高中物理 第2章 探究勻變速直線運動規(guī)律 第2節(jié) 自由落體運動規(guī)律學業(yè)分層測評 粵教版

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自由落體運動規(guī)律 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．月球上沒有空氣，若宇航員在月球上將羽毛和石塊從同一高度處同時由靜止釋放，則(　　) A．羽毛先落地　　　　 B．石塊先落地 C．它們同時落地 D．它們不可能同時落地 【解析】　羽毛和石塊在月球上下落時不受空氣阻力影響，下落時的加速度相同，所以它們同時落地，C正確． 【答案】　C 2．從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動經(jīng)過的時間叫反應(yīng)時間，兩位同學合作，用刻度尺可測得人的反應(yīng)時間：如圖227甲所示，A握住尺的上端，B在尺的下部做握尺的準備(但不與尺接觸)，當看到A放開手時，B立即握住尺，若B做握尺準備時，手指位置如圖乙所示，而握住尺時的位置如圖丙所示，由此測得B同學的反應(yīng)時間約為(　　) 圖227 A．2.0 s B．0.3 s C．0.10 s D．0.4 s 【解析】　反應(yīng)時間就是刻度尺自由下落的時間，應(yīng)用自由落體運動的規(guī)律即可求解，根據(jù)自由落體運動規(guī)律s＝gt 2得反應(yīng)時間t＝，將s＝(60.00－20.00)cm＝0.40 m，g取9.8 m/s2代入得t＝ s≈0.3 s，B正確． 【答案】　B 3．一個物體從某一高度做自由落體運動，已知它最后1 s內(nèi)的位移為15 m(g取10 m/s2)，則它開始下落時距地面的高度為(　　) A．31.25 m B．11.25 m C．20 m D．25 m 【解析】　設(shè)物體下落總用時為t，則最后一秒內(nèi)的位移Δh＝gt 2－g(t－1)2，代入數(shù)據(jù)求得t＝2 s，故物體下落時距地面的高度h＝gt 2＝20 m，C正確． 【答案】　C 4．(2016西安高一檢測)伽利略為了研究自由落體的規(guī)律，將落體實驗轉(zhuǎn)化為著名的沿斜面運動的實驗，當時利用斜面做實驗主要是考慮到(　　) 圖228 A．實驗時便于測量小球運動的速度 B．實驗時便于測量小球運動的路程 C．實驗時便于測量小球運動的時間 D．實驗時便于測量小球運動的加速度 【解析】　伽利略最初假設(shè)自由落體運動的速度是隨著時間均勻增大，但是他所在的那個時代還無法直接測定物體的瞬時速度，所以不能直接得到速度隨時間的變化規(guī)律．伽利略通過數(shù)學運算得到結(jié)論：如果物體的初速度為零，而且速度隨時間的變化是均勻的，那么它通過的位移與所用的時間的二次方成正比，這樣，只要測出物體通過不同位移所用的時間，就可以檢驗這個物體的速度是否隨時間均勻變化．但是物體下落很快，當時只能靠滴水計時，這樣的計時工具還不能測量自由落體運動所用的較短的時間．伽利略采用了一個巧妙的方法，用來“沖淡”重力．他讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，小球在斜面上運動的加速度要比它豎直下落的加速度小得多，所以時間長，所以容易測量．故A、B、D錯誤，C正確． 【答案】　C 5．關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是 (　　) A．速度變化得越來越快 B．在開始連續(xù)的三個1 s內(nèi)通過的位移之比是1∶4∶9 C．第1 s末、第2 s末、第3 s末的速度大小之比是1∶2∶3 D．物體的質(zhì)量越大，加速度越大 【解析】　物體自由落體的加速度為g，大小不變，A、D均錯誤；由v＝gt可得，v1∶v2∶v3＝1∶2∶3，C正確；從開始運動三個連續(xù)1 s內(nèi)通過的位移之比為1∶3∶5，B錯誤． 【答案】　C 6．兩石塊先后從某一高塔的不同高度處下落，在石塊A自塔頂自由落下h1時，石塊B自離塔頂h2處自由下落．若兩石塊同時落地，則塔高H為(　　) A．H＝h1＋h2 B．H＝ C．H＝ D．H＝ 【解析】　若石塊B運動時間為t，研究石塊B的運動情況，應(yīng)有H－h(huán)2＝gt 2，研究石塊A的運動情況應(yīng)有h1＝gt′2，H＝g(t＋t′)2，由以上三式聯(lián)立可得H＝，選項C正確． 【答案】　C 7．為了測出樓房的高度，讓一石塊從樓頂自由落下(不計空氣阻力)，測出下列哪個物理量不能算出樓房的高度 (　　) A．石塊下落到地面的總時間 B．石塊經(jīng)過樓上一個1.8 m高的窗戶所用的時間 C．石塊落地前最后一秒的位移 D．