1.2.2 自由落体运动 专项训练 - 2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 以科学方法为脉络构建自由落体运动知识体系，通过分层训练实现从概念理解到综合应用的能力进阶。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|2题（1、8）|理想模型法/极限思想/比值定义法|从质点概念切入，建立加速度与速度定义的逻辑关联| |实验探究|3题（2、4、11）|控制变量法/外推法/频闪摄影分析|通过牛顿管、频闪照片实验验证自由落体运动规律| |图像分析|1题（3）|v-t图像面积法/斜率意义|将运动过程转化为图像语言，强化数形结合能力| |综合计算|6题（5、6、7、9、10、12）|逆向思维/多过程分解/竖直上抛模型|从单一运动到复杂过程，构建"运动规律-实际问题"转化路径|

专题：1.2.2自由落体运动 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A组 1．下列关于物理的科学思想方法说法正确的是（    ） A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法 B．亚里士多德提出“重的物体比轻的物体下落得快”，伽利略通过推理与实验相结合证明了该观点是正确的 C．加速度的定义应用了控制变量的思想 D．根据速度的定义，当非常非常小时，就可以表示物体在此时的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法 2．如图所示为演示自由落体运动实验的牛顿管装置。当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内羽毛和铁片从顶部同时开始下落。若在地球和月球表面分别用该装置做实验，操作过程视作完全一致。已知地球表面重力加速度约为月球表面重力加速度的6倍，则关于羽毛和铁片下落到牛顿管底端所用时间，下列说法正确的是（　　） A．在地球上，铁片比羽毛用时更短 B．在月球上，铁片比羽毛用时更短 C．在月球上和在地球上，铁片用时相同 D．羽毛在月球上用时比在地球上用时长 3．（多选）小球由空中某点自由下落，与地面相碰后弹至某一高度，小球自由下落和弹起过程的速度图象如图所示，（不计空气阻力，g=10 m/s2），则 A．小球下落的最大速度大小为5m/s B．小球向上弹起的最大速度大小为3m/s C．小球能弹起0.8m D．小球在运动的全过程中路程为0.8m 4．（多选）如图所示是用闪光周期为Δt的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片。关于提供的信息及相关数据处理，下列说法中正确的是    （　　） A．一定满足关系x1∶x2∶x3=1∶3∶5 B．一段时间后苹果会在羽毛下方 C．苹果下落的加速度大小为 D．羽毛下落到C点的速度大小为 5．某校一课外活动小组自制一枚火箭，设火箭从地面发射后，始终在垂直于地面的方向上运动。火箭点火后可认为做匀加速直线运动，经过2s到达离地面40m高处时燃料恰好用完，接着做竖直上抛运动。若不计空气阻力，取 g=10m/s²，求 (1)燃料恰好用完时火箭的速度； (2)火箭上升离地面的最大高度； (3)火箭从发射到残骸落回地面过程的总时间（计算结果用根号表示）。 6．从屋檐自由滴落的水滴，落到地面前内下落的高度为，忽略空气阻力，。求： (1)水滴落地时速度的大小v； (2)水滴在空中平均速度的大小； (3)屋檐到地面的高度。 B组 7．如图所示，在距离地面高的位置竖直向上以的速度抛出一枚网球，最后落回地面，，规定竖直向上为正方向，则（　　） A．网球落地时的速度大小为 B．网球在空中运动的时间为1.6s C．上升过程加速度的方向向上，下降过程加速度的方向向下 D．上升过程加速度不断减小，下降过程加速度不断增大 8．（多选）小球从离地面高5m处自由下落，触地后不反弹，整个运动过程不计空气阻力，重力加速度大小为10m/s2，则（   ） A．小球在空中运动的时间为1s B．小球落地前瞬间的速度大小为10m/s C．小球在前、后半段时间内下落的位移之比为1∶2 D．小球下落前、后半段位移所用时间之比为1∶ 9．将小钢球以3m/s的速度竖直向上抛出，一段时间后落回抛出点，设向上为正方向，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。 (1)小钢球运动过程中，前0.4s内的平均速率； (2)小钢球运动过程中，最后0.2s内的平均速度的大小。 C组 10．如图所示，在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c，离桌面的高度分别为。若先后顺次释放a、b、c，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∶1 C．b与a开始下落的时间差等于c与b开始下落的时间差 D．若三个小球同时释放，落至桌面的时间之比为 11．（多选）伽利略为了研究自由落体运动的规律，利用斜面做了上百次实验。其实验思想如图所示，让小球从光滑斜面上的不同位置自由滚下，测出小球从不同起点运动到斜面底端的位移x以及所用的时间t，计算出比值的大小，改变斜面的倾角，重复上述实验。下列叙述符合实验事实的是（　　） A．伽利略不是直接研究自由落体运动，而是采用斜面实验，是为了便于测量小球运动的时间 B．当斜面倾角一定时，小球从不同起点滚下，比值不同 C．改变斜面倾角，小球从同一位置A点滚下，比值相等 D．将小球在斜面上运动的实验结论合理外推至当斜面倾角为时，即小球做自由落体运动时实验结论仍然成立 12．微重力塔的核心原理是当实验舱处于自由落体或者竖直上抛状态时，内部的物体会处于完全失重状态，就可以模拟微重力环境。