2021～2022學(xué)年新教材高中物理課后作業(yè)7自由落體運動【含答案】

自由落體運動(建議用時：40分鐘)題組一自由落體運動的特點1．下列關(guān)于自由落體運動的說法正確的是()A．物體從靜止開始下落的運動叫自由落體運動B．物體只在重力作用下的運動叫作自由落體運動C．從靜止開始下落的小鋼球，因受空氣阻力作用，不能看成自由落體運動D．從靜止開始下落的小鋼球，所受空氣阻力對其運動的影響很小，可以忽略，可以看成自由落體運動D[物體做自由落體運動的條件是(1)初速度為零；(2)除重力之外不受其他力的作用，所以A、B均錯誤；在實際中，物體下落時，當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時，物體的下落才能看作自由落體運動，所以C錯誤，D正確。]2．在真空中，將蘋果和羽毛同時從同一高度由靜止釋放，下列頻閃照片中符合事實的是()ABCDC[由于蘋果和羽毛從同一高度同時下落，故任意時刻都在同一高度，且是加速運動，故頻閃間距不斷變大，故C正確。]題組二自由落體運動的規(guī)律及應(yīng)用3．古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為，物體下落的快慢是由它們的重量大小決定的；近代物理學(xué)認(rèn)為，在不計空氣阻力的情況下，物體下落的快慢是由重力加速度決定的。關(guān)于自由落體中的重力加速度，正確的說法是()A．質(zhì)量大的物體重力加速度大B．質(zhì)量大的物體重力加速度小C．重力加速度表示自由落體運動速度變化的快慢D．重力加速度表示自由落體運動速度變化C[重力加速度的大小與所處的位置有關(guān)，與物體的質(zhì)量大小無關(guān)，故A、B錯誤；重力加速度是物體只受重力時產(chǎn)生的加速度，表示自由落體運動速度變化的快慢，而不是速度的變化，故C正確，D錯誤。]4．下面能正確表示做自由落體運動的物體下落的速度v隨時間t變化的圖像的是()ABCDB[自由落體運動的速度隨時間的變化規(guī)律滿足公式v＝gt，其中加速度g是常數(shù)，則速度v與時間t成正比，其速度—時間圖像應(yīng)該是一條過原點的傾斜直線，選項B對，其他選項均錯。]5．(河南鶴壁高中高一上月考)一名航天員在某星球上做自由落體運動實驗，讓一個小球從某一高度自由下落，測得小球在第4s內(nèi)的位移是14m，則()A．小球在4s末的速度是40m/sB．小球在第4s內(nèi)的平均速度是3.5m/sC．小球在第5s內(nèi)的位移是18mD．小球在前5s內(nèi)的位移是125mC[小球在第4s內(nèi)的位移是14m，有eq\f(1,2)gteq\o\al(2,4)－eq\f(1,2)gteq\o\al(2,3)＝14m，代入t4＝4s，t3＝3s，解得g＝4m/s2，所以小球在4s末的速度v4＝gt4＝16m/s，故A錯誤；小球在第4s內(nèi)的平均速度是eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)＝eq\f(14,1)m/s＝14m/s，故B錯誤；小球在前5s內(nèi)的位移h5＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,5)＝eq\f(1,2)×4×52m＝50m，小球在第5s內(nèi)的位移x＝h5－eq\f(1,2)gteq\o\al(2,4)＝50m－eq\f(1,2)×4×42m＝18m，故C正確，D錯誤。]6．某同學(xué)在實驗室做了如圖所示的實驗，鐵質(zhì)小球被電磁鐵吸附，斷開電磁鐵的電源，小球自由下落，已知小球的直徑為0.5cm，該同學(xué)從計時器上讀出小球通過光電門的時間為1.00×10－3s，g取10m/s2，則小球開始下落的位置距光電門的距離h為()A．