2.4自由落体运动第1课时基础达标（Word含解析）-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册

2.4自由落体运动第1课时基础达标（含解析）
一、单选题
1.物理学发展史上，有一位科学家开创了实验与逻辑推理相结合的科学研究方法，并研究了落体运动的规律，这位科学家是（??
）
A.?伽利略???????????????????????????????B.?牛顿???????????????????????????????C.?亚里士多德???????????????????????????????D.?笛卡尔
2.跳水运动员训练时从10m跳台双脚朝下自由落下，某同学利用手机的连拍功能，连拍了多张照片。从其中两张连续的照片中可知，运动员双脚离水面的实际高度分别为5.0m和2.8m。由此估算手机连拍时间间隔最接近以下哪个数值（??
）
A.????????????????????????????B.????????????????????????????C.????????????????????????????D.?
3.物体从足够高处自由下落，则该物体（取g
=
10m/s2）（??
）
A.?第1s末的速度大小为10m/s?????????????????????????????????B.?第1s末的速度大小为5m/s
C.?第1s内下落的高度是20m????????????????????????????????????D.?第1s内下落的高度是10m
4.关于自由落体运动，下列选项正确的是（??
）
A.?自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
B.?在空气中，不考虑空气阻力的运动是自由落体运动
C.?质量大的物体受到的重力大，落到地面时的速度也大
D.?物体做自由落体运动时不受任何外力作用
5.有甲、乙两球，甲球由塔顶自由下落，当它下落高度为h时，乙球从塔顶下与塔顶距离为H处开始自由下落，结果这两球同时落地，则塔高为（???
）
A.????????????????????????????B.????????????????????????????C.????????????????????????????D.?
6.如图所示是伽利略研究自由落体运动时的情景，他设计并做了小球在斜面上运动的实验。关于这个实验，下列说法中不符合史实的是（??
）
A.?实验结果表明，小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动
B.?若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间成正比
C.?在倾角小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力的作用，使测量时间更容易
D.?伽利略用外推的方法得到斜面倾角增大到90°小球仍然会保持匀加速运动
7.一个物体从某一高度做自由落体运动，已知它第1秒内的位移是它落地前最后一秒内位移的一半，g取10m/s2
，
则它开始下落时距地面的高度为（
??）
A.?5m??????????????????????????????????B.?20m??????????????????????????????????C.?31.25m??????????????????????????????????D.?11.25m
8.甲、乙两同学们利用反应尺估测反应时间．如图，甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直状态，乙同学的手指对齐直尺的零刻度线．当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏直尺．若乙同学的反应时间范围为
，则该直尺的长度至少为
取
??
A.?40cm?????????????????????????????????B.?45cm?????????????????????????????????C.?90cm?????????????????????????????????D.?100cm
9.高空坠物的危险性极大，常导致人员伤亡的重大事件发生。2019年8月26日，作为十三届人大常委会第十二次会议议题，高空抛物正式进入民法侵权责任草案。2018年3月，东莞一名三个月大女婴在小区一楼被25楼坠下的苹果砸中，导致女婴严重的脑损伤。忽略空气阻力，每一层楼高大约为3.3米，试估算苹果砸中女婴时的速度最接近（?
?）
A.?20m/s????????????????????????????????B.?30m/s????????????????????????????????C.?40m/s????????????????????????????????D.?50m/s
10.做自由落体运动的甲、乙两物体质量之比为1:3，下落高度之比1:2，甲乙同时下落，g取10m/s2
，
则（?
）
A.?下落加速度之比1:3?????????????????????????????????????????????B.?下落过程中甲乙速度大小始终相等
C.?下落时间之比为1:2?????????????????????????????????????????????D.?甲落地前，甲乙间距离逐渐增大
11.尚德中学物理学科实践活动“鸡蛋撞地球”在健体楼成功开展，有效的激发了同学们的科学探索热情。假设在此次活动中有位同学将一颗鸡蛋从三楼窗口由静止释放，不计空气阻力的影响。你认为这颗鸡蛋落到楼下地面所用时间及着地时的速度大小最接近（???
）
A.?0.5s??
5m/s?????????????????????B.?1.2s??
12m/s?????????????????????C.?2.2s??
22m/s?????????????????????D.?3.2s?
32m/s
12.如图所示，
两个小球用长为1
m的细线连接，用手拿着
球，
球竖直悬挂，且A、B两球均静止。现由静止释放
球，测得两球落地的时间差为0.2
s，不计空气阻力，重力加速度
，则
球释放时离地面的高度为（
??）
A.?1.25
m????????????????????????????????B.?1.80
m????????????????????????????????C.?3.60
m????????????????????????????????D.?6.25m
13.从高h处自由下落一个物体，落地时间为t，则物体下落到离地面的高度为
时，所经历的时间为（
??）
A.?????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????D.?
