第04講 自由落體運動（分層練習(xí)）2024-2025學(xué)年高一物理同步課堂（人教版2019必修第一冊）解析版

第第頁第04講自由落體運動1．演示自由落體的實驗裝置如圖所示，當牛頓管被抽成真空后，將其迅速倒置，管內(nèi)輕重不同的兩個物體（金屬片和羽毛）從頂部下落到底端的過程中，關(guān)于輕重不同的兩個物體，下列說法正確的是（）A．重的物體先到底端B．落到底端時，重的物體速度大C．兩物體同時落到底端D．重的物體比輕的物體下落的加速度大【答案】C【詳解】D．牛頓管抽成真空，倒置時輕重不同的物體都做自由落體運動，加速度相等，故D錯誤；AC．牛頓管的長度即為兩物體下落的位移，根據(jù)自由落體運動規(guī)律可知說明下落時間相等，故A錯誤，C正確；B．根據(jù)v＝gt，說明速度也相等，故B錯誤。故選C。2．下列說法正確的是（）A．物體豎直向下的運動就是自由落體運動B．只受重力作用且豎直向下的勻變速直線運動就是自由落體運動C．不同物體所做的自由落體運動，其運動規(guī)律是相同的D．質(zhì)點做自由落體運動，在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)，第3s內(nèi)的平均速度之比為【答案】C【詳解】A．自由落體運動是物體從靜止開始只在重力作用下的運動，物體豎直向下的運動不一定是自由落體運動，故A錯誤；B．自由落體運動是初速度為0、加速度為g的豎直向下的勻加速直線運動，故B錯誤；C．不同的物體做自由落體運動都是初速度為0、加速度為g的豎直向下的勻加速直線運動，其運動規(guī)律相同，故C正確；D．自由落體運動下落高度為，故在前1s內(nèi)、前2s內(nèi)、前3s內(nèi)的位移之比為，故在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)的位移之比為；由知其在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)的平均速度之比為，故D錯誤。故選C。3．某興趣小組通過以下實驗方式測定人的反應(yīng)時間，甲用一只手在長直尺末端做捏尺的準備，在他看到乙放開直尺時，立刻捏住直尺，測出直尺在這段時間內(nèi)下落的高度，計算出甲的反應(yīng)時間。假設(shè)成年人醉酒后反應(yīng)時間是不飲酒情況下的1.5~2倍，若在某次測試中，甲在不飲酒情況下，直尺下落的高度為20cm，若甲處于醉酒狀態(tài)，則直尺下落高度可能為（不計空氣阻力，g取10m/s2）（

）

A．42cm B．90cm C．36cm D．70cm【答案】D【詳解】由自由落體運動公式得實驗測量出甲的反應(yīng)時間為醉酒后反應(yīng)時間為0.3~0.4s，根據(jù)可求得下落高度應(yīng)該為45cm到80cm之間。故選D。4．根據(jù)《中華人民共和國民法典》第一千二百五十四條規(guī)定：禁止從建筑物中拋擲物品.從建筑物中拋擲物品或者從建筑物上墜落的物品造成他人損害的，由侵權(quán)人依法承擔(dān)侵權(quán)責(zé)任。所以我們課間不要打鬧，不要在樓道內(nèi)拍球。現(xiàn)在假設(shè)籃球從高樓層自由下落，其落地速度為，取重力加速度大小，忽略空氣阻力，則下列關(guān)于籃球的描述正確的是（）A．下落的時間為3s B．下落時距地面的高度為25mC．下落過程中的平均速度大小為 D．最后1s的位移為15m【答案】D【詳解】A．由自由落體的速度公式得籃球下落的時間故A錯誤；由自由落體的位移公式故B錯誤；下落過程中的平均速度大小故C錯誤；D．