2.4 自由落体运动 同步练-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

高中物理人教版必修第一册 第二章《匀变速直线运动的研究》 第4节　自由落体运动 同步练 一、选择题（共计10题，每小题5分，共计50分） 1.甲同学看到乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球(一个为实心球，一个为空心球)，结果甲同学看到两球不是同时落地的．他分析了两球未能同时落地的原因，你认为他的下列分析正确的是(　　) A．两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小 B．两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大 C．两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是实心球，重力远大于阻力 D．两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是空心球，阻力与重力比，差别较小 2.如图所示，屋檐上水滴下落的过程可以近似地看做是自由落体运动。假设水滴从10 m高的屋檐上无初速度滴落，水滴下落到地面时的速度大约为(g取 10 m/s2)(　　) A.20 m/s 　　　B.14 m/s C.2 m/s 　　　D.1.4 m/s 3.如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H。上升第一个所用的时间为t1，第四个所用的时间为t2。不计空气阻力，则满足(　　) A.1＜＜2 　　　 B.2＜＜3 C.3＜＜4 　　　 D.4＜＜5 4.将小球竖直向上抛出，忽略空气阻力的影响。小球在空中运动过程中，到达最高点前的最后一秒内和离开最高点后的第一秒内(　　) A．位移相同 B．加速度相同 C．平均速度相同 D．速度变化量方向相反 5．16世纪末，意大利比萨大学的年轻学者伽利略通过逻辑推理的方法，使亚里士多德统治人们2 000多年的理论陷入困难，伽利略的猜想是(　　) A．重的物体下落得快 B．轻的物体下落得快 C．轻、重两物体下落得一样快 D．以上都不是 6.2019年,我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10米跳台冠军。某轮比赛中,陈芋汐在跳台上倒立静止,然后下落,前5 m完成技术动作,随后5 m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动,重力加速度大小取10 m/s2,则她用于姿态调整的时间约为(　　) A.0.2 s　　B.0.4 s C.1.0 s　　D.1.4 s 7.一名航天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2 s末的速度大小为20 m/s B.小球在第5 s内的平均速度大小是3.6 m/s C.该星球上的重力加速度大小为5 m/s2 D. 小球在5 s内的位移大小是50 m 8.跳水是我国的传统优势体育项目，近年来，我国跳水运动员在重大的国际比赛中夺得了几乎所有的金牌，为国家争得了荣誉。如图2甲为某运动员(可看成质点)参加跳板跳水比赛时的示意图，图乙为其竖直分速度与时间的关系图象，以其离开跳板时作为计时起点，则(　　) 图2 A.t1时刻开始进入水面 B.t2时刻开始进入水面 C.t2时刻达到最高点 D.t1～t2时间段速度方向竖直向上 9．(多选)小明发现从核桃树上同一高度一颗核桃和一片树叶同时从静止落下，下列说法正确的是(　　) A．核桃和树叶的运动都是自由落体运动 B．核桃先落地是由于核桃受到的重力较大 C．核桃的运动可近似看成自由落体运动，而树叶的运动则不能看成自由落体运动 D．假如地球上没有空气，核桃和树叶会同时落地 10.(多选)关于自由落体加速度，下列说法正确的是(　　) A．物体的质量越大，下落时加速度就越大 B．在同一高度同时由静止释放一大一小两个小金属球，二者同时着地，说明二者运动的加速度相同，这个加速度就是当地的自由落体加速度 C．北京的自由落体加速度为9.8 m/s2，说明在北京做自由落体运动的物体每经过1 s速度增加9.8 m/s D．北京和深圳的自由落体加速度方向都竖直向下 二、实验题（每空3分，共计9分） 11.某同学用图甲所示装置研究重物的自由落体运动,在操作正确的前提下,得到如图乙所示的一段纸带。若A、B之间的距离为s1,B、C之间的距离为s2,已知打点周期为T,则: (1)重物下落的加速度计算式为a＝　　　　;  (2)打B点时重物的瞬时速度计算式为v＝　　　　;  (3)对该实验装置及其操作的要求,下列说法正确的是　　　　。  A.电火花计时器应接8 V交流电源 B.打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上 C.重物最好选用密度较小的材料,如泡沫、塑料 D.开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止 E.操作时,应先放开纸带后接通电源 三、计算题（共3小题，共计41分） 12.