2.4 自由落体运动（word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

课时作业（十）　自由落体运动 （建议用时：40分钟） （见学生用书P139） [基础题组练] 题组一　自由落体运动与自由落体加速度 1.下列关于自由落体运动的说法正确的是（　　） A.自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动 B.从竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体的运动是自由落体运动 C.在空中下落的雪花的运动是自由落体运动 D.只在重力作用下的运动必定是自由落体运动 答案　A　 解析　自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，选项A正确；从竖直上升的热气球吊篮中掉下来的物体具有向上的初速度，所以不是自由落体运动，选项B错误；在空气中下落的雪花受到的空气阻力不能忽略不计，不是自由落体运动，选项C错误；只在重力作用下但初速度不为零的运动不是自由落体运动，选项D错误. 2.（多选）下列关于重力加速度的说法正确的是（　　） A.重力加速度g是标量，只有大小，没有方向 B.在地球上的不同地方，g的大小一般是不同的，但差别不大 C.在地球上同一地点，轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的 D.纬度越低的地方，重力加速度g值越小 答案　BCD　 解析　重力加速度是矢量，方向总是竖直向下.地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都是相同的，地球上不同地方g的大小一般是不同的，但差别不大，纬度越低的地方，g值越小，选项B、C、D正确. 3.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—时间图像中正确的是（　　） A.①② B.①④ C.②③ D.只有④ 答案　D　 解析　根据x＝gt2可知，自由落体运动的位移—时间图像应为抛物线，故①错误；根据v＝gt可知，自由落体运动的速度—时间图像应为过坐标原点的一条倾斜直线，故②错误；自由落体运动的加速度恒为g，自由落体运动的加速度—时间图像应为平行于时间轴的一条直线，故③错误，④正确，选项D正确. 题组二　自由落体运动规律的应用 4.在某静止的塔吊顶上操作工人不小心掉落一串钥匙，忽略空气对钥匙的作用力，2 s末钥匙落地，重力加速度g取10 m/s2，则塔吊顶离地面的高度约为（　　） A.20 m B.25 m C.40 m D.45 m 答案　A　 解析　忽略空气对钥匙的作用力，钥匙做自由落体运动，由自由落体运动位移公式，解得钥匙在2 s内下落的高度，即塔吊顶离地面的高度约为h＝gt2＝×10×22 m＝20 m，选项A正确，B、C、D错误. 5.物体从某一高度自由落下，到达地面时的速度与在一半高度时的速度之比是（　　） A.∶2 B.∶1 C.2∶1 D.4∶1 答案　B　 解析　由v2＝2gh得v＝，所以v1∶v2＝∶1，选项B正确. 6.一物体从H高处自由下落，经时间t落地，则当它下落时，离地面的高度为（　　） A. B. C.H D.H 答案　C　 解析　根据自由落体运动规律有H＝gt2，当物体下落时，离地面的高度为h＝H－＝gt2＝H，选项C正确. 7.人从发现情况到采取相应行动所用的时间叫反应时间.如图所示，同学甲两个手指捏住刻度尺一端，刻度尺零刻度线一端靠近地面，由于刻度尺零刻度处有破损，同学乙在刻度尺5 cm刻度处做握尺准备，且手的任何部位都与刻度尺不接触.当乙看到甲放手时，立即握住刻度尺，发现所握处刻度值为45 cm，g取10 m/s2，则同学乙的反应时间约为（　　） A.0.2 s B.0.3 s C.0.4 s D.0.5 s 答案　B　 解析　依题意，同学乙的反应时间内刻度尺做自由落体运动，下落的高度为h＝45 cm－5 cm＝40 cm＝0.40 m，根据自由落体运动公式，有h＝gt2，解得t＝＝ s≈0.3 s，选项B正确. 题组三　重力加速度的测量 8.滴水法测重力加速度的过程是这样的：让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子听到声音时，后一滴恰好离开水龙头.从第1次听到水击盘声时开始计时，测出n次听到水击盘声的总时间为t，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h，即可算出重力加速度.设人耳能区别两个声音的时间间隔为0.1 s，声速为340 m/s，g取10 m/s2，则（　　） A.水龙头距人耳的距离至少为34 m B.水龙头距盘子的距离至少为34 m C.重力加速度的计算式为 D.重力加速度的计算式为 答案　D　 解析　只要相邻两滴水滴下的时间间隔超过0.1 s，人耳就能分辨出两滴水的击盘声，而与水龙头距人耳的距离无关（只要人耳能够听到声音），在0.1 s内，水滴下落的距离x＝gt2＝×10×0.12 m＝0.05 m，即水龙头距盘子的距离至少应为0.05 m，选项A、B错误；n次响声对应（n－1）个水滴下落后用的时间，所以一个水滴下落时间为t1＝，由h＝得，g＝＝h，选项C错误，D正确. [能力提升练] 9.