最后1s的位移為故D正確。故選D。5．一物體從一行星表面某高處自由下落（不計表層大氣阻力），自開始下落計時，得到物體離該行星表面的高度h隨時間t變化的圖像如圖所示，則下列說法正確的是（）A．物體作勻速直線運動B．行星表面重力加速度的大小為C．物體落到行星表面時的速度大小為D．物體下落到行星表面的過程中，平均速度的大小為【答案】D【詳解】A．物體在星球行星表面某高處自由下落，只受重力，加速度為重力加速度，做勻加速直線運動，故A錯誤；物體離該行星表面的高度為代入，時，可得行星表面重力加速度為故B錯誤；物體落到行星表面時的速度大小為故C錯誤；D．物體下落到行星表面的過程中，平均速度的大小為故D正確。故選D。6．蘋果樹是落葉喬木，自然生長時樹干可高至15m。某棵自然生長的蘋果樹上有顆蘋果（視為質(zhì)點），從離水平地面高11.25m處自由下落，不計空氣阻力及樹枝、樹葉對蘋果下落的影響，取重力加速度大小g=10m/s2，則下列說法正確的是（）A．蘋果在空中的運動時間為2sB．蘋果落到水平地面的速度大小為10m/sC．蘋果在落地前1s內(nèi)運動的距離為10mD．蘋果在空中運動時，相同時間內(nèi)的速度變化量越來越大【答案】C【詳解】A．蘋果下落過程中做自由落體運動，根據(jù)位移公式，可得蘋果在空中的運動時間為故A錯誤；B．根據(jù)速度位移關(guān)系式，可得蘋果落到水平地面的速度大小為故B錯誤；C．蘋果下落運動的距離為蘋果在落地前1s內(nèi)運動的距離為故C正確；D．根據(jù)可知，蘋果在空中運動時，相同時間內(nèi)的速度變化量不變，故D錯誤。故選C。7．真空中羽毛和鋼球從同一高度同時自由下落，如圖是用頻閃相機得到的它們下落過程中的一張局部照片。已知頻閃相機閃光的時間間隔為，由照片提供的信息，下列說法正確的是（

）A．一定滿足關(guān)系 B．一定滿足關(guān)系C．拍照當?shù)氐闹亓铀俣?D．羽毛下落到位置時的速度大小為【答案】BD【詳解】A．根據(jù)初速度為零的勻加速直線運動規(guī)律可知，若A點為下落起點位置，則滿足由于A點的速度不一定為零，則不一定滿足關(guān)系，故A錯誤；BC．根據(jù)勻變速直線運動的推論解得拍照當?shù)氐闹亓铀俣纫欢M足關(guān)系，故B正確，C錯誤；D．根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程平均速度，羽毛下落到位置時的速度大小為故D正確。故選BD。8．物理必修一教材封面如圖。由于相機存在固定的曝光時間，照片中呈現(xiàn)的下落的砂粒并非砂粒本身的形狀，而是成了一條條模糊的徑跡，砂粒的疏密分布也不均勻。若近似認為砂粒從出口下落的初速度為0.忽略空氣阻力，不計砂粒間的相互影響，設(shè)砂粒隨時間均勻漏下，以下推斷正確的是（）A．出口下方處的徑跡長度約是處的倍B．出口下方處的徑跡長度約是處的2倍C．出口下方范圍內(nèi)砂粒數(shù)約與范圍砂粒數(shù)相等D．出口下方范圍內(nèi)砂粒數(shù)約為范圍砂粒數(shù)的倍【答案】AC【詳解】AB．根據(jù)可知，出口下方4cm處速度約為2cm處的倍，出口下方4cm處的徑跡長度約是2cm處的倍，故A正確，B錯誤；C．根據(jù)初速度為零的勻變速運動在相鄰相等時間內(nèi)的位移之比為1：3：5…可知從出口下落0～3cm與3～12cm的時間是相等的，因砂粒隨時間均勻漏下，可知出口下方0～3cm范圍內(nèi)的砂粒數(shù)約與3～12cm范圍的砂粒數(shù)相等，故C正確。D．