气球下挂一重物，以v0＝10 m/s的速度匀速上升，当到达离地面高175 m处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物再经多长时间落到地面？落地前瞬间的速度多大？(空气阻力不计，g取10 m/s2) 13.从离地面720 m的空中自由落下一个小球,不计空气阻力,取g＝10 m/s2。 (1)求小球经过多长时间落到地面; (2)自小球开始下落开始计时,求小球在最后2 s内的位移大小; (3)求小球下落位移为下落总位移的一半时的速度大小。 14气球下挂一重物，以v0＝10 m/s 的速度匀速上升，当到达离地面高度h＝175 m处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多长时间落到地面？落地时的速度多大？(空气阻力不计，g取10 m/s2) 参考答案 1.C　[两球形状完全相同，在下落过程中所受空气阻力近似相同，下落快慢不同的原因是重力不同，故C正确．] 2.解析　根据公式v2＝2gh得v＝ m/s≈14 m/s，选项B正确。 答案　B 3.解析　本题应用逆向思维法求解，即运动员的竖直上抛运动可等同于从一定高度处开始的自由落体运动，所以第四个所用的时间为t2＝，第一个所用的时间为t1＝－，因此有＝＝2＋，即3＜＜4，选项C正确。 答案　C 4.答案　B 5.C　[伽利略认为物体在下落运动过程中运动情况与物体的质量无关，故C正确．] 6.解析:B　陈芋汐下落的整个过程所用的时间为t＝＝ s≈1.4 s,下落前5 m的过程所用的时间为t1＝＝ s＝1 s,则陈芋汐用于姿态调整的时间约为t2＝t-t1＝0.4 s。 7.解析:D　小球第5 s内的位移等于前5 s内的位移与前4 s内的位移之差,故有g'(5 s)2-g'(4 s)2＝18 m,解得g'＝4 m/s2,故小球在2 s末的速度大小为v＝g't＝8 m/s,小球在第5 s内的平均速度大小为＝ ＝18 m/s,小球在5 s内的位移大小为x＝g'(5 s)2＝50 m,故D正确。 8.解析　跳水运动员借助跳板的弹力先向上加速，离开跳板后向上减速，到最高点后，再向下加速运动，故t1时刻运动员上升到最高点；当接触到水面后，运动员开始向下做减速运动，故t2时刻开始进入水面，从图中可知向下为正方向，故t1～t2过程中速度为正，即向下运动，选项B正确。 答案　B 9.CD　[从树上落下的核桃所受阻力相对重力来说很小，可看成做自由落体运动，而从树上落下的树叶所受阻力相对重力来说较大，不能看成做自由落体运动，选项A、B错误，C正确；假如地球上没有空气，则核桃和树叶不受空气阻力，都做自由落体运动，下落快慢相同，同时落地，选项D正确．] 10.答案　BCD 解析　自由落体运动忽略空气阻力，无论物体质量大小，下落时加速度都是g，选项A错误；在同一高度释放的小金属球受到的空气阻力远小于小球的重力，小金属球做自由落体运动，故小球运动的加速度为当地的自由落体加速度，选项B正确；加速度等于单位时间内速度的变化量，当地自由落体加速度为9.8 m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s，选项C正确；地球表面各处的自由落体加速度值略有差别，其方向均竖直向下，选项D正确。 11.解析　(1)根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可得加速度的计算式为a＝。 (2)根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,可以求出打B点时重物的瞬时速度计算式为vB＝。 (3)电火花计时器应接220 V交流电源,故A错误;打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上,从而减小摩擦,故B正确;为了减小阻力的影响,重物应选择密度较大的材料,故C错误;开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止,故D正确;操作时,应先接通电源,再释放纸带,故E错误。 答案　(1)　(2)　(3)BD 12.答案　7 s　60 m/s 解析　方法一　分段法 绳子断裂后，重物先匀减速上升，速度减为零后，再匀加速下落。 重物上升阶段，时间t1＝＝1 s， 由v02＝2gh1知，h1＝＝5 m 重物下落阶段，下落距离H＝h1＋175 m＝180 m 设下落时间为t2，则H＝gt22，故t2＝＝6 s 重物落地总时间t＝t1＋t2＝7 s，落地前瞬间的速度v＝gt2＝60 m/s。 13.解析:(1)根据h＝gt2 解得落地时间为t＝＝12 s。 (2)从开始运动起前10 s内的位移大小为h2＝g＝500 m 小球在最后2 s内的位移大小为h3＝h-h2＝720 m-500 m＝220 m。 (3)下落位移为下落总位移的一半,即下落位移为360 m,根据v2＝2gh' 此时小球的速度大小为v＝＝60 m/s。 答案:(1)12 s　(2)220 m　(3)60 m/s 14.解析 分成上升阶段和下落阶段两个过程处理。 绳子断裂后重物要继续上升的时间t1和上升的高度h1分别为t1＝＝1 s h1＝＝5 m 故重物离地面的最大高度为H＝h1＋h＝180 m 重物从最高处自由下落，落地时间和落地速度大小分别为 t2＝＝6 s v＝gt2＝60 m/s 所以从绳子突然断裂到重物落地共需时间为t＝t1＋t2＝7 s。 学科网（北京）股份有限公司 $