2.4 自由落体运动 培优作业—2021_2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（word含答案）
文档属性
| 名称 | 2.4 自由落体运动 培优作业—2021_2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 242.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-01 09:32:07 | ||
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文档简介
第二章 第四节 自由落体运动 培优作业
一、单项选择题
1．四个小球在离地面不同高度同时从静止释放，不计空气阻力，从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔，小球依次碰到地面。下列各图中，能反映出刚开始运动时各小球相对地面的位置的是( )
2．下列对物体做自由落体运动的说法中正确的是( )
A．物体自由下落时，速度为0，加速度也为0
B．物体下落过程中速度增大，加速度大小保持不变，方向改变
C．物体下落过程中，速度和加速度同时增大
D．物体下落过程中，速度的变化率是个恒量
3．某同学摇动苹果树时，一个苹果和一片树叶从同一高度处同时由静止落向地面．下列说法正确的是( )
A．苹果和树叶都是自由落体运动
B．苹果和树叶都不能看成自由落体运动
C．假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地
D．由于苹果受到空气阻力，所以苹果不能看作自由落体
4．下列关于自由落体运动的说法中正确的是(g取9.8 m/s2)( )
A．自由落体运动是一种匀速运动
B．下落过程中，物体速度每秒增加9.8 m/s
C．物体越重，下落得越快
D．物体刚下落时，速度和加速度都为零
5．下图是某研究者在地面上拍摄的小球做自由落体运动的频闪照片．假设在月球上使用相同的设备，并保持频闪光源闪光的时间间隔不变，拍摄小球在月球表面做自由落体运动的频闪照片，可能是图中的( )
6．如图所示，质量不同的两个小球从同一高度同时做自由落体运动，则( )
A．质量大的下落得快
B．质量小的下落得快
C．两球下落的时间相同
D．两球下落的加速度不同
7．某同学身高1.8 m，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了1.8 m高度的横杆(如图所示)．据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为(取g＝10 m/s2)( )
A．2 m/s B．4 m/s
C．6 m/s D．8 m/s
8．从某一高度相隔1 s先后释放甲、乙两个相同的小球，不计空气的阻力，它们在空中任一时刻( )
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
9．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，后一滴水恰好离开水龙头。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
D．重力加速度的计算式为
10．如图是用频闪周期为t的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片．关于提供的信息及相关数据处理，下列说法中正确的是( )
A．一定满足关系x1:x2:x3＝1:4:9
B．一定满足关系x1:x2:x3＝1:3:5
C．苹果下落的加速度大小为
D．羽毛下落的加速度大小为
二、多项选择题
11．(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是( )
A．一张纸片在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
B．一个钢球在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同
D．轻物体和重物体的重力加速度不同
12．(多选)如图所示，小球从竖直砖墙某位置由静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5所示小球运动过程中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d0，根据图中的信息，下列判断正确的是( )
A．位置“1”是小球释放的初始位置
B．小球做匀加速直线运动
C．小球下落的加速度为
D．小球在位置“3”的速度为
13．(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是( )
A．它是v0＝0、a＝g、方向竖直向下的匀加速直线运动
B．在开始连续的三个1 s内通过的位移之比是1∶3∶5
C．在开始连续的三个1 s末的速度之比是1∶2∶3
D．从开始运动下落4.9 m、9.8 m、14.7 m所经历的时间之比为1∶2∶3
三、非选择题
14．某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度．
(1)请完成以下主要实验步骤：按图(a)安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，使重物__________(填“靠近”或“远离”)计时器下端；________，________，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验．
(2)图(b)和(c)是实验获得的两条纸带，应选取________(填“(b)”或“(c)”)来计算重力加速度．在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和___________________________．
15．一条铁链AB长0.49 m，悬于A端静止，然后让它自由下落，求整个铁链通过悬点下方2.45 m处的小孔O需要的时间是多少。(g取10 m/s2)
16．雨后，屋檐上还在不断滴着水滴，如图所示．小红认真观察后发现，这些水滴都是由静止开始下落的．她测得屋檐到窗台的距离H＝3.2 m，窗户的高度为h＝1.4 m．g取10 m/s2，试计算：
(1)水滴下落到窗台时的速度大小；
(2)水滴经过窗户的时间．
参考答案与解析
一、单项选择题
1．C
【解析】每隔相等的时间间隔小球依次碰到地面，可以知道第一个小球经过T时间落地，第二个小球落地的时间为2T，第三、四个小球依次落地时间为3T、4T。逆过来看，相当于一个小球每经过相等时间所到达的位置。可以知道相等时间间隔内的位移越来越大，所以从下而上，相邻两个小球之间的竖直位移越来越大，而且它们下落的高度之比为1∶4∶9∶16，故选项C正确。
2．D
【解析】做自由落体运动的物体，加速度不变，速度增大，而速度的变化率为加速度，是恒量，故选项D正确．
3．C
【解析】苹果和树叶都受重力和空气阻力，但空气阻力相对苹果的重力来说很小，可以忽略不计，故苹果的运动可以看作自由落体运动，而树叶的运动不能看作自由落体运动，故A、B、D项错误；假如地球上没有空气，苹果和树叶都只受重力，都做自由落体运动，同时落地，故C项正确．
4．B
【解析】自由落体运动从静止开始运动，不可能是匀速运动，是初速度为零加速度为g的匀加速直线运动，故A项错误；加速度为g＝9.8 m/s2，根据加速度的意义可知物体速度每秒增加9.8 m/s，故B项正确；重力加速度与物体的质量无关，重物与轻物下落一样快，故C项错误；物体刚下落时，速度为零，而物体受到重力，加速度为g，故D项错误．
5．C
【解析】由h＝gt2知g越小，相同的频闪时间内h越小，C正确．
6．C
【解析】两小球都做自由落体运动，加速度都为重力加速度g，因此两小球下落的快慢相同，选项A、B、D错误；根据自由落体运动的公式h＝gt2可知t＝，故两个物体同时落地，故C正确．
7．B.
【解析】身体横着越过1.8 m的横杆，此时重心高度为1.8 m，起跳时重心高度为0.9 m，所以重心上升的最大高度为h＝1.8 m－0.9 m＝0.9 m．所以起跳时竖直向上的速度v＝＝ m/s＝3 m/s，最接近的是4 m/s，所以应选B.
8．C.
【解析】甲、乙两球做自由落体运动，加速度都为重力加速度；以释放乙球开始计时，甲球此时的速度v1＝gt＝10 m/s，经过t时间后，甲球的速度v＝v1＋gt，乙球的速度v′＝gt，则两球的速度差为：Δv＝v－v′＝10 m/s，两球的速度之差保持不变．此后先释放的小球的位移为：x1＝v1t＋gt2；后释放的小球的位移为：x2＝gt2.它们之间的距离差为：Δx＝x1－x2＝v1t，可知它们的间距越来越大，故A、B、D错误，C正确．
9．D
【解析】只要相邻两滴水滴下的时间间隔超过0.1 s，人耳就能分辨出两滴水的击盘声，而与水龙头距人耳的距离无关(只要人耳能够听到声音)。在0.1 s内，水滴下落的距离x＝gt2＝×10×0.12 m＝0.05 m，即水龙头距盘子的距离至少应为0.05 m，故选项A、B均错；n次响声对应(n－1)滴水下落所用的时间，所以每滴水滴下落时间为t1＝，由h＝gt12得，g＝＝h，故选项C错，选项D正确。
10．C
【解析】由于这是局部照片，A点并不一定是起点，故不能根据初速度为零的匀变速直线运动的位移规律求解，故A、B项均错误；由Δx＝at2可得：a＝，故C项正确，D项错误．
二、多项选择题
11．BC.