出口下方0～3cm運動時間為出口下方0～9cm運動時間為則出口下方3～9cm運動時間為其中由于砂粒隨時間均勻漏下，則出口下方0～3cm范圍內(nèi)砂粒數(shù)約為3～9cm范圍砂粒數(shù)的倍，故D錯誤。故選AC。9．某同學(xué)在墻前連續(xù)拍照時，恰好有一白色小石子從墻前的某高處由靜止落下，拍攝到石子下落過程中的一張照片如圖所示。由于石子的運動，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。已知每層磚的平均厚度為6.0cm。這個照相機的曝光時間為則（g取10m/s2）（）A．石子下落到A位置時的速度約為60m/sB．石子下落到A位置時的速度約為6.0m/sC．石子下落到A位置所需的時間約為0.6sD．石子下落到A位置所需的時間約為1.2s【答案】BC【詳解】由圖可以看出，在曝光的時間內(nèi)，石子下降了大約有兩層磚的厚度，所以AB段的平均速度為由于時間極短，石子下落到A位置的速度近似等于曝光時間內(nèi)的平均速度，則有根據(jù)可得石子下落到A位置所需的時間約為故選BC。10．如圖所示，兩個小球a、b通過長為l的輕繩連接，現(xiàn)用手拿著上端的小球a由靜止釋放兩球，釋放時小球a距離地面的高度為h，兩個小球相繼落地的時間間隔為Δt，兩個小球落地后不再反彈，不考慮空氣阻力，則下列說法中正確的是（）A．小球a落地速度比小球b落地速度小B．兩個小球從釋放至最后都落地的過程中，輕繩的拉力一直為零C．若增大h，則兩個小球相繼落地的時間間隔Δt變小D．若增大h，則兩個小球相繼落地的時間間隔Δt變大【答案】BC【詳解】AB．b落地前，以a、b為整體，可知整體做自由落體運動，輕繩的拉力為0；b落地后，繩子松弛，輕繩的拉力仍為0，繼續(xù)a做自由落體運動，則有，可知小球a落地速度比小球b落地速度大，故A錯誤，B正確；CD．若增大h，則小球b落地時，小球a的速度越大，則根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律有可知，兩個小球相繼落地的時間間隔一定變小，故C正確，D錯誤。故選BC。11．如圖所示，長為的細直桿位于高的圓筒正上方處．由靜止釋放直桿讓其豎直自由下落，當直桿的下端即將進入圓筒時釋放圓筒讓圓筒豎直做自由落體運動（取），則下列說法正確的是（）A．直桿端剛進入圓筒時的速度大小為B．直桿穿過圓筒的時間為C．直桿穿過圓筒的過程中下落的高度為D．直桿剛?cè)看┏鰣A筒時的速度為【答案】AD【詳解】A．直桿A端剛進入圓筒時的速度大小為選項A正確；B．當直桿的下端即將進入圓筒時釋放圓筒讓圓筒豎直做自由落體運動，則兩者的加速度相同，則直桿AB相對圓筒MN做勻速運動，則直桿穿過圓筒的時間為選項B錯誤；C．直桿穿過圓筒的過程中，MN下落的高度為直桿AB下落的高度為選項C錯誤；D．直桿從開始下落到剛?cè)看┏鰣A筒時用時間為則直桿剛?cè)看┏鰣A筒時的速度為選項D正確。故選AD。12．如圖所示，在一個桌面上方有三個金屬小球a、b、c，離桌面高度分別為。若先后順次釋放a、b、c，三球剛好同時落到桌面上，不計空氣阻力，則（）A．三者到達桌面時的速度大小之比是B．三者運動時間之比為3∶2∶1C．b與a開始下落的時間差小于c與b開始下落的時間差D．三個小球運動的加速度與小球的質(zhì)量有關(guān)【答案】AC【詳解】A．根據(jù)可得故到達桌面時的速度之比故A正確；根據(jù)得三者運動時間之比故B錯誤；C．b與a開始下落時間差c與b開始下落的時間差故C正確；D．三個小球的加速度與重力和質(zhì)量無關(guān)，等于重力加速度，故D錯誤。