2023-2024學年高一物理人教版2019試題專題2.5自由落體運動與豎直上拋運動

專題2.5自由落體運動與豎直上拋運動【練】一、單選題1．（2023秋·上海嘉定·高一校考期末）下列運動可看作自由落體運動的是（）A．從樹上隨風飄下的樹葉B．跳傘運動員打開降落傘下落的運動C．陽臺上掉下的花盆D．從水面自由落到水底的石子【答案】C【詳解】A．從樹上隨風飄下的樹葉，所受的空氣阻力不可以忽略，不能看作自由落體運動，故A錯誤；B．跳傘運動員打開傘后下落的運動，阻力不能忽略，不能看作自由落體運動，故B錯誤；C．陽臺上掉下的花盆所受的空氣阻力與重力相比可以忽略，所以可以看作自由落體運動，故C正確；D．石子在水中下沉時，浮力和阻力不能忽略，不能看作自由落體運動，故D錯誤。故選C。2．（2023秋·新疆克孜勒蘇·高二統(tǒng)考期中）嫦娥奔月蘊含著炎黃兒女千年的飛天夢想，隨著我國“嫦娥計劃”的逐步進展，奔月夢想即將成為現(xiàn)實。某校物理興趣小組收集了月球表面的許多資料，如①沒有空氣；②重力加速度約為地球表面的；③沒有磁場……并設想登上月球后，完成如下實驗：在空中從同一高度同時自由釋放氫氣球和鉛球，忽略地球和其它星球的影響，你認為以下說法正確的是（）A．氫氣球和鉛球都處于漂浮狀態(tài) B．氫氣球和鉛球都將下落，且同時落地C．氫氣球將加速上升，鉛球加速下落 D．氫氣球和鉛球都將下落，但鉛球先落到地面【答案】B【詳解】A．氫氣球和鉛球都受到月球引力，且因月球表面沒有空氣，不受浮力，因此不會處于漂浮狀態(tài)，故A錯誤；BCD．月表的重力加速度為地表的，而且沒有空氣，因而不存在空氣阻力，只受重力。氫氣球將與鉛球一樣，以相同的重力加速度作初速為零的勻加速直線運動，所以同時落地，故B正確，C、D錯誤；故選B。3．（2023秋·廣東佛山·高一佛山市順德區(qū)鄭裕彤中學校聯(lián)考期中）在確保安全的情況下，某學習小組研究自由落體運動，發(fā)現(xiàn)小鐵球恰好經3s落地，不計空氣阻力，g取，則（g取）（）A．落地速度為15m/s B．第2s內的下落的位移為20mC．下落2s內的平均速度為20m/s D．最后一秒的平均速度為25m/s【答案】D【詳解】A．根據(jù)自由落體運動的速度與時間的關系式可得落地時速度為故A錯誤；B．第2s內的下落位移故B錯誤；C．下落2s內的平均速度為故C錯誤；D．最后一秒的平均速度為故D正確。故選D。4．（2023秋·江西南昌·高一統(tǒng)考期中）高空墜物已成為城市中僅次于交通肇事的傷人行為。忽略空氣阻力，從某高樓11層樓的窗口（恰好在樓層中間位置）自由下落的物體落地時的速度約為25m/s，則從該高樓22層樓的樓面自由下落的物體自由下落的時間約為（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】設從11層自由下落到地面時的速度大小為，設從22層自由下落到地面時的速度為，由可知下落的時間故選A。5．（2023秋·云南玉溪·高三云南省玉溪第三中學校考階段練習）某小區(qū)樓房年久老化，靠路邊的樓房墻體有一塊混凝土脫落，混凝土下落過程可看作自由落體運動，離地面最后下落所用的時間為，取重力加速度大小，則這塊混凝土脫落處到地面的高度約為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】設離地面最后的過程中的初速度為，末速度為，根據(jù)勻變速運動規(guī)律有其中，聯(lián)立解得這塊混凝土脫落處到地面的高度為故選C。6．（2023春·湖南衡陽·高二?？茧A段練習）某次豎直拋出的球在上升的過程中，開始0.4s內上升的高度與最后0.4s內上升的高度之比為，不計空氣阻力，重力加速度大小為，最初0.4s中間時刻的速度大小和上升的最大高度分別是（）A．8m/s，5m B．8m/s，3mC．4m/s，5m D．4m/s，3m【答案】A【詳解】將球的豎直上拋運動看成反方向的自由落體運動，由自由落體運動規(guī)律得，球最后0.4s內上升高度則球開始0.4s內上升的高度為球最初0.4s中間時刻的速度為球上升的時間為球上升的最大高度為故選A。7．（2023春·湖南岳陽·高一湖南省岳陽縣第一中學?？计谀┮晃浑s技演員，用三只球進行拋接球表演，他每隔0.4ｓ拋出一球，接到球便立即把球拋出，將球的運動近似看做是豎直方向的運動，不計空氣阻力，球能到達的最大高度是（高度從拋球點算起，取）（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】任意兩球之間的時間間隔為0.4s，三個球之間有三個時間間隔，共1.2s，則每個球上升到最大高度用時間為0.6s，則由逆向思維可知，球能到達的最大高度是故選B。8．（2023春·山東濱州·高二統(tǒng)考期末）如圖，某同學將A籃球以速度v豎直向上拋出到達最高點時，將B籃球也以速度v從同一位置豎直向上拋出。不計空氣阻力，A、B兩球均可視為質點，重力加速度為g。下列說法正確的是（）

