浙江省2019-2020學年高中物理 第一章 課時訓練3 自由落體運動及其研究（含解析）

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1、課時訓練3　自由落體運動及其研究 基礎鞏固 1.伽利略在對落體運動的研究過程中,不但成功地找出了落體運動的規(guī)律,更重要的是開辟了一條物理學的研究之路,創(chuàng)造了一套科學方法,給出了科學研究的幾個基本要素,這些要素包括以下幾點,如圖所示,其中空白處對應的研究要素是(　B　) 提出問題猜想假設邏輯推理　　　　合理外推 A.得出結(jié)論 B.實驗檢驗 C.數(shù)學推理 D.提出假設 2.(2017·浙江4月學考)拿一個長約1.5 m的玻璃筒,一端封閉,另一端有開關,把金屬片和小羽毛放到玻璃筒里。把玻璃筒倒立過來,觀察它們下落的情況。然后把玻璃筒里的空氣抽出,再把玻璃筒倒立過來,再次觀察它們下落的情

2、況。下列說法正確的是(　C　) A.再把玻璃筒充滿空氣時,金屬片和小羽毛下落一樣快 B.玻璃筒充滿空氣時,金屬片和小羽毛均做自由落體運動 C.玻璃筒抽出空氣后,金屬片和小羽毛下落一樣快 D.玻璃筒抽出空氣后,金屬片比小羽毛下落快 3.人工降雨時,若采用小火箭,將降雨物質(zhì)發(fā)送到離地面 4 km 高空,忽略空氣阻力,且火箭點火瞬間燃料即燃盡,那么小火箭的發(fā)射速度約是(　B　) A.3.5×102 m/s B.2.8×102 m/s C.3.2×102 m/s D.3.7×102 m/s 4.(2019·瑞安期末)豎直上拋一小球,經(jīng)4 s回到拋出點(不計空氣阻力),則小球在前3

3、s內(nèi)的位移是(取向上為正方向,g取10 m/s2) (　D　) A.5 m B.10 m C.-5 m D.15 m 5.宇航員在月球上離月球表面高 10 m 處由靜止釋放一片羽毛,羽毛落到月球表面上的時間大約是(g月≈g)(　C　) A.1.0 s B.1.4 s C.3.5 s D.12 s 6.人類對落體運動的認識經(jīng)歷了兩千多年的時間,下列有關落體運動的說法不正確的是(　C　) A.亞里士多德認為物體下落的快慢由其物重決定 B.伽利略在研究落體運動時用到了合理外推法 C.考慮空氣阻力的影響,較輕的物體下落得快一些 D.如果完全排除空氣的阻力,落體運動就成為自由落體運動

4、 解析:亞里士多德認為物體下落的快慢跟物體的質(zhì)量有關系,質(zhì)量越大,下落得越快,A正確;伽利略在研究落體運動時用到了合理外推法,B正確;如果考慮空氣阻力,根據(jù)牛頓第二定律可得mg-f= ma,a=g-,重物體受到的空氣阻力與其重力相比較小,所以重的物體下落得快,C錯誤;物體做自由落體運動過程中,只受重力作用,所以如果完全排除空氣的阻力,落體運動就成為自由落體運動,D正確。 7.某探險者在野外攀巖時,踩落一小石塊,約5 s后聽到石塊直接落到崖底的聲音,探險者離崖底的高度最接近的是(　C　) A.25 m B.50 m C.110 m D.150 m 解析:由于聲音在空氣中傳播的速度比自

5、由落體下落5 s的速度大得多,可以忽略聲音在空氣中的傳播時間,由自由落體規(guī)律得h=gt2=× 10×52 m=125 m,故選C。 8.一枚硬幣從四樓被釋放,著地時的速度最接近于(　C　) A.人正常行走的速度 B.普通自行車的速度 C.小汽車的速度 D.子彈的速度 解析:取四樓高度為10 m,根據(jù)自由落體規(guī)律,硬幣著地時的速度v=≈14 m/s,與小汽車的速度相近。 9.用如圖所示的方法可以測量人的反應時間。實驗時,上方的手捏住直尺的頂端(對應直尺刻度50 cm處),下方的手做捏住直尺的準備(對應直尺刻度20 cm處)。當上方的手放開直尺時,下方的手立即捏住直尺(對應直尺

6、刻度41 cm處)。下列說法正確的是(　C　) A.受測人的反應時間約為0.13 s B.受測人的反應時間約為0.30 s C.下方的手捏住直尺前瞬間直尺的速度大小約為 2.0 m/s D.下方的手捏住直尺前瞬間直尺的速度大小約為 1.3 m/s 解析:由題可知,直尺下降的高度h=41 cm-20 cm=21 cm=0.21 m,由h=gt2可知,受測者的反應時間t== s≈0.2 s,故A,B錯誤;下方的手捏住直尺前瞬間直尺的速度大小約為v=gt=10×0.2 m/s =2.0 m/s,故C正確,D錯誤。 能力提高 10.(2018·浙江6月學考)雨滴大約在1.5 km左

7、右的高空形成并開始下落,落到地面的速度一般不超過8 m/s。若雨滴沿直線下落,則其下落過程(　D　) A.做自由落體運動 B.加速度逐漸增大 C.總時間約為17 s D.加速度小于重力加速度 解析:因為雨滴落地速度不超過8 m/s,可以推知雨滴在空中不是自由落體運動,故選D。 11.高空墜物的破壞力很大,一塊手掌大的西瓜皮從25樓高空拋下可能讓人當場喪命,這樣的悲劇在各地屢屢上演。一空罐頭盒從某樓層上自由落下(忽略空氣阻力),所用時間為2.0 s。(g取10 m/s2,樓層高度約為3 m)該罐頭盒可能來自下列哪個樓層(　B　) A.5層 B.8層 C.6層 D.10層 解析:由自由