图为中国科学院国家微重力实验室北京落塔，当实验舱从静止自由下落时可获得3.6s的微重力时间，让该装置停下所能提供的最大加速度为15g，求 (1)请根据以上信息计算实验舱下落的最小距离； (2)若采用最大输出功率的电磁弹射系统对实验舱进行电磁弹射，当输出功率达到P时，停止弹射。弹射过程为初速度为零、加速度大小为8的匀加速直线运动，弹射结束后可让400的实验舱获得一定时间的微重力环境而回到弹射初始位置（不考虑制动），不计摩擦阻力，获得的微重力环境时间t为多少。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《 专题：1.2.2自由落体运动》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 D D AB CD A AB A AD 1．D 【详解】A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法，故A错误； B．亚里士多德提出“重的物体比轻的物体下落得快”，伽利略通过推理与实验相结合证明了该观点是错误的，故B错误； C．加速度的定义应用了比值定义法，故C错误； D．根据速度的定义，当非常非常小时，就可以表示物体在此时的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】AB．在地球和月球的真空管中，铁片和羽毛只受重力而都不受阻力，故从同一高度下落都做自由落体运动，则运动时间相同，故AB错误； CD．因月球重力加速度较小，由 可知，铁片和羽毛同一高度分别从地球和月球的真空管中静止释放，月球上的铁片和羽毛用时较长，地球上的铁片和羽毛用时较短，故C错误，D正确。 故选D。 3．AB 【详解】A. 根据图象可知0.5s时下落的速度最大，大小为5 m/s，A正确； B. 根据图象可知0.5s时向上弹起的速度最大，大小为3 m/s，B正确； C. 根据图象可知，小球能弹起的高度为 C错误； D.小球第一次下落的高度为 故小球在运动的全过程中路程一定大于，D错误； 故选AB。 4．CD 【详解】A．只有当A位置是下落的初始位置时才一定满足关系x1∶x2∶x3=1∶3∶5，故A错误； B．真空中苹果和羽毛都做自由落体运动，二者始终在同一高度，故B错误； C．根据 可得苹果下落的加速度大小为 故C正确； D．羽毛下落到C点的速度大小为 故D正确。 故选CD。 5．(1)，方向竖直向上 (2)h=120m (3) 【详解】（1）设燃料用完时火箭的速度为，所用时间为。火箭的上升运动分为两个过程，第一过程做匀加速上升运动，第二个过程做竖直上抛运动至最高点，对第一个过程，自制火箭做匀加速运动有 代入数据解得 根据速度时间公式，可得 方向竖直向上 （2）对第二个过程，根据速度位移公式有 解得 所以火箭上升离地面的最大高度为 （3）从燃料用完到运动至最高点的过程中，有 解得 从最高点落回地面的过程中 解得 火箭从发射到残骸落回地面过程的总时间 6．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据逆向思维，最后内的位移可表示为 得 （2）根据匀变速直线运动的平均速度公式 代入数据得 （3）根据速度位移关系 代入数据得 7．A 【详解】A．网球上升为匀减速直线运动，设上升高度为，由竖直上抛规律有 代入数据解得 网球向上运动的时间为 下落过程有 其中，解得 网球落地时的速度为 因为规定竖直向上为正方向，所以网球落地时的速度为，所以网球落地时的速度大小为，故A正确； B．结合以上分析可知，网球在空中的运动时间为 故B错误； CD．依题意，可知小球做竖直上抛运动，整个运动过程的加速度为自由落体运动加速度恒定不变，方向竖直向下，故CD错误。 故选 A。 8．AB 【详解】A．小球在空中运动的时间为，A正确； B．小球落地前瞬间的速度大小为v=gt=10m/s，B正确； C．小球在前、后半段时间内下落的位移之比为，C错误； D．小球下落前、后半段位移所用时间之比为，D错误。 故选AB。 9．(1) 1.25m/s (2) 2m/s 【详解】（1）根据竖直上抛规律，可知小钢球运动最高点时间 则前0.4s内小钢球运动的路程 则前0.4s内的平均速率 （2）最后0.2s内小钢球运动的位移大小 则最后0.2s内的平均速度的大小 10．A 【详解】A．根据 可得故到达桌面时的速度之比 故A正确； BD．根据 得三者运动时间之比 所以若三个小球同时释放，落至桌面的时间之比为 故BD错误； C．b与a开始下落时间差 c与b开始下落时间差 可知 故C错误。 故选A。 11．AD 【详解】A．小球在斜面上运动时的加速度相对较小，运动时间较长，更容易测量，故A正确； B．小球从光滑斜面上下滑，由牛顿第二定律，可知小球的加速度 小球做匀变速直线运动的位移 可知 故小球从倾角一定的斜面上的不同位置滚下，的比值是相同的，故B错误； CD．小球从同一位置A点滚下，比值 可知改变斜面倾角，将发生变化；将小球在斜面上运动的实验结论合理外推至当斜面倾角为时，小球从不同起点运动到地面，若比值保持不变，则可认为自由落体运动为匀变速运动，故C错误，D正确。 故选AD。 12．(1) (2) 【详解】（1）根据题意可知，实验舱先自由落体再以最大加速度减速到0，则自由落体运动的末速度为 所以实验舱做自由落体运动的位移为 匀减速过程的位移为 实验舱下落的最小距离 （2）由题意可知，弹射过程是一个初速度为0的匀加速直线运动，根据功率公式得 代入数据解得弹射时间 则弹射结束时实验舱的速度为 弹射位移 弹射结束后实验舱做竖直上抛运动，竖直上抛到最高点时间为 竖直上抛到最高点的位移为 所以实验舱从最高点下落到弹射初位置的位移为 则有实验舱从最高点下落到弹射初位置的时间为 所以实验舱获得的微重力环境时间 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $