【走向高考】2022屆高三物理人教版一輪復(fù)習(xí)習(xí)題：第1章-第3講自由落體和豎直上拋

第3講一、選擇題(1～4為單選題，5～8為多選題)1．關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻速直線運(yùn)動(dòng)B．物體剛下落時(shí)，速度和加速度都為零C．物體的質(zhì)量越大，下落時(shí)加速度就越大D．物體在下落的過(guò)程中，每秒速度都增加9.8m/s[答案]D[解析]本題考查對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的理解。自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)；物體剛下落時(shí)，速度為零，但加速度不為零，故B錯(cuò)；物體下落的加速度與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)；自由落體加速度為9.8m/s2，表示每秒鐘速度增加9.8m/s，故D正確。2.(2022·忻州一中、康杰中學(xué)、臨汾一中、長(zhǎng)治二中高三四校一聯(lián))伽利略為了爭(zhēng)辯自由落體的規(guī)律，將落體試驗(yàn)轉(zhuǎn)化為有名的“斜面試驗(yàn)”，對(duì)于這個(gè)爭(zhēng)辯過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．斜面試驗(yàn)是一個(gè)抱負(fù)試驗(yàn)B．斜面試驗(yàn)放大了重力的作用，便于測(cè)量小球運(yùn)動(dòng)的路程C．通過(guò)對(duì)斜面試驗(yàn)的觀看與計(jì)算，直接得到落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律D．不直接做落體試驗(yàn)是由于當(dāng)時(shí)時(shí)間測(cè)量不夠精確[答案]D[解析]伽利略認(rèn)為初速度為零的落體，速度隨時(shí)間變化是均勻的，那么落體通過(guò)的位移就與時(shí)間的二次方成正比，只要測(cè)出落體通過(guò)不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)落體的速度是否隨時(shí)間均勻變化。但伽利略時(shí)代是用滴水計(jì)時(shí)，不能測(cè)量時(shí)間，所以伽利略利用斜面來(lái)沖淡重力。所以正確選項(xiàng)為D選項(xiàng)。3.(2022·河南靈寶質(zhì)檢)如圖所示，一個(gè)小球從地面豎直上拋。已知小球兩次經(jīng)過(guò)較低點(diǎn)A的時(shí)間間隔為T(mén)A，兩次經(jīng)過(guò)較高點(diǎn)B的時(shí)間間隔為T(mén)B，重力加速度為g，則A、B兩點(diǎn)間的距離為()A.eq\f(TA－TBg,2) B.eq\f(T\o\al(2,A)－T\o\al(2,B)g,2)C.eq\f(T\o\al(2,A)－T\o\al(2,B)g,4) D.eq\f(T\o\al(2,A)－T\o\al(2,B)g,8)[答案]D[解析]依據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，A、B兩點(diǎn)離最高點(diǎn)的高度分別為hA＝eq\f(1,2)g(eq\f(TA,2))2＝eq\f(1,8)gTeq\o\al(2,A)，hB＝eq\f(1,2)g(eq\f(TB,2))2＝eq\f(1,8)gTeq\o\al(2,B)，A、B兩點(diǎn)間的距離Δh＝hA－h(huán)B＝eq\f(T\o\al(2,A)－T\o\al(2,B)g,8)，故D正確。4．(2022·呼和浩特質(zhì)檢)在以速度v勻速上升的電梯內(nèi)豎直向上拋出一個(gè)小球，電梯內(nèi)觀看者觀察小球經(jīng)時(shí)間t達(dá)到最高點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，則有()A．地面上的人觀察球拋出時(shí)的速度為v0＝gtB．電梯中的人觀察球拋出時(shí)的速度為v0＝gtC．地面上的人觀察球上升的最大高度為h＝eq\f(1,2)gt2D．地面上的人觀察球上升的時(shí)間也為t[答案]B[解析]以電梯為參考系，依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，電梯中的人觀察球拋出時(shí)的速度為v0＝gt，選項(xiàng)B正確；以地面為參考系，地面上的人觀察球拋出時(shí)的速度為gt＋v，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電梯中的人看到球的速度為零，只是球的速度與電梯的速度相同，實(shí)際上球此時(shí)相對(duì)地面的速度為v，電梯中的人看到球上升的最大高度等于eq\f(1,2)gt2，上升的時(shí)間為t，地面上的人觀察球上升的最大高度大于eq\f(1,2)gt2，上升時(shí)間大于t，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。5．一物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力)，初速度為30m/s，當(dāng)物體的位移為25m時(shí)，經(jīng)受的時(shí)間為(g取10m/s2)()A．1s B．2sC．5s D．3s[答案]AC[解析]依據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有h＝v0t－eq\f(1,2)gt2代入數(shù)據(jù)得關(guān)系式25＝30t－eq\f(1,2)×10t2解得t1＝1s，t2＝5st1＝1s物體在上升階段，t2＝5s物體在下降階段，選項(xiàng)A、C正確。