A．自A拋出到與B相遇時間為B．自B拋出到與A相遇時間為C．A、B相遇時速度大小均為D．兩球各自拋出到相遇過程中，兩球速度的變化量相同【答案】B【詳解】AB．根據(jù)豎直上拋運動的性質可知，A球運動到最高點的時間當A球運動到最高點后將向下做自由落體運動，而B球此時做豎直上拋運動，設其與A球在空中相遇的時間為，A球上升的最大高度為，A球與B球相遇時A球的下落的高度為，B球上升的高度為，則由運動學公式有聯(lián)立解得而自A拋出到與B相遇時間為故A錯誤，B正確；C．設A、B相遇時的速度分別為、，則根據(jù)運動學公式可得即A、B相遇時速度大小均為故C錯誤；D．設A、B兩球各自拋出到相遇過程中，兩球速度的變化量分別為、，取向上為正方向，可得其中負號表示速度的方向，由此可知，兩球各自拋出到相遇過程中，兩球速度的變化量不同，故D錯誤。故選B。二、多選題9．（2023秋·陜西漢中·高一統(tǒng)考期中）伽利略相信，自然界的規(guī)律是簡單明了的，他從這個信念出發(fā)，猜想落體的速度應該是均勻變化的，為驗證自己的猜想，他做了“斜面實驗”，發(fā)現(xiàn)銅球在斜面上運動的位移與時間的平方成正比，改變球的質量或增大斜面傾角，上述規(guī)律依然成立，于是，他外推到傾角為的情況，得出落體運動的規(guī)律。結合以上信息，判斷下列說法正確的是（）A．伽利略通過“斜面實驗”來研究落體運動規(guī)律是為了便于測量速度B．伽利略通過“斜面實驗”來研究落體運動規(guī)律是為了便于測量時間C．由“斜面實驗”的結論可知，銅球運動的速度隨位移均勻增大D．由“斜面實驗”的結論可知，銅球運動的速度隨時間均勻增大【答案】BD【詳解】AB．自由落體運動下落很快，不易計時，伽利略讓小球沿阻力很小的斜面滾下，延長了小球的運動時間，“沖淡”了重力的作用，故A錯誤，B正確；CD．由“斜面實驗”可知，銅球在斜面上運動的位移與時間的平方成正比，由公式可知，銅球運動的速度隨時間均勻增大，故C錯誤，D正確。故選BD。10．（2023秋·江西南昌·高一統(tǒng)考期中）如圖，起重機將一重物向上吊起，重物從地面由靜止開始向上做勻加速直線運動，上升8s時，從重物上掉下一個小物塊，從物塊剛掉落時開始計時，物塊在空中運動的位移隨時間變化關系如圖乙所示。重力加速度g取，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）