某物体做自由落体运动，g取10 m/s2，则（　　） A.第2 s内的平均速度为10 m/s B.第3 s内的位移为45 m C.后一秒内的位移总比前一秒内的位移多5 m D.后一秒内的平均速度总比前一秒内的平均速度大10 m/s 答案　D　 解析　由平均速度公式知第2 s内的平均速度＝v1.5＝g×1.5 s＝15 m/s，选项A错误；由位移比关系可知x1∶x3＝1∶5，x1＝gt2＝5 m，所以第3 s内的位移为25 m，选项B错误；由Δx＝gt2得，后一秒位移比前一秒位移多10 m，选项C错误；平均速度等于时间中点的瞬时速度，那么前一秒的中间时刻与后一秒的中间时刻的时间差为1 s，即后一秒内的平均速度总比前一秒内的平均速度大10 m/s，选项D正确. 10.频闪摄影是研究运动常用的实验手段.在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置.如图所示是小球自由下落时的频闪照片示意图，以下落过程中的某一点为原点，竖直向下为正方向建立坐标轴，并测量出各时刻的位置坐标为x1、x2、x3、x4.为了利用频闪照片验证小球自由下落运动是匀加速直线运动，在误差允许范围内，以下几种数据处理方案合理的是（　　） A.利用数据作x－t图，看图线是否为一条直线 B.利用数据作x－t2图，看图线是否为一条直线 C.看各位置坐标值x1、x2、x3、x4是否成等差数列 D.看各相邻位置坐标差值（x1－0）、（x2－x1）、（x3－x2）、（x4－x3）是否成等差数列 答案　D　 解析　匀变速运动的x－t关系式是x＝v0t＋at2，可以看出x－t与x－t2图线都不是一条直线，故无法用x－t与x－t2图线是否是一条直线来判断是否是匀加速直线运动，选项A、B错误；为了证明自由落体运动是否是匀加速直线运动，可根据连续相等时间内的位移差是否是恒量来证明；由图可知，连续相等时间内的位移分别是（x1－0）、（x1－x1）、（x3－x2）、（x4－x3），如果它们是等差数列，则后一项与前一项的差是定值，满足连续相等时间内的位移差是恒量，故可证明其为匀加速运动；如果不是等差数列，则证明不是匀加速运动，选项C错误，D正确. 11.一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为1 kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是18 m，则（　　） A.小球在第2 s末的速度是20 m/s B.该星球上的重力加速度为4 m/s2 C.小球在第5 s内的平均速度是3.6 m/s D.小球在前5 s内的位移是100 m 答案　B　 解析　自由落体运动第1 s内，第2 s内，第3 s内，第4 s内，第5 s内位移之比为x1∶x2∶x3∶x4∶x5＝1∶3∶5∶7∶9，设前5 s的位移为x，则x5＝x＝18 m，解得x＝50 m，由匀变速直线运动的位移公式x＝gt2，解得重力加速度为g＝4 m/s2，小球在第2 s末的速度为v2＝gt2＝8 m/s，选项B正确，A、D错误；小球在第5 s内的平均速度为＝＝18 m/s，选项C错误. 12.如图甲所示为“用电火花计时器测当地重力加速度”的实验装置图（已知打点频率为50 Hz），则 （1）实验需要的电源为　　　　（选填“交流”或“直流”）电源，电压为　　　　V. （2）实验时下面的步骤先后顺序正确的是　　　　. A.先释放纸带，后接通打点计时器电源 B.先接通打点计时器电源，后释放纸带 （3）如图乙所示为实验中选出的一条点迹清晰的纸带，已知纸带上记录的点为打点计时器打的点，打点计时器在打C点时物体的瞬时速度大小为　　　　　m/s，所测得的重力加速度大小为　　　　　m/s2.（计算结果均保留三位有效数字） （4）若当地的重力加速度数值为9.8 m/s2，请写出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因　　　　. 解析　（1）需要的电源为交流电源，电压为220 V. （2）先接通打点计时器电源，后释放纸带，选项B正确. （3）打点计时器在打C点时物体的瞬时速度大小为 vC＝ m/s≈1.17 m/s， 所测得的重力加速度大小为g＝ m/s2＝9.75 m/s2. （4）重物下落过程中受到空气阻力作用. 答案　（1）交流　220　（2）B　（3）1.17　9.75　（4）重物下落过程中受到空气阻力 13.一个物体从45 m高处自由下落（空气阻力不计，g取10 m/s2），求： （1）物体下落所用的时间； （2）前2 s内物体的平均速度大小； （3）最后1 s内物体下落的位移大小. 解析　（1）根据h＝gt2得 t＝＝ s＝3 s. （2）前2 s内物体的位移 h1＝＝×10×22 m＝20 m， 平均速度＝＝ m/s＝10 m/s. （3）最后1 s内下落的位移为总的位移减去前2 s内的位移，前2 s内的位移为h1＝20 m， 所以最后1 s内的位移为 Δh＝h－h1＝45 m－20 m＝25 m. 答案　（1）3 s　（2）10 m/s　（3）25 m 学科网（北京）股份有限公司 $$