人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动当堂达标检测题

这是一份人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动当堂达标检测题，共5页。试卷主要包含了选择题，实验题等内容，欢迎下载使用。

合格考过关检验
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~7题为多选题)
1.(2022·江西上饶艺术学校高一期中)踢毽子是我国一项传统的体育活动。毽子由羽毛和铜钱组成,在下落时总是铜钱在下羽毛在上。下列分析正确的是( )

A.铜钱重,所以总是铜钱在下羽毛在上
B.毽子的自由下落是自由落体运动
C.因为存在空气阻力,所以总是铜钱在下羽毛在上
D.如果没有空气阻力,也总是出现铜钱在下羽毛在上的现象
答案C
解析羽毛受到的空气阻力与自身重力相差不多,对运动的影响很大,而羽毛又和铜钱具有相同的运动情况,故羽毛要受铜钱较大的拖动作用,即羽毛的运动主要是靠铜钱的带动,所以毽子下落时总是铜钱在下面拉着羽毛。铜钱重不是根本原因,选项A错误,C正确;由于空气阻力不能忽略,毽子不是自由落体运动,选项B错误;如果没有空气阻力,铜钱和羽毛的相对位置是随机的,选项D错误。
2.(2023·江苏苏州高一期中)在物理学中常用图像来描述两个物理量之间的关系,下列描述物体做自由落体运动的位移—时间图像、速度—时间图像或加速度—时间图像正确的是( )
A.①②B.①④
C.②③D.只有④
答案D
解析对自由落体运动有h=gt2,a=g,v=gt,图中只有图像④符合。故选D。
3.一物体自距地面高h处自由下落,经时间t落地,此时速度为v,则( )
A.时物体距地面高度为
B.时物体距地面高度为h
C.物体下落时速度为
D.物体下落时速度为v
答案B
解析根据位移时间公式h=gt2可知,在前一半时间和后一半时间内的位移之比为1∶3,则前一半时间内的位移为,此时距离地面的高度为,选项A错误,选项B正确;根据v2=2gh知,当物体下落时的速度为v'=v,选项C、D错误。
4.在某高处A点,以大小为v0的速度同时竖直向上和向下抛出a、b两球,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.两球落地的时间差为
B.两球落地的时间差为
C.两球落地的时间差为
D.两球落地的时间差与高度有关
答案B
解析两球落地的时间差等于a球从抛出点到返回抛出点所用的时间,上升时间t1=,竖直上抛运动具有对称性,总时间t=2t1=,与抛出点的高度无关,故选项B正确,A、C、D错误。
5.甲物体的重力比乙物体的重力大5倍,甲从20 m高处自由落下,乙从40 m高处同时自由落下,在两物体下落过程中,以下几种说法正确的是( )
A.下落1 s末,它们的速度相等
B.两物体下落过程中,同一时间甲的速度比乙大
C.下落过程中甲的加速度比乙大
D.各自下落1 m时它们的速度相等
答案AD
解析下落1s末,由v=gt可知,它们的速度相等,选项A正确;因为甲、乙两物体同时做自由落体运动,它们的初速度为零,加速度为g,任意时刻的速度为v=gt,所以两物体下落过程中,在同一时刻甲的速度与乙的速度相等,选项B错误;因为甲、乙两物体均做自由落体运动,加速度为g,所以下落过程中甲的加速度与乙的加速度相同,选项C错误;根据v=可知,下落1m时,甲、乙速度相等,选项D正确。
6.一石块从30 m高处开始做自由落体运动(g取10 m/s2),则石块下落后( )
A.第1 s内的位移为5 m
B.第3 s末的速度为30 m/s
C.第2 s内的平均速度为10 m/s
D.3 s内的平均速度为10 m/s
答案AD
解析第1s内的位移为h1=×10×12m=5m,选项A正确;物体下落的时间为t=s=s,可知3s末已经落地,所以3s末速度为零,选项B错误;前2s内的位移为h2=×10×22m=20m,所以第2s内的平均速度为v=m/s=15m/s,选项C错误;3s内的平均速度为v=m/s=10m/s,选项D正确。
7.关于自由落体运动,下列说法正确的是( )
A.自由落体运动是竖直方向的匀加速直线运动
B.竖直方向的位移只要满足x1∶x2∶x3∶…=1∶4∶9∶…的运动就是自由落体运动
C.自由落体运动在开始连续的三个2 s内的路程之比为1∶3∶5
D.自由落体运动在开始连续的三个1 s末的速度之比为1∶3∶5
答案AC
解析自由落体运动是初速度为零,加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动,选项A正确;自由落体运动从开始下落起,位移之比x1∶x2∶x3∶…=1∶4∶9∶…,但位移之比是1∶4∶9∶…的运动不一定是自由落体运动,选项B错误;自由落体运动服从初速度为零的运动的所有规律,选项C正确,D错误。
二、实验题
8.用如图所示的装置测定重力加速度。
(1)所需器材有:电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需 (填字母代号)中的器材。
A.直流电源
B.天平及砝码
C.约8 V交变电源
D.毫米刻度尺
(2)实验中得到的一条纸带如图所示,图中五个数据中不符合有效数字要求的一组数据应改为__________cm。物体在打下点D时的速度大小为 m/s。物体的加速度大小为 m/s2。该实验中测得的重力加速度偏小,其主要原因是________________________。
答案(1)CD (2)2.00 1.482 5 9.625
实验中存在摩擦力及空气的阻力
解析(1)电磁打点计时器需接约8V交变电源。重力加速度与物体的质量无关,所以不需要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数点的距离,需要毫米刻度尺,故选项A、B错误,C、D正确。
(2)毫米刻度尺测量长度,要求估读,即读到分度值的下一位,这五个数据中不符合有效数字读数要求的是2.0,应改为2.00cm。ABCDEF是打点计时器连续打出的点,因此计数点之间的时间间隔为T=0.02s;根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于平均速度求出D点速度为vD=m/s=1.4825m/s。根据逐差法有a=m/s2=9.625m/s2。由于重锤下落的过程中不可避免地存在摩擦力及空气的阻力,因此所测重力加速度比实际的要小。
等级考素养提升
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~7题为多选题)
1.自由下落的物体,它开始下落全程的高度所用的时间和下落全程所用的时间的比值为( )
A.1∶2
B.1∶()
C.(-1)∶()
D.∶2
答案D
解析根据自由落体运动规律h=gt2,它落到h时有h=,解得所用时间t1=,全程有h=gt2,所用时间t=,所以t1∶t=∶2,选项D正确,A、B、C错误。
2.长为5 m的竖直杆下端距离一平台为15 m,让这根杆自由下落,它全部通过平台的时间为(g取10 m/s2)( )
A.2 sB. s
C.(2-) sD.(+1) s
答案C
解析根据h=gt2,直杆自由下落到下端运动到平台的时间t1=s=s;直杆上端到达平台的时间t2=s=2s,所以它通过平台的时间为Δt=t2-t1=(2-)s,选项C正确。
3.在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中,需要精确的重力加速度g值,g值可由实验精确测定。近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”,它是将测g值归于测长度和时间,以稳定的氦氖激光的波长为长度标准,用光学干涉的方法测距离,以铷原子钟或其他手段测时间,能将g值测得很准。具体做法:将真空长直管沿竖直方向放置,自其中O点竖直向上抛出小球,小球又落回原处的时间为T2,在小球运动过程中经过比O点高H的P点,小球离开P点至又回到P点所用的时间为T1,测得T1、T2和H,可求得g等于( )
A.B.
C.D.
答案D
解析小球从O点上升到最大高度的过程中有h2=,小球从P点上升到最大高度的过程中有h1=,又h2-h1=H,得g=,故选项D正确,A、B、C错误。
4.为研究自由落体运动,实验者从某砖墙前的某高度处由静止释放一个石子,让其自由落下,拍摄到石子下落过程中的一张照片如图所示。由于石子的运动,它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知每层砖的平均厚度为6.0 cm,这个照相机的曝光时间为1.2×10-2 s,则拍摄到的石子位置A距石子下落的起始位置的距离约为( )
A.3.5 mB.5.0 m
C.6.5 mD.8.0 m
答案B
解析由题图可知,AB占据大约两层砖的厚度,已知每层砖的平均厚度为0.06m,可得AB段的实际长度为hAB=0.12m。已知曝光时间为t=1.2×10-2s,故AB段的平均速度为=10m/s,即A点瞬时速度为vA=9.94m/s。根据自由落体速度和位移公式v2=2gh可知h==5m,选项B正确。
5.甲、乙两球从同一高度处相隔1 s先后自由下落,则在下落过程中( )
A.两球速度差始终不变
B.两球速度差越来越大
C.两球距离始终不变
D.两球距离越来越大
答案AD
解析设v甲=v0+gt,v乙=gt,所以v甲-v乙=v0恒定,选项A正确,B错误;x甲=v0t+gt2,x乙=gt2,所以两球距离x甲-x乙=v0t随时间均匀增加,选项C错误,D正确。
6.某科技馆有一个展品,该展品放在较暗处,有一个不断均匀滴水的水龙头(刚滴出的水滴速度为零),在平行光源的照射下,只要耐心地、缓慢地调节水滴下落的时间间隔,在适当的情况下参观者可以观察到一种奇特的现象:水滴好像都静止在各自的位置不动(如图中的A、B、C、D所示,刻度尺上的单位是cm)。g取10 m/s2,要想出现这一现象,所用光源应满足的条件是( )
A.持续发光的光源
B.间歇发光,间隔时间为1.6 s
C.间歇发光,间隔时间为0.14 s
D.间歇发光,间隔时间为0.28 s
答案CD
解析水龙头滴下的每一滴水都可认为是做自由落体运动,A、B、C、D相邻两点间的时间间隔相等,设为T,根据hCD-hBC=gT2,得T==0.14s,只要发光的时间间隔是T的整数倍,就可以看到题述现象,选项C、D正确。
7.为了求出楼房的高度,让一小石块从楼顶上自由下落(不计空气阻力,g为常数),只测出下列哪个物理量可以计算出楼的高度( )
A.石块下落的时间
B.石块落地的速度
C.石块第1 s内的位移
D.最后1 s的位移
答案ABD
解析根据h=gt2可知,知道石块下落的时间就可以求出楼的高度,选项A正确;根据2gh=v2可知,知道石块落地的速度就可以求出楼的高度,选项B正确;石块第1s内的位移可以根据h=gt2直接计算,是一个已知量,如果只知道石块第1s内的位移,没有其他条件,无法计算楼的高度,选项C错误;设运动时间为t,根据Δx=xt-xt-1,即gt2-g(t-1s)2=Δx,可以算出下落的时间,由A的分析可知,可以求出楼的高度,选项D正确。
二、计算题
8.比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。如图所示,已知斜塔第一层离地面的高度h1=6.8 m,为了测量塔的总高度,在塔顶无初速度释放一个小球,小球经过第一层到达地面的时间为t1=0.2 s。重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。试用多种思路求斜塔离地面的总高度。
答案见解析
解析解法一:设小球到达第一层顶部时的速度为v1,则有h1=v1t1+
代入数据得v1=33m/s
塔顶离第一层顶部的高度h2==54.45m
所以塔的总高度h=h1+h2=61.25m。
解法二:设小球从开始到第一层顶部用时t,则有
g(t+0.2s)2-gt2=h1
斜塔高h=g(t+0.2s)2=61.25m。
解法三:小球到达地面速度为v,则有h1=vt1-,塔高h==61.25m。