2024-2025學年高一物理必修第一冊（配人教版）第2章 勻變速直線運動的研究 分層作業(yè)11 自由落體運動

02

分層作業(yè)11自由落體運動A組必備知識基礎(chǔ)練題組一自由落體運動和自由落體加速度1.伽利略對自由落體運動的研究是科學實驗和邏輯思維的完美結(jié)合,如圖可大致表示其實驗和思維的過程,對這一過程的分析,下列說法正確的是()A.其中的甲、乙、丙圖是實驗現(xiàn)象,丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論B.其中的丁圖是實驗現(xiàn)象,甲、乙、丙圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論C.運用丁圖的實驗,可“沖淡”重力的作用,使時間更容易測量D.運用甲圖的實驗,可“放大”重力的作用,使實驗現(xiàn)象更明顯2.如圖所示,一個兩端封閉的玻璃管,可以用抽氣機將玻璃管里的空氣抽出去。把質(zhì)量不相同的鐵片和羽毛放到玻璃管中,玻璃管豎直放置,讓鐵片和羽毛從玻璃管上方同一位置同時開始下落,觀察物體下落的情況。下列說法正確的是()A.圖甲為管內(nèi)空氣被抽掉后的實驗現(xiàn)象B.圖乙為管內(nèi)空氣沒被抽掉的實驗現(xiàn)象C.圖乙中,鐵片和羽毛均做勻速運動D.圖甲中,鐵片和羽毛在下落過程中,間距會增大題組二自由落體運動的規(guī)律3.小球由靜止開始自由下落,不計空氣阻力,落地速度為30m/s,g取10m/s2,則()A.下落的高度是30mB.下落的高度是90mC.下落的時間是3sD.下落的時間是6s4.足球比賽前,裁判員用拋硬幣的方法確定哪個球隊先開球。若硬幣拋出后從最高處自由下落h=1.8m時被裁判員接住,不計空氣阻力,g取10m/s2。硬幣剛落回手中時的速度大小和被接住前0.2s內(nèi)硬幣下落的位移大小分別為()A.6m/s1.0mB.6m/s0.2mC.3m/s1.0mD.3m/s0.2m5.一學習小組利用石塊做自由落體運動,粗略測量當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?并計算石塊到達地面時的速度大小。一名同學在7樓陽臺平面上由靜止釋放一個石塊,樓下另一個同學利用停表測出石塊從釋放到碰撞地面發(fā)出響聲的時間為2.0s。已知每層樓高3.2m,不計空氣阻力。求:(1)當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?(2)石塊到達地面時的速度大小。題組三自由落體運動的實驗探究6.某同學用如圖甲所示的裝置來研究自由落體運動是什么性質(zhì)的運動。圖乙是實驗中利用打點計時器記錄自由落體運動的軌跡時,得到的一條紙帶,紙帶上的點是從放手開始打下的連續(xù)的計數(shù)點。電源頻率為50Hz。(1)下列說法正確的是。

A.電火花計時器用的是220V交變電源B.實驗中使用停表測量時間C.實驗時應先由靜止釋放紙帶,然后趕緊接通電源D.求出的加速度一般比9.8m/s2小,是因為紙帶和重物受到阻力(2)通過對紙帶的分析,你認為自由落體運動是(選填“勻速”或“變速”)運動。

(3)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù),求出加速度大小a=m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)

B組關(guān)鍵能力提升練7.甲、乙兩個物體從同一地點先后自由下落,甲比乙先下落3s,則下列說法正確的是()A.兩物體落地之前速度差越來越大B.兩物體落地之前它們之間的距離越來越大C.兩物體落地之前總保持45m的距離D.兩物體落地之前它們之間的距離越來越小8.小明從某磚墻前一定高處由靜止釋放一個石子,讓其自由落下,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,照相機本次拍照曝光時間為1.5×10-2s,由此估算出位置A距石子下落起始位置的距離約為()A.4.5m B.3.2m C.2.5m D.1.6m9.(多選)如圖所示,甲、乙、丙三個實心小鐵球用細線懸掛在水平橫桿上,其中甲、乙兩球離地高度均為2h,丙球離地高度為h,現(xiàn)同時剪斷甲、乙兩球上方的細線,不計空氣阻力,則()A.乙球比甲球先落地B.乙球落地時的速度大小是丙球的2倍C.乙球在空中運動的時間是丙球的2倍D.甲、乙、丙球落地前加速度相同10.某同學在研究落體運動時,用三根等長的輕質(zhì)細線系住小球A、圓環(huán)B,將小球A置于空中,細線拉直時,圓環(huán)B恰好水平,此時小球A到圓環(huán)面的距離為1.8m。先控制圓環(huán)B不動,讓小球A從靜止開始自由下落,當小球A穿越圓環(huán)B時,圓環(huán)B立即被釋放并開始自由下落,空氣阻力可忽略,重力加速度g取10m/s2,下列說法正確的是()A.從小球A開始下落至穿越圓環(huán)B,歷時0.36sB.小球A穿越圓環(huán)B時的速度大小為32m/sC.從圓環(huán)B開始下落至細線再次拉直,歷時0.3sD.從圓環(huán)B開始下落至細線再次拉直,歷時0.6sC組核心素養(yǎng)拔高練11.如圖所示,長為l=0.4m的空心管豎直放置,小球位于空心管的正上方h=1m處,其球心過管的軸線,小球直徑小于空心管內(nèi)徑。先釋放小球,0.2s后釋放空心管,不計空氣阻力,空間足夠高,g取10m/s2,求小球穿過空心管的平均速度的大小。