A．物塊從重物上掉落時，重物的速度大小為2m/sB．重物加速上升的加速度大小為C．重物加速上升的加速度大小為D．物塊從重物上掉落時，重物離地的高度為16m【答案】BD【詳解】A．設物塊離開重物時的速度大小為v，由圖乙可知解得故A錯誤；BC．重物加速上升的加速度大小故B正確，C錯誤；D．物塊從重物上掉落時，重物離地的高度為故D正確。故選BD。11．（2023秋·高一單元測試）用手托著物體向上拋出到達最高點的過程可以看成兩段勻變速直線運動，即手使物體豎直向上做勻加速直線運動和物體在重力作用下做豎直上拋運動。已知起點到天花板的高度差為2.1m，手向上運動的加速度大小為60m/s2，重力加速度大小為10m/s2，不計空氣阻力。若要物體恰好能拋至天花板，則（）A．手托著物體向上運動的高度為0.3m B．手托著物體向上運動的時間為0.2sC．物體上升過程中的最大速度為6m/s D．物體上升過程中的平均速度為3m/s【答案】ACD【詳解】AC．由勻變速直線運動的規(guī)律有，又聯(lián)立解得，，故AC正確；B．手托著物體向上運動的時間為故B錯誤；

D．物體做豎直上拋運動的時間為則物體上升過程中的平均速度為故D正確。故選ACD。12．（2023秋·湖北荊門·高一荊門市龍泉中學?？计谥校┪矬w甲從地面上的C點豎直上拋，同時物體乙從甲正上方的A點自由下落，經過時間t兩者在B點相遇，相遇時兩者速度大小相等都是v，空氣阻力不計，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．A點距離地面高度為 B．B點距離地面高度為C．物體甲從B點再經過3t將回落到地面 D．AB之間距離等于BC之間的距離【答案】ABC【詳解】C．因為經過時間t兩者在B點相遇，則物體甲上升時間為2t，下落時間為2t，故物體甲從B點再經過3t將回落到地面，故C正確；D．因為AB之間自由下落的時間等于BC之間豎直上拋的時間，根據(jù)勻變速直線運動比例關系，BC之間的距離等于AB之間距離的3倍，故D錯誤。B．AB之間的距離為根據(jù)比例關系，B點距離地面高度為解得B點距離地面高度為故B正確；A．根據(jù)B項分析，A點距離地面高度為又聯(lián)立解得A點距離地面高度為故A正確；故選ABC。三、實驗題13．（2023秋·安徽馬鞍山·高一安徽省馬鞍山市第二十二中學?？计谥校├脠D中所示的裝置可以研究自由落體運動，并測重力加速度。

（1）對該實驗裝置及其操作的要求，下列說法正確的是：（填寫字母序號）。A．電磁打點計時器應接6V以下低壓交流電源B．打點計時器的兩個限位孔應在同一條豎直線上C．重物最好選用密度較小的材料，如泡沫塑料D．開始時應使重物靠近打點計時器處并保持靜止E．操作時，應先放開紙帶后接通電源F．為了減小誤差，應重復多次實驗，在打出的紙帶中挑選一條最清晰的。G．為了便于測量，一定要找到打點計時器打下的第一個點，并選取其以后各連續(xù)的點作為計數(shù)點。（2）為了測試重物下落的加速度，還需要的實驗器材有。A．天平B．秒表C．米尺（3）如圖所示，在打出的紙帶上取連續(xù)清晰的7個點，打點計時器所用電源的頻率為50Hz。測得第1、2、3、4、5、6點與0點的距離如下表：