1mB．1.25mC．0.4mD．1.5mB[小球通過光電門的時間很短，這段時間內(nèi)的平均速度可看成瞬時速度，v＝eq\f(s,t)＝5m/s，由自由落體運動規(guī)律可知h＝eq\f(v2,2g)＝1.25m，B正確。]7．(河北雞澤一中高一上月考)如圖所示，在離地面7.2m處，手提2.2m長的繩子的上端，在繩子的上、下兩端各拴一小球，放手后小球自由下落(繩子的質(zhì)量不計，球的大小可忽略，g取10m/s2)問：(1)兩小球落地時間相差多少？(2)B球落地時A球的速度多大？[解析](1)設(shè)B球落地所需時間為t1，因為h1＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)所以t1＝eq\r(\f(2h1,g）＝eq\r(\f(2×7.2－2.2,10）s＝1s設(shè)A球落地所需時間為t2，由h2＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,2)得t2＝eq\r(\f(2h2,g）＝eq\r(\f(2×7.2,10）s＝1.2s所以兩小球落地的時間差Δt＝t2－t1＝0.2s。(2)當(dāng)B球落地時，A球的速度與B球的速度相等，即vA＝vB＝gt1＝10×1m/s＝10m/s。(1)0.2s(2)10m/s題組三伽利略對自由落體運動的研究8．(湖南常德高一期中)伽利略對運動的研究，不僅確立了許多用于描述運動的基本概念，而且創(chuàng)造了一套對近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的科學(xué)方法，或者說給出了科學(xué)研究過程的基本要素。關(guān)于這些要素的排列順序應(yīng)該是()A．提出假設(shè)→對現(xiàn)象的觀察→運用邏輯得出推論→用實驗檢驗推論→對假說進(jìn)行修正和推廣B．對現(xiàn)象的觀察→提出假設(shè)→運用邏輯得出推論→用實驗檢驗推論→對假說進(jìn)行修正和推廣C．提出假設(shè)→對現(xiàn)象的觀察→對假說進(jìn)行修正和推廣→運用邏輯得出推論→用實驗檢驗推論D．對現(xiàn)象的觀察→提出假設(shè)→運用邏輯得出推論→對假說進(jìn)行修正和推廣→用實驗檢驗推論B[這是依據(jù)思維程序排序的問題，這一套科學(xué)研究方法要符合邏輯順序，即通過觀察現(xiàn)象，提出假設(shè)，根據(jù)假設(shè)進(jìn)行邏輯推理，然后對自己的邏輯推理進(jìn)行實驗驗證，緊接著要對實驗結(jié)論進(jìn)行修正推廣，故B正確。]9．(河北唐山一中高三質(zhì)量檢測)伽利略在研究自由落體運動時，做了如下實驗：他讓一個銅球從阻力很小(可忽略不計)的斜面上由靜止開始滾下，并且做了上百次。假設(shè)某次實驗伽利略是這樣做的：在斜面上任取三個位置A、B、C，讓小球分別由A、B、C滾下，如圖所示。設(shè)A、B、C與斜面底端的距離分別為s1、s2、s3，小球由A、B、C運動到斜面底端的時間分別為t1、t2、t3，小球由A、B、C運動到斜面底端時的速度分別為v1、v2、v3，則下列關(guān)系式中正確并且是伽利略用來證明小球沿光滑斜面向下的運動是勻變速直線運動的是()A．eq\f(v1,2)＝eq\f(v2,2)＝eq\f(v3,2) B．eq\f(v1,t1)＝eq\f(v2,t2)＝eq\f(v3,t3)C．s1－s2＝s2－s3 D．eq\f(s1,t\o\al(2,1）＝eq\f(s2,t\o\al(2,2）＝eq\f(s3,t\o\al(2,3）D[A錯：小球在斜面上三次運動的位移不同，末速度一定不同。B錯：由v＝at可得，a＝eq\f(v,t)，三次下落中的加速度相同，故公式正確，但不是伽利略用來證明勻變速直線運動的關(guān)系式。