石塊通過最后一米位移的時間 【解析】　由石塊的落地時間可以求出樓的高度；由石塊通過最后一米位移的時間也可以求出樓的高度；由最后1 s位移，可求得最后1 s的平均速度，此平均速度就是落地前0.5 s的瞬時速度，再求落地速度即可求出樓房高度；所以A、C、D項可以求出樓的高度；知道經(jīng)過樓上1.8 m高的窗戶所用的時間，由v0t＋gt 2＝h可以求出樓頂?shù)酱皯舻母叨鹊珶o法求樓的高度，所以B項不能求樓的高度． 【答案】　B 8．(2016黑河高一檢測)屋檐上每隔相同的時間間隔滴下一滴水，當?shù)?滴正欲滴下時，第1滴已剛好到達地面，而第3滴與第2滴分別位于高為1 m的窗戶的上、下沿，如圖229所示，問： 圖229 (1)此屋檐離地面多高？ (2)滴水的時間間隔是多少？(g取10 m/s2) 【解析】　(1)根據(jù)比例關(guān)系，從上到下相鄰水滴間距離之比為1∶3∶5∶7，而2、3兩滴間距離為1米，所以總高度H＝1 m＝3.2 m. (2)根據(jù)H＝gt 2， 代入數(shù)據(jù)得，t＝＝s＝0.8 s 滴水時間間隔Δt＝＝0.2 s. 【答案】　(1)3.2 m　(2)0.2 s [能力提升] 9．(2016綏化高一檢測)一豎直的墻壁上AE被分成四個相等的部分，一物體由A點從靜止釋放做自由落體運動，如圖2210所示，下列結(jié)論正確的是(　　) 圖2210 A．物體到達各點的速率vB∶vC∶vD∶vE＝1∶2∶3∶4 B．物體通過每一部分時，其速度增量vB－vA＝vC－vB＝vD－vC＝vE－vD C．物體從A到E的平均速度＝vB D．物體從A到E的平均速度＝vC 【解析】　根據(jù)運動學公式v2－v＝2as得：物體由A點從靜止釋放，所以v2＝2as，所以物體到達各點的速率之比vB∶vC∶vD∶vE＝1∶∶∶，故A錯誤；物體做加速運動，物體通過每一部分時，所用時間逐漸減少，故速度增量逐漸減小，故B錯誤；根據(jù)自由落體運動的前兩段相等時間內(nèi)的位移比為1∶3.故下落到B點時的時間為總時間的一半，由中間時刻的瞬時速度等于此段時間的平均速度可知，C正確、D錯誤． 【答案】　C 10．(多選)如圖2211所示，小球從豎直磚墻某位置靜止釋放，用頻閃照相機在同一底片上多次曝光，得到了圖中1、2、3、4、5…所示小球運動過程中每次曝光的位置，連續(xù)兩次曝光的時間間隔均為T，每塊磚的厚度為d.根據(jù)圖中的信息，下列判斷正確的是(　　) 圖2211 A．位置“1”是小球釋放的初始位置 B．小球做勻加速直線運動 C．小球下落的加速度為 D．小球在位置“3”的速度為 【解析】　由題圖可以知道每兩個相鄰的點之間的距離差是一樣的，由Δs＝at 2可知，a＝＝，所以B、C正確．點3的瞬時速度的大小為2、4之間的平均速度的大小，所以v3＝＝，D正確．由于v3＝v1＋a2T，故v1＝v3－2aT＝－2T＝，故A錯誤． 【答案】　BCD 11．現(xiàn)給定以下器材：A.閃光照相機　B．停表　C．打點計時器　D．交流電源4～6 V　E．導(dǎo)線若干　F．紙帶　G．復(fù)寫紙　H．鐵架臺　I．游標卡尺　J．重物　K．刻度尺　L．直徑為1 cm的鋼球　M．1 m長細線　N．照相底片．設(shè)計一個測當?shù)刂亓铀俣萭的實驗方案． (1)從給定器材中選(填器材前面的字母)________作為實驗器材． (2)需要測量的物理量是____________________． (3)用你測量出的物理量寫出重力加速度g的表達式． 【解析】　令物體做自由落體運動，記錄下它在不同時刻的位置，測出各段位移，利用Δs＝gT 2即可求得g. 方案一：重物連上紙帶后讓重物自由下落，利用打點計時器打下一系列的點，測出相鄰相等時間段T0內(nèi)的位移差Δs，則g＝. 方案二：讓小球做自由落體運動，利用閃光照相機攝下一系列照片，測出相鄰兩像間的距離差Δs，已知閃光周期T0，物像比k，用g＝即可求得． 【答案】　(1)CDEFGHJK　(2)連續(xù)相等時間段T0內(nèi)的位移差Δs　(3)g＝[或(1)AKLN　(2)照片上相鄰兩像間距差Δs　(3)g＝(k為物像比，T0為閃光周期)] 12．如圖2212所示，懸掛的直桿AB長為a，在B端以下h處有一長為b的無底圓柱筒CD，若將懸線剪斷，問： 圖2212 (1)直桿下端B穿過圓柱筒的時間是多少？ (2)整個直桿AB穿過圓柱筒的時間是多少？ 【解析】　(1)直桿下端B下落到C(下落h)開始進入圓柱筒，當直桿下端B下落到D(下落h＋b)時穿出圓柱筒．由s＝gt 2得t＝. 則B下落到C點所需時間為t1＝， B下落到D點所需時間t2＝ . 則直桿下端B穿過圓柱筒的時間是 Δt1＝t2－t1＝ －. (2)整個直桿AB穿過圓柱筒，從B下落到C點(自由下落h)起到A下落到D點(自由下落h＋a＋b)止． 同理可得整個直桿AB穿過圓柱筒的時間是 Δt2＝ －. 【答案】　(1)－　 (2)－