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

**基本信息** 高中物理新授课同步练《2.4 自由落体运动 分层练习》，通过基础、能力、培优三层设计，以物理观念为基础，科学思维为核心，构建从概念理解到综合应用的知识巩固路径。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|自由落体定义、公式、图像及实验思想|以单选题形式巩固运动观念，如通过频闪照片判断运动性质，培养模型建构能力| |能力提升练|v-t图像分析、多球运动、实际情境应用|结合无人机飞行、安塞腰鼓等情境，考查科学推理，如利用运动学公式解决追及问题| |培优拓展练|比例关系、数据处理、复杂运动过程|以多选题深化科学论证，如频闪摄影数据计算加速度，提升质疑创新能力|

2.4 自由落体运动 分层练习 【基础过关练】 一、单选题 1．关于自由落体运动，下列说法正确的是（     ） A．物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动 B．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 C．自由落体运动过程中，物体的速度与时间的平方成正比 D．自由落体运动过程中，物体的位移与时间成正比 2．学完自由落体运动后，同学们制作了一把“人的反应时间测量尺”。乙同学用手捏住直尺的顶端，甲同学用一只手在直尺0刻度位置做捏住直尺的准备，但手不碰到直尺。在乙同学放手让直尺下落时，甲同学立刻捏住直尺。读出甲同学捏住直尺的刻度，就可以粗略确定甲同学的反应时间。把刻度尺的长度刻度对应标注为“时间”刻度，使它变为“人的反应时间测量尺”，下列说法正确的是（　　） A．“人的反应时间测量尺”上的时间刻度是均匀分布的 B．30cm刻度所对应的时间刻度约为0.3s C．0.2s和0.3s刻线间的距离，与0.1s与0.2s刻线间的距离之比为 D．在北京做好的“人的反应时间测量尺”拿到武汉使用，测量出的反应时间理论上会比实际值略小 3．“嫦娥六号”探测器在月球表面着陆时，如图中所示先悬停在月球表面上方处，之后由静止开始自由下落到月球表面，已知地球表面的重力加速度为，月球表面的重力加速度为，则（     ） A．探测器自由下落到月球表面所用的时间为0.6s B．探测器自由下落到月球表面所用的时间为1.5s C．探测器自由下落到月球表面时的速度为 D．探测器在地球和月球上面的质量之比为 4．图中所示的各图像能正确反映自由落体运动过程的是（v是速度、x是位移、t是时间）（　　） A． B． C． D． 5．如图是频闪摄影拍摄的小球自由落体运动的照片，频闪仪每隔相等时间频闪一次，频闪时间间隔未知，根据照片信息（　　） A．可以判断小球从0点由静止释放 B．可以求出当地重力加速度 C．可以求出3.2cm位置的瞬时速度 D．不能说明自由落体运动是匀变速直线运动 6．关于物理课本中的四幅插图，下列说法不正确的是（     ） A．图甲通过把物体匀变速直线运动的v-t图像分成小段求一段时间内的位移，运用了微元求和的思想方法 B．图乙是通过平面镜观察桌面的微小形变的实验，采用的是放大的物理思想方法 C．图丙测定不规则薄板的重心的依据是薄板平衡时，悬线拉力的作用线通过重心 D．图丁为牛顿对自由落体运动的研究思路，利用斜面实验来冲淡重力影响，使运动时间更容易测量，最后通过逻辑推理得到自由落体的运动规律 7．春节期间，燃放的烟花增加了节日喜庆的气氛。某烟花竖直向上飞出，当该烟花到达最高点时（     ） A．速度为零，加速度为零 B．速度为零，加速度不为零 C．速度不为零，加速度为零 D．速度不为零，加速度不为零 8．如图所示，小球B（视为质点）以速度从地面开始做竖直上抛运动，到达最高点（位于虚线上）时，小球A（视为质点）也以速度从地面开始做竖直上抛运动，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则（　　） A．A、B落地的时间差为 B．A上升过程的平均速度小于B下降过程的平均速度 C．A抛出后经过时间与B位于同一水平面 D．A抛出后经过时间与B位于同一水平面 【能力提升练】 9．某校无人机兴趣小组为研究无人机的飞行性能，利用速度传感器记录了无人机竖直升空过程中的图像如图所示（取竖直向上为正方向）。