2.4 自由落体运动-2021-2022学年高一物理人教版(2019)必修第一册培优同步专题训练(word含答案)

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名称 2.4 自由落体运动-2021-2022学年高一物理人教版(2019)必修第一册培优同步专题训练(word含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-07-10 06:34:15

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文档简介

2021-2022年高一物理第一册培优同步专题训练
2.4 自由落体运动
一、单选题。本大题共12小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.关于自由落体运动,下列说法中正确的是( )
A.自由落体运动是匀变速直线运动
B.自由落体运动是物体不受力的运动
C.自由落体运动是加速度为g的曲线运动
D.纸片在大气中的下落是自由落体运动
2.伽利略对自由落体运动的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是(  )
A.对自然现象进行总结归纳的方法
B.用科学实验进行探究的方法
C.对自然现象进行总结归纳,并用实验进行验证的方法
D.抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法
3.1971年,美国宇航员大卫?斯科特在登上月球后,从同一高度同时由静止释放锤子和羽毛(如图所示),则下落过程中( )
A.锤子比羽毛速度变化大
B.羽毛比锤子速度变化大
C.锤子比羽毛加速度大
D.锤子和羽毛加速度一样大
4.下列各图象中,能够描述自由落体运动的是( )
A. B.
C. D.
5.物体自某一高处做自由落体运动的平均速度为10m/s,则该高度为(g取10m/s2)(  )
A.5.0m B.10m C.20m D.25m
6.一物体从某一行星表面竖直向上抛出(不计空气阻力)。设抛出时t=0,得到物体上升高度随时间变化的h—t图像如图所示,则该行星表面重力加速度大小与物体被抛出时的初速度大小分别为(  )
A.false,false
B.false,false
C.false,false
D.false,false
7.从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。两位同学合作,用刻度尺测人的反应时间:如图所示,甲捏住尺的上端,乙在尺的下部做握尺的准备(但不与尺接触),当看到甲放开手时,乙立即握住尺。若乙做握尺准备时,手指位置指示在刻度尺20.00cm处,尺子下落后第二次握住尺的位置指示在65.00cm处,由此测得乙同学的反应时间约为(  )
A.0.3 s B.0.1 s C.0.04 s D.2.0 s
8.从高度为125 m的塔顶,先后落下a、b两球,自由释放这两个球的时间差为1 s,g取10 m/s2,不计空气阻力,以下判断正确的是( )
A.b球下落高度为20 m时,a球的速度大小为20 m/s
B.a球接触地面瞬间,b球离地高度为45 m
C.在a球接触地面之前,两球保持相对静止
D.在a球接触地面之前,两球离地的高度差恒定
9.自由下落的物体,它开始下落全程34的高度所用的时间和下落全程所用的时间的比值为(  )
A.1∶2 B.1∶(-)
C.(-1)∶(-) D.∶2
10.一物体自某高度静止释放,忽略空气阻力,落地之前瞬间的速度为v。在运动过程中(  )
A.物体在前半时间和后半时间发生的位移之比为1∶2
B.物体在位移中点的速度等于false
C.物体通过前一半位移和后半位移所用时间之比为1∶(false-1)
D.物体在中间时刻的速度等于false
11.滴水法测重力加速度的过程是这样的:让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里,调整水龙头,让前一滴水滴到盘子而听到声音时,后一滴恰好离开水龙头.从第1次听到水击盘声时开始计时,测出n次听到水击盘声的总时间为t,用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h,即可算出重力加速度.设人耳能区别两个声音的时间间隔为0.1 s,声速为340 m/s,则(  )