【解析】地球表面有空气，纸片受到空气阻力较大，不能忽略，钢球受到的阻力比重力小得多，可以忽略，因此钢球的自由下落可以看成自由落体运动，纸片的自由下落不能看成自由落体运动，A错误，B正确；重力加速度是矢量，方向竖直向下，在地球的表面，不同的地方重力加速度g的大小略有不同，在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，重力加速度与物体的质量无关，C正确，D错误．
12．BCD
【解析】小球做自由落体运动，从静止开始运动的连续相等时间内的位移之比为1∶3∶5∶7…，而题图中位移之比为2∶3∶4∶5…，所以位置“1”不是小球释放的初始位置，小球连续相等时间位移差均为d，所以小球做匀加速运动，A错误，B正确；
由a＝得a＝，C正确；
v3＝＝，D正确
13．ABC.
【解析】由自由落体运动的性质可知，A正确；由自由落体运动的比例关系式知，B、C正确；由比例关系式知，从开始运动下落4.9 m、9.8 m、14.7 m所经历的时间之比为1∶∶，D错误．
三、非选择题
14．(1)靠近 先接通电源 再释放纸带
(2)(b) 纸带与打点计时器间的摩擦
【解析】(1)为使纸带上打出的点较多，应使重物靠近打点计时器的下端，并先接通电源，后释放纸带，使重物自由下落．(2)由于重物下落过程做匀加速运动，因此打出的纸带上的点迹间隔应逐渐增大，故应选用题图(b)中的纸带．在实验操作和数据处理都正确的情况下，实验结果仍小于当地的重力加速度，主要原因是空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦．
15． 【答案】7.4×10－2s
【解析】 以B端为研究对象，设B端到达O点所需的时间为t1，发生的位移为x1；A端到达O点所需的时间为t2。由图可知
x2＝2.45 m
x1＝x2－L＝1.96 m
x1＝gt
x2＝gt
联立以上各式解得t＝t2－t1≈7.4×10－2s。
16．【答案】(1)8 m/s (2)0.2 s
【解析】(1)水滴下落至窗台通过的距离为H＝3.2 m，
由v2＝2gH得v＝＝ m/s＝8 m/s.
(2)水滴下落至窗户上边缘的时间为
t1＝ ＝ s＝0.6 s
水滴下落至窗台的时间为t2＝ ＝ s＝0.8 s
水滴经过窗户的时间为Δt＝t2－t1＝0.8 s－0.6 s＝0.2 s.
一、单项选择题
1．四个小球在离地面不同高度同时从静止释放，不计空气阻力，从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔，小球依次碰到地面。下列各图中，能反映出刚开始运动时各小球相对地面的位置的是( )
2．下列对物体做自由落体运动的说法中正确的是( )
A．物体自由下落时，速度为0，加速度也为0
B．物体下落过程中速度增大，加速度大小保持不变，方向改变
C．物体下落过程中，速度和加速度同时增大
D．物体下落过程中，速度的变化率是个恒量
3．某同学摇动苹果树时，一个苹果和一片树叶从同一高度处同时由静止落向地面．下列说法正确的是( )
A．苹果和树叶都是自由落体运动
B．苹果和树叶都不能看成自由落体运动
C．假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地
D．由于苹果受到空气阻力，所以苹果不能看作自由落体
4．下列关于自由落体运动的说法中正确的是(g取9.8 m/s2)( )
A．自由落体运动是一种匀速运动
B．下落过程中，物体速度每秒增加9.8 m/s
C．物体越重，下落得越快
D．物体刚下落时，速度和加速度都为零
5．下图是某研究者在地面上拍摄的小球做自由落体运动的频闪照片．假设在月球上使用相同的设备，并保持频闪光源闪光的时间间隔不变，拍摄小球在月球表面做自由落体运动的频闪照片，可能是图中的( )
6．如图所示，质量不同的两个小球从同一高度同时做自由落体运动，则( )
A．质量大的下落得快
B．质量小的下落得快
C．两球下落的时间相同
D．两球下落的加速度不同
7．某同学身高1.8 m，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了1.8 m高度的横杆(如图所示)．据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为(取g＝10 m/s2)( )
A．2 m/s B．4 m/s
C．6 m/s D．8 m/s
8．从某一高度相隔1 s先后释放甲、乙两个相同的小球，不计空气的阻力，它们在空中任一时刻( )
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
9．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，后一滴水恰好离开水龙头。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
D．重力加速度的计算式为
