第04讲 自由落体运动（分层练习）2024-2025学年高一物理同步课堂（人教版2019必修第一册）解析版

第第页第04讲自由落体运动1．演示自由落体的实验装置如图所示，当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内轻重不同的两个物体（金属片和羽毛）从顶部下落到底端的过程中，关于轻重不同的两个物体，下列说法正确的是（）A．重的物体先到底端B．落到底端时，重的物体速度大C．两物体同时落到底端D．重的物体比轻的物体下落的加速度大【答案】C【详解】D．牛顿管抽成真空，倒置时轻重不同的物体都做自由落体运动，加速度相等，故D错误；AC．牛顿管的长度即为两物体下落的位移，根据自由落体运动规律可知说明下落时间相等，故A错误，C正确；B．根据v＝gt，说明速度也相等，故B错误。故选C。2．下列说法正确的是（）A．物体竖直向下的运动就是自由落体运动B．只受重力作用且竖直向下的匀变速直线运动就是自由落体运动C．不同物体所做的自由落体运动，其运动规律是相同的D．质点做自由落体运动，在第1s内、第2s内，第3s内的平均速度之比为【答案】C【详解】A．自由落体运动是物体从静止开始只在重力作用下的运动，物体竖直向下的运动不一定是自由落体运动，故A错误；B．自由落体运动是初速度为0、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动，故B错误；C．不同的物体做自由落体运动都是初速度为0、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动，其运动规律相同，故C正确；D．自由落体运动下落高度为，故在前1s内、前2s内、前3s内的位移之比为，故在第1s内、第2s内、第3s内的位移之比为；由知其在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度之比为，故D错误。故选C。3．某兴趣小组通过以下实验方式测定人的反应时间，甲用一只手在长直尺末端做捏尺的准备，在他看到乙放开直尺时，立刻捏住直尺，测出直尺在这段时间内下落的高度，计算出甲的反应时间。假设成年人醉酒后反应时间是不饮酒情况下的1.5~2倍，若在某次测试中，甲在不饮酒情况下，直尺下落的高度为20cm，若甲处于醉酒状态，则直尺下落高度可能为（不计空气阻力，g取10m/s2）（

）

A．42cm B．90cm C．36cm D．70cm【答案】D【详解】由自由落体运动公式得实验测量出甲的反应时间为醉酒后反应时间为0.3~0.4s，根据可求得下落高度应该为45cm到80cm之间。故选D。4．根据《中华人民共和国民法典》第一千二百五十四条规定：禁止从建筑物中抛掷物品.从建筑物中抛掷物品或者从建筑物上坠落的物品造成他人损害的，由侵权人依法承担侵权责任。所以我们课间不要打闹，不要在楼道内拍球。现在假设篮球从高楼层自由下落，其落地速度为，取重力加速度大小，忽略空气阻力，则下列关于篮球的描述正确的是（）A．下落的时间为3s B．下落时距地面的高度为25mC．下落过程中的平均速度大小为 D．最后1s的位移为15m【答案】D【详解】A．由自由落体的速度公式得篮球下落的时间故A错误；由自由落体的位移公式故B错误；下落过程中的平均速度大小故C错误；D．最后1s的位移为故D正确。故选D。5．一物体从一行星表面某高处自由下落（不计表层大气阻力），自开始下落计时，得到物体离该行星表面的高度h随时间t变化的图像如图所示，则下列说法正确的是（）A．物体作匀速直线运动B．行星表面重力加速度的大小为C．物体落到行星表面时的速度大小为D．物体下落到行星表面的过程中，平均速度的大小为【答案】D【详解】A．物体在星球行星表面某高处自由下落，只受重力，加速度为重力加速度，做匀加速直线运动，故A错误；物体离该行星表面的高度为代入，时，可得行星表面重力加速度为故B错误；物体落到行星表面时的速度大小为故C错误；D．物体下落到行星表面的过程中，平均速度的大小为故D正确。故选D。6．苹果树是落叶乔木，自然生长时树干可高至15m。某棵自然生长的苹果树上有颗苹果（视为质点），从离水平地面高11.25m处自由下落，不计空气阻力及树枝、树叶对苹果下落的影响，取重力加速度大小g=10m/s2，则下列说法正确的是（）A．苹果在空中的运动时间为2sB．