2023-2024學(xué)年高一物理人教版必修一2.4. 自由落體運(yùn)動(dòng)同步練習(xí)含解析

第第頁2023-2024學(xué)年高一物理人教版必修一2.4.自由落體運(yùn)動(dòng)同步練習(xí)（含解析）4.自由落體運(yùn)動(dòng)

學(xué)校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________

一、單選題

1.如圖所示，是伽利略為了研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，將落體實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為著名的沿斜面運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)利用斜面做實(shí)驗(yàn)主要是考慮到()

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)便于測量小球運(yùn)動(dòng)的速度B.實(shí)驗(yàn)時(shí)便于測量小球運(yùn)動(dòng)的路程

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)便于測量小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間D.實(shí)驗(yàn)時(shí)便于測量小球運(yùn)動(dòng)的加速度

2.一攀巖者以的速度勻速向上攀登，途中碰落了巖壁上的石塊，石塊自由下落，后攀巖者聽到石塊落地的聲音，此時(shí)他離地面的高度約為()

A.B.C.D.

3.兩個(gè)小球從兩個(gè)不同高度處自由下落，結(jié)果同時(shí)到達(dá)地面，下列選項(xiàng)的四幅圖中，能正確表示它們的運(yùn)動(dòng)的是()

A.B.

C.D.

4.從地面豎直上拋一物體的同時(shí)，在離地面高處有相同質(zhì)量的另一物體開始做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩物體在空中同時(shí)到達(dá)距地面高處時(shí)速率都為兩物體不會(huì)相碰，則下列說法正確的是()

A.

B.物體豎直上拋的初速度大小是物體落地時(shí)速度大小的倍

C.物體、在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等

D.兩物體落地前相對速度越來越小

5.如圖所示，，兩個(gè)質(zhì)量不同的小球從同一地點(diǎn)的不同高度處做自由落體運(yùn)動(dòng)，結(jié)果同時(shí)到達(dá)地面，下列有關(guān)兩球運(yùn)動(dòng)情況的描述中合理的是()

A.若，則兩球可能同時(shí)開始釋放

B.若，則球可能比球先釋放

C.若，則兩球落地時(shí)速度大小可能相等

D.不管兩球質(zhì)量關(guān)系怎樣，球一定比球先釋放

6.小球從一定高度處由靜止下落，與地面碰撞后回到原高度再次下落，重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)．取小球的落地點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，豎直向上為正方向．下列速度和位置的關(guān)系圖像中，能描述該過程的是()

A.B.C.D.

7.在地質(zhì)、地震、勘探、氣象與地球物理等領(lǐng)域的研究中，需要精確的重力加速度值，值可由實(shí)驗(yàn)精確測定。近年來有一種測值的方法叫“對稱自由下落法”：將真空長直管沿豎直方向放置，自其中點(diǎn)向上拋小球又落至原處的時(shí)間為，在小球運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過比點(diǎn)高的點(diǎn)，小球離開點(diǎn)至又回到點(diǎn)所用的時(shí)間為，測得、和，可求得等于()

A.B.C.D.

8.如圖所示，一棟高為的三層樓房，每層樓高相等，且每層樓墻壁正中間有一個(gè)高為的窗戶?，F(xiàn)將一石塊從樓頂邊緣自由釋放，不計(jì)空氣阻力，以下說法正確的是溫馨提示：請勿高空拋物()

A.石塊依次到達(dá)三個(gè)窗戶上邊緣的速度大小之比為

B.石塊依次通過三個(gè)窗戶的平均速度大小之比為

C.石塊依次到達(dá)三個(gè)窗戶下邊緣的時(shí)間之比為

D.石塊依次通過三個(gè)窗戶的時(shí)間之比為

二、多選題

9.在不計(jì)空氣阻力的情況下，某物體以的初速度從地面豎直上拋，取重力加速度取，則下列判斷正確的是()

A.物體在末上升到最高點(diǎn)B.第末和第末物體的速度相同

C.前內(nèi)物體的平均速度大小為D.前內(nèi)物體的位移大小為

10.下雨時(shí)雨水從屋檐滴落是生活中常見的現(xiàn)象，如圖所示．假設(shè)屋檐某一位置每隔相同的時(shí)間無初速滴落一滴雨滴，不計(jì)空氣阻力，雨滴可看成質(zhì)點(diǎn)，且處在無風(fēng)的環(huán)境中．對于在空中的相鄰雨滴的說法正確的是()