參考答案分層作業(yè)11自由落體運動1.A解析甲、乙、丙圖均是實驗現(xiàn)象,丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論,選項A正確,B錯誤。伽利略的時代無法直接測定瞬時速度,就無法驗證v與t成正比,伽利略通過數(shù)學運算得到,若物體初速度為零,且速度隨時間均勻變化,即v正比于t,那么它通過的位移與所用時間的二次方成正比,只要測出物體通過不同位移所用的時間就可以驗證這個物體的速度是否隨時間均勻變化。由于伽利略時代靠滴水計時,不能測量自由落體所用的時間,伽利略讓銅球沿阻力很小的斜面滾下,由于沿斜面下滑時加速度減小,所用時間長得多,所以容易測量。這個方法叫“沖淡”重力,選項C、D錯誤。2.D解析空氣被抽掉后物體只受重力,加速度都相同,同時下落過程中的任意時刻下落高度相同,圖甲管內(nèi)鐵片比羽毛運動得快,說明受空氣阻力的影響,圖甲管中有空氣,圖乙管中沒空氣,故A、B錯誤;圖乙中,鐵片和羽毛做勻加速運動,故C錯誤;圖甲中,鐵片和羽毛在下落過程中,鐵片加速度大,兩者的間距為Δh=h鐵-h羽=12a鐵-a羽t23.C解析小球做自由落體運動,則下降的高度h=v22g=3022×10m=45m,故A、B錯誤;下落的時間t=vg=304.A解析硬幣從最高處開始做自由落體運動,由h=12gt2,得硬幣下落的時間為t=2hg=0.6s,硬幣剛落回手中時的速度大小為v=gt=6m/s,被接住前0.2s內(nèi)硬幣下落的位移大小為Δh=12gt2-12g(t-0.2s)2=1.05.解析(1)石塊共下落6層樓高,由自由落體公式得6h=12gt解得g=2×6ht2=12×3.24m/s2(2)設(shè)石塊下落過程的平均速度為v由運動學公式得6h=v2·解得v=12ht=12×3.22m/s答案(1)9.6m/s2(2)19.2m/s6.解析(1)電火花計時器使用的是220V的交變電源,故A正確;實驗中是通過打點計時器打點計時的,故B錯誤;實驗時,應先接通電源,后釋放紙帶,故C錯誤;求出的加速度一般比9.8m/s2小,是因為紙帶和重物受到阻力,故D正確。(2)對紙帶分析可知,相同時間內(nèi)物體下落的位移越來越大,故物體做變速運動。(3)由逐差法可知,加速度大小為a=(s3+s4)-(s1+s答案(1)AD(2)變速(3)9.67.B解析兩物體落地之前速度差Δv=g(t+3s)-gt=3s·g,保持不變,故A錯誤;兩物體落地之前它們之間的距離Δh=12g(t+3s)2-12gt2=12g(6s·t+9s2),由此可知,隨著時間增加,甲、乙之間的距離越來越大,故B正確,C8.B解析由題圖可以看出,在曝光的時間內(nèi),石子下降了大約有兩層磚的厚度,即12cm,曝光時間為1.5×10-2s,所以AB段的平均速度為v=0.121.5×10-2m/s=8m/s,由平均速度等于中間時刻的瞬時速度可知,AB中間時刻的速度為v=8m/s,因為距離很小,所以A點的速度近似等于8m/s。設(shè)下降的高度大約為h,則h=v22g=822×109.BD解析不計空氣阻力,三個球都做自由落體運動,落地前加速度相同,故D正確;甲、乙兩球高度相同,由位移—時間關(guān)系x=12gt2可知兩球同時落地,故A錯誤;由位移—速度公式vt2=2gx,可得丙球、乙球落地時的速度大小分別為v1=2gh,v2=2×2gh=2v1,故B正確;由位移—時間公式x=12gt2,可得丙球、乙球在空中運動的時間分別為t1=2hg,10.C解析由公式h=12gt2得t=2hg=2×1.810s=0.6s,故A錯誤;由速度公式v=gt可知,小球A穿越圓環(huán)B時的速度大小為v=10×0.6m/s=6m/s,故B錯誤;以圓環(huán)B為參考系,則小球A相對圓環(huán)B做勻速直線運動,所以從圓環(huán)B開