14.唐代大诗人李白的“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，描述了庐山瀑布的美景．如果三尺为1m，则水落到地面的速度约为（将水下落视为自由落体运动，g=10m/s2）（??
）
A.?100m/s??????????????????????????????B.?140m/s??????????????????????????????C.?200m/s??????????????????????????????D.?300m/s
15.从地面竖直上抛物体A，初速度大小为v，同时在离地高为H处，有一物体B自由下落，经过时间t两物体在空中相遇，重力加速度为g，则t为（?
）
A.?????????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????????D.?
16.人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.2s，取重力加速度g＝10m/s2；下列分析正确的是（??
）
A.?手机与眼睛作用过程中手机动量变化约为0.48kg·m/s?????B.?手机对眼睛的冲量大小约为
C.?手机对眼睛的冲量方向竖直向上?????????????????????????????????????D.?手机对眼睛的作用力大小约为0.24N
二、解答题
17.如图所示，一个水平放置的圆桶线轴
匀速转动，转动角速度ω=2.5πrad/s，桶壁上P处有一圆孔，桶壁很薄，桶的半径R=2m，当圆孔运动到桶的上方时，在圆孔的正上方h=3.2m处有一个小球由静止开始下落，已知圆孔的半径略大于小球的半径。试通过计算判断小球是否和圆桶碰撞？（不考虑空气阻力，g=10m/s2）
18.一个物体做自由落体运动，落地时的速度是经过空中P点时速度的2倍，已知P点离地面的高度为15m，则物体落地时的速度为多大？物体在空中运动的时间有多长？（g取10m/s2）
19.如图所示，用细绳拴住木棒的A端，使木棒在竖直方向上静止不动，在悬点正下方有一点C距A端3.2
m.若把细绳轻轻剪断，测得A、B两端通过C点的时间差是0.4s，重力加速度g取10m/s2
，
不计空气阻力.试求木棒AB的长度.
答案解析
1.【答案】
A
【解析】伽利略开创了实验与逻辑推理相结合的科学研究方法，并研究了落体运动的规律，
故答案为：A.
伽利略开创了实验与逻辑推理相结合的科学研究方法，并研究了自由落体运动的规律。
2.【答案】
B
【解析】A．运动员做自由落体运动，下落到距水面为5m时所需时间为t，则
下落的距水面为2.8m时，下落的时间为t+T，则
联立解得
故答案为：B。
运动员做自由落体运动利用自由落体公式求解即可。
3.【答案】
A
【解析】根据v=gt可知第1s末的速度大小为v1=10×1m/s=10m/s，A符合题意，B不符合题意；第1s内下落的高度是
，CD不符合题意；
故答案为：A.
本题主要考查自由落体运动物体的运动规律。包括速度公式和位移公式，属于基础题。
4.【答案】
A
【解析】A．根据自由落体运动的特点可知，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，A符合题意；
B．自由落体运动初速度为零，只受重力作用，不考虑空气阻力的运动，不清楚初速度是否为零，是否受其它外力作用，所以不能判断是自由落体运动，B不符合题意；
C．物体做自由落体运动与物体的质量无关，C不符合题意；
D．物体做自由落体运动时只受重力的作用，D不符合题意。
故答案为：A。
自由落体运动初速度为零，只受重力作用，加速度等于重力加速度，是初速度为零的匀加速直线运动。
5.【答案】
A
【解析】根据
可得甲下落h的时间为
设塔高h1
，
则乙球下落的时间为
对甲球有
联立可得
故答案为：A。
自由落体的条件是物体只受到重力，加速度为定值即重力加速度g，且初速度为零，结合运动学公式求解运动的时间做差即可。
6.【答案】
B
【解析】A．实验结果表明，小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，A符合史实，不符合题意：
B．若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间的平方成正比，B不符合史实，符合题意；
C．在倾角小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力的作用，使测量时间更容易，C符合史实，不符合题意；
D．伽利略用外推的方法得到斜面倾角增大到90°小球仍然会保持匀加速运动，D符合史实，不符合题意。
故答案为：B。
伽利略在证明自由落体是匀加速直线运动时，为了使物体的加速程度减弱，伽利略使小球在坡度非常缓的斜面上向下运动，经过长时间观察，此运动为匀加速直线运动，逐渐增加坡度，小球速度增加的越来越快，仍然是匀加速运动，由此可以推断出当倾角是90度时，小球仍然做匀加速直线运动。
7.【答案】
D
【解析】由
可得：第1秒内的位移
，则最后一秒内的位移
，则设下落总时间为t，最后1s内的位移：
，解得：
则物体下落的总高度
。
故答案为：D
物体做自由落体运动，结合初末状态的速度求解运动的时间，利用运动学公式求解下落的位移。
8.【答案】
B
【解析】直尺下降的时间即为自由落体运动的时间，根据x=
gt2可得：x=
×10×0.32m=0.45m=45cm
故答案为：B.
