内容正文:
小测卷(二) 自由落体和竖直上抛运动
(每题5分,建议用时:30分钟)
【选择题】每小题5分
1.下列关于自由落体运动及重力加速度的说法,正确的是( )
A.竖直向下的运动一定是自由落体运动
B.熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动可被视为自由落体运动
C.同一地点,轻、重物体的g值可能不一样大
D.g值在两极处的大小小于在赤道处的大小
2.(2023·黑龙江哈尔滨模拟)小胖同学将一小石子从楼上窗户外自由释放,在地面上的另一同学用一架单反照相机正对墙面拍下了小石子落地前的照片。由于小石子的运动,它在照片上留下一条模糊的径迹AC,如图所示。已知照相机快门的曝光时间是 s,每块砖的平均厚度约为5 cm,g=10 m/s2。由这些信息可以估算出小石子释放点到B点的高度差约为( )
A.4 m B.3 m
C.2 m D.10 m
3.高空坠物非常危险,现在高层住宅越来越多,因此人们一定要有安全防范意识。假设某住宅楼上坠物做自由落体运动,开始3 s内的下落高度与最后3 s内的下落高度之比为3∶7,重力加速度g取10 m/s2,则坠物下落的总高度为( )
A.20 m B.45 m
C.125 m D.180 m
4.(多选)(2023·湖南株洲模拟)某人站在五楼阳台上,以相同速率同时将两小球抛出,其中小球1竖直上抛,小球2竖直下抛,两小球速度变化量分别为Δv1和Δv2,落地时间差为Δt,不计空气阻力,两小球落地时( )
A.Δv1>Δv2
B.Δv2>Δv1
C.如果该人站在四楼阳台上,以同样的速率和方式抛出两个小球,Δt变小
D.如果该人站在四楼阳台上,以同样的速率和方式抛出两个小球,Δt不变
5.舞狮作为中国传统节目,在中国广受人们欢迎。某次舞狮表演中,两位表演者需先后从高台跃下,为保证舞狮道具不因拉扯而损坏,要求两位表演者默契配合,在一定时间间隔内相继跳下。已知高台距离地面h=5 m,两人之间的舞狮道具长L=1.8 m,表演者可认为由静止下落,设表演者落地后速度为零,不计空气阻力,重力加速度g=。完成该表演动作(从第一位表演者开始跳下到第二位表演者落地)经历的总时间最长为( )
A.1.0 s B.1.2 s
C.1.4 s D.1.6 s
6.如图所示,一栋高为9 m的三层楼房,每层楼高相等,且每层楼正中间有一个高为1 m的窗户。现将一石块从楼顶边由静止释放,不计空气阻力,以下说法正确的是( )
A.石块依次到达三个窗户上沿的速度大小之比为1∶2∶
B.石块依次通过三个窗户的平均速度之比为∶∶
C.石块依次到达三个窗户下沿的时间之比为2∶5∶8
D.石块依次通过三个窗户的时间之比为∶∶
7.(多选)将一个物体(可视为质点)以大小为v0=4 m/s 的初速度竖直向上抛出,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。从物体被抛出时开始计时,在0~0.5 s时间内,下列说法正确的是( )
A.速度改变量的大小为5 m/s,方向竖直向下
B.物体运动的路程为0.85 m
C.物体的位移大小为0.75 m,方向竖直向下
D.物体的平均速度大小为1.5 m/s,方向竖直向下
8.(多选)(2023·山东泰安模拟)某兴趣小组自制了一个如图所示的水火箭。在发射过程中,水火箭由静止从地面以20 m/s2的加速度竖直向上运动了10 m,然后失去动力做竖直上抛运动,取重力加速度g=,不考虑空气阻力。在水火箭上升过程中,下列说法正确的是( )
A.水火箭的最大速度为10 m/s
B.水火箭上升运动的时间为3 s
C.水火箭离地的最大高度为30 m
D.水火箭落地速度为30 m/s
小测卷(二) 自由落体和竖直上抛运动
1.解析:根据自由落体运动的定义,可知自由落体运动是物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动,则竖直向下的运动不一定是自由落体运动,故A错误;熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动,空气阻力可以忽略不计,只受重力,可被视为自由落体运动,故B正确;同一地点,轻、重物体的g值一样大,与物体质量无关,故C错误;重力加速度随着纬度的增加而增加,则两极重力加速度的大小大于赤道上的重力加速度的大小,故D错误。