A.相鄰雨滴之間的距離保持不變B.相鄰雨滴之間的距離越來越大

C.相鄰雨滴之間的速度之差保持不變D.相鄰雨滴之間的速度之差越來越大

11.伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要遇到了兩個(gè)問題：無精確的計(jì)時(shí)儀器；無測瞬時(shí)速度的工具。關(guān)于伽利略解決上述問題的辦法，下列說法正確的是()

A.利用替代解決了問題

B.利用替代解決了問題

C.利用斜面上小球的運(yùn)動(dòng)替代自由落體運(yùn)動(dòng)解決了問題

D.利用替代解決了問題

12.甲、乙兩個(gè)物體，甲的質(zhì)量為，乙的質(zhì)量為，不計(jì)空氣阻力，甲從高處自由落下，后乙從同樣高處自由落下，此后在兩物體落地之前，下列說法中正確的是()

A.同一時(shí)刻甲的速度大

B.同一時(shí)刻兩物體的速度差不斷增大

C.落地之前甲和乙的高度之差不變

D.兩物體各自下落最后所用的時(shí)間是相同的

13.在物體自高為的塔頂自由落下的同時(shí)，物體自塔底以初速度豎直上拋，且、兩物體在同一直線上運(yùn)動(dòng)。重力加速度為，下面說法正確的是()

A.若，則兩物體在上升過程中相遇

B.若，則兩物體在地面相遇

C.若，則兩物體相遇時(shí)正在下落

D.若，則兩物體恰好在落地瞬間相遇

三、實(shí)驗(yàn)題

14.某同學(xué)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?/p>

請完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟：按圖安裝實(shí)驗(yàn)器材并連接電源；豎直提起系有重物的紙帶，使重物__________填“靠近”或“遠(yuǎn)離”計(jì)時(shí)器下端；__________，__________，使重物自由下落；關(guān)閉電源，取出紙帶；換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)；

如圖和所示是實(shí)驗(yàn)獲得的兩條紙帶，應(yīng)選取__________填“”或“”圖所示的紙帶來計(jì)算重力加速度，在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下，得到的結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要原因是空氣阻力和____________________。

15.在學(xué)習(xí)了“自由落體運(yùn)動(dòng)”后，小明同學(xué)想測定自己學(xué)校所在處的重力加速度，于是他用手機(jī)的慢動(dòng)作功能拍攝了物體自由下落的視頻得到多張圖片，利用圖片中球的位置來得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

下列器材中，最適合作為研究對象的是________填正確答案標(biāo)號．

A.乒乓球

B.小塑料球

C.小鋼球

D.籃球

下列操作步驟的正確順序是________填步驟前序號

把刻度尺豎直固定在墻上

捏住研究對象，從刻度尺旁由靜止釋放

手機(jī)固定在三腳架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置

打開手機(jī)慢動(dòng)作功能，開始攝像

停止攝像，從視頻中選取適當(dāng)?shù)膸追鶊D片進(jìn)行研究

從視頻中選取三幅圖片，圖片中研究對象和對應(yīng)刻度如圖乙所示，已知相鄰兩幅圖片間的時(shí)間間隔為，刻度尺的分度值是，由此測得學(xué)校所在處的重力加速度值為________。結(jié)果保留兩位有效數(shù)字

16.某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示裝置來測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要操作如下?/p>

安裝實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)節(jié)試管夾小鐵球、光電門和紙杯在同一豎直線上；

打開試管夾，由靜止釋放小鐵球，用光電計(jì)時(shí)器記錄小鐵球在兩個(gè)光電門間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，并用刻度尺圖上未畫出測量出兩個(gè)光電門之間的高度，計(jì)算出小鐵球通過兩光電門間的平均速度；

保持光電門的位置不變，改變光電門的位置，重復(fù)的操作．測出多組和，計(jì)算出對應(yīng)的平均速度；

畫出圖像．

請根據(jù)實(shí)驗(yàn)，回答如下問題．

設(shè)小鐵球到達(dá)光電門時(shí)的速度為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹閯t小鐵球通過兩光電門間的平均速度的表達(dá)式為_________用、和表示

實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)

