（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)3 自由落體和豎直上拋運(yùn)動(dòng)（含解析）新人教版

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1、自由落體和豎直上拋運(yùn)動(dòng) 一、選擇題 1．(2018·深圳一模)在2002年9月，伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)被物理學(xué)家評(píng)選為最美麗的實(shí)驗(yàn)．以下關(guān)于“伽利略對(duì)自由落體的探究過程”的歸納不正確的是(　　) A．伽利略發(fā)現(xiàn)亞里士多德“重物比輕物下落得快”的觀點(diǎn)有自相矛盾的地方 B．伽利略猜想落體運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)，速度的變化對(duì)位移來說一定是均勻的 C．由于當(dāng)時(shí)的儀器不能精確測(cè)量快速下落物體的時(shí)間，所以他設(shè)想通過斜面落體來“沖淡重力” D．伽利略將他在斜面實(shí)驗(yàn)中的結(jié)論做了合理外推，確定了自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． 答案　B 2．將一物體從地面豎直向上拋出，又落回拋出

2、點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力忽略不計(jì)，下列說法正確的是(　　) A．上升過程和下落過程，時(shí)間相等、位移相同 B．物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，速度和加速度均為零 C．整個(gè)過程中，任意相等時(shí)間內(nèi)物體的速度變化量均相同 D．豎直上拋的初速度越大(v0＞10 m/s)，物體上升過程的最后1 s時(shí)間內(nèi)的位移越大 答案　C 解析　A項(xiàng)，根據(jù)對(duì)稱性可知，上升過程和下落過程的時(shí)間相等、位移大小相等、方向相反，則位移不同，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，速度為零，加速度為g，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)Δv＝gt，知t相同，則整個(gè)過程中，任意相等時(shí)間內(nèi)物體的速度變化量相同，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，物體上升過程中最后1 s內(nèi)

3、的位移：h＝gt2＝×10×12 m＝5 m，與初速度無關(guān)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 3．(2018·新鄉(xiāng)一模)某同學(xué)在墻前連續(xù)拍照時(shí)，恰好有一小白色重物從墻前的某高處由靜止落下，拍攝到重物下落過程中的一張照片如圖所示．由于重物的運(yùn)動(dòng)，它在照片上留下了一條模糊的徑跡．已知?dú)皩哟u的平均厚度為6.0 cm，這個(gè)照相機(jī)的曝光時(