山东省东营市胜利第三十九中学2020-2021学年鲁科版（2019）必修第一册：2.5自由落体运动 课时作业（含解析）

2.5自由落体运动 课时作业（含解析）
1．质疑“越重的物体下落得越快”这一观点，并解释落体运动规律的科学家是
A．亚里士多德 B．伽利略
C．牛顿 D．爱因斯坦
2．某物理兴趣小组用频闪照相机测小球在竖直上抛过程中受到的空气阻力。将一小球靠近墙面竖直向上抛出，用频闪照相机记录了全过程，如图甲、乙分别是上升过程和下降过程的频闪照片，O是运动的最高点。设小球所受阻力大小不变，则下列说法中正确的是（　　）
A．小球上升和下降过程中的加速度之比为
B．小球上升至第2个黑点处的速度小于下降至第3个黑点处的速度
C．小球从抛出点上升至最高点和从最高点下降至抛出点所用时间之比为
D．小球落至抛出点时的速度为初始速度一半
3．小球以某一初速度由地面竖直向上运动。当其落回地面时会与地面发生碰撞并反弹。如此上升、下落及反弹数次。若规定竖直向下为正方向，不计碰撞时间和空气阻力，下列v—t图像中能正确描述小球运动的是（　　）
A． B．
C． D．
4．一位4岁小男孩从高15层的楼顶坠下，被同楼的一位青年在楼下接住，幸免于难，设每层楼的高度为3m，这位青年从他所在的地方冲到楼下需要的时间是1.3s，则该青年要接住孩子，至多允许他反应的时间是（g=10m/s2）（　　）
A．3.0s B．1.7s C．0.4s D．1.3s
5．关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)
A．自由落体运动是一种匀速直线运动
B．物体刚下落时，速度和加速度都为零
C．物体的质量越大，下落时加速度就越大
D．当地重力加速度为9.8m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8m/s
6．一石块由高出地上方H处自由下落，当它的速度大小等于着地时速度一半时，它距地面的高度为（　　）
A． B． C． D．
7．关于自由落体运动，下列说法中正确的是(　　)
A．不考虑空气阻力的运动是自由落体运动 B．物体做自由落体运动时不受任何外力作用
C．被运动员推出去的铅球的运动是自由落体运动 D．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
8．某学校的地理课外研究性学习小组在考察某一竖直天坑时，从天坑口静止释放一石头并开始计时，经2s听到石头落到天坑底部的声音，由此可知该天坑深约为（不计声音传播时间，重力加速度g取10m/s2）（　　）
A．10m B．20m C．30m D．40m
9．做自由落体运动的物体，下列说法正确的是（ ）
A．物体的加速度与时间成正比
B．物体的速度与位移成正比
C．前一半时间和后一半时间通过的位移之比是1∶3
D．通过前一半位移与后一半位移所用的时间之比是1∶3
10．某同学为研究自由落体运动，从砖墙前的高处由静止释放一小石子，让其自由落下，拍摄到石子下落过程中的一张照片如图所示，由于石子的运动，它在照片上留下一条模糊的径迹。已知每层砖的平均厚度为，拍摄到石子位置到石子下落的起始位置的距离为，则这个照相机的曝光时间约为（　　）
A． B． C． D．
11．2020年1月12日，世界卫生组织正式将造成全球肺炎疫情的新型冠状病毒命名为“2019新型冠状病毒（2019-nCoV）。此次疫情我国居民自觉居家隔离期间，一同学观察到房子对面有一棵大树，大树上的树叶从约10米高的树上落下，她记录下来树叶下落的时间请好友网上有奖竞猜，你觉得时间最接近下面的哪个（　　）
A．1.0s B．1.2s C． D．10s
12．将物体竖直向上抛出，不计空气阻力的作用，在图中能正确表示被抛出物体的速度大小v随时间t的变化关系的图线是（　　）
A． B．
C． D．
13．伽利略对运动的研究.把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来，发展了人类的科学思维方式和科学研究方法图示是他研究自由落体运动规律时设计的斜面实验，关于该实验，下列说法正确的是
A．实验中斜面起到了平衡摩擦力的作用
B．伽利略设想，斜面的倾角越接近90°，小球沿斜面滚下的运动就越接近自由落体运动
C．伽利略研究发现：斜面倾角一定时，小球的速度与时间的二次方成正比
D．伽利略研究发现：斜面倾角一定时，小球的加速度与小球的质量成正比
14．在某一高处，以v0=20m/s的初速度竖直上抛一个小球，不计空气阻力，g取10m/s2，以下判断正确的是（　　）
A．小球能上升的最大高度距离抛出点为20m
B．小球在5s末时，位于抛出点的下方
C．小球在前4s内的平均速度为10m/s
D．从抛出到落回抛出点的过程，小球的速度变化为0
15．2010年广州亚运会中，中国选手王涵和施廷懋夺得了跳水女子双人3米板比赛的冠军。她们在进行10m跳台训练时，下列说法正确的是（　　）
A．运动员在下落过程中，速度变化越来越快
B．运动员在下落过程中，感觉水面在加速上升
C．运动员在下落过程中，加速度越来越大
D．前一半位移用的时间长，后一半位移用的时间短
16．一个小球自楼顶自由下落，在Δt=0.2s内通过了高度Δh=2.2m的某窗口，求此窗口的顶端距楼顶多高？（g取10m/s2）
17．一个做自由落体运动的物体，它下落第一秒内的位移是最后一秒内位移的四分之一，g 取 10m/s2，则该物体整个过程中下落的高度，以及落地时的速度大小分别为多少？
参考答案
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
伽利略是最早对对亚里士多德“物体越重下落得越快”的观点提出质疑，并对落体运动进行系统研究并得出正确结论的科学家．
A.亚里士多德，与分析不符，故A项错误；
B.伽利略，与分析相符，故B项正确；
C.牛顿，与分析不符，故C项错误；
D.爱因斯坦，与分析不符，故D项错误．
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．设每块砖的厚度是d，闪光周期为T．向上运动时，根据匀变速运动的推论有
9d-3d=aT2
向下运动时有
3d-d=a′T2
联立得
选项A错误；
B．由逆向思维可知小球上升至第2个黑点处的速度
下降至第3个黑点处的速度