請?jiān)趫D乙中畫出圖像．

根據(jù)圖像，可以求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萠_____，試管夾到光電門的高度約為___________以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字

四、計(jì)算題

17.年月日時(shí)分，嫦娥四號探測器成功發(fā)射，開啟了人類登陸月球背面的探月新征程，距離年實(shí)現(xiàn)載人登月更近一步．若你通過努力學(xué)習(xí)、刻苦訓(xùn)練有幸成為中國登月第一人，而你為了測定月球表面附近的重力加速度進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：在月球表面上空讓一個(gè)小球由靜止開始自由下落，測出下落高度時(shí)，下落的時(shí)間正好為求：

月球表面的重力加速度；

小球下落過程中，最初內(nèi)和最后內(nèi)的位移之比．

18.如圖所示，一根直棒長度為，用手提著其上端，在其下端的正下方處有一長度為、內(nèi)徑比直棒大得多的空心豎直管，放開后讓直棒做自由落體運(yùn)動(dòng)重力加速度取。求：

直棒通過該空心管所用的時(shí)間結(jié)果保留兩位小數(shù)；

直棒離開空心管時(shí)的速度。

19.為了測量一座高樓的高度，某人設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：在一根長為的繩兩端各拴一重球，一人站在樓頂上，手執(zhí)繩上端由靜止釋放，使其自由落下，另一個(gè)人在樓下測量兩球落地的時(shí)間差，即可根據(jù)、、得出樓的高度．不計(jì)空氣阻力

從原理上講，這個(gè)方案是否可行？

從實(shí)際測量來看，你估計(jì)最大困難是什么？

若測得，，取，請估算樓高為多少．

20.如圖所示，有一鋼管豎直懸掛在點(diǎn)下方，鋼管長度為，其下端到地面的高度為，在鋼管正下方地面上有一玩具槍可豎直向上發(fā)射速度大小為的彈丸，如果剪斷懸掛鋼管的細(xì)線后發(fā)射彈丸，鋼管始終保持豎直，在鋼管落地前彈丸進(jìn)入鋼管中，重力加速度大小為，不計(jì)空氣阻力，求：

剪斷細(xì)線后多長時(shí)間彈丸進(jìn)入鋼管；

要使彈丸在空中進(jìn)入鋼管，發(fā)射速度的最小值；

若、、的大小分別為、、，則彈丸在鋼管外部運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

答案和解析

1.【答案】

【解析】

【分析】

本題考查了伽利略運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究；要了解伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”的歷史背景，以及實(shí)驗(yàn)方法，體會(huì)實(shí)驗(yàn)在物理中的重要作用。

根據(jù)其歷史背景我們知道，之所以采用“斜面實(shí)驗(yàn)”，是由于礙于當(dāng)時(shí)對時(shí)間的測量技術(shù)、手段落后。

【解答】

自由落體下落時(shí)間很短，在伽利略時(shí)代，沒有先進(jìn)的測量手段和工具，為了“沖淡”重力作用，采用斜面做實(shí)驗(yàn)，其實(shí)就是為了使小球下落時(shí)間長些，減小實(shí)驗(yàn)誤差；

故C正確，ABD錯(cuò)誤。

2.【答案】

【解析】

【分析】

石頭下落后做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)，不需要考慮聲音傳播的時(shí)間，即可求解下落的距離。

本題關(guān)鍵明確自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式求解即可。

【解答】

內(nèi)石塊自由下落，內(nèi)攀巖者勻速上升，此時(shí)他離地面的高度為

，約為，故選C。

3.【答案】

【解析】由題意可知，兩個(gè)小球從兩個(gè)不同高度處自由下落，初速度為零，同時(shí)到達(dá)地面說明兩球不是同時(shí)下落，且高度大的小球應(yīng)先下落，則其在圖像中圖線與軸所包圍的圖形面積應(yīng)大一些；

在下落過程中兩者的加速度相同，則圖像斜率相同，兩圖線應(yīng)平行，則、B錯(cuò)誤；

高度大的小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間長，則末速度要大一些，而中二者末速度相同，故D錯(cuò)誤，C正確。

4.【答案】

【解析】設(shè)、兩物體到達(dá)距地面高時(shí)所用時(shí)間為，則根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有：

，，

設(shè)物體豎直上拋的初速度為，則有，，

解得，，故A正確；

物體豎直上拋的初速度，設(shè)物體落地時(shí)的速度為，則有，

由項(xiàng)分析知，，聯(lián)立解得，所以，故B錯(cuò)誤；

根據(jù)豎直上拋的對稱性可知物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，

物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，故C錯(cuò)誤；

兩物體的加速度相同，在相同時(shí)間內(nèi)速度變化量相同，落地前相對速度保持不變，故D錯(cuò)誤。

5.【答案】

【解析】兩球均做自由落體運(yùn)動(dòng)，則下落的加速度與質(zhì)量無關(guān)，均為，根據(jù)，可知球在空中下落時(shí)間較長，又因?yàn)閮汕蛲瑫r(shí)落地，則不管兩球質(zhì)量關(guān)系怎樣，球一定比球先釋放，選項(xiàng)D正確，、B錯(cuò)誤．小球落地時(shí)的速度大小，則不管兩球質(zhì)量關(guān)系怎樣，一定有，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．

6.【答案】

【解析】小球從一定高度處由靜止下落，與地面碰撞后能回到原高度，重復(fù)原來的過程．以小球落地點(diǎn)為原點(diǎn)，小球速度為零時(shí)位移最大，速度最大時(shí)位移為零．設(shè)小球下落高度為，則小球速度大小與位移的關(guān)系滿足，項(xiàng)正確．

7.【答案】

【解析】

【分析】

本題考查了豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對稱性，物體做豎直上拋時(shí)其上升到最高點(diǎn)所用時(shí)間和落回所用時(shí)間相等，整個(gè)過程為勻變速運(yùn)動(dòng)，可以看作先向上的勻減速運(yùn)動(dòng)，然后向下的自由落體運(yùn)動(dòng)兩部分組成。

分析物體運(yùn)動(dòng)的形式，根據(jù)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，選擇相應(yīng)的規(guī)律求解是解決運(yùn)動(dòng)問題的基本思路，要在學(xué)習(xí)中不斷培養(yǎng)解題思路。

【解答】

將小球的運(yùn)動(dòng)過程分為豎直向上的勻減速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)，由對稱性可知，則小球從最高點(diǎn)下落到點(diǎn)所用時(shí)間為，下落到點(diǎn)的速度；

小球從最高點(diǎn)下落到點(diǎn)所用時(shí)間為，則下落到點(diǎn)的速度，

則從點(diǎn)下落到點(diǎn)的平均速度；

從點(diǎn)下落到點(diǎn)的時(shí)間為，

由可得，故A項(xiàng)正確。

8.【答案】

【解析】石塊依次到達(dá)三個(gè)窗戶上邊緣的位移分別為、、，根據(jù)可知，石塊依次到達(dá)三個(gè)窗戶上邊緣的速度大小之比為，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

石塊依次到達(dá)三個(gè)窗戶上邊緣和下邊緣的位移分別為、、、、、，

根據(jù)可知，石塊依次到達(dá)三個(gè)窗戶上邊緣和下邊緣的速度大小之比為，則根據(jù)可知，石塊依次通過三個(gè)窗戶的平均速度大小之比為

根據(jù)可知，石塊依次通過三個(gè)窗戶的時(shí)間之比為：

，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤；

石塊依次到達(dá)三個(gè)窗戶下邊緣的位移為、、，根據(jù)可知，石塊依次到達(dá)三個(gè)窗戶下邊緣的時(shí)間之比為，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

9.【答案】

【解析】取向上為正，根據(jù)速度時(shí)間的關(guān)系式，，可知物體在末上升到最高點(diǎn)，故A正確；

第末的速度為，

第末的速度，所以第末與第末物體的速度大小相同，方向相反，故B錯(cuò)誤；

豎直上拋運(yùn)動(dòng)是初速度向上、加速度向下的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，而對于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，故前內(nèi)的平均速度等于第末的瞬時(shí)速度，

故，故C正確；

根據(jù)平均速度公式可得，前內(nèi)物體的位移為，故D錯(cuò)誤。

10.【答案】

【解析】

【分析】兩物體均做自由落體運(yùn)動(dòng)，由速度公式求出速度之差與時(shí)間的關(guān)系，分析甲相對于乙做什么運(yùn)動(dòng)，得到距離和速度差與時(shí)間的關(guān)系。

