?9?16，故选项C正确．
答案：C
8．解析：由于这是局部照片，A点并不一定是起点，故不能根据初速度为零的匀变速直线运动的位移规律求解，故A、B项均错误；由Δx＝at2可得：a＝，故C项正确，D项错误．
答案：C
9．解析：第5
s内的位移为前5
s内的位移与前4
s内的位移之差，故有g(5
s)2－g(4
s)2＝18
m，解得g＝4
m/s2，故小球在2
s末的速度为v＝gt＝8
m/s，小球在第5
s内的平均速度为＝＝18
m/s，小球在5
s内的位移为x＝g(5
s)2＝50
m，故D正确．
答案：D
10．解析：(1)为使纸带上打出的点较多，应使重物靠近打点计时器的下端，并先接通电源，后释放纸带，使重物自由下落．(2)由于重物下落过程做匀加速运动，因此打出的纸带上的点迹间隔应逐渐增大，故应选用题图(b)中的纸带．在实验操作和数据处理都正确的情况下，实验结果仍小于当地的重力加速度，主要原因是空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦．
答案：(1)靠近　先接通电源　再释放纸带
(2)(b)　纸带与打点计时器间的摩擦
11．解析：(1)此实验用数码相机替代打点计时器，故实验原理是相同的，仍然需要米尺来测量点与点之间的距离，故选A.
(2)米尺在本实验中的使用方法为：将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺，这样便于测量连续几张照片上小球位置之间的距离．
(3)利用逐差法Δx＝aT2求加速度a.则a＝＝＝9.7
m/s2.
答案：(1)A　(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺　(3)9.7
12．解析：自由落体运动是匀加速直线运动，故通过相等位移对应的时间不相等，所以物体通过每一部分的过程中速度增量不相等，A错误；由v2＝2gh得，vB?vC?vD?vE＝1???2，B正确；因为hAB?hBE＝1?3，且物体做初速度为零的匀变速运动，所以B点对应AE的中间时刻，所以物体从A点运动到E点的全过程平均速度＝vB，C正确；tAB?tBC?tCD?tDE＝1?(－1)?(－)?(2－)，D错误．
答案：BC
13．解析：小球在下落和上升过程中，均只受重力作用，故加速度相同，A错误；小球在0.4
s末落到地面，小球下落的距离h＝×4×0.4
m＝0.8
m，故小球下落处离地高度为0.8
m，B正确；小球反弹后上升的高度h′＝×2×0.2
m＝0.2
m，故小球的位移为x＝0.6
m，方向向下，C错误；整个过程中小球的平均速度＝＝
m/s＝1
m/s，故D正确．
答案：BD
14．解析：(1)水滴下落至窗台通过的距离为H＝3.2
m，
由v2＝2gH得v＝＝
m/s＝8
m/s.
(2)水滴下落至窗户上边缘的时间为
t1＝
＝
s＝0.6
s
水滴下落至窗台的时间为t2＝
＝
s＝0.8
s
水滴经过窗户的时间为Δt＝t2－t1＝0.8
s－0.6
s＝0.2
s.
答案：(1)8
m/s　(2)0.2
s