2020-2021学年高一物理人教版（2019）必修第一册同步课时作业 （9） 2.4自由落体运动

2020-2021学年高一物理人教版（2019）必修第一册同步课时作业
（9）自由落体运动
一，选择题
1.如图所示大致反映了伽利略对自由落体运动研究的实验和推理过程，下列说法中正确的是(
)
A.图甲、乙、丙、丁都是实验现象
B.图甲、乙、丙、丁都是推理得到的结果
C.图甲、乙、丙是实验现象，图丁是推理得到的结果
D.图丁是实验现象，图甲、乙、丙是推理得到的结果
2.BBC科学节目《HumanUniverse》曾经在世界最大的真空实验室里做了这样的实验:在真空环境下,从同一高度同时由静止释放铁球和羽毛,根据已学知识判断我们会看到的现象是(
)
A.铁球下落快
B.羽毛下落快
C.铁球和羽毛下落一样快
D.铁球和羽毛都不会下落
3.物体从足够高处自由下落,则该物体(取)(
)
A.第1
s末的速度大小为10
m/s
B.第1
s末的速度大小为5
m/s
C.第1
s内下落的高度是20
m
D.第1
s内下落的高度是10
m
4.自由下落的质点,第内位移与前内位移之比为(
)
A.
B.
C.
D.
5.一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为2
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(g取)(
)
A.物体在2
s末的速度是20
m/s
B.物体在第5
s内的平均速度是3.6
m/s
C.物体自由下落的加速度是
D.物体在5
s内的位移是50
m
6.一石块从楼房阳台边缘向下做自由落体运动到达地面，把它在空中运动的时间分为相等的三段，如果它在第一段时间内的位移是1.2
m，那么它在第三段时间内的位移是
（　　）
A.1.2
m
B.3.6
m
C.6.0
m
D.10.8
m
7.小明从某砖墙前的高处由静止释放一个石子，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，它在照片上留下了一条模糊的径迹．已知每层砖的平均厚度为6.0
cm，照相机本次拍照曝光时间为，g取，由此估算出位置A距石子下落起始位置的距离为(
)
A.1.6
m
B.2.5
m
C.3.2
m
D.4.5
m
8.关于重力加速度的下列说法中,正确的是(
)
A.重力加速度g是标量,只有大小,没有方向,通常计算中g取
B.在地球上不同的地方,g的大小不同,但它们相差不是很大
C.在地球上同一地点同一高度,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同
D.在地球上的同一地方,离地面高度越大,重力加速度g越小
9.从某一高度相隔1
s先后释放两个相同的小球,不计空气的阻力,它们在空中任一时刻,下列描述不正确的是(
)
A.间距保持不变,速度之差保持不变
B.间距越来越大,速度之差越来越大
C.间距越来越大,速度之差保持不变
D.间距越来越小,速度之差越来越小
10.一名宇航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末的速度是8
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100
m
11.一石块从楼房阳台边缘向下做自由落体运动到达地面，把它在空中运动的时间分为相等的三段，如果它在第一段时间内的位移是1.2
m，那么它在第三段时间内的位移是
（　　）
A.1.2
m
B.3.6
m
C.6.0
m
D.10.8
m
二，实验题
12.如图甲所示,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可以测定重力加速度。
(1)所需器材有：电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需_________(填字母代号)。
A.直流电源
B.天平及砝码
C.4~6
V交流电源
D.毫米刻度尺
(2)下列实验操作步骤正确的是_______。
A.实验所用的重物可用实心泡沫球
B.应调整打点计时器,使其两限位孔连线在竖直方向
C.实验时应先使重物靠近打点计时器
D.实验时先释放小球后再接通电源
(3)实验中得到的一条纸带如图乙所示,从比较清晰的点起,每2个点取一个计数点(打点计时器所接电源频率为50
Hz),分别标明0、1、2、3、4。测得,物体的加速度大小为_____。(结果保留4位有效数字)
三，简答题
13.从离地面500
m的空中自由落下一个小球，取g＝10
m/s2，求小球：
（1）经过多长时间落到地面？
（2）自开始下落计时，在第1
s内的位移、最后1
s内的位移；
（3）下落时间为总时间的一半时的位移。
14.在离地面7.2
m处，手提2.2
m长的绳子的上端如图所示，在绳子的上、下两端各拴一小球，放手后小球自由下落（绳子的质量不计，小球的大小可忽略，g取10
m/s2，假设小球落地后不弹起）。求：
