人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动课后复习题

第二章  匀变速直线运动的研究

4  自由落体运动

【基础巩固】

1.(多选)科学研究发现:在月球表面没有空气,重力加速度约为地球表面重力加速度的.若航天员登上月球后,在空中同一高度同时由静止释放羽毛和铅球,忽略地球和其他星球对它们的影响,下列说法正确的是              (    )

A.羽毛将加速上升,铅球将加速下降

B.羽毛和铅球都将下落,且同时落到月球表面

C.羽毛和铅球都将下落,但铅球先落到月球表面

D.羽毛和铅球都将下落,且落到月球表面的速度相同

答案:BD

2.下列关于重力加速度的说法,正确的是 (    )

A.重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢

B.重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的大小

C.重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的快慢

D.轻物体和重物体的重力加速度不同,所以重的物体先落地

答案:C

3.某人从井口静止释放一颗小石子,不计空气阻力,为表示小石子落水前的运动,下列四幅图像可能正确的是()

A            B             C            D

答案:D

4.一物体从离地h高处自由下落,经过时间t落地,则当它下落时,离地的高度为 (    )

A.h       B.h       C.h       D.h

解析:根据自由落体运动的位移规律可得h=gt2,物体下落的位移为

h'=g2=h,此时,物体离地的高度h0=h-h'=h,选项C正确.

答案:C

5.下图是用频闪照相机给做自由落体运动的小球拍摄的照片,符合实际的是

 (    )

A        B       C        D

答案:D

6.假设未来的某一天,航天员在火星上距地面18 m高处由静止释放一重物,测得重物经过3 s落到火星表面,则下列说法正确的是              (    )

A.火星表面的重力加速度大小为4 m/s2

B.重物落地时的速度大小为8 m/s

C.重物落地前的1 s内位移大小为8 m

D.重物下落过程中,任意相邻1 s内的位移之差为2 m

答案:A

7.人从发现问题到采取相应行动所用的时间称为反应时间,该时间越短说明人的反应越灵敏.反应时间可用自由落体运动来测试:甲同学用两个手指捏住直尺的顶端,乙同学用一只手在直尺下端做捏住直尺的准备,但手不能碰到直尺,记下这时手指在直尺上的位置.当看到甲同学放开直尺时,乙同学立即捏住直尺,测出直尺下落的高度为10 cm,g取10 m/s2,那么乙同学的反应时间是多少?

乙　　　甲　

解析:根据自由落体运动规律h=gt2得,反应时间t== s≈0.14 s.

答案:0.14 s

【拓展提高】

8.在学习了自由落体运动的知识后,小华用一根长50 cm的轻绳拴住两个小球,手持上面一个小球,从四楼阳台由静止释放小球,两小球落地时间间隔为Δt1,然后他又上到五楼阳台重复实验,两小球落地时间间隔为Δt2,不计空气阻力,关于小球落地的时间间隔正确的是              ()

A.Δt1<Δt2     B.Δt1=Δt2            C.Δt1>Δt2       D.无法确定

解析:下方小球落地后,上方小球接下来的运动是匀加速直线运动,加速度为g,据位移时间公式可得,l=vΔt+g(Δt)2.从四楼阳台由静止释放小球与从五楼阳台由静止释放小球相比,下方小球到达地面时的速度v1<v2(v2=2gh),则两小球落地时间间隔Δt1>Δt2.故选项C正确.

答案:C

9.(多选)甲、乙两物体质量之比为m甲∶m乙=3∶1,甲从h0高处自由下落,乙从2h0高处同时自由下落,不计空气阻力,下列说法正确的是              (    )

A.在甲落地之前,同一时刻甲的速度比乙的速度大

B.在甲落地之前,同一时刻两物体的速度相等

C.甲落地时,乙距地面的高度为h0

D.甲、乙在空中运动的时间之比为1∶2

解析:根据v=gt可知,甲落地前同一时刻甲的速度等于乙的速度,故选项A错误,选项B正确;甲、乙同时由静止开始下落,根据h=gt2可知,甲落地前甲、乙下落高度相同,故甲落地时乙距地面的高度为h0,故选项C正确;根据h=gt2可知,甲、乙在空中运动的时间之比为1∶,故选项D错误.

答案:BC

10.甲、乙两图是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图,已知该打点计时器的打点频率为50 Hz.

甲                乙          丙

 (1)甲、乙两图相比较,　　　　图所示的装置更合理. 

(2)丙图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带,其中打出的第一个点标为1,后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5、……,经测量,第15至第17点间的距离为11.70 cm,第1至第16点间距离为43.88 cm,则打下第16个点时,重物下落的速度大小为　　　　m/s,测出的重力加速度值为g=　　　　m/s2.(要求保留三位有效数字) 

解析:(1) 因为用夹子固定纸带,可以避免乙图中用手握住纸带的弊端.一方面,由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不能确定;另一方面,用夹子固定纸带,便于将纸带调整为竖直方向,以避免纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦.甲、乙两图相比较,甲图所示的装置较好,所以甲图更合理.

(2)自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动,所以v16==×10-2 m/s

=2.93 m/s.

又根据2gh=,h=43.88 cm,

可得g=9.78 m/s2.

答案:(1)甲　(2)2.93　9.78

11.一次演习中,一空降特战兵实施空降,飞机悬停在180 m 高的空中后,空降特战兵从机舱中一跃而下.假定空降特战兵空降过程如下:空降特战兵出机舱后先做自由落体运动,下落2 s后打开辅伞,特战兵立即做匀速运动,过了一段时间后打开主伞,特战兵立即做匀减速直线运动,匀减速运动6 s后到达地面,此时空降特战兵的速度恰好为零.g取10 m/s2,求:

(1)空降特战兵做自由落体运动下落的距离;

(2)空降特战兵从出机舱到着地所用时间.

解析:(1)空降特战兵出机舱后先做自由落体运动,下落2 s过程,下落的距离h1=g=×10×22 m=20 m.

(2)2 s末的速度v2=gt1=10×2 m/s=20 m/s,

h3=a,a=,t3=6 s,

解得h3=60 m,

匀速运动的时间t2== s=5 s,

所以t总=t1+t2+t3=13 s.

答案:20 m　(2)13 s

【挑战创新】

12.一根长直细杆长l=1.7 m,从某一高处做自由落体运动,在下落过程中细杆通过一个高h1=1.75 m的窗口用时Δt=0.3 s,求细杆刚下落时,其下端到窗口上边缘的高度.g取10 m/s2,窗口下边缘到地面的高度大于细杆的长度.

解析:设杆的下端下落到窗口上边缘的时间为t1,杆下端到窗口上边缘的高度为h,杆的上端到窗口下边缘的时间为t2,则有

g=h,

g=l+h+h1,

又t2-t1=Δt,

联立以上三式可得h=5 m.

答案:5 m