[推荐学习]高中物理第二章匀变速直线运动的研究专题2.5自由落体运动课时同步试题
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专题2.5自由落体运动与竖直上抛运动【讲】一.讲素养目标物理观念:自由落体运动的概念。
1.知道自由落体运动的概念,了解物体做自由落体运动的条件。
2.理解自由落体运动的加速度,知道它的大小和方向。
3.掌握自由落体运动规律,并能解决相关实际问题。
科学思维:伽利略研究自由落体的科学方法和实验构思,领悟自由落体运动的规律。
了解伽利略利用斜面实验冲淡重力和合理的理论外推得出自由落体运动规律的方法和过程,提高学生探究物理问题的思维能力。
科学探究:实验探究测重力加速度g。
科学态度与责任:体会伽利略的探究思想及科学精神。
二.讲考点与题型【考点一】自由落体运动的理解1.自由落体运动的理解(1)条件:①初速度为零;①只受重力。
(2)运动性质:是初速度v0=0、加速度a=g的匀加速直线运动。
(3)vt图像:是一条过原点的倾斜直线(如图所示),斜率k=g。
自由落体运动是一种理想化模型:只有当空气阻力比重力小得多,可以忽略时,物体从静止下落才可以当作自由落体运动。
2.自由落体加速度(重力加速度)的理解(1)方向:总是竖直向下。
(2)大小:①在同一地点,重力加速度都相同。
①大小与在地球上的纬度、距地面的高度有关:在地球表面上,重力加速度随纬度的增加而增大,即赤道处重力加速度最小,1.重力加速度的方向既不能说是“垂直向下”,也不能说是“指向地心”,只有在赤道或两极时重力加速度的方向才指向地心。
2物体在其他星球上也可以做自由落体运动,但不同天体表面的重力加速度不同。
【例1】(多选)下列说法正确的是()A.初速度为零、加速度竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动B.仅在重力作用下的运动叫作自由落体运动C.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫作自由落体运动D.当空气阻力可以忽略不计时,物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动【答案】CD【解析】自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动,选项A、B错误,C正确;当空气阻力比较小,可以忽略不计时,物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动,选项D正确。
第二章 匀变速直线运动的研究2.5 自由落体运动一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分。
在每小题给出的四个选项中. 1~6题只有一项符合题目要求;7~8题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1.某同学手拿甲、乙两物体,若甲物体的重力是乙物体的10倍,它们在同一高度处同时自由下落(不计空气阻力),则下列说法中正确..的是: ( ) A. 甲比乙先着地 B. 甲比乙的加速度大C. 甲乙同时着地D. 无法确定谁先着地【答案】C【名师点睛】本题考查学生对自由落体的理解,关键明确物体做自由落体运动时,加速度的大小恒定,与物体的质量无关,物体落地的时间由高度决定,高度相同时时间相同,此题是基础题,意在考查学生对基础知识的掌握程度.2.长为5 m 的竖直杆的下端距离一竖直隧道口上沿5 m ,若这隧道长也是5 m ,让这根杆自由下落,杆能自由穿过隧道,g 取10m/s 2,则它通过隧道的时间为: ( )A .(3-1) sB . 3 sC . (3+1) sD . (2+1) s 【答案】A【解析】根据h=12gt 2,直杆自由下落到下端运动到隧道上沿的时间11225 110h t s s g ⨯==.直杆自由下落到直杆的上端离开隧道下沿的时间222215 310h t s s g ⨯==.则直杆过隧道的时间t=t 2-t 1=3)s . 【名师点睛】此题考查了自由落体运动的规律的应用;解决本题的关键知道直杆通过隧道的时间等于直杆自由释放到直杆的下端到达隧道上沿的时间和直杆上端离开隧道的下沿的时间之差,解题时最好是画出草图.3.一个物体从屋檐自由落下,通过一个高为1.8m 的窗户用了0.2s ,g 取210/m s ,则屋檐距窗户下沿的高度为: ( )A 、0.6mB 、0.2mC 、5mD 、3.5m【答案】C【名师点睛】解决本题的关键知道自由落体运动的运动规律,结合运动学公式灵活求解,也可以根据平均速度推论求出中间时刻的瞬时速度,从而得出物体到达屋檐下沿的速度,结合速度位移公式进行求解4.某人估测一竖直枯井深度,从井口静止释放一石头并开始计时,经2 s 听到石头落底声.由此可知井深约为(不计声音传播时间,重力加速度g 取10 m/s 2): ( )A .10 mB .20 mC .30 mD .40 m【答案】B【解析】 根据自由落体运动的规律可知,枯井的深度为:m m gt 202102121h 22=⨯⨯==故选B.【名师点睛】此题考查了自由落体运动的规律的应用;关键是知道自由落体运动是初速度为零,加速度为g 的匀加速运动,熟记公式即可解答此题;此题意在考查学生基本公式的掌握的熟练程度.5.小球从离地122.5 m 的高处自由下落,则小球在下落开始后的连续三个2 s 时间内的位移大小之比是(g 取9.8m/s 2): ( )A.1:3:5B.4:12:9C.4:12:10D.2:2:1【答案】B【解释】根据212h gt =得:22122.5 59.8h t s s g ⨯===,则最后2s 内的位移等于最后1s 内的位移.根据x=12gt 2知,在2s 内、4s 内、5s 内的位移之比为4:16:25,则连续三个2s 内的位移为4:12:9.故选B.【名师点睛】此题考查了自由落体运动;解决本题的关键知道自由落体运动的运动规律,结合位移时间公式进行求解,注意要判断出最后2s 内的位移等于多长时间内的位移,因为物体落地后不再运动;此题是易错题.6.石块A 自塔顶自由落下s 1时,石块B 自离塔顶s 2处自由落下,两石块同时落地.则塔高为: ( )A. 21s s +B. ()12214s s s +C. )(42121s s s +D. ()21221s s s s -+ 【答案】B【名师点睛】此题是对自由落体运动的规律的考查;关键是知道自由落体运动是初速度为零的加速度为g 的匀加速运动;解题时要分析题意,搞清两个物体的位移关系及时间关系,根据运动公式列得方程求解;此题难度中等.7.甲乙两物体分别从高10m 处和高20m 处同时由静止自由下落,不计空气阻力,下面几种说法中正确的是: ( )A .乙落地速度是甲落地速度的2倍B .落地的时间甲是乙的2倍C .下落1s 时甲的速度与乙的速度相同D .甲、乙两物体在最后1s 内下落的高度相等【答案】AC【解析】根据2v gh =可知,落地时乙的速度是甲落地速度的2倍,故A 正确;根据2 h t g=,落地的时间乙是2倍,故B 错误;根据v=gt 可知,下落1s 时甲的速度与乙的速度都为10m/s ,相同,故C 正确;甲乙两物体下落的时间不同,最后一秒的初速度不同,所以最后1s 下落的距离不相等,故D 错误;故选AC 。
第二章匀变速直线运动的研究第5节自由落体运动一、自由落体运动1.影响落体运动快慢的因素是空气阻力,忽略空气阻力时,只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢__________。
2.物体只在重力作用下由________开始下落的运动,叫做自由落体运动。
二、自由落体运动规律1.自由落体的加速度(1)定义:在同一地点,一切物体做自由落体运动的加速度都相同,这个加速度叫做自由落体加速度,也叫做_______________,通常用g表示。
(2)方向:总是____________。
(3)大小:在地球上不同的地方,g的大小是不同的,一般的计算中可以取g=9.8 m/s2或g=10 m/s2。