本題關(guān)鍵明確兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，然后根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間關(guān)系公式和速度時(shí)間關(guān)系公式列式求解速度差和距離的表達(dá)式進(jìn)行討論。

【解答】自由落體運(yùn)動(dòng)問題的求解有多種方法，這其中包括靈活選取參考系法，比如選另一個(gè)也做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體作為參考系，則相鄰雨滴的運(yùn)動(dòng)均為勻速直線運(yùn)動(dòng)，故相鄰雨滴之間的速度差不變，相鄰雨滴之間的距離越來越大．對于本題，若選用常規(guī)解法，則由得，，，故相鄰雨滴之間的距離在下落過程中越來越大，A錯(cuò)誤，B正確．由得，，則，故相鄰雨滴之間的速度差始終不變，C正確，D錯(cuò)誤．

11.【答案】

【解析】在伽利略時(shí)代，技術(shù)不夠發(fā)達(dá)，無法直接測定瞬時(shí)速度，所以不可能直接得到速度的變化規(guī)律，但是伽利略通過數(shù)學(xué)運(yùn)算得出結(jié)論：如果物體的初速度為零，而且與平方的成正比，就可以檢驗(yàn)這個(gè)物體的速度是否隨時(shí)間均勻變化，小球是否做勻變速運(yùn)動(dòng)，即利用替代解決了問題，故A、D錯(cuò)誤，B正確；

在伽利略時(shí)代，沒有先進(jìn)的計(jì)時(shí)儀器，因此伽利略讓小球從斜面上滾下來用來“沖淡”重力，即利用斜面上小球的運(yùn)動(dòng)替代自由落體運(yùn)動(dòng)解決了問題故C正確。

12.【答案】

【解析】甲在任意時(shí)刻的速度為，乙在任意時(shí)刻的速度為，

所以兩物體下落過程中，在同一時(shí)刻甲的速度大于乙的速度，且速度差恒為，故A正確，B錯(cuò)誤；

經(jīng)過時(shí)間時(shí)，甲的位移為，乙的位移為，

所以落地前甲和乙的高度之差，隨著時(shí)間的增加而增大，故C錯(cuò)誤；

兩物體各自下落最后的初速度和末速度以及加速度均相同，則所用的時(shí)間相同，故D正確。

13.【答案】

【解析】若物體正好運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)兩者相遇，則有速度減為零所用的時(shí)間為，，，，

解得；

當(dāng)、恰好在落地時(shí)相遇，則有，此時(shí)的位移，解得；

若，則兩物體在上升過程中相遇，故A正確；

若，則兩物體在正好運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)相遇，故B錯(cuò)誤；

若，則兩物體相遇時(shí)正在下落，故C正確；

若，則兩物體恰好在落地瞬間相遇，故D錯(cuò)誤。

14.【答案】靠近；接通電源；釋放紙帶

；紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦

【解析】解：為使紙帶上打出的點(diǎn)較多，應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的下端，并先接通電源，后釋放紙帶，使重物自由下落；

由于重物下落過程中做勻加速運(yùn)動(dòng)，因此打出的紙帶上的點(diǎn)跡間隔應(yīng)逐漸增大，故應(yīng)選用圖所示的紙帶，

在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋饕蚴强諝庾枇图垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦。

15.【答案】

【解析】解：利用小球的自由下落測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中，要求空氣阻力相對于小球的重力來說可以忽略，所以選取小球時(shí)要盡可能選取體積小、密度大的球，故幾種小球中最適合用作實(shí)驗(yàn)中下落物體的是小鋼球，故選C；

實(shí)驗(yàn)時(shí)要先把刻度尺豎直固定在墻上，再固定手機(jī)，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置，然后打開手機(jī)慢動(dòng)作功能，開始攝像，從刻度尺旁靜止釋放研究對象，完成實(shí)驗(yàn)后，停止攝像，從視頻中選取適當(dāng)?shù)膸追鶊D片進(jìn)行研究，故正確的操作順序?yàn)椋?/p>

根據(jù)圖乙可知三幅圖中小球中心對應(yīng)的刻度值分別為，，，

根據(jù)逐差法求解加速度的方法可得

均正確。

故答案為：，，。

16.【答案】如圖所示

【解析】根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可得．

描點(diǎn)畫圖，如圖所示．

根據(jù)可知，圖像的斜率，又因，解得；圖像與縱軸的截距為小球經(jīng)過