鲁科版（2019）必修第一册第2章第五节自由落体运动练习含解析

第5节
自由落体运动
课时1
自由落体运动
考点1自由落体运动特点
1.(2019·湖北武穴一中高一周测)(多选)如图2-5-1-1所示,拿一个长约1.5
m的玻璃管,一端封闭,另一端有开关,把金属片和一小羽毛放到玻璃管中,把玻璃管倒过来,观察它们下落的情况;然后把玻璃管中的空气抽出来形成近真空,再把玻璃管倒过来,再次观察它们的下落情况,下列说法正确的是(　　)。
图2-5-1-1
A.未抽气时,金属片和羽毛下落得一样快
B.未抽气时,金属片比羽毛下落得快
C.抽气后,金属片和羽毛下落得一样快
D.抽气后,金属片比羽毛下落得快
2.(2019·湖北浠水一中月考)(多选)一块方砖和一小团棉花同时从同一高度下落,总是方砖先落地,这是因为(　　)。
A.方砖比棉花团重
B.棉花团受到的阻力比方砖受到的阻力大
C.棉花团受到的阻力和其自身重力相当
D.方砖受到的阻力比其自身重力小很多
3.(2019·湖北监利一中周测)关于自由落体运动的加速度g,下列说法正确的是(　　)。
A.重的物体g值大
B.同一地点,轻、重物体的g值同样大
C.g值在地球上任何地方都一样大
D.赤道处的g值比两极的g值大
4.(2019·山东莱芜一中周测)(多选)一个做自由落体运动的物体,若选竖直向上为正方向,则图2-5-1-2中关于下落速度v随时间t变化的图像以及加速度a随时间t变化的图像,正确的是(　　)。
图2-5-1-2
5.(2019·湖北麻城一中期中)
如图2-5-1-3所示是小球做自由落体运动时的频闪照片示意图,频闪仪每隔0.04
s闪光一次。截取照片中的一段,将第一个球位置记为坐标原点O(图中未标出),图中数字是与第一个小球之间的距离,单位是cm。请回答下列问题:
图2-5-1-3
(1)如果要通过这幅图片测量自由落体加速度,可采用的方法是(　　)。
A.利用h=,计算重力加速度的数值
B.利用Δs=gt2,求平均值计算出重力加速度
C.利用做匀加速直线运动物体中间时刻的速度等于平均速度,求出各点的速度,然后利用速度—时间图像求重力加速度
D.先求出小球在不同位置的速度,然后利用a=求重力加速度,最后求其平均值
(2)通过图片提供的数据,计算出的重力加速度g=　　　　m/s2。?
6.(2019·青岛一中二模)物理小组的同学用如图2-5-1-4甲所示的实验装置测定重力加速度,实验器材有:底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小球释放点)、小球释放器(可使小球无初速度释放)、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t,并从竖直杆上读出两光电门间的距离h。
图2-5-1-4
(1)使用游标卡尺测量小球的直径如图2-5-1-4乙所示,则小球直径为　　　　cm。?
(2)改变光电门1的位置,保持光电门2的位置不变,小球经过光电门2的速度为v,不考虑空气阻力,小球的加速度为重力加速度g,则h、t、g、v四个物理量之间的关系为h=　　　　。?
(3)根据实验数据作出-t图线,若图线斜率的绝对值为k,根据图线可求出重力加速度大小为　　　　。?
考点2自由落体运动的探索
7.(2019·山东泰安一中月考)(多选)在研究小球自由落体运动过程中,伽利略的思想和设想可以用如图2-5-1-5所示中甲、乙、丙进行说明。下列关于此实验说法正确的是(　　)。
图2-5-1-5
A.伽利略建立了平均速度、瞬时速度和加速度等运动学概念
B.伽利略通过数学运算得到x∝t2,认为小球是做匀加速直线运动
C.伽利略通过牛顿第二定律得出小球是做匀加速直线运动
D.伽利略合理外推,认为斜面倾角接近90°时,小球沿斜面运动接近自由落体运动
8.(2019·山东实验中学月考)伽利略在《两种新科学的对话》一书中,提出了猜想:物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动,同时他还进行实验并验证了该猜想。某实验小组依据伽利略描述的实验方案,设计了如图2-5-1-6所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否是做匀变速直线运动。实验操作步骤如下:
①让滑块从离挡板某一距离s处由静止沿某一倾角为θ的斜面下滑,并同时打开装置中的阀门,使水箱中的水流到量筒中;
②当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(假设水流均匀稳定);
③记录下量筒收集的水量V;
④改变滑块起始位置离挡板的距离,重复以上操作;
⑤测得的数据见表格。
图2-5-1-6
序号
1
2
3
4
5
6
s/m
4.5
3.9
3.0
2.1
1.5
0.9
V/mL
90
84
62
52
40
(1)该实验利用量筒中收集的水量来表示(　　)。
A.水箱中水的体积
B.水从水箱中流出的速度
C.滑块下滑的时间
D.滑块下滑的位移
(2)小组同学漏填了第3组数据,实验正常,你估计这组的水量V=　　　　mL;若保持倾角θ不变,增大滑块质量,则相同的距离s,水量V将　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”);若保持滑块质量不变,增大倾角θ,则相同的s,水量V将　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)。?