如果没有特别的说明,都按g=_____m/s2进行计算。
2.自由落体运动的实质是初速度v0=0,加速度a=g的匀加速直线运动。
3.自由落体的运动学公式:v=gt,h=12gt2,v2=2gh三、测量重力加速度的方法1.打点计时器法:(1)利用如图所示装置,让物体自由下落打出点迹清晰的纸带;(2)对纸带上计数点间的距离x进行测量,利用Δx=gT2求出重力加速度g。
2.频闪照相法:频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次,利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置,根据Δh是否为_______,可判断自由落体运动是否为匀变速直线运动,并且可以根据匀变速运动的推论Δh=gT2求出重力加速度g。
相同静止重力加速度竖直向下9.8 恒量一、自由落体运动1.物体做自由落体运动的两个条件:(1)初速度为零;(2)除重力之外不受其他力的作用。
2.自由落体运动是一种理想模型。
(1)忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力。
实际上,物体下落时由于受空气阻力的作用,并不做自由落体运动。
学科;网(2)当空气阻力远小于重力时,物体由静止开始下落可看作自由落体运动,如在空气中自由下落的石块可看作自由落体运动,空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动。
第5节自由落体运动1.(2018·安徽淮北市)(多选)关于自由落体运动,下列说法正确的是A.自由落体运动是一种匀速直线运动B.物体刚下落时,速度和加速度都为零C.物体在下落的过程中,每秒速度都增加9.8 m/sD.自由落体运动在开始的连续三个2 s内的位移之比是1:3:5【答案】CD【解析】自由落体运动加速度恒为g,是一种匀变速直线运动,选项A错误;物体刚下落时,速度为零,加速度为g,选项B错误;根据∆v=gt可知物体在下落的过程中,每秒速度都增加9.8 m/s,选项C正确;根据初速度为零的匀变速直线运动的规律可知,自由落体运动在开始的连续三个2 s内的位移之比是1:3:5,选项D正确;故选CD。
2.(多选)物体从离地面45 m高处做自由落体运动(g取10 m/s2),则下列选项中正确的是A.物体运动3 s后落地B.物体落地时的速度大小为45 m/sC.物体在落地前最后1 s内的位移为25 mD.物体在整个下落过程中的平均速度为20 m/s【答案】AC3.(2018·普通高等学校招生全国统一考试模拟)一小球做自由落体运动,落地前最后1 s内的位移为45 m,已知重力加速度g取10 m/s2,则该小球下落过程中的平均速度为A.45 m/s B.35 m/s C.25 m/s D.22.5 m/s【答案】C【解析】设运动的总时间为t,则最后1 s内的位移为:h=gt2−g(t−1)2=45 m,解得:t=5 s,根据自由落体运动的公式得:H=gt2=×10×52=125 m,该小球下落过程中的平均速度为,故选C。
v 的速度同时竖直向上与向下抛出甲、乙两小球,不计空气阻力,4.(多选)在离地面h=l5 m高处,以010m/s小球落地后就不再弹起,重力加速度g=10 m/s2,下列说法正确的是A.两小球落地时的速度相等B.两小球落地的时间差为1 sC.乙球落地时甲球恰好运动到最高位置D.t=2 s时,两小球相距l5 m【答案】ACD5.(2018·浙江省杭州市)一根轻质细线将2个薄铁垫圈A、B连接起来,一同学用手固定B,此时A、B间距为3L,距地面为L,如图所示,由静止释放A、B,不计空气阻力,且A、B落地后均不再弹起。
从释放开始到A 落地历时t1,A落地前瞬间速率为v1,从A落地到B落在A上历时t2,B落在A上前瞬间速率为v2,则A.t1:t1=2:1 B.两垫圈加速度不确定,时间无法比较C.v1:v1=1:2 D.两垫圈作为整体,同时落地【答案】C【解析】ABD、由静止释放A、B,AB都做自由落体运动,A运动的位移为L,B运动的位移为4L,根据可以知道,A落地的时间,所以A、B下落的总时间之比为,那么t1:t1=1:1,故ABD错误;C、由静止释放AB,AB都做自由落体运动,A运动的位移为L,B运动的位移为4L,由可知落地时两者的速度,故C正确;故选C。