C錯：由題圖可知，s1－s2>s2－s3。D對：由運動學(xué)公式可知，s＝eq\f(1,2)at2，a＝eq\f(2s,t2)，故三次下落中位移與時間平方的比值一定為定值，伽利略正是用這一規(guī)律說明小球沿光滑斜面向下的運動為勻變速直線運動。]10．如圖所示，水龍頭開口A處的直徑d1＝2cm，A離地面B的高度h＝80cm，當(dāng)水龍頭打開時，從A處流出的水流速度v1＝1m/s，在空中形成一完整的水流束，不計空氣阻力。則該水流束在地面B處的截面直徑d2約為(g取10m/s2)()A．2cm B．0.98cmC．4cm D．應(yīng)大于2cm，但無法計算B[水流由A到B做勻加速直線運動，由veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,1)＝2gh可得：vB＝eq\r(17)m/s，由單位時間內(nèi)通過任意橫截面的水的體積均相等，可得：v1·Δt·eq\f(1,4)πdeq\o\al(2,1)＝vB·Δt·eq\f(1,4)πdeq\o\al(2,2)，解得：d2≈0.98cm，故B正確。]11．(多選)(河南鶴壁高中高一上段考)自高為h的塔頂自由落下一小球a，與此同時小球b自塔底以初速度v0豎直上拋，b小球上升至最高點時，a小球正好落地，(忽略空氣阻力)下列說法正確的是()A．a(chǎn)小球落地時速度大小等于v0B．b小球上升的最大高度大于hC．兩小球相遇時離塔底高度為eq\f(3,4)hD．兩小球相遇時的速度大小為eq\f(1,2)v0ACD[因為a、b兩小球的加速度相同，運動時間相同，速度變化量相等，則a小球落地時的速度與b小球上拋時的初速度大小相等，都等于v0，b小球上升的最大高度與a小球的下落高度相等，都等于h，故A正確，B錯誤；設(shè)兩小球相遇時所用的時間為t，速度大小為v，對于a小球有v＝gt，對于b小球有v＝v0－gt，聯(lián)立兩式解得t＝eq\f(v0,2g)，則兩小球相遇時，a、b兩小球的速度大小為v＝eq\f(v0,2)，由veq\o\al(2,0)＝2gh，veq\o\al(2,0)－v2＝2ghb，聯(lián)立解得hb＝eq\f(3,4)h，即兩小球相遇時離塔底的高度為eq\f(3,4)h，故C、D正確。]12．(全國卷Ⅰ，18)如圖，籃球架下的運動員原地垂直起跳扣籃，離地后重心上升的最大高度為H。上升第一個eq\f(H,4)所用的時間為t1，第四個eq\f(H,4)所用的時間為t2。不計空氣阻力，則eq\f(t2,t1)滿足()A．1<eq\f(t2,t1)<2 B．2<eq\f(t2,t1)<3C．3<eq\f(t2,t1)<4 D．4<eq\f(t2,t1)<5C[本題應(yīng)用逆向思維求解，即運動員的豎直上拋運動可等同于從一定高度處開始的自由落體運動，所以第四個eq\f(H,4)所用的時間為t2＝eq\r(\f(2×\f(H,4),g），第一個eq\f(H,4)所用的時間為t1＝eq\r(\f(2H,g）－eq\r(\f(2×\f(3,4)H,g），因此有eq\f(t2,t1)＝eq\f(1,2－\r(3）＝2＋eq\r(3)，即3<eq\f(t2,t1)<4，選項C正確。]13．如圖所示，懸掛的直桿AB長為a，在B端以下h處有一長為b的無底圓柱筒CD，若將懸線剪斷，問：(1)直桿下端B穿過圓柱筒的時間是多少？(2)整個直桿AB穿過圓柱筒的時間是多少？[解析](1)直桿下端B下落到C(下落h)開始進(jìn)入圓柱筒，當(dāng)直桿下端B下落到D(下落h＋b)時穿出圓柱筒。由s＝eq\f(1,2)gt2得t＝eq\r(\f(2s,g）則B端下落到C點所需時間為t1＝eq\r(\f(2h,g）B端下落到D點所需時間t2＝eq\r(\f(2h＋b,g）則直桿下端B