其中时刻为无人机起飞时刻，段为倾斜直线，全程不计空气阻力，则关于该无人机的运动，下列说法正确的是（     ） A．时间内无人机的平均速度等于 B．时间内无人机的加速度逐渐减小 C．无人机在时刻上升至最高点 D．时间内无人机做自由落体运动 10．如图所示，在一个水平桌面上方有三个质量不同的金属小球a、b、c，离桌面高度分别为。由静止依次释放小球a、b、c，三球刚好同时落到桌面上，不计空气阻力，则（     ） A．三小球质量不同，则下落过程加速度不相同 B．三小球下落时间之比为 C．b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差 D．b与a开始下落的时间差等于c与b开始下落的时间差 11．某同学在墙前连续拍照时，恰好有一白色小石子从墙前的某高处由静止落下，拍摄到石子下落过程中的一张照片如图所示。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（g取10m/s2）（     ） A．石子下落到A位置时的速度约为60m/s B．石子下落到A 位置时的速度约为 6.0m/s C．石子下落到A位置所需的时间约为0.8s D．石子下落到A 位置所需的时间约为1.2s 12．人们发现了伽利略做斜面实验时的一页手稿，其中三列数据见图。图中，第二列是时间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分析实验数据时添加的数据。根据图中的数据，可能得出的结论是（　　） A．物体运动的距离与时间成正比 B．物体运动的距离与时间的平方成正比 C．物体做匀速直线运动 D．物体做变加速直线运动 13．陕北安塞腰鼓以其磅礴气势和击鼓时的跳跃动作而闻名。如图所示，一名鼓手用力蹬地后，竖直向上跳起击鼓，以竖直向上为正方向，鼓手起跳后，重心上升的高度与时间的关系为（）。下列说法正确的是（　　） A．该鼓手起跳的初速度为，加速度为 B．该鼓手重心上升的最大高度为 C．该鼓手重心在最高点时速度为零，加速度为零 D．该鼓手在空中的运动时间为 14．蛇年瑞气盈，金蛇舞新春。春节期间人们燃放花炮庆祝新年的到来。现将花炮上升过程的运动简化为竖直上抛运动，不计空气阻力，以向下为正方向，花炮运动过程中经过每层楼时速度的变化量与到达楼层n之间的关系满足下列哪幅图像（     ） A． B． C． D． 15．如图所示，AB为空心圆管，长度为，C为可视为质点的小球，AB与C在同一竖直线上，之间距离为。时刻，由静止释放AB，同时C从地面以初速度竖直向上抛出。忽略空气阻力，AB若落地则立即静止，取。要使C在AB落地前到达端，的最小值为（     ） A． B． C． D． 【培优拓展练】 二、多选题 16．关于自由落体运动，下列说法中正确的是（     ） A．篮球在空中静止释放越落越快，是自由落体运动 B．在开始连续的三个1s内通过的位移之比是 C．在开始连续的三个1s末的速度之比是 D．从开始运动到下落4.9m、9.8m、14.7m所经历的时间之比为 17．一金属小球从一定高度处由静止释放，利用频闪相机对下落的小球拍照，测量照片并按照比例尺换算得相邻位置距离。如图所示，1、2间的距离为0.4m，3、4间的距离为1.2m，忽略空气阻力，重力加速度g取。则下列说法正确的是（     ） A．位置2、3间的距离0.8m B．相机的曝光周期为0.4s C．小球在位置3的速度大小为 D．图中的1位置为小球的释放点 18．广州塔观景台高度约450m，图为两个小球的运动场景：①从观景台t=0时刻由静止释放小球；②t=4s时从地面以40m/s初速度竖直上抛另一小球。忽略空气阻力，g取10m/s2，下列分析正确的是（     ） A．自由下落的小球第1s内的位移为5m B．竖直上抛的小球从抛出至上升到最高点的时间为8s C．两小球第一次相遇时刻为t=8.625s D．竖直上抛的小球上升的最大高度为80m 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 分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D B C A D B C B C 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 B B B C B BC AC ACD 1．