本题自由落体运动规律在生活的应用，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，结合自由落体运动考查了匀加速直线运动的规律．
9.【答案】
C
【解析】根据
可知
所以苹果砸中女婴时的速度最接近40m/s。
故答案为：C。
苹果做自由落体运动，结合苹果的下落距离、重力加速度，利用运动学公式求解末速度即可。
10.【答案】
B
【解析】由自由落体运动的规律知，自由落体运动快慢与物体的质量无关，故加速度相同，根据高度h=
gt2关系即可求出时间之比1：
，AC不符合题意；根据速度v=gt可知下落过程中甲乙速度大小始终相等，B符合题意；甲落地前，甲乙始终在同一高度，间距不变，D不符合题意。
故答案为：B。
自由落体运动的加速度均相同与质量无关，根据h=
gt2判断时间关系；根据v=gt判断速度关系；
11.【答案】
B
【解析】三楼的高度大约为7m，则落地的速度
时间为
故答案为：B
鸡蛋做自由落体运动，结合鸡蛋下落的距离利用运动学公式求解下落的速度和时间。
12.【答案】
B
【解析】设释放时A球离地高度为h，则
，求得
，。
故答案为：B
自由落体的条件是物体只受到重力，且初速度为零的运动，故自由落体运动为匀变速直线运动，结合匀变速直线运动公式求解即可。
13.【答案】
D
【解析】根据自由落体运动的规律：
联立解得：
D符合题意。
故答案为：D
自由落体的条件是物体只受到重力，且初速度为零的运动，故自由落体运动为匀变速直线运动，结合匀变速直线运动公式求解即可。
14.【答案】
B
【解析】
则由速度公式可知，
，代入数据可知，
，B符合题意，ACD不符合题意．
故答案为：B
利用自由落体运动的速度位移公式结合下落的高度可以求出水落到地面的速度大小。
15.【答案】
A
【解析】相遇时位移大小之和等于H，故有
，解得
，A符合题意．
故答案为：A
依照题意，相遇时位移和为H，所以
，
化简计算即可。
16.【答案】
B
【解析】A．
根据自由落体运动公式
选取向上为正方向，手机与眼睛作用后手机的速度变成0，所以手机与眼睛作用过程中动量变化为
A不符合题意；
BC．手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力，选取向上为正方向，则：
代入数据可得：
手机对眼睛的作用力与眼睛对手机的作用力大小相等，方向相反，作用的时间相等，所以手机对眼睛的冲量大小约为0．48
，方向竖直向下，B符合题意，C不符合题意；
D．
由冲量的定义：Iy=Ft，代入数据可得：
D不符合题意。
故答案为：B。
利用自由落体运动的速度位移公式可以求出手机与眼睛接触的速度大小；利用动量定理可以求出动量变化量及冲量的大小；利用冲量的定义可以求出手机对眼睛作用力的大小。
17.【答案】
解：圆桶转动周期
小球自由下落h高度经历时间
因
，可知小球下落h高度时，圆桶恰好转动一周，圆孔恰好又转动到桶的上方，小球可以无碰撞的进入桶内。小球再下落2R的高度时又经历时间Δt，则有
解得
因
，可知小球下落至桶的下方时，圆孔也恰好转至桶的下方，小球正好又可以无碰撞的通过。
【解析】圆筒做匀速圆周运动，小球做自由落体运动，利用自由落体的位移公式可以求出下落的时间，结合经过圆筒的时间间隔跟筒运动周期的对比可以判别小球可以通过圆筒。
18.【答案】
解：落地速度是P点速度的二倍，根据：v=gt
可知两段运动的时间之比是1∶2；根据：h=
gt2
可知两段位移之比是1∶4
即OP位移为5m，总位移为20m；根据：
解得空中运动时间为t地=2s
物体落地时速度：v地=gt地=20m/s
【解析】根据基本运动学公式即可求解。
19.【答案】
解：设木棒的长度为L，绳子剪断后木棒自由下落，故可将A、B两端分别看做自由下落的质点，它们下落到C点所用时间分别为
，依题意有：
A到C根据自由落体规律可知:
B到C根据自由落体规律可知:
由题可知：
联立以上方程可以得到：
。
【解析】物体做自由落体运动，结合初末状态的速度求解运动的时间，利用运动学公式求解下落的位移，两段位移差值即为纸带长度。