10．如图是用频闪周期为t的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片．关于提供的信息及相关数据处理，下列说法中正确的是( )
A．一定满足关系x1:x2:x3＝1:4:9
B．一定满足关系x1:x2:x3＝1:3:5
C．苹果下落的加速度大小为
D．羽毛下落的加速度大小为
二、多项选择题
11．(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是( )
A．一张纸片在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
B．一个钢球在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同
D．轻物体和重物体的重力加速度不同
12．(多选)如图所示，小球从竖直砖墙某位置由静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5所示小球运动过程中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d0，根据图中的信息，下列判断正确的是( )
A．位置“1”是小球释放的初始位置
B．小球做匀加速直线运动
C．小球下落的加速度为
D．小球在位置“3”的速度为
13．(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是( )
A．它是v0＝0、a＝g、方向竖直向下的匀加速直线运动
B．在开始连续的三个1 s内通过的位移之比是1∶3∶5
C．在开始连续的三个1 s末的速度之比是1∶2∶3
D．从开始运动下落4.9 m、9.8 m、14.7 m所经历的时间之比为1∶2∶3
三、非选择题
14．某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度．
(1)请完成以下主要实验步骤：按图(a)安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，使重物__________(填“靠近”或“远离”)计时器下端；________，________，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验．
(2)图(b)和(c)是实验获得的两条纸带，应选取________(填“(b)”或“(c)”)来计算重力加速度．在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和___________________________．
15．一条铁链AB长0.49 m，悬于A端静止，然后让它自由下落，求整个铁链通过悬点下方2.45 m处的小孔O需要的时间是多少。(g取10 m/s2)
16．雨后，屋檐上还在不断滴着水滴，如图所示．小红认真观察后发现，这些水滴都是由静止开始下落的．她测得屋檐到窗台的距离H＝3.2 m，窗户的高度为h＝1.4 m．g取10 m/s2，试计算：
(1)水滴下落到窗台时的速度大小；
(2)水滴经过窗户的时间．
参考答案与解析
一、单项选择题
1．C
【解析】每隔相等的时间间隔小球依次碰到地面，可以知道第一个小球经过T时间落地，第二个小球落地的时间为2T，第三、四个小球依次落地时间为3T、4T。逆过来看，相当于一个小球每经过相等时间所到达的位置。可以知道相等时间间隔内的位移越来越大，所以从下而上，相邻两个小球之间的竖直位移越来越大，而且它们下落的高度之比为1∶4∶9∶16，故选项C正确。
2．D
【解析】做自由落体运动的物体，加速度不变，速度增大，而速度的变化率为加速度，是恒量，故选项D正确．
3．C
【解析】苹果和树叶都受重力和空气阻力，但空气阻力相对苹果的重力来说很小，可以忽略不计，故苹果的运动可以看作自由落体运动，而树叶的运动不能看作自由落体运动，故A、B、D项错误；假如地球上没有空气，苹果和树叶都只受重力，都做自由落体运动，同时落地，故C项正确．
4．B
【解析】自由落体运动从静止开始运动，不可能是匀速运动，是初速度为零加速度为g的匀加速直线运动，故A项错误；加速度为g＝9.8 m/s2，根据加速度的意义可知物体速度每秒增加9.8 m/s，故B项正确；重力加速度与物体的质量无关，重物与轻物下落一样快，故C项错误；物体刚下落时，速度为零，而物体受到重力，加速度为g，故D项错误．
5．C
【解析】由h＝gt2知g越小，相同的频闪时间内h越小，C正确．
6．C
【解析】两小球都做自由落体运动，加速度都为重力加速度g，因此两小球下落的快慢相同，选项A、B、D错误；根据自由落体运动的公式h＝gt2可知t＝，故两个物体同时落地，故C正确．
7．B.
【解析】身体横着越过1.8 m的横杆，此时重心高度为1.8 m，起跳时重心高度为0.9 m，所以重心上升的最大高度为h＝1.8 m－0.9 m＝0.9 m．所以起跳时竖直向上的速度v＝＝ m/s＝3 m/s，最接近的是4 m/s，所以应选B.