2.解析:由题图可知在曝光时间内,小石子下落的高度约为x=3d=3×5 cm=15 cm=0.15 m,小石子经过B点时的速度为vB==7.5 m/s,小石子释放点到B点的高度差约为
h= m=2.812 5 m≈3 m,故选B。
3.解析:坠物在开始3 s内的下落高度为h==45 m,则最
后3 s内的下落高度为h′=×45 m=105 m,则最后3 s中间时刻的速度为v= m/s
=35 m/s,则坠物自由下落的总时间为t总= s+1.5 s=5 s,则坠物下落的总高度为h=×10×52 m=125 m,故选C。
4.解析:两小球从同一位置以同一速率v0分别上抛和下抛,则落地时的速度相同,设为v,则竖直下抛的小球的速度变化量为Δv2=v-v0,竖直上抛的小球的速度变化量为
Δv1=v+v0,则竖直向上抛出的小球Δv更大,则Δv1>Δv2,故A正确,B错误;无论人站在几楼的阳台上,只要以同样的速率和方式抛出两个小球,两小球落地的时间差均为Δt=不变,故C错误,D正确。
5.解析:由题意可知,表演者做自由落体运动,设第一位表演者从跳下到落地所经历的时间为t,根据自由落体运动规律有h=gt2,解得t=1 s,两位表演者做自由落体运动的时间是一样的,要使表演时间变长,则需要两位表演者先后跳下的时间间隔变长,但又要保证舞狮道具不因拉扯而损坏,两位表演者先后跳下的时间间隔有最大值。当第一位表演者刚落地,第二位表演者离地为L=1.8 m时,时间间隔最长,且不会扯坏道具。此时第二位表演者已运动h-L,有h-L=,解得t1=0.8 s,则接下来第二位表演者需运动Δt=t-t1=0.2 s,那么完成该表演动作经历的总时间最长为tm=t+Δt=1.2 s,故选B。
6.解析:石块依次到达三个窗户上沿的位移分别为1 m,4 m,7 m;根据v2=2gh,可知石块依次到达三个窗户上沿的速度大小之比为1∶2∶,故A正确。石块依次到达三个窗户上沿和下沿的位移分别为1 m,2 m;4 m,5 m;7 m,8 m;根据v2=2gh,可知石块依次到达三个窗户上沿和下沿的速度大小之比为1∶∶2∶∶∶2;根据,可知石块依次通过三个窗户的平均速度之比为∶;根据t=可知,石块依次通过三个窗户的时间之比为∶∶=∶∶,故B、D错误。石块依次到达三个窗户下沿的位移为2 m
,5 m,8 m,根据t=,可知石块依次到达三个窗户下沿的时间之比为∶∶2,故C错误。
7.解析:由题意可知,0~0.5 s时间内,物体速度改变量大小为Δv=gΔt=10×0.5 m/s=5 m/s,方向竖直向下,A正确;物体向上运动到最高点所用时间为t==0.4 s,向上运动的位移大小为h1=gt2=0.8 m,则物体在最高点下落的位移大小为h2=g(t总-t)2=0.05 m,故物体在0~0.5 s内的路程为s=h1+h2=0.85 m,B正确;0~0.5 s内物体的位移大小为x=h1-h2=0.75 m,方向竖直向上,平均速度大小为=1.5 m/s,方向竖直向上,C、D错误。
8.解析:由题意可知,水火箭上升10 m时速度最大,根据速度—位移公式有
v2=2ah1,可得最大速度v= m/s=20 m/s,故A错误;水火箭加速上升过程,根据速度—时间关系有v=at1,解得水火箭加速上升运动的时间为t1==1 s,水火箭失去动力做竖直上抛运动,有v=gt2,解得水火箭向上减速运动的时间t2==2 s,则水火箭上升运动的时间为t=t1+t2=3 s,故B正确;水火箭做竖直上抛运动时,根据速度—位移公式有v2=2gh2,解得h2==20 m,水火箭离地的最大高度为h=h1+h2=30 m,故C正确;由v′2=2gh,解得水火箭落地速度大小为v′= m/s,故D错误。
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