B 【详解】A．自由落体运动需要同时满足两个条件：初速度为零、只受重力作用。仅从静止开始下落，若受空气阻力等其他外力，则不属于自由落体运动，故A错误； B．自由落体运动的本质是初速度为0、加速度恒为重力加速度的匀加速直线运动，符合其定义和性质，故B正确； C．自由落体速度公式为，为常量，可知速度与时间成正比，而非与时间的平方成正比，故C错误； D．自由落体位移公式为，可知位移与时间的平方成正比，而非与时间成正比，故D错误。 故选B。 2．D 【详解】A．由 可知，下落高度与时间的平方成正比，与不是线性关系。因此，在长度刻度均匀的直尺上，对应的时间刻度是不均匀的，时间刻度线之间的距离会越来越大。故A错误； B．将 代入公式 计算得 ，这与相差较大。故B错误； C．0.1s、0.2s、0.3s时刻对应的下落高度分别为 ，， 0.2s和0.3s刻线间的距离为 0.1s和0.2s刻线间的距离为 两段距离之比为 ，故C错误； D．“人的反应时间测量尺”是根据公式 将长度刻度换算为时间刻度。在北京制作的尺子，其换算是基于北京的重力加速度 ，即尺上标注的时间为 。拿到武汉使用时，人真实的反应时间应由武汉的重力加速度 决定，即 。由于地球自转和形状的影响，重力加速度随纬度的增加而增大。北京的纬度高于武汉，所以 。因此，对于相同的下落高度，有 ，即 。所以测量出的反应时间会比实际值略小，故D正确。 故选D。 【点睛】 3．B 【详解】AB．根据 可得探测器自由下落到月球表面所用的时间为，故A错误，B正确； C．探测器自由下落到月球表面时的速度为，故C错误； D．质量是物体自身固有的属性，所以探测器在地球和月球上面的质量之比为，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】BD．自由落体运动的位移与时间的关系 可知图像是抛物线，故BD错误； AC．自由落体运动的速度与时间的关系 可知v与t成正比，故A错误，C正确。 故选C。 5．A 【详解】A．如果小球从 0 点由静止释放，根据那么在闪光时间T，2T，3T，4T…..时间内的位移之比为x1：x2：x3…=1：4：9：…，图中的为x1：x2：x3…=0.8：3.2：7.2：…=1：4：9：…，则可以判断小球从0点由静止释放，故A正确； B．匀变速直线运动中Δx=gT2，题中Δx=1.6cm，但题目中频闪时间间隔T未知，因此无法求出当地重力加速度，故B错误； C．根据，题目中频闪时间间隔T未知，无法求出3.2cm位置的瞬时速度，故C错误； D．根据照片相邻两段的位移差Δx=1.6cm恒定，说明自由落体运动是匀变速直线运动，故D错误； 故选A。 6．D 【详解】A．将v-t图像的运动过程分割为无数极小段，每一段近似视为匀速运动，累加每一小段的位移得到总位移，是典型的微元求和思想，故A正确； B．桌面的微小形变难以直接观测，通过平面镜的光反射，将桌面形变带来的角度变化放大为光屏上明显的光点位移，属于放大的物理思想，故B正确； C．用悬挂法测不规则薄板重心时，薄板处于二力平衡状态，重力与悬线拉力等大反向共线，因此悬线拉力的作用线必然通过重心，两次悬线的交点就是重心，故C正确； D．利用斜面“冲淡重力”、通过逻辑推理得到自由落体运动规律的科学家是伽利略，不是牛顿，故D错误。 本题选不正确的，故选 D。 7．B 【详解】当该烟花到达最高点时瞬时速度为零，受到重力作用，加速度为不为零。 故选B。 8．C 【详解】AB．由题意可知A、B两小球皆做竖直上抛运动，B小球下落的过程可以看作A小球上抛过程的逆过程，根据竖直上抛运动的对称性原理，可知A上升过程与B下落过程的时间相等，位移大小相等，故A上升过程与B下落过程的平均速度相等，当B球落地点，A球刚好上到最高点，之后A球再向下运动至落地，A球上抛到最高点的时间为 故A、B落地的时间差为，故AB错误； C．分析过程可知，A抛出后经过时间到达高度为 B到达高度为 其中 解得 可得 故时间时A、B处于同一水平面，故C正确； D．因时间，此时A球从最高点向下做自由落体运动，B球已落地，故D错误。 故选C。 9．B 【详解】A．匀变速直线运动的平均速度才等于，而内的v-t图线是曲线，图像面积（位移）小于初速度为0、末速度为的匀加速直线运动的位移，因此该段平均速度小于，A错误； B．