8．C.
【解析】甲、乙两球做自由落体运动，加速度都为重力加速度；以释放乙球开始计时，甲球此时的速度v1＝gt＝10 m/s，经过t时间后，甲球的速度v＝v1＋gt，乙球的速度v′＝gt，则两球的速度差为：Δv＝v－v′＝10 m/s，两球的速度之差保持不变．此后先释放的小球的位移为：x1＝v1t＋gt2；后释放的小球的位移为：x2＝gt2.它们之间的距离差为：Δx＝x1－x2＝v1t，可知它们的间距越来越大，故A、B、D错误，C正确．
9．D
【解析】只要相邻两滴水滴下的时间间隔超过0.1 s，人耳就能分辨出两滴水的击盘声，而与水龙头距人耳的距离无关(只要人耳能够听到声音)。在0.1 s内，水滴下落的距离x＝gt2＝×10×0.12 m＝0.05 m，即水龙头距盘子的距离至少应为0.05 m，故选项A、B均错；n次响声对应(n－1)滴水下落所用的时间，所以每滴水滴下落时间为t1＝，由h＝gt12得，g＝＝h，故选项C错，选项D正确。
10．C
【解析】由于这是局部照片，A点并不一定是起点，故不能根据初速度为零的匀变速直线运动的位移规律求解，故A、B项均错误；由Δx＝at2可得：a＝，故C项正确，D项错误．
二、多项选择题
11．BC.
【解析】地球表面有空气，纸片受到空气阻力较大，不能忽略，钢球受到的阻力比重力小得多，可以忽略，因此钢球的自由下落可以看成自由落体运动，纸片的自由下落不能看成自由落体运动，A错误，B正确；重力加速度是矢量，方向竖直向下，在地球的表面，不同的地方重力加速度g的大小略有不同，在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，重力加速度与物体的质量无关，C正确，D错误．
12．BCD
【解析】小球做自由落体运动，从静止开始运动的连续相等时间内的位移之比为1∶3∶5∶7…，而题图中位移之比为2∶3∶4∶5…，所以位置“1”不是小球释放的初始位置，小球连续相等时间位移差均为d，所以小球做匀加速运动，A错误，B正确；
由a＝得a＝，C正确；
v3＝＝，D正确
13．ABC.
【解析】由自由落体运动的性质可知，A正确；由自由落体运动的比例关系式知，B、C正确；由比例关系式知，从开始运动下落4.9 m、9.8 m、14.7 m所经历的时间之比为1∶∶，D错误．
三、非选择题
14．(1)靠近 先接通电源 再释放纸带
(2)(b) 纸带与打点计时器间的摩擦
【解析】(1)为使纸带上打出的点较多，应使重物靠近打点计时器的下端，并先接通电源，后释放纸带，使重物自由下落．(2)由于重物下落过程做匀加速运动，因此打出的纸带上的点迹间隔应逐渐增大，故应选用题图(b)中的纸带．在实验操作和数据处理都正确的情况下，实验结果仍小于当地的重力加速度，主要原因是空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦．
15． 【答案】7.4×10－2s
【解析】 以B端为研究对象，设B端到达O点所需的时间为t1，发生的位移为x1；A端到达O点所需的时间为t2。由图可知
x2＝2.45 m
x1＝x2－L＝1.96 m
x1＝gt
x2＝gt
联立以上各式解得t＝t2－t1≈7.4×10－2s。
16．【答案】(1)8 m/s (2)0.2 s
【解析】(1)水滴下落至窗台通过的距离为H＝3.2 m，
由v2＝2gH得v＝＝ m/s＝8 m/s.
(2)水滴下落至窗户上边缘的时间为
t1＝ ＝ s＝0.6 s
水滴下落至窗台的时间为t2＝ ＝ s＝0.8 s
水滴经过窗户的时间为Δt＝t2－t1＝0.8 s－0.6 s＝0.2 s.