故選AC。13．兩個同學(xué)用如圖甲所示的裝置，研究自由落體運動的規(guī)律，并從打下的若干紙帶中選出了如圖乙所示的一條，標出5個計數(shù)點（每兩點間還有3個點沒有畫出來），已知打點計時器打出兩個相鄰點的時間是。請你完成下列任務(wù)：(1)關(guān)于打點計時器說法，下列正確的有__________。A．如果將交流電源改為直流電源，打點計時器連續(xù)打兩個點的時間間隔保持不變B．紙帶速度越大，每打兩個點的時間間隔就越短C．打點計時器連續(xù)打兩個點的時間間隔由電源的頻率決定D．在使用打點計時器時，應(yīng)該先啟動打點計時器，再釋放物體讓其運動(2)在下列儀器和器材中，還需要使用的有__________。A．電壓可調(diào)的直流電源B．刻度尺C．天平D．秒表E．電壓合適的交流電源(3)根據(jù)紙帶中的數(shù)據(jù)，可以判斷自由落體運動是運動。(4)在打點計時器打出B點時重物的速度大小為，重物下落的加速度大小為。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）【答案】(1)CD(2)BE(3)勻加速直線(4)1.549.60【詳解】（1）A．將交流源電改為直流電源，打點計時器不能工作，故A錯誤；BC．打點的周期與交流電的頻率互為倒數(shù)，即打點周期由交流電的頻率決定，與紙帶的速度無關(guān)，故B錯誤，C正確；D．開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后釋放紙帶讓紙帶（隨物體）開始運動，如果先放開紙帶開始運動，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故D正確。故選CD。（2）打點計時器要使用電壓合適的交流電源，不能使用直流電；實驗中還要用刻度尺測量紙帶上的點跡間的距離；打點計時器本身能計時，所以不需要秒表；研究小車速度隨時間變化實驗中不需要知道力的大小和小車的質(zhì)量，所以不需要天平，需要使用的是電壓合適的50Hz交流電源和刻度尺。故選BE。（3）任意兩個連續(xù)相等的時間間隔T內(nèi)，位移之差應(yīng)該是一個常量，故自由落體是勻加速直線運動。（4）[1]標出5個計數(shù)點（每兩點間還有3個點沒有畫出來），已知打點計時器打出兩個相鄰點的時間是0.02s，則兩計數(shù)點的時間間隔為0.08s，由B點速度為[2]根據(jù)重物下落的加速度大小為14．某實驗小組同學(xué)利用電火花打點計時器研究自由落體運動。裝置如圖甲所示，同學(xué)們調(diào)整好儀器，松開紙帶，使重物下落，打點計時器就會在紙帶上打出一系列的點。（1）實驗過程中，下列實驗操作中錯誤的有。A．重物應(yīng)選用體積較大且質(zhì)量較小的B．電火花打點計時器供電使用220V直流電源C．實驗開始時，應(yīng)先放手讓重錘拖著紙帶運動，再通電讓打點計時器工作D．打點結(jié)束后，先斷開打點計時器電源，再取下紙帶進行研究（2）該小組的同學(xué)得到一條清晰的紙帶如圖乙所示，并在其上依次取A、B、C、D、E、F、G共7個計時點。已知打點計時器電源的工打點E時的速度大小為作頻率為f，則v=；為減小誤差，需要充分利用數(shù)據(jù)，則計算出加速度大小的表達式應(yīng)為。（用題干和圖中給出的字母表示）（3）如果當時電源中交變電流的頻率小于f，但做實驗的同學(xué)并不知道，那么由此測量計算出的加速度值比實際值偏（填“大”或“小”）。【答案】BC/CB