A.水龙头距人耳的距离至少为34 m
B.水龙头距盘子的距离至少为34 m
C.重力加速度的计算式为false
D.重力加速度的计算式为false
12.关于自由落体运动,以下说法正确的是
A.物体下落的运动就是自由落体运动
B.物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动
C.初速度为零,加速度为false的匀加速直线运动就是自由落体运动
D.物体只在重力作用下,从静止开始下落的运动就是自由落体运动
二、多选题。本大题共3小题,每小题有两项或以上符合题意。
13.甲物体的重力比乙物体的重力大5倍,甲从H高处自由落下,乙从2H高处同时自由落下,在下落过程中,下列几种说法正确的是(  )
A.两物体下落过程中,同一时刻甲的速率比乙的大
B.下落1s末,它们的速度相等
C.各自下落1m,它们的速度相等
D.下落过程中甲的速度比乙的大
14.在某次军事演习中,空降兵从悬停在空中的直升机上跳下,当下落到距离地面适当高度时,打开降落伞,最终安全到达地面,空降兵从跳离飞机到安全到达地面的过程中在竖直方向的v-t图像如图所示,则以下判断正确的是(  )
A.空降兵在0到t1时间内做自由落体运动
B.空降兵在t1到t2时间内的加速度方向竖直向上,大小在逐渐减小
C.空降兵在0到t1时间内的平均速度是 false
D.空降兵在t1到t2时间内的平均速度小于false
15.目前我省交警部门开展的“车让人”活动深入人心,不遵守“车让人”的驾驶员将受到罚款、扣分的严厉处罚,如图所示,以8 m/s的速度匀速行驶的汽车即将通过路口,有一位老人正在过人行横道,此时汽车的车头距离停车线8 m.该车减速时的加速度大小为5 m/s2.则下列说法中正确的是( )
A.如果驾驶员立即刹车制动,则2s时,汽车离停车线的距离为1.6m
B.如果在距停车线6 m处开始刹车制动,汽车能在停车线处停下
C.如果驾驶员的反应时间为0.4s,汽车刚好能在停车线处停下
D.如果驾驶员的反应时间为0.2s,汽车刚好能在停车线处停下
三、解答题。本大题共6小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
16.在一高台上以6m/s的初速度竖直上抛一石子,出点距地面的高度为9m。不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2。
(1)石子经多长时间落回抛出点; 落回抛出点的速度为多大;
(2)石子抛出2s时高地面的高度为多少。
17.极限跳伞已经成为最受年轻人喜爱的极限运动之一。打开降落伞之前,运动员的运动可近似视为自由落体运动,运动员下落44.1m时所用的时间和达到的速度分别是多少?在运动员下落的第3s内,下落的高度是多少?
18.跳水运动员训练时从5m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。测得其中两张连续的照片中运动员双脚离水面的高度分别为3.4m和1.8m。由此估算手机连拍时间间隔是多少?
19.如图所示,某同学测出一棵苹果树树干部分的高度约为1.4m,一个苹果从树冠顶端的树梢上由于受到轻微扰动而自由下落,该同学测出苹果经过树干所用的时间为0.2s,重力加速度取10m/s2,则∶
(1)苹果树树冠部分的高度约为多少?
(2)苹果落地时的速度为多大?
20.空降兵某部官兵使用新装备进行超低空跳伞,若跳伞空降兵在离地面224 m高处,由静止开始在竖直方向做自由落体运动。一段时间后,立即打开降落伞,以12.5 m/s2的平均加速度匀减速下降,为了空降兵的安全,要求空降兵落地速度最大不得超过5 m/s(g取10 m/s2)。求:
(1)空降兵打开降落伞时离地的高度至少为多少米?
(2)如果空降兵落地的速度等于5 m/s,相当于从多高的地方自由落体?
21.如图,是某晚报报道香港新建成的一种让人体验落体感觉的跳楼机,其中列出了许多数据:极速30s;总高度60m;时速45英里(1英里false,此速度相当于false);乘载12人;只有false时间。请你判断一下,哪些数据是明确的?哪些是不太明确的?有没有矛盾之处?猜想整个过程究竟如何进行?