（1）两小球落地的时间差为多少？
（2）B球落地时A球的速度多大？
15.如图所示,有一根长的木棍,悬挂在某房顶上,木棍的上端与窗台上沿的竖直距离,窗口高为。某时刻木棍脱落,不计空气阻力,g取。求:
(1)从脱落开始计时,木棍下端到达窗口上沿所用的时间;
(2)木棍下端到达窗口上沿到完全通过窗口所用的时间。
答案以及解析
1.答案：C
解析：因为物体下落得太快，伽利略无法测量物体自由下落的时间，为了使物体运动速度变慢，伽利略转向探究物体在斜面上的运动问题．甲、乙、丙三个图都是实验现象，采用斜面的目的是可以“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显，图丁是逻辑推理．故选C
2.答案：C
解析：在真空环境下,由于两者均只受重力作用而做自由落体运动,故铁球和羽毛下落一样快,故选项C正确,A、B、D错误。
3.答案：A
解析：根据可知第1
s末的速度大小为,选项A正确,B错误;第1
s内下落的高度是,选项C、D错误。
4.答案：D
解析：前内的位移,前内的位移,则第内的位移;所以第内的位移与前内的位移之比,故D正确,A、B、C错误。
5.答案：D
解析：第5
s内的位移是18
m，有：，解得：.所以2
s末的速度：.故A、C错误；第5
s内的平均速度：.故B错误；物体在5
s内的位移：．故D正确．
6.答案：C
解析　该自由落体运动将时间分成了相等的三段，由第T内、第2T内、第3T内、…、第nT内的位移之比xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xn＝1∶3∶5∶…∶（2n－1）和第一段时间的位移为1.2
m，则第三段时间的位移为xⅢ＝5xⅠ＝5×1.2
m＝6.0
m，故选项C正确。
7.答案：C
解析：由图可以看出，在曝光的时间内，物体下降了大约有两层砖的厚度，即12
cm(0.12
m)，曝光时间为，所以段的平均速度为：
，
由于时间极短，A点对应时刻的瞬时速度近似为：
由可得下降的高度为：
，C正确．
8.答案：BCD
解析：g是矢量,方向竖直向下,在地球表面的不同地方,g的大小不同,但都在左右,故A错,B对。在地球上的同一地点同一高度,g值相同,但g随高度的增大而减小,C、D正确。
9.答案：ABD
解析：两球释放后均做自由落体运动,加速度都为重力加速度,以后释放的小球开始计时,此时先释放的小球速度,经过t时间后,先释放小球的速度,后释放小球的速度,则两球的速度差为。两球的速度之差保持不变。
先释放的小球位移为:
后释放的小球位移为:
它们之间的距离差为:
可知它们的间距越来越大
故A、B、D错误,C正确。
10.答案：A
解析　小球在第5
s内的平均速度＝＝18
m/s，B错误；由v＝知v4.5＝＝18
m/s，由v4.5＝g星t4.5得g星＝＝
m/s2＝4
m/s2，C错误；第2
s末的速度为v2＝g星t2＝8
m/s，A正确；在5
s内的位移x5＝g星t＝50
m，D错误。
11.答案：C
解析　该自由落体运动将时间分成了相等的三段，由第T内、第2T内、第3T内、…、第nT内的位移之比xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xn＝1∶3∶5∶…∶（2n－1）和第一段时间的位移为1.2
m，则第三段时间的位移为xⅢ＝5xⅠ＝5×1.2
m＝6.0
m，故选项C正确。
12.答案：(1)CD
(2)BC
(3)9.625
解析：(1)实验中打点计时器需要4~6
V的交流电源,需要用刻度尺测量点迹间的距离,从而求解瞬时速度和加速度,实验中不需要测量质量,则不需要天平和砝码,故选C、D。
(2)实验所用的重物密度大一些,故A错误。实验时应调整打点计时器,使其两限位孔连线在竖直方向,故B正确。实验时应先使重物靠近打点计时器,故C正确。实验时应先接通电源,再释放小球,故D错误。故选B、C。
(3)根据,运用逐差法得,。
13.答案：（1）10
s　（2）5
m　95
m　（3）125
m
解析　（1）由x＝gt2，得落地时间
t＝＝
s＝10
s。
（2）第1
s内的位移
x1＝gt＝×10×12
m＝5
m。
前9
s内的位移
x9＝gt＝×10×92
m＝405
m。
所以最后1
s内的位移
x10＝x－x9＝500
m－405
m＝95
m。
（3）下落总时间一半时间即t′＝5
s的位移为
x5＝gt′2＝×10×52
m＝125
m。
14.答案：（1）0.2
s　（2）10
m/s
解析　（1）设B球落地所需的时间为t1，
因为x1＝gt，
所以t1＝＝
s＝1
s。
设A球落地的时间为t2，
由x2＝gt得
t2＝＝
s＝1.2
s。
所以两小球落地的时间差为
Δt＝t2－t1＝0.2
s。
（2）当B球落地时，A球的速度与B球的速度相等，
即vA＝vB＝gt1＝10
m/s
15.答案：(1)0.9
s
(2)0.2
s
解析：(1)根据得木棍下端到达窗口上沿所用的时间为
(2)根据得木棍上端离开窗口下沿的时间为
木棍下端到达窗口上沿到完全通过窗口所用时间为。