8、落體運動規(guī)律得h=gt2=20 m,接近于7個樓層的高度,故最有可能來自8層樓。 12.(2019·嘉興模擬)瑞士日內(nèi)瓦噴泉是世界上最大的人工噴泉。該噴泉豎直向上噴出時,雪白的水柱直入天空,甚為壯觀。已知水剛脫離地面的噴口時速度為 53 m/s,若不計空氣阻力,則水柱高度約為(　D　) A.53 m B.106 m C.14 m D.140 m 解析:將噴泉的運動看做是一個反向的初速度為0的勻加速直線運動,則根據(jù)v2=2gh可知,水柱的高度約為h==140 m,選項D正確。 13.1971年7月26號發(fā)射的阿波羅15號飛船首次把一輛月球車送上月球,美國宇航員斯特朗做了一個落體實驗:在月

9、球上的同一高度同時釋放羽毛和鐵錘,下列說法正確的是(月球上是真空)(　C　) A.羽毛先落地,鐵錘后落地 B.鐵錘先落地,羽毛后落地 C.鐵錘和羽毛同時落地,運動的加速度相同 D.鐵錘和羽毛運動的加速度都等于物體在地球表面的重力加速度g 解析:在月球上的同一高度同時釋放羽毛和鐵錘,由于沒有阻力,都做自由落體運動,運動的加速度相同但不等于物體在地球表面的重力加速度g,根據(jù)h=g′t2知運動時間相等,即同時落地,故A,B,D錯誤,C正確。 14.小明從某磚墻前的高處由靜止釋放一個石子,讓其自由落下,拍攝到石子下落過程中的一張照片如圖所示。由于石子的運動,它在照片上留下了一條模糊的徑跡。

10、已知每層磚的平均厚度為6.0 cm,照相機本次拍照曝光時間為1.5×10-2 s,由此估算出位置A距石子下落起始位置的距離為(　C　) A.1.6 m B.2.5 m C.3.2 m D.4.5 m 解析:先計算AB段的平均速度為v== m/s=8 m/s,位置A距石子下落起始位置的距離約為h==3.2 m,選項C正確。 15.雜技運動員在訓練時的照片如圖所示,有一小球自由落下,碰到水平面后反彈,如此數(shù)次落下和反彈。若規(guī)定豎直向下為正方向,碰撞時間不計,空氣阻力不計,則下列vt圖象中正確的是(　B　) 解析:小球向下運動,速度為正值,反彈后變?yōu)樨撝?且速度變小,B 正

11、確。 16.(2019·寧波期中)暑假,小王跟隨科技夏令營前往意大利進行游學活動期間,前往了意大利比薩城北面的奇跡廣場參觀了高55 m的比薩斜塔。他在登至塔頂時不慎將所圍圍巾掉落至奇跡廣場,則圍巾的下落時間可能為(　D　) A.1.6 s B.2.3 s C.3.3 s D.8.5 s 解析:若圍巾自由下落,根據(jù)自由落體運動的公式h=gt2,解得 t== s=3.3 s,考慮到圍巾下落時受到空氣阻力,下落的加速度小于g,則下落的時間大于3.3 s,故選D。 17.比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡。如圖所示,已知斜塔第一層離地面的高度h1=6.8 m,為了測量塔的總高度,在塔頂無初速

12、度釋放一個小球,小球經(jīng)過第一層到達地面的時間為t1=0.2 s。(重力加速度g取10 m/s2,不計空氣阻力) (1)求小球下落過程中,通過第一層的平均速度大小; (2)求斜塔離地面的總高度h。 解析:(1)小球通過第一層的平均速度==34 m/s。 (2)設小球到達第一層頂部時的速度為v1, 則有h1=v1t1+g,代入數(shù)據(jù)得v1=33 m/s, 塔頂離第一層頂部的高度h2==54.45 m, 所以塔的總高度h=h1+h2=61.25 m。 答案:(1)34 m/s　(2)61.25 m 18.跳傘運動員做低空跳傘表演,當直升機離地面224 m懸停時,運動員離開飛機在豎

13、直方向做自由落體運動。運動一段時間后立即打開降落傘,打開傘后運動員以12.5 m/s2 的加速度勻減速下降。為了運動員的安全,要求運動員落地的速度最大不得超過5 m/s(取g= 10 m/s2),求: (1)運動員展開傘時,離地面的最小高度為多少; (2)著地時相當于從多少米高處自由落下; (3)運動員在空中的最短時間為多少。 解析:(1)設運動員展開傘時離地面的高度為x1,落地速度恰好為v= 5 m/s。運動員先做自由落體運動,后做勻減速運動,運動簡圖如圖 所示, vC=v,a=-12.5 m/s2。 由v2-=2ax知 從A到B:=2g(x0-x1), 從B到C:

14、-=2ax1, 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得x1=99 m。 (2)設運動員相當于從x′處自由落下,則 =2gx′,x′== m=1.25 m。 (3)當運動員自由下落到距地面99 m時打開傘減速下降到地面,速度恰為5 m/s時用的時間最短。 由x=gt2知,自由下落的時間為 t1== s=5 s, 自由下落階段的末速度為vB=gt1=10×5 m/s=50 m/s, 展開傘后的運動時間為t2== s=3.6 s, 故運動員在空中運動的最短時間為 t=t1+t2=5 s+3.6 s=8.6 s。 答案:(1)99 m　(2)1.25 m　(3)8.6 s - 6 -