(3)下面说法中不属于该实验误差来源的是(　　)。
A.水从水箱中流出不够稳定
B.滑块开始下滑和开始流水不同步
C.选用的斜面不够光滑
D.选用了内径较大的量筒
(4)如图2-5-1-7所示,伽利略在自由落体运动的研究中,其科学研究方法的核心是(　　)。
图2-5-1-7
A.把提出问题和大胆猜想结合起来
B.把提出问题和实验研究结合起来
C.把实验研究和逻辑推理联系起来
D.把实验研究和大胆猜想联系起来
9.(2019·湖北潜江周测)在学习物理知识的同时,还应当学习研究问题的思想和方法,从一定意义上说,后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙意义和指导作用。伽利略研究物体下落规律的过程是(　　)。
A.猜想——问题——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
B.问题——猜想——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
C.问题——猜想——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
D.猜想——问题——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
第5节
自由落体运动
课时1
自由落体运动
考点1自由落体运动特点
1.(2019·湖北武穴一中高一周测)(多选)如图2-5-1-1所示,拿一个长约1.5
m的玻璃管,一端封闭,另一端有开关,把金属片和一小羽毛放到玻璃管中,把玻璃管倒过来,观察它们下落的情况;然后把玻璃管中的空气抽出来形成近真空,再把玻璃管倒过来,再次观察它们的下落情况,下列说法正确的是(　　)。
图2-5-1-1
A.未抽气时,金属片和羽毛下落得一样快
B.未抽气时,金属片比羽毛下落得快
C.抽气后,金属片和羽毛下落得一样快
D.抽气后,金属片比羽毛下落得快
答案：BC
解析：未抽气时,因为金属片和羽毛都受空气阻力,而羽毛自身重力与阻力相当,其下落较慢,故B正确;没有空气阻力时,两物体下落的加速度相同,都是重力加速度,它们下落得一样快,故C正确。
2.(2019·湖北浠水一中月考)(多选)一块方砖和一小团棉花同时从同一高度下落,总是方砖先落地,这是因为(　　)。
A.方砖比棉花团重
B.棉花团受到的阻力比方砖受到的阻力大
C.棉花团受到的阻力和其自身重力相当
D.方砖受到的阻力比其自身重力小很多
答案：CD
解析：当物体受到阻力时,物体下落的加速度取决于自身重力与其受到阻力的大小,自重比阻力大得越多,物体下落得越快,故C、D正确。
3.(2019·湖北监利一中周测)关于自由落体运动的加速度g,下列说法正确的是(　　)。
A.重的物体g值大
B.同一地点,轻、重物体的g值同样大
C.g值在地球上任何地方都一样大
D.赤道处的g值比两极的g值大
答案：B
解析：地球上不同位置的重力加速度大小不一样,g值反映了地球对物体吸引的本领,是由地球自身决定的,与下落物体无关,在同一位置的g值是相同的,故B正确,A、C错误。赤道处的g值比两极的g值小,故D错误。
4.(2019·山东莱芜一中周测)(多选)一个做自由落体运动的物体,若选竖直向上为正方向,则图2-5-1-2中关于下落速度v随时间t变化的图像以及加速度a随时间t变化的图像,正确的是(　　)。
图2-5-1-2
答案：BD
解析：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,B、D正确。
5.(2019·湖北麻城一中期中)
如图2-5-1-3所示是小球做自由落体运动时的频闪照片示意图,频闪仪每隔0.04
s闪光一次。截取照片中的一段,将第一个球位置记为坐标原点O(图中未标出),图中数字是与第一个小球之间的距离,单位是cm。请回答下列问题:
图2-5-1-3
(1)如果要通过这幅图片测量自由落体加速度,可采用的方法是(　　)。
A.利用h=,计算重力加速度的数值
B.利用Δs=gt2,求平均值计算出重力加速度
C.利用做匀加速直线运动物体中间时刻的速度等于平均速度,求出各点的速度,然后利用速度—时间图像求重力加速度
D.先求出小球在不同位置的速度,然后利用a=求重力加速度,最后求其平均值
答案：BCD
解析：分析图片中数据知,小球相邻的位置之间的距离分别为x1=2.4
cm、x2=3.9
cm、x3=5.4
cm、x4=7.1
cm,方法A偶然误差较大,A错误;x2-x1≈x3-x2≈x4-x3≈1.5
cm,说明自由落体运动是匀加速直线运动,能用匀变速直线运动的规律进行处理,知B、C、D正确。
(2)通过图片提供的数据,计算出的重力加速度g=　　　　m/s2。?
答案：9.69
解析：利用分组逐差法得g=,代入数值得g≈9.69
m/s2。
6.(2019·青岛一中二模)物理小组的同学用如图2-5-1-4甲所示的实验装置测定重力加速度,实验器材有:底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小球释放点)、小球释放器(可使小球无初速度释放)、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t,并从竖直杆上读出两光电门间的距离h。
图2-5-1-4
(1)使用游标卡尺测量小球的直径如图2-5-1-4乙所示,则小球直径为　　　　cm。?