苹果落到水平地面的速度大小为10m/sC．苹果在落地前1s内运动的距离为10mD．苹果在空中运动时，相同时间内的速度变化量越来越大【答案】C【详解】A．苹果下落过程中做自由落体运动，根据位移公式，可得苹果在空中的运动时间为故A错误；B．根据速度位移关系式，可得苹果落到水平地面的速度大小为故B错误；C．苹果下落运动的距离为苹果在落地前1s内运动的距离为故C正确；D．根据可知，苹果在空中运动时，相同时间内的速度变化量不变，故D错误。故选C。7．真空中羽毛和钢球从同一高度同时自由下落，如图是用频闪相机得到的它们下落过程中的一张局部照片。已知频闪相机闪光的时间间隔为，由照片提供的信息，下列说法正确的是（

）A．一定满足关系 B．一定满足关系C．拍照当地的重力加速度 D．羽毛下落到位置时的速度大小为【答案】BD【详解】A．根据初速度为零的匀加速直线运动规律可知，若A点为下落起点位置，则满足由于A点的速度不一定为零，则不一定满足关系，故A错误；BC．根据匀变速直线运动的推论解得拍照当地的重力加速度一定满足关系，故B正确，C错误；D．根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，羽毛下落到位置时的速度大小为故D正确。故选BD。8．物理必修一教材封面如图。由于相机存在固定的曝光时间，照片中呈现的下落的砂粒并非砂粒本身的形状，而是成了一条条模糊的径迹，砂粒的疏密分布也不均匀。若近似认为砂粒从出口下落的初速度为0.忽略空气阻力，不计砂粒间的相互影响，设砂粒随时间均匀漏下，以下推断正确的是（）A．出口下方处的径迹长度约是处的倍B．出口下方处的径迹长度约是处的2倍C．出口下方范围内砂粒数约与范围砂粒数相等D．出口下方范围内砂粒数约为范围砂粒数的倍【答案】AC【详解】AB．根据可知，出口下方4cm处速度约为2cm处的倍，出口下方4cm处的径迹长度约是2cm处的倍，故A正确，B错误；C．根据初速度为零的匀变速运动在相邻相等时间内的位移之比为1：3：5…可知从出口下落0～3cm与3～12cm的时间是相等的，因砂粒随时间均匀漏下，可知出口下方0～3cm范围内的砂粒数约与3～12cm范围的砂粒数相等，故C正确。D．出口下方0～3cm运动时间为出口下方0～9cm运动时间为则出口下方3～9cm运动时间为其中由于砂粒随时间均匀漏下，则出口下方0～3cm范围内砂粒数约为3～9cm范围砂粒数的倍，故D错误。故选AC。9．某同学在墙前连续拍照时，恰好有一白色小石子从墙前的某高处由静止落下，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6.0cm。这个照相机的曝光时间为则（g取10m/s2）（）A．石子下落到A位置时的速度约为60m/sB．石子下落到A位置时的速度约为6.0m/sC．石子下落到A位置所需的时间约为0.6sD．石子下落到A位置所需的时间约为1.2s【答案】BC【详解】由图可以看出，在曝光的时间内，石子下降了大约有两层砖的厚度，所以AB段的平均速度为由于时间极短，石子下落到A位置的速度近似等于曝光时间内的平均速度，则有根据可得石子下落到A位置所需的时间约为故选BC。10．如图所示，两个小球a、b通过长为l的轻绳连接，现用手拿着上端的小球a由静止释放两球，释放时小球a距离地面的高度为h，两个小球相继落地的时间间隔为Δt，两个小球落地后不再反弹，不考虑空气阻力，则下列说法中正确的是（）A．小球a落地速度比小球b落地速度小B．两个小球从释放至最后都落地的过程中，轻绳的拉力一直为零C．若增大h，则两个小球相继落地的时间间隔Δt变小D．若增大h，则两个小球相继落地的时间间隔Δt变大【答案】BC【详解】AB．b落地前，以a、b为整体，可知整体做自由落体运动，轻绳的拉力为0；b落地后，绳子松弛，轻绳的拉力仍为0，继续a做自由落体运动，则有，可知小球a落地速度比小球b落地速度大，故A错误，B正确；CD．若增大h，则小球b落地时，小球a的速度越大，则根据匀变速直线运动规律有可知，两个小球相继落地的时间间隔一定变小，故C正确，D错误。故选BC。11．如图所示，长为的细直杆位于高的圆筒正上方处．由静止释放直杆让其竖直自由下落，当直杆的下端即将进入圆筒时释放圆筒让圆筒竖直做自由落体运动（取），则下列说法正确的是（）A．直杆端刚进入圆筒时的速度大小为B．直杆穿过圆筒的时间为C．直杆穿过圆筒的过程中下落的高度为D．