【点睛】由静止释放A、B,AB都做自由落体运动,A运动的位移为L,B运动的位移为4L,根据自由落体运动的基本公式求解时间和速度6.(多选)甲物体比乙物体所受的重力大5倍,甲从H高处自由下落,乙从2H高处同时自由下落,在甲、乙落地前,下面说法错误的是A.下落过程中甲的加速度比乙的加速度大B.甲、乙各自下落1 m时它们的速度相同C.两物体下落过程中的同一时刻,甲的速率一定比乙的速率大D.在下落过程中两物体之间的距离不断增大【答案】ACD【名师点睛】解决本题的关键知道自由落体运动的特点,做初速度为零,加速度为g的匀加速直线运动,掌握自由落体运动规律。
7.(2018·云南省玉溪市民中)科技馆里有一个展品,该展品放在暗处,顶部有一个不断均匀向下喷射水滴的装置,在频闪光源的照射下,可以看到水滴好像静止在空中固定的位置不动,如图所示。
某同学为计算该装置喷射水滴的时间间隔,用最小刻度为毫米的刻度尺测量了空中相邻三个水滴间的距离,由此可计算出该装置喷射水滴的时间间隔为(g取10 m/s2)A .0.01 sB .0.02 sC .0.1 sD .0.2 s 【答案】C8.(多选)一物体做自由落体运动,取g =10 m/s 2。
该物体 A .第2 s 末的速度为20 m/s B .第2 s 末的速度为40 m/s C .第2 s 内下落的距离为15 m D .第2 s 内下落的距离为25 m 【答案】AC【解析】根据速度–时间公式得:v=gt =20 m/s ,故A 正确,B 错误;根据位移时间公式:212h gt =,可得下C 正确,D 错误。
9.(2018·河北省廊坊市省级示范高中联合体)(多选)为了测出楼房的高度,让一石块从楼顶自由下落(不计空气阻力),测出下列哪些物理量(重力加速度g 已知),就可以算出楼房的高度 A .石块下落到地面的总时间 B .石块经过楼上一个高的窗户所用的时间C .石块落地前最后1 s 的位移D .石块通过最后1 m 的时间【答案】ACDm 位移的时间,根据求出最后1 m 内的初速度,根据求出落地的速度的大小,再根据,求出下落的高度,故D 正确;故选ACD 。
【点睛】根据自由落体运动的位移时间公式和知,只要知道落地的速度或下落的时间就可以求出楼房的高度。
10.(多选)某物体以30 m/s 的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g 取10 m/s 2。
5 s 内物体的A .路程为65 mB .位移大小为25 m ,方向向上C .速度改变量的大小为50 m/sD .平均速度大小为13 m/s ,方向向上 【答案】ABC【解析】物体竖直上抛后,只受重力,加速度等于重力加速度,可以把物体的运动看成一种匀减速直线运动,由位移公式求出5 s 内位移,由平均速度公式求出平均速度,由Δv =at 求出速度的改变量。
物体上升的最大高度上升的时间从最高点开始2 s 内下落的高度5 s 内物体通过的位移为1225m x h h =-=,且方向竖直向上,5 s 内物体通过的路程为1265m s h h =+=,故A B 正确;于匀变速运动,则速度改变量105m /s 50m v a t g t ∆===-⨯=-,C D 错误。
11.(2018·湖北省华中师范大学第一附属中学)有一喷泉,喷水管口的横截面积为S ,流量(单位时间内流出的水的体积)为Q 。
已知水的密度为ρ,重力加速度为g 。
假设喷出的水做竖直上抛运动,不计水流之间的相互作用和空气阻力的影响,则空中水的质量为A. B. C. D.【答案】B【解析】设喷出的水初速度为,则上升的时间为,上升的高度为,在空中水的体积关系有:,即,联立解得:,质量,故B正确。
