2.4 自由落体运动 同步练习 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 以“基础巩固-综合应用-拓展探究”分层设计，覆盖自由落体运动全知识点，通过生活情境与实验情境培养物理观念和科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|自由落体特征、竖直上抛规律|单选1-5题，如树叶下落时间估算，直接应用公式| |中档|图像分析、参考系、频闪照相|单选6-10题，如v-t图像判断、频闪频率计算，融合科学推理| |提升|多过程问题、实际应用|多选11-12题（如水滴频闪）、解答题13-15题（高空抛物计算），综合运动学公式与模型建构|

2.4 自由落体运动 姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．秋日，树叶纷纷落下枝头，其中一片梧桐树叶自5m高的枝头从静止落至地面，则该梧桐树叶下落所用的时间可能是（     ） A．2.9s B．0.9s C．0.5s D．0.1s 2．如图为我国跳高运动员张国伟某次比赛中的瞬间，他曾经最好的成绩是2.38米，此时重心升高约为1.2米。请估算他起跳离地时，竖直向上速度最接近的数值为（　　） A．3m/s B．4m/s C．5m/s D．6m/s 3．如图所示，一个两端封闭的玻璃管，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中。第一次实验：打开开关使管内空气与大气连通，玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管顶端同时开始下落，观察物体下落的情况。第二次实验：把玻璃管里的空气抽出去，再次观察物体下落的情况。则下列说法正确的是（　　） A．这两次实验，羽毛下落均可近似看作自由落体运动 B．第一次实验中，铁片和羽毛下落时间相同，加速度相同 C．第二次实验中，铁片和羽毛下落时间相同，加速度相同 D．采用第二次实验的方法，在东莞和北京分别做该实验，铁片下落的时间相同 4．无人机悬停在空中，将无人机中的甲、乙两个小球由静止同时释放，不计空气阻力，已知甲球的质量大于乙球的质量。以甲球为参考系，乙球的运动状态是（     ） A．静止不动 B．向上做匀速直线运动 C．向下做匀速直线运动 D．向下做匀加速直线运动 5．为研究自由落体运动，从某砖墙前的高处由静止释放一个石子，让其自由落下，拍摄到石子下落过程中的照片如图所示。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，则拍摄到的石子位置A距石子下落的起始位置的距离约为（　　） A．1.25m B．2.5m C．5.0m D．7.5m 6．刚上完物理课，教室中几位同学对课本中应用到的物理思想和方法进行讨论，以下四种说法正确的是（　　） A．甲图中“瞬时速度”概念的建立蕴含了等效的思想 B．乙图中探究力的合成和分解时利用了极限的思想 C．丙图中把物体当作“质点”研究使用了控制变量法 D．丁图中伽利略研究自由落体运动采用了推理与实验相结合的方法 7．某一初速度竖直向上抛出一个苹果，并落回手中，忽略空气阻力，以竖直向上为正方向，以下描述此过程苹果的位移—时间图像或速度—时间图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 8．如图所示，小球从距地面高度处由静止自由下落，同时小球从地面以初速度竖直上抛。已知均可视为质点，不计空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是（　　） A．两球不会在空中相遇 B．两球相遇时，球下落的时间为 C．两球相遇时，球上升的高度为 D．两球相遇时，球的速度大小为 9．某兴趣小组用频闪摄影的方法研究自由落体运动，实验中把一高中物理课本竖直放置，将一小钢球从与书上边沿等高处静止释放，忽略空气阻力，结合实际，频闪频率约为（     ） A．50Hz B．5Hz C．12Hz D．40Hz 10．同学们制作的水火箭原理图如图所示，发射时利用压缩空气把水从火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，火箭受到反冲作用而高速升空。