参考答案
1.A
【解析】A.自由落体运动是初速度为零的,加速度为g的匀变速直线运动,A正确;
B.自由落体运动是物体只受重力的运动,B错误;
C.自由落体运动是加速度为g的直线运动,C错误;
D.纸片在大气中的下落,由于受空气阻力作用,则不是自由落体运动,D错误。
故选A。
2.D
【解析】伽利略设想物体下落的速度与时间成正比,因为当时无法测量物体的瞬时速度,所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比,那么位移与时间的平方成正比;由于当时用滴水法计算,无法记录自由落体的较短时间,伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下,而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,所用时间长的多,所以容易测量。伽利略做了上百次实验,并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推。所以伽利略用来抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法。
故选D。
3.D
【解析】月球上没有空气阻力,物体在只受重力作用的情况下下落,做自由落体运动,加速度均为重力加速度.可知锤子和羽毛的加速度相同,下落过程中,相同时间内的速度变化量相同.故D正确,ABC错误.
4.C
【解析】A、A图表示匀速直线运动,而自由落体运动,故A错误;
B、B图表示物体静止,而非匀速运动,故B错误;
C、C图表示初速度为零的匀加速直线运动,故C正确;
D、D图匀速运动,故D错误;
故选C
5.C
【解析】根据平均速度推论知
false
解得落地的速度
v=2×10m/s=20m/s
根据v2=2gh可得物体下落高度为:
false
A.5.0m,与结论不相符,选项A错误;
B.10m,与结论不相符,选项B错误;
C.20m,与结论相符,选项C正确;
D.25m,与结论不相符,选项D错误;
故选C。
6.A
【解析】由图可知,物体上抛上升的最大高度是25m,竖直上抛运动回到出发点的时间是5s,哪么上升时间和下降时间是2.5s。所以做自由落体运动下降25m的时间是2.5s
该行星表面重力加速度大小false;
物体被抛出时的初速度大小false
故选项A正确
7.A
【解析】由题意可知在乙同学反应时间内刻度尺下落的高度为
false
刻度尺下落做自由落体运动,故有
false
解得乙同学的反应时间约为t=0.3s;故A正确,BCD错误。
故选A。
8.B
【解析】
根据h=falsegt2得,b球下落高度为20m时false,则A下降了3s,A的速度为v=30m/s、故A错误.A球下降的总时间为:t=falses=5s,此时B下降4s,B的下降高度为:h′=false×10×42m=80m,故B离地面的高度为125-80=45m,故B正确.由自由落体的规律可得,两物体的距离逐渐增大,故C错误.由自由落体的规律可得,在a球接触地面之前,两球的速度差恒定,两球离地的高度差变大,故D错误.故选B.
9.D
【解析】根据自由落体运动规律:?=12gt2,它落到34?时有:34?=12gt12,解得所用时间:t1=3?2g,下落全程有:?=12gt2,所用时间t=2?g,所以t1:t=3:2,故D正确,ABC错误。
10.C
【解析】A.根据false 可知,当运动时间之比为1:2时,物体前一半时间的位移比上总位移为1:4,则物体在前一半时间和后一半时间发生位移之比为1:3,故A错误;
B.设总位移为h,中点时的速度为
v中=false
终点速度为
false
联立可得
v中=false
故B错误;
C.设总位移为h,则物体通过前一半位移时间为
false
物体通过总位移的时间为
false

false
则物体通过前一半位移和后一半位移所用时间之比为1∶(false-1),故C正确;
D.由v=gt可知物体在中间时刻的速度为
v中=false
故D错误。
故选C。
11.D
【解析】设听到两次声音的时间间隔为Δt,此即每滴水下落的运动时间Δt=false,又因为h=falsegΔt2,则g=false=false.注意,人耳距水龙头及水龙头距盘子的距离对测量都没有影响,故选项D正确.
12.D
【解析】A、物体只在重力作用下,从静止开始下落的运动就是自由落体运动,故AB错误,D正确;
C、初速度为零,加速度为false的匀加速直线运动不一定是自由落体运动,可能物体不止受重力一个力作用,故C错误.