图像的斜率表示加速度，时间内图线逐渐变得平缓，斜率的绝对值持续减小，说明无人机的加速度逐渐减小，B正确； C．速度的正负代表运动方向，时刻后速度仍为正（竖直向上），说明无人机还在向上运动，并未到达最高点，C错误； D．自由落体运动的初速度为0、加速度为重力加速度，而内无人机初速度为、速度仍为正（向上），不属于自由落体运动，D错误。 故选 B。 10．C 【详解】A．自由落体运动的加速度为重力加速度，与物体的质量无关，三小球下落过程加速度相同，故A错误； B．做自由落体运动的物体位移与时间的关系满足 解得 三个小球离桌面高度分别为 故下落时间之比为，故B错误； CD．设c球下落时间为，则b球下落时间为，a球下落时间为，因三球同时落到桌面上，则b与a开始下落的时间差 c与b开始下落的时间差 可知，即b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差，故C正确，D错误。 故选C。 11．B 【详解】AB．曝光时间内石子的模糊径迹AB的长度约等于两层砖的厚度，已知每层砖厚，即曝光过程石子下落位移。 由于曝光时间极短，可将AB段的平均速度近似为石子经过A位置的瞬时速度： ，故A错误，B正确； CD．石子从静止开始做自由落体运动，由自由落体速度公式，可得下落到A点的时间 ，故CD错误。 故选 B。 12．B 【详解】表中第一列数据明显是第二列数据的平方，而第三列数据与第一列的比值近似等于恒量，因此可得运动距离与时间的平方成正比，有 符合匀变速直线运动的规律。 故选B。 13．B 【详解】A．将对比可得，该鼓手起跳的初速度为，加速度为，A错误； B．该鼓手重心上升的最大高度为，B正确； C．该鼓手重心在最高点时速度为零，加速度仍为，C错误； D．该鼓手在空中的运动时间为，D错误。 故选B。 14．C 【详解】设相邻楼层的高度均为，花炮经过第层和第层时的速率分别为、。花炮上升过程中做匀减速直线运动，根据运动学公式有 解得 经过第层对应的一层楼时，取竖直向下为正方向，速度变化量为，由于花炮上升速度逐渐减小，通过相同高度所需的时间逐渐增大，因此随的增大而增大，且增长越来越快。 A．图像表示随均匀增大，即每经过一层楼所用时间的增加量不变，与实际情况不符，故A错误； B．花炮的加速度始终竖直向下，因此任意一段时间内的速度变化量方向均竖直向下，按题意始终为正值，不会出现负值，故B错误； C．花炮越接近最高点，速率越小，通过相同楼层高度所需时间增加得越快，由可知，随增大且图像斜率逐渐增大，故C正确； D．图像存在负值分支，但无论花炮上升还是下降，其加速度均竖直向下，速度变化量均为正值，故D错误。 故选C。 15．B 【详解】当小球C在空心圆管AB刚要落地时到达端，小球C的初速度最小，圆管落地的瞬间小球C与B点相遇，圆管下落的时间为 C恰好与B相遇可得 解得的最小值为。 故选B。 16．BC 【详解】A．篮球静止下落时，空气阻力相对重力不可忽略，不满足自由落体的条件，不是自由落体运动，故A错误； B．根据自由落体运动公式，可知前1s内、前2s内、前3s内的位移之比是，则在开始连续的三个1s内通过的位移之比是，故B正确； C．根据自由落体运动公式，可知在开始连续的三个1s末的速度之比是，故C正确； D．根据自由落体运动公式，可得 可知从开始运动到下落4.9m、9.8m、14.7m所经历的时间之比为，故D错误。 故选BC。 17．AC 【详解】A． 根据匀变速直线运动规律：连续相等时间内的位移差恒定，即 整理得 故A正确； B． 位移差 由匀变速推论，代入得 故B错误； C． 根据匀变速规律：中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，位置3是位置2到位置4的中间时刻，因此： 故C正确； D 。由速度公式 得位置1的速度 因此位置1不是小球的释放点，D错误。 故选AC。 18．ACD 【详解】A．由自由落体位移公式可知，自由下落的小球第1s内的位移为，故A正确； B．竖直上抛小球上升到最高点时速度减为0，设从抛出至上升到最高点的时间为，则有 解得，故B错误； C．从第一个球下落开始计时，设时刻两球相遇，则有 代入数据解得 自由下落的小球落地时间为 说明相遇时两小球均未落地，故C正确； D．竖直上抛最大高度，故D正确。 故选ACD。 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 $