即小球上升至第2个黑点处的速度大于下降至第3个黑点处的速度，选项B错误；
C．根据可得
则
选项C正确；
D．由
可得
选项D错误。
故选C。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
小球以某一初速度由地面竖直向上运动过程中，只受到竖直向下的重力，加速度为；下落过程只受到竖直向下的重力，做自由落体运动，加速度为；接触地面反弹后速度立即变成反向，做竖直上抛运动，小球在空中运动的加速度一直是，则图象的斜率不发生变化，但由于碰撞中存在能量损失，所以小球弹起时的速度越来越小，故A、B、C错误，D正确；
故选D。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
楼高为h=15×3m=45m。由h=gt2解得
△t=3.0-1.3=1.7s
至多允许反应的时间为1.7s。
故选B。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动，故A错误；
B．物体刚下落时，初速度为零，加速度为重力加速度g，故B错误；
C．自由落体运动是忽略空气阻力的运动，无论质量大小，下落加速度都是g，故C错误；
D．加速度等于单位时间内速度的变化量，当地重力加速度为9.8m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8m/s，故D正确。
故选D。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
设落地速度为 ，则由题可知
当速度为 时，下落的高度为 则
可得
此时距地面的高度为
B正确，ACD错误。
故选B。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A.自由落体运动的特点是初速度为零，仅受重力．不受空气阻力的运动不一定是自由落体运动，故A错误；
B.做自由落体运动的物体仅受重力，故B错误；
C.被运动员推出去的铅球初速度不是零，不是自由落体运动，故C错误；
D.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，故D正确．
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
由题可知，石头的运动可近似看作自由落体运动，由于石块落到天坑底部的时间为2s，则天坑深约为
选项ACD错误，B正确；
故选B。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．自由落体运动的物体加速度都是自由落体加速度，所以物体的加速度与时间无关。故A错误；
B．自由落体运动的物体物体的速度与位移的关系：，速度与位移的平方根成正比。故B错误；
C．前一半时间内的位移是
后一半时间内通过的位移是
因此
故C正确；
D．通过前一半位移的时间是
通过后一半位移的时间是
因此
故D错误。
故选C。
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
由公式可知，自由落体运动5m的末速度为
由于0.06m远小于5m，故可以近似地将AB段当作匀速运动，故时间为
故选B。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
本题考虑实际情况下是有空气阻力的，时间一定比自由落体运动时间长，自由落体
解得
故ABD错误，C正确。
故选C。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
物体做竖直上抛运动时，先向上做匀减速直线运动，物体的速度大小随时间均匀减小；到达最高点时，物体的速度大小变为0；然后物体又向下做匀加速直线运动，物体的速度大小随时间均匀增加；故D项正确，ABC三项错误。
故选D。
13．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．伽利略采用了斜面，“冲淡”了重力的作用，便于运动时间的测量，故A错误；
B．伽利略设想，斜面的倾角越接近90°，小球沿斜面滚下的运动就越接近自由落体运动，选项B正确；
C．伽利略研究发现：斜面倾角一定时，小球下滑的距离与时间的二次方成正比，选项C错误；
D．伽利略做了上百次实验，换用不同质量的小球，从不同高度开始滚动，只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是相同的．不断增大斜面的倾角，重复上述实验，得知小球的加速度随斜面倾角的增大而变大．即铜球沿斜面向下做匀加速运动的加速度与铜球的质量无关，只与倾角有关．故D错误；
故选B.
14．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．小球做竖直上抛运动，上升的最大高度为
故A正确；
B．取竖直向上为正方向，则小球在5s内的位移
x5=v0t5-gt52=20×5-×10×52=-25m
即小球在5s末时，位于抛出点的下方25m处，故B正确；
C．小球在前4s内的位移为
x4=v0t4-gt42=20×4-×10×42=0m
则小球在前4s内的平均速度为0m/s
故C错误；
D．从抛出到落回抛出点的过程，小球的速度变化为
△v=-v0-v0=-2v0
故D错误。
故选AB。
点睛：解决本题的关键知道竖直上抛运动的运动规律，掌握处理竖直上抛运动的方法，可以分段求解，也可以全过程求解。
15．BD
【解析】
【分析】
【详解】
AC．运动员在下落过程中，只受重力，加速度为重力加速度，恒定不变，则其速度变化快慢不变，故AC错误；
B．根据运动的相对性，运动员加速下落，他感觉水面在加速上升，故B正确；
D．运动员进行10m跳台训练时，匀加速下落，速度逐渐增大，前一半位移用的时间长，后一半位移用的时间短，故D正确。
故选BD。
16．5m
【解析】
【分析】
【详解】
设窗口的顶端距楼顶的高度为h，所用时间为t，根据自由落体运动的规律，则有
，
联立解得h=5m
17．，
【解析】
【分析】
【详解】
物体第内位移为
下落第一秒内的位移是最后一秒内位移的，设最后内的位移为，则有
联立解得
设下落总时间为，总高试为，由位移公式可得
代入数值联立解得，
物体落地时的速度大小为