13.BC
【解析】AB.因为甲乙物体同时做自由落体运动,它们的初速度为零,加速度为g,任意时刻的速度为v=gt,所以两物体下落过程中,在同一时刻甲的速度与乙的速度相等,故A错误,B正确;
C.下落1m时,由位移速度关系式v2=2ax,可解得各自下落1m时,它们的速度相同,故C正确;
D.因为甲乙物体均做自由落体运动,加速度为g,根据false,下落过程中甲的速度与乙的速度相同,故D错误。
故选BC。
14.BD
【解析】A.在0到t1时间内图像的斜率在减小,加速度在减小,所以空降兵不是做自由落体运动,故A错误;
B.在t1到t2时间内的速度为正在减小,所以空降兵做竖直向下的减速运动,因此加速度方向竖直向上,又因为图线的斜率在减小,所以加速度在减小,故B正确;
C.从图像可知空降兵在0到t1时间内的位移大于从速度为0做匀变速运动到v2的位移,所以平均速度大于false,故C错误;
D.空降兵在t1到t2时间内的的位移小于从速度为v2做匀减速运动到v1的位移,所以平均速度小于false,故D正确。
故选BD。
15.AD
【解析】A. 汽车速度减为零所需的时间
false
则2s内的位移等于1.6s内的位移
false
此时离停车线的距离
△x=8m-6.4m=1.6m
故A正确.
B. 因为汽车速度减为零时的位移为6.4m,大于6m,可知汽车车头不能在停车线处停下,故B错误.
CD.因为刹车位移为6.4m,所以刚好在刹车线停下反应时间
false
故C错误D正确.
16.(1)1.2s,6m/s;(2)1m
【解析】(1)到最高点速度减为0,由速度公式可得到达最高点所需的时间为
false
根据竖直上抛运动的对称性可知石子落回抛点的时间为
t总=2t1=2×0.6s=1.2s
根据竖直上抛运动的对称性可知石子落回抛点的速度为
false
(2)由上可知到达最高点所需的时间为0.6s,上升的高度为
false
此时距离地面的高度为
false
下落1.4s时的高度为
false
此时距地面的高度为
false
17.3s;29.4m/s;24.5m
【解析】根据
false
可得运动员下落44.1m时所用的时间为
false
速度大小为
false
运动员下落的第3s内,下落的高度为
false
18.0.17s
【解析】由自由落体运动规律有
false
运动员训练时从5m跳台双脚朝下自由落下到双脚离水面的高度分别为1.8m的时间
false
运动员训练时从5m跳台双脚朝下自由落下到双脚离水面的高度分别为3.4m的时间
false
由此估算手机连拍时间间隔是
false
19.(1)2.45m;(2)9m/s。
【解析】(1)设开始下落到达树干的上沿的时间为t,有:
false
代入数据解得:
t=0.7s
则:
false
(2)苹果落地的速度为:
v=g(t+0.2)=9m/s
20.(1)99 m;(2)1.25 m
【解析】(1)设空降兵做自由落体运动的高度为h时速度为v,此时打开伞开始匀减速运动,落地时速度刚好为5 m/s,这种情况空降兵在空中运动时间最短,则有
v2=2gh
false-v2=-2a(H-h)
代入数据解得
h=125 m
v=50 m/s
为使空降兵安全着地,他展开伞时的高度至少为
H-h=224 m-125 m=99 m
(2)当落地速度为5 m/s时,相当于从h′高处自由落体
h′=false=falsem=1.25 m
21.见解析
【解析】整个过程应该是先自由下落一段时间,达到最大速度v后匀减速下落,到达地面时速度恰好为零,总高度h=60m,最大速度v=false,乘载12人这些数据应该是是比较明确的,设下降总时间为t,若按这些数据计算,可得
false
解得t=6s,自由下落时间
false
与题中给的时间矛盾,极速时间、总时间没有那么长。