假设水火箭以大小为的加速度从地面由静止开始竖直匀加速上升，上升8m后无动力上升到最大高度，重力加速度g取，忽略空气阻力，下列说法正确的是（     ） A．水火箭上升的最大高度为14.4m B．水火箭上升的最大高度为16m C．水火箭上升过程所用总时间为3.6s D．水火箭上升过程所用总时间为2.8s 二、多选题 11．科技馆中有一装置叫“倒流的水滴”，在较暗处有一个持续均匀滴水的水龙头，在特殊频闪灯的照射下，可观察到水滴呈现出倒流、静止或下落的状态。若调节频闪灯的闪光频率（闪光时间小于人眼的反应时间）恰好等于水滴滴落的频率，由于视觉暂留可看到水滴似乎不再下落，处于静止状态水滴所处位置坐标如图所示。水滴的运动可看作自由落体运动。下列说法正确的是（     ） A．若此时频闪灯的频率为10 Hz，可估算出当地的重力加速度为 B．水滴从C到D的距离为43.2 cm C．水滴在AC段和BD段的平均速度之比为1∶2 D．若增大频闪灯的闪光频率，可看到水滴倒流的现象 12．某杂技演员表演单手抛接球，依次将三个小球以8 m/s的初速度竖直向上抛出，并在接到球后继续抛出，在一段时间内保证每个小球抛出的时间间隔相等，小球在空中不会相碰，且同一时间手中最多只能有一个小球，每次从接触到抛出小球最少需要0.2 s（也可让球在手中停留更长时间）。不计空气阻力，三个小球均视为质点，重力加速度g取10 m/s2，则相邻两个小球抛出的时间间隔可能为（     ） A．0.55 s B．0.65 s C．0.75 s D．0.85 s 三、解答题 13．在时，一个苹果从某一高处点由静止自由落下，如图所示，时落至点，时落至点。不计空气阻力，取重力加速度。试回答下列问题： (1)求苹果从点落至点的位移的大小； (2)求苹果落到点时的速度的大小； (3)求苹果在间的平均速度大小。 14．如图所示，用一细绳将一个小球悬挂在天花板上，小球正下方有一圆筒，圆筒高，现剪断细线，让小球从静止开始下落，经过时间，小球到达圆筒顶部，不计空气阻力，小球可视为质点，取，小球下落过程中没有与圆筒发生接触。求： (1)小球开始下落时，离圆筒的高度H； (2)小球通过圆筒的时间。 15．高空抛物会造成严重的安全隐患，刑法修正案（十一）新设高空抛物罪，“高空抛物”正式入刑。若一小玻璃球从高度处的楼层由静止滑落，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，求： (1)小玻璃球经过多长时间落到地面； (2)小玻璃球落地时的速度； (3)下落过程中，小玻璃球在最后2s内的位移大小。 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 《2.4 自由落体运动》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C C A C D D B C D 题号 11 12 答案 CD BC 1．A 【知识点】自由落体运动的特征 【详解】若梧桐叶不受空气阻力做自由落体运动，由自由落体位移公式 可得理论下落时间 实际树叶下落过程中受到空气阻力作用，加速度小于重力加速度，因此实际下落时间一定大于1s。 故选A。 2．C 【知识点】竖直上抛运动的规律及应用 【详解】运动员起跳后竖直方向可视为竖直上抛运动，上升到最高点时竖直速度减为0， 根据匀变速直线运动公式，，取重力加速度 解得，该数值最接近。 故选 C。 3．C 【知识点】自由落体运动的特征、重力加速度 【详解】A．第一次实验中，玻璃管内有空气，羽毛受到的空气阻力相对于其重力来说不可忽略，其下落不是自由落体运动。第二次实验中，玻璃管内是真空，羽毛只受重力作用，其下落是自由落体运动，A错误； B．第一次实验中，玻璃管内有空气，铁片和羽毛都受到重力和空气阻力。羽毛的质量 小，所以羽毛的加速度远小于铁片的加速度，它们下落的时间、加速度均不相同，B错误； C．第二次实验中，玻璃管内是真空，铁片和羽毛都不受空气阻力，只受重力作用，做自由落体运动，所以它们的加速度相同，运动的时间相同，C正确； D．第二次实验是自由落体运动，下落时间。由于重力加速度 g 的大小随地理纬度的增加而增大。 北京的纬度高于东莞，所以北京的重力加速度 g 大于东莞的重力加速度 g。因此，在同一高度下落，铁片在北京下落的时间会比在东莞下落的时间短，D错误。 故选C。 4．