12.(多选)在地面上,将一个小球以v=20 m/s初速度竖直上抛,则小球到达距抛出点10 m的位置所经历的时间为(g=10 m/s2)A B.(2C.D.【答案】BCD13.(2018·广东省茂名市)一名同学用两个小球进行循环抛、接球游戏,两个小球分别记为A、B,某次抛、接球过程中,在该同学把A球以4 m/s的初速度竖直上抛的同时,B球刚好从A球正上方2 m处由静止下落,A、B两球均可视为质点,重力加速度g=10 m/s2,则A、B两球相遇处距A球出发点的距离为A.5 m B.0.75 mC.0.25 m D.恰好在出发点相遇【答案】B【解析】设所用时间为t,则A球的位移为,B球的位移为,两球相遇时,,解得,,故B正确。
14.(多选)对于从苹果树上同一高度同时落下的苹果和树叶,下列说法正确的是A.苹果和树叶都可以看成自由落体运动B.苹果可以近似地看成自由落体运动,树叶不能看成自由落体运动C.苹果和树叶都不能看成自由落体运动D.假如地球上没有空气,则苹果和树叶将同时落地【答案】BD【解析】从树上落下的苹果所受阻力相对来说重力很小,可看成自由落体运动,而从树上落下的树叶所受阻力相对来说重力较大,不能看成自由落体运动,故AC错误,B正确;假如地球上没有空气,则苹果和树叶不受空气阻力,都做自由落体运动,下落快慢相同,同时落地,故D正确。
15.(2016·浙江省普通高校招生选考科目考试)某探险者在野外攀岩时,踩落一小石块,约5 s后听到石头直接落到崖底的声音,探险者离崖底的高度最接近的是A.25 m B.50 m C.110 m D.150 m【答案】C【解析】由于声音在空气中传播的速度比自由落体下落5 s的速度大的多,可以忽略声音在空气中的传播时间,由自由落体规律,则选C。
16.(多选)一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落,总是铁钉先落地,这是因为A.铁钉比棉花团重B.棉花团受到的空气阻力不能忽略C.棉花团的加速度比重力加速度小得多D.铁钉的重力加速度比棉花团的重力加速度大【答案】BC17.(2018·湖北宜昌市葛洲坝中学)一个物体从高H处自由落下到地面所用的时间为t,则在后t/2时间内平均速度是A.H/t B.2H/t C.H/2t D.3H/2t【答案】D【解析】根据位移时间公式有:H=12gt2,前一半时间内的位移21224t Hx g⎛⎫⎪⎝⎭==,则后一半时间内的位移x′=34H,后2tD正确,ABC错误。
故选D。
18.扶沟高中物理研究性学习小组为了测量当地的重力加速度大小,让一小球竖直上抛,测量上升一段高度h所用的时间为t1,紧接着继续上升一段高度h所用时间为t2.则当地的重力加速度大小为A .()()121212h t t t t t t +- B .()()2112122h t t t t t t -+C .()()1212122h t t t t t t -+ D .()()1212212h t t t t t t +-【答案】C19.(2018·江西省上饶市)甲物体自高处自由落下,同时乙物体自地面做初速度0v 竖直上抛,不计空气阻力,两者的加速度均为g 。
当乙上升到最高点时,甲、乙两物体恰好相遇,则甲物体刚开始下落时距地面的高度为A .202v gB .2032v gC .20v gD .203v g【答案】C【解析】竖直上抛到最高点的时间为:0v t g =,甲自由落体的位移为:220122v h gt g ==,乙上升的位移为:220122v h gt g ==,故甲原来离地高度为:202v h h g==',故C 正确,ABD 错误。
20.小球从空中自由下落,与水平地面相碰后弹到空中某一高度,其速度—时间图象如图所示,则由图可知(g取10 m/s 2)A .小球下落的高度2.5 mB .小球在0.8 s 内的平均速度大小是4 m/s ,方向竖直向下C .小球在0.8 s 内的位移为0.8 m ,方向竖直向上D .小球在前0.5 s 内和后0.3 s 内加速度大小相等,方向相同【答案】D21.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。