6．(2021·臨沂模擬)將甲乙兩小球先后以同樣的速度在距地面不同高度處豎直向上拋出，拋出時(shí)間相隔2s，它們運(yùn)動(dòng)的v－t圖象分別如直線甲、乙所示。則()A．t＝2s時(shí)，兩球高度相差肯定為40mB．t＝4s時(shí)，兩球相對(duì)于各自拋出點(diǎn)的位移相等C．兩球從拋出至落到地面所用的時(shí)間間隔相等D．甲球從拋出至達(dá)到最高點(diǎn)的時(shí)間間隔與乙球的相等[答案]BD[解析]t＝2s時(shí)甲上升的高度h＝eq\f(30＋10,2)×2m＝40m，由于甲、乙拋出點(diǎn)間的距離未知，因此不同確定兩球此時(shí)的高度差，A錯(cuò)；t＝4s時(shí)，甲球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為4s，乙球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為2s，由圖象可知，這是甲、乙做豎直上拋的一個(gè)對(duì)稱時(shí)間，相對(duì)各自拋出點(diǎn)的位移相等，B項(xiàng)正確；由于兩球拋出點(diǎn)不在同一高度，因此兩球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不等，落到地面的時(shí)間間隔不能確定，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖可知，兩球拋出初速度相等，因此從拋出至達(dá)到最高點(diǎn)的時(shí)間間隔相同，均為3s，D項(xiàng)正確。7．(2022·廣州模擬)如圖所示，小球從豎直磚墻某位置由靜止釋放，用頻閃照相機(jī)在同一底片上多次曝光，得到了圖中1、2、3、4、5…所示小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每次曝光的位置。連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為T(mén)，每塊磚的厚度為d，依據(jù)圖中的信息，下列推斷正確的是()A．位置“1”是小球釋放的初始位置B．小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．小球下落的加速度為eq\f(d,T2)D．小球在位置“3”的速度為eq\f(7d,2T)[答案]BCD[解析]由題圖可知相鄰時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)的位移分別為2d,3d,4d,5d，所以小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位置“1”不是小球釋放的初始位置，由位移差Δs＝aT2得小球下落的加速度為a＝eq\f(d,T2)，小球在位置“3”的速度為eq\x\to(v)＝eq\f(s,t)＝eq\f(3d＋4d,2T)＝eq\f(7d,2T)。故B、C、D均正確。8．在某一高度以v0＝20m/s的初速度豎直上拋一個(gè)小球(不計(jì)空氣阻力)，當(dāng)小球速度大小為10m/s時(shí)，以下推斷正確的是(g取10m/s2)()A．小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為15m/s，方向向上B．小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為5m/s，方向向下C．小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為5m/s，方向向上D．小球的位移大小肯定是15m[答案]ACD[解析]小球被豎直上拋，做的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，平均速度可以用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度公式v＝eq\f(v0＋vt,2)求，規(guī)定向上為正，當(dāng)小球的末速度為向上10m/s時(shí)，vt＝10m/s，用公式求得平均速度為15m/s，方向向上，A正確；當(dāng)小球的末速度為向下10m/s時(shí)，vt＝－10m/s，用公式求得平均速度為5m/s，方向向上，C正確；由于末速度大小為10m/s時(shí)，球的位置肯定，距起點(diǎn)的位移x＝eq\f(v\o\al(2,0)－v\o\al(2,t),2g)＝15m，D正確。二、非選擇題9．利用水滴下落可以測(cè)量重力加速度g，調(diào)整水龍頭，讓水一滴一滴地流出，在水龍頭的正下方放一盤(pán)子，調(diào)整盤(pán)子的高度，使一滴水滴遇到盤(pán)子時(shí)，恰好有另一滴水從水龍頭開(kāi)頭下落，而空中還有兩個(gè)正在下落的水滴，測(cè)出水龍頭處到盤(pán)子的高度為h(m)，再用秒表測(cè)量時(shí)間，從第一滴水離開(kāi)水龍頭開(kāi)頭，到第N滴水落至盤(pán)中，共用時(shí)間為T(mén)(s)，當(dāng)?shù)谝坏嗡涞奖P(pán)子時(shí)，其次滴水離盤(pán)子的高度為_(kāi)_______m，重力加速度g＝________m/s2。[答案]eq\f(5,9)h2(N＋2)2h/9T2[解析]由于任意兩滴水之間的時(shí)間間隔相等，設(shè)任意兩滴水之間的時(shí)間間隔為t，第一滴水下落的時(shí)間為3t，則有h＝eq\f(1,2)g(3t)2第一滴水落到盤(pán)子時(shí)，其次滴水下落的時(shí)間為2t則其次滴水離盤(pán)子的高度為h′＝h－eq\f(1,2)g(2t)2＝h－eq\f(4,9)h＝eq\f(5,9)h又(N＋2)t＝T故g＝eq\f(2h,9t2)＝2(N＋2)2h/9T2。10．