計數(shù)點123456距離d(cm)6.012.519.326.534.142.1利用表中數(shù)據(jù)計算：（結果均保留三位有效數(shù)字）A、打第1點時紙帶運動的速度是m/s。B、第0點（填“是”或“不是”）自由落體運動的起點。C、測出當?shù)刂亓铀俣萭=?！敬鸢浮緼BDFC3.13不是9.72【詳解】（1）[1]A．電磁打點計時器應接6V以下交流電源，A正確；B．打點計時器的兩個限位孔應在同一條豎直線上，B正確；C．重物最好選用密度較大的材料，如重錘，C錯誤；D．開始時應使重物靠近打點計時器處并保持靜止，D正確；E．操作時，應先接通電源，再釋放紙帶，E錯誤；F．為了減小誤差，應重復多次實驗，在打出的紙帶中挑選一條最清晰的，F(xiàn)正確；G．為了便于測量，不一定找打出的第一個點，可以從比較清晰的點開始，G錯誤。故選ABDF。（2）[2]根據(jù)運動學公式得為了測試重物下落的加速度，還需要的實驗器材有：米尺，用來測量計數(shù)點之間的距離，該實驗中不需要天平，通過打點計時器打點的時間間隔可以計算出計數(shù)點之間的時間間隔，所以也不需要秒表。故選C。（3）[5]打點計時器所用電源的頻率為50Hz，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔重力加速度[3]打第1點時紙帶運動的速度[4]根據(jù)運動學基本公式得所以0不是自由落體運動的起點。14．（2023春·江西·高三校聯(lián)考階段練習）甲、乙兩同學在家庭實驗中完成了重力加速度測量實驗，兩位同學均采用滴水法測量重力加速度，其中下圖1是甲同學的數(shù)據(jù)測量及處理情況；下圖2是乙同學的數(shù)據(jù)測量及其處理情況。注意到兩位同學，都測量了100滴水下落的總時間，然后測量了滴水起點和落點之間的距離，甲同學點水高度為，測得重力加速度為，乙同學滴水高度為，測得重力加速度為。兩位同學在課堂上分享展示了自己的家庭實驗活動后，引起了大家的熱烈討論和深入交流。請完成下面有關思考與討論：（1）兩位同學在重力加速度測量實驗中都采用了減小測量誤差。A．控制變量法

B．累積法

C．極限法

D．理想實驗法（2）同學們進行誤差分析時陳述了下列一些觀點，其中正確的觀點有。A．水滴將受到空氣阻力作用，這是不可避免的系統(tǒng)誤差：B．水滴下落高度測量困難導致高度測量有誤差：C．測量水滴下落時間誤差大小與總滴水數(shù)多少無關；丙同學對比甲、乙兩同學的實驗后，提出利用家住30層高樓的條件，通過水滴高樓法可以進一步減小實驗誤差。你是否同意丙同學的實驗建議，并說明理由。?！敬鸢浮緽AB/BA不同意，水滴速度越大，空氣阻力越大，系統(tǒng)誤差越大（或：水滴高樓實驗中下落速度較大后不能視為自由落體運動）【詳解】（1）[1]滴水法測重力加速度時為精確測量水滴下落時間，測量了100水滴下落的總時間，然后取平均法得到一滴水下落的時間，這里運用了累加法?？刂谱兞糠ㄊ窃谔骄炕蝌炞C三個或三個以上物理量之間關系時，控制其它物理量不變，僅研究剩下兩個物理量之間關系的簡化分步的研究方法：極限法是某一個過程無限減小直至逼近的某一時刻，用一個平均量代替瞬時量的研究方法；理想實驗法是基于實驗觀察，對實驗條件進行理想化處理，經由抽象、推理而得到科學結論的研究方法，本實驗沒有采用這些研究方法；（2）[2]AB．滴水法測量重力加速度，主要誤差有：水滴下落時受到空氣阻力、空氣對流等不良條件影響，在測量水滴下落時間、高度上導致測量誤差，AB正確；C．為了減小測量時間測量誤差，采用累加取平均值的方法可以有效減小偶然誤差，原理上是，累積量越大，越有利于減小偶然誤差，C錯誤。故選AB。（3）[3]水滴下落受到的阻力隨著速度增大而增大，當速度較大時，阻力相比于重力不可忽略，即此時水滴下落不能視為自由落體運動，可見下落高度太大，不僅不會減小誤差，還將增大誤差。15．（2023秋·重慶沙坪壩·高一期中）某同學用如圖甲所示的裝置來利用自由落體運動測量重力加速度。實驗所用電源的頻率是50Hz，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)的計時點，兩點之間的距離已標在圖中。（1）已知打點計時器打下B、C、E、F各點時，重物的速度分別是，，，，請你計算D點對應時刻的瞬時速度m/s。（2）請將D點對應時刻的瞬時速度補充標在如圖所示的直角坐標系中，并畫出重物的瞬時速度隨時間變化的圖線。（3）根據(jù)圖像求出自由落體運動的加速度大小m/s2。（4）將此結果與北京地區(qū)的重力加速度做對比，分析造成此誤差的主要原因?！敬鸢浮?.58紙帶與重物下落時會受到摩擦阻力【詳解】（1）[1]電源的頻率是，則相鄰兩點間的時間間隔為勻變速直線運動中，一段時間內中間時刻的瞬時速度等于該過程的平均速度，則D點對應時刻的瞬時速度（2）[2]作出的速度隨時間的變化圖像如圖所示，作出一條直線，要讓盡可能多的點在直線上，切記不要直接把各點連起來畫成折線。（3）[3]圖像的斜率表示加速度，則（4）[4]與北京地區(qū)的重力加速度做對比，造成此誤差的主要原因是紙帶與重物下落時會受到摩擦阻力。四、解答題16．（2023秋·全國·高一專題練習）一石塊從樓房陽臺邊緣向下做自由落體運動，經過一段時間到達地面，把它在空中運動的時間分為相等的三段，如果它在第一段時間內的位移是0.8m，g取10m/s2，那么它：(1)在空中運動的時間是多少？(2)第三段時間內的位移是多少？【答案】(1)1.2s；(2)4m【詳解】（1）根據(jù)自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動，從靜止開始相等時間間隔內的位移之比為1：3：5，它在第二、三段時間內的位移為石塊下落和高度由得在空中運動的時間（2）根據(jù)自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動，從靜止開始相等時間間隔內的位移之比為1：3：5，三段時間內的位移為17．（2023秋·廣東珠海·高一珠海市第二中學?？计谥校┤鐖D所示，用繩拴住木棒AB的A端，使木棒在豎直方向上靜止不動，在懸點A端正下方有一點C距A端0.8m．若把繩輕輕剪斷，測得A、B兩端通過C點的時間差是0.2s，重力加速度g=10m/s2，不計空氣阻力．求：（1）木棒AB的長度？（2）D為AB棒上的一點，若AD、DB兩段通過C點的時間相同，求AD=？【答案】（1）0.6m；（2）0.35m?！驹斀狻浚?）設木棒的長度為，繩子剪斷后木棒自由下落，故可將A、B兩端分別看做自由下落的質點，它們下落到C點所用時間分別為，依題意有：ms解得：m，s，s（2）由于AD、DB兩段通過C點的時間相同，則根據(jù)可得：s而且：m聯(lián)立解得：m18．（2023·廣東陽江·高一統(tǒng)考期中）在空中O點，每隔0.1s從靜止釋放一相同小球，小球的體積極小，可視為質點．在連續(xù)釋放幾個小球后，某一瞬間拍攝在空中運動的幾個小球的照片是按1：40比例拍攝的，現(xiàn)用刻度尺去測量照片上小球A、B、C、D之間的距離，如圖，試求：（1）小球下落的加速度多大？（2）從照片推測，在A球上面，正在空中下落的小球有幾個？【答案】（1）8.0m/s2；（2）7個．【分析】（1）小球做勻加速直線運動，連續(xù)相等的時間間隔內通過的位移之差為一個恒量，根據(jù)公式△x=aT2求解加速度；（2）勻變速直線運動中，某段時間的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，故B點速度等于AC段的平均速度；求出B球運動的時間，再判斷A球、B球上方分別有多少個小球．【詳解】（1）從圖中測得AB=1.4cm，BC=1.2cm