答案：1.165
解析：游标卡尺读数为整数+精度×格数(以毫米为单位)。
(2)改变光电门1的位置,保持光电门2的位置不变,小球经过光电门2的速度为v,不考虑空气阻力,小球的加速度为重力加速度g,则h、t、g、v四个物理量之间的关系为h=　　　　。?
答案：vt-gt2
解析：从光电门1到2的过程中,用逆向思维的方法列出位移表达式为h=vt+(-g)t2=vt-gt2。
(3)根据实验数据作出-t图线,若图线斜率的绝对值为k,根据图线可求出重力加速度大小为　　　　。?
答案：2k
解析：由(2)可推导出-t之间的函数关系为=v-gt,可知k=g,所以g=2k。
考点2自由落体运动的探索
7.(2019·山东泰安一中月考)(多选)在研究小球自由落体运动过程中,伽利略的思想和设想可以用如图2-5-1-5所示中甲、乙、丙进行说明。下列关于此实验说法正确的是(　　)。
图2-5-1-5
A.伽利略建立了平均速度、瞬时速度和加速度等运动学概念
B.伽利略通过数学运算得到x∝t2,认为小球是做匀加速直线运动
C.伽利略通过牛顿第二定律得出小球是做匀加速直线运动
D.伽利略合理外推,认为斜面倾角接近90°时,小球沿斜面运动接近自由落体运动
答案：ABD
解析：由物理学史知A正确;伽利略认为自然界的规律是最简单的,并通过数学运算推导出x∝t2是符合简单原则的,得出小球做匀加速直线运动,B正确;伽利略时期牛顿运动定律还没有建立,C错误;伽利略合理外推,认为自由落体运动是匀加速直线运动,D正确。
8.(2019·山东实验中学月考)伽利略在《两种新科学的对话》一书中,提出了猜想:物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动,同时他还进行实验并验证了该猜想。某实验小组依据伽利略描述的实验方案,设计了如图2-5-1-6所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否是做匀变速直线运动。实验操作步骤如下:
①让滑块从离挡板某一距离s处由静止沿某一倾角为θ的斜面下滑,并同时打开装置中的阀门,使水箱中的水流到量筒中;
②当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(假设水流均匀稳定);
③记录下量筒收集的水量V;
④改变滑块起始位置离挡板的距离,重复以上操作;
⑤测得的数据见表格。
图2-5-1-6
序号
1
2
3
4
5
6
s/m
4.5
3.9
3.0
2.1
1.5
0.9
V/mL
90
84
62
52
40
(1)该实验利用量筒中收集的水量来表示(　　)。
A.水箱中水的体积
B.水从水箱中流出的速度
C.滑块下滑的时间
D.滑块下滑的位移
答案：C
解析：关于初速度为零的匀变速直线运动,位移与时间的二次方成正比,由于水是均匀稳定地流出,水的体积和时间成正比,所以量筒中收集的水量可以间接地表示时间,故C正确。
(2)小组同学漏填了第3组数据,实验正常,你估计这组的水量V=　　　　mL;若保持倾角θ不变,增大滑块质量,则相同的距离s,水量V将　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”);若保持滑块质量不变,增大倾角θ,则相同的s,水量V将　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)。?
答案：74(72~76均正确)　不变　减小
解析：因为水是均匀流出的,流出水的体积与时间成正比,即V=kt,故可以用流出水的体积表示时间,故第三组水量约为74
mL。当角度不变时,物体下滑的加速度不变,物体下滑的时间不变,知水量不变;当角度增大时,物体下滑的加速度增大,下滑的时间变短,水量减小。
(3)下面说法中不属于该实验误差来源的是(　　)。
A.水从水箱中流出不够稳定
B.滑块开始下滑和开始流水不同步
C.选用的斜面不够光滑
D.选用了内径较大的量筒
答案：C
解析：本实验误差的主要来源有:水从水箱中流出不够稳定,还可能来源于距离测量的不准确,滑块开始下滑和开始流水不同步,选用了内径较大的量筒。
(4)如图2-5-1-7所示,伽利略在自由落体运动的研究中,其科学研究方法的核心是(　　)。
图2-5-1-7
A.把提出问题和大胆猜想结合起来
B.把提出问题和实验研究结合起来
C.把实验研究和逻辑推理联系起来
D.把实验研究和大胆猜想联系起来
答案：C
解析：伽利略在本实验中的科学研究方法核心是把实验研究与逻辑推理联系起来。
9.(2019·湖北潜江周测)在学习物理知识的同时,还应当学习研究问题的思想和方法,从一定意义上说,后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙意义和指导作用。伽利略研究物体下落规律的过程是(　　)。
A.猜想——问题——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
B.问题——猜想——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
C.问题——猜想——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
D.猜想——问题——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
答案：C
解析：伽利略先是对亚里士多德的观点提出质疑,利用大、小物体捆在一起应下落得更快,得出矛盾的结论;猜想——下落物体的运动是一种简单运动;数学推理——如果v∝t,则x∝t2;实验验证——设计实验;最后合理外推,抓住关键得出规律和结论。C正确。
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