一物體自空中O處自由下落，途經(jīng)A點(diǎn)后落到地面上B點(diǎn)，已知物體在B點(diǎn)處的速度是A點(diǎn)處速度的eq\f(4,3)，A、B間距離為7m，求O點(diǎn)離地面的高度。[答案]16m[解析]由自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律vt＝gt及h＝eq\f(1,2)gt2知vA＝gt1，vB＝gt2，hA＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)hB＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,2)，vB＝eq\f(4,3)vA，hB－h(huán)A＝7m聯(lián)立可得hB＝16m11.如圖所示，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的細(xì)桿AB，從靜止開(kāi)頭下落，求它的B端開(kāi)頭通過(guò)距下端h處的P點(diǎn)到A端恰好通過(guò)P點(diǎn)所用的時(shí)間。[答案]eq\r(\f(2h＋L,g))－eq\r(\f(2h,g))[解析]由于細(xì)桿各部分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同，可以將細(xì)桿轉(zhuǎn)化為一個(gè)點(diǎn)，例如只爭(zhēng)辯桿的A點(diǎn)。A下落高度為h時(shí)，桿的B端開(kāi)頭通過(guò)P點(diǎn)，A點(diǎn)下落(h＋L)時(shí)桿完全通過(guò)P點(diǎn)。從A開(kāi)頭下落到桿恰好全部通過(guò)P點(diǎn)所用的時(shí)間為t1＝eq\r(\f(2h＋L,g))，A點(diǎn)下落h所用的時(shí)間t2＝eq\r(\f(2h,g))，所以桿的B端開(kāi)頭通過(guò)P點(diǎn)到A端恰好通過(guò)P點(diǎn)所用的時(shí)間為t＝t1－t2＝eq\r(\f(2h＋L,g))－eq\r(\f(2h,g))。12.2022年8月10號(hào)，倫敦奧運(yùn)會(huì)進(jìn)行了女子十米跳臺(tái)的決賽，我國(guó)選手陳若琳以422.30分成功奪冠，她也成為該項(xiàng)目單人、雙人均衛(wèi)冕的第一人。陳若琳的體重約為47kg，身高約為1.58m，她站在離水面10m高的跳臺(tái)上，重心離跳臺(tái)面的高度約為0.80m，豎直向上躍起后重心上升0.45m到達(dá)最高點(diǎn)，入水時(shí)身體豎直，當(dāng)手觸及水面時(shí)伸直雙臂做一個(gè)翻掌壓水花的動(dòng)作，如圖所示，這時(shí)陳若琳的重心離水面約為0.80m設(shè)運(yùn)動(dòng)員在入水及在水中下沉的過(guò)程中受到水的作用力大小不變。空氣阻力可忽視不計(jì)，重力加速度g＝10m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)求陳若琳從離開(kāi)跳臺(tái)到手觸及水面的過(guò)程中可用于完成一系列動(dòng)作的時(shí)間。(2)若陳若琳入水后重心下沉到離水面約2.2m處速度變?yōu)榱?，試估算水?duì)陳若琳的阻力的大小。[答案](1)1.7s(2)2.1×103N[解析](1)陳若琳躍起后可看作豎直向上的勻減速運(yùn)動(dòng)，重心上升的高度h1＝0.45m，設(shè)起跳速度為v0，則veq\o\al(2,0)＝2gh1上升過(guò)程的時(shí)間t1＝eq\f(v0,g)，解得t1＝eq\r(\f(2h1,g))＝0.3s陳若琳從最高處自由下落到手觸及水面的過(guò)程中重心下落的高度h＝10.45m，設(shè)下落過(guò)程的時(shí)間為t2，則h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,2)，解得t2＝eq\r(\f(2h,g))＝1.4s陳若琳要完成一系列動(dòng)作可利用的時(shí)間t＝t1＋t2＝1.7s。(2)陳若琳的手觸及水面到她的重心下沉到離水面約2.2m處的位移x＝3.0m手觸及水面時(shí)的瞬時(shí)速度v＝eq\r(2gh)設(shè)水對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力為Ff，依據(jù)動(dòng)能定理有(mg－Ff)x＝0－eq\f(1,2)mv2解得Ff＝2.1×103N。13．(2022·課標(biāo)全國(guó)Ⅱ)2022年10月，奧地利極限運(yùn)動(dòng)員菲利克斯·鮑姆加特納乘氣球升至約39km的高空后跳下，經(jīng)過(guò)4分20秒到達(dá)距地面約1.5km的高度處，打開(kāi)降落傘并成功落地，打破了跳傘運(yùn)動(dòng)的多項(xiàng)世界紀(jì)錄。取重力加速度的大小g＝10m/s2。(1)若忽視空氣阻力，求該運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)頭下落至1.5km高度處所需的時(shí)間及其在此處速度的大小。(2)實(shí)際上，物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到空氣的阻力，高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力的大小可近似表示為Ff＝kv2，其中v為速率，k為阻力系數(shù)，其數(shù)值與物體的外形、橫截面積及空氣密度有關(guān)，已知該運(yùn)動(dòng)員在某段時(shí)間內(nèi)高速下落的v－t圖象如圖所示，若該運(yùn)動(dòng)員和所帶裝備的總質(zhì)量m＝100kg，試估算該運(yùn)動(dòng)員在達(dá)到最大速度時(shí)所受的阻力系數(shù)。(結(jié)果保留1位有效數(shù)