A 【知识点】已知参考系判断物体运动情况、自由落体运动的规律及应用 【详解】不计空气阻力时，甲、乙两球由静止释放后均做自由落体运动，加速度均等于重力加速度，与小球质量无关。 两球初速度均为0，任意时刻的速度满足，乙相对于甲的速度； 任意时刻下落位移满足，乙相对于甲的位移 因此以甲为参考系，乙静止不动。 故选A。 5．C 【知识点】频闪照相法求解自由落体运动 【详解】由图可知，在曝光的时间内，物体下降了大约有两层砖的厚度，即12cm，曝光时间为，所以AB段的平均速度为 由于曝光时间很短，可以近似认为石子在这段时间内的平均速度等于位置 A 的瞬时速度，即，根据自由落体运动公式有 取，代入上式，解得 故选C。 6．D 【知识点】伽利略对落体运动的研究、等效法、极限法、理想模型法 【详解】A．甲图中“瞬时速度”概念的建立蕴含了极限的思想，故A错误； B．乙图中探究力的合成和分解时利用了等效的思想，故B错误； C．丙图中把物体当作“质点”研究使用了理想模型法，故C错误； D．丁图中伽利略研究自由落体运动采用了推理与实验相结合的方法，故D正确。 故选D。 7．D 【知识点】竖直上抛运动的图像 【详解】苹果做竖直上抛运动，其位移、速度与时间的关系分别为， 故其位移—时间图像是开口向下的抛物线，速度—时间图像是一条下降趋势的直线。 故选D。 8．B 【知识点】自由落体和竖直上抛相遇类问题 【详解】AB．设经过时间t，A、B在空中相遇，A球做自由落体运动的位移为 B球做竖直上抛运动的位移为 由几何关系有 联立以上各式解得，故A错误B正确； C．两球相遇时，球上升的高度为，故C错误； D．两球相遇时，球的速度大小为，故D错误。 故选B。 9．C 【知识点】频闪照相法求解自由落体运动 【详解】高中物理课本竖直高度约，小球从静止开始自由下落，由，可得总下落时间 从频闪照片能看到3个时间间隔（4个落点），设频闪周期为，则总时间 计算频闪周期与频率 频闪频率，与选项最接近。 故选C。 10．D 【知识点】竖直上抛运动的规律及应用 【详解】AB．设上升8m时的速度为v，则有 代入数据，解得 此后匀减速上升，有 解得 因此，故AB错误； CD．水火箭加速上升时间 水火箭减速上升时间 水火箭上升过程所用总时间为，故C错误，D正确。 故选D。 11．CD 【知识点】连续相等时间内的运动比例规律、重力加速度、频闪照相法求解自由落体运动 【详解】A．相邻两次闪光的时间间隔为，由图可知水滴从到下落的距离为 当频闪灯频率为时， 根据自由落体运动规律有 解得,故A错误； B．、、、分别对应水滴下落后第、、、个相等时间间隔末的位置，因此有 到的距离为，故B错误； C．到和到经历的时间均为，平均速度大小分别为， 解得，故C正确； D．频闪灯频率等于水滴滴落频率时，连续两次闪光所看到的水滴位置相同，水滴呈静止状态。若增大频闪灯频率，相邻两次闪光的时间间隔小于水滴滴落的时间间隔，闪光时刻相对于滴水时刻的相位逐渐提前，水滴像会逐渐上移，因此可看到水滴倒流现象，故D正确。 故选CD。 12．BC 【知识点】竖直上抛运动的规律及应用 【详解】设相邻两次抛出小球的时间间隔为，小球从抛出到回到手中的时间为== 同一小球相邻两次被抛出的时间间隔为，接到后到再次抛出至少需要，故 解得，为保证同一时刻手中最多只有一个小球，前一小球被接住后，必须不晚于下一小球被接住时再次抛出。相邻两球被接住的时间间隔仍为，故 解得，所以相邻两次抛出时间间隔满足，选项中、符合，故B、C正确，A、D错误。 故选BC。 13．(1) (2) (3) 【知识点】自由落体运动的规律及应用 【详解】（1）苹果从点由静止自由落下，由自由落体位移公式得== （2）苹果落至点时，由自由落体速度公式得 （3）苹果在段的位移大小== 由平均速度定义得== 14．(1) (2) 【知识点】自由落体运动的规律及应用 【详解】（1）小球从静止自由下落，经到达圆筒顶部，下落高度即 （2）小球到达圆筒顶部时的速度 通过圆筒的过程为匀加速直线运动，初速度，位移，由运动学公式 解得（舍去负根） 15．(1) (2)，方向竖直向下 (3) 【知识点】自由落体运动的规律及应用 【详解】（1）小玻璃球做自由落体运动，由 解得 （2）根据速度时间公式 解得落地时的速度 方向竖直向下 （3）前1s小玻璃球下落的位移大小为 解得 最后2s内的位移大小为 解得 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 $