直杆刚全部穿出圆筒时的速度为【答案】AD【详解】A．直杆A端刚进入圆筒时的速度大小为选项A正确；B．当直杆的下端即将进入圆筒时释放圆筒让圆筒竖直做自由落体运动，则两者的加速度相同，则直杆AB相对圆筒MN做匀速运动，则直杆穿过圆筒的时间为选项B错误；C．直杆穿过圆筒的过程中，MN下落的高度为直杆AB下落的高度为选项C错误；D．直杆从开始下落到刚全部穿出圆筒时用时间为则直杆刚全部穿出圆筒时的速度为选项D正确。故选AD。12．如图所示，在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c，离桌面高度分别为。若先后顺次释放a、b、c，三球刚好同时落到桌面上，不计空气阻力，则（）A．三者到达桌面时的速度大小之比是B．三者运动时间之比为3∶2∶1C．b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差D．三个小球运动的加速度与小球的质量有关【答案】AC【详解】A．根据可得故到达桌面时的速度之比故A正确；根据得三者运动时间之比故B错误；C．b与a开始下落时间差c与b开始下落的时间差故C正确；D．三个小球的加速度与重力和质量无关，等于重力加速度，故D错误。故选AC。13．两个同学用如图甲所示的装置，研究自由落体运动的规律，并从打下的若干纸带中选出了如图乙所示的一条，标出5个计数点（每两点间还有3个点没有画出来），已知打点计时器打出两个相邻点的时间是。请你完成下列任务：(1)关于打点计时器说法，下列正确的有__________。A．如果将交流电源改为直流电源，打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变B．纸带速度越大，每打两个点的时间间隔就越短C．打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定D．在使用打点计时器时，应该先启动打点计时器，再释放物体让其运动(2)在下列仪器和器材中，还需要使用的有__________。A．电压可调的直流电源B．刻度尺C．天平D．秒表E．电压合适的交流电源(3)根据纸带中的数据，可以判断自由落体运动是运动。(4)在打点计时器打出B点时重物的速度大小为，重物下落的加速度大小为。（结果均保留三位有效数字）【答案】(1)CD(2)BE(3)匀加速直线(4)1.549.60【详解】（1）A．将交流源电改为直流电源，打点计时器不能工作，故A错误；BC．打点的周期与交流电的频率互为倒数，即打点周期由交流电的频率决定，与纸带的速度无关，故B错误，C正确；D．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故D正确。故选CD。（2）打点计时器要使用电压合适的交流电源，不能使用直流电；实验中还要用刻度尺测量纸带上的点迹间的距离；打点计时器本身能计时，所以不需要秒表；研究小车速度随时间变化实验中不需要知道力的大小和小车的质量，所以不需要天平，需要使用的是电压合适的50Hz交流电源和刻度尺。故选BE。（3）任意两个连续相等的时间间隔T内，位移之差应该是一个常量，故自由落体是匀加速直线运动。（4）[1]标出5个计数点（每两点间还有3个点没有画出来），已知打点计时器打出两个相邻点的时间是0.02s，则两计数点的时间间隔为0.08s，由B点速度为[2]根据重物下落的加速度大小为14．某实验小组同学利用电火花打点计时器研究自由落体运动。装置如图甲所示，同学们调整好仪器，松开纸带，使重物下落，打点计时器就会在纸带上打出一系列的点。（1）实验过程中，下列实验操作中错误的有。A．重物应选用体积较大且质量较小的B．电火花打点计时器供电使用220V直流电源C．实验开始时，应先放手让重锤拖着纸带运动，再通电让打点计时器工作D．打点结束后，先断开打点计时器电源，再取下纸带进行研究（2）该小组的同学得到一条清晰的纸带如图乙所示，并在其上依次取A、B、C、D、E、F、G共7个计时点。已知打点计时器电源的工打点E时的速度大小为作频率为f，则v=；为减小误差，需要充分利用数据，则计算出加速度大小的表达式应为。（用题干和图中给出的字母表示）（3）如果当时电源中交变电流的频率小于f，但做实验的同学并不知道，那么由此测量计算出的加速度值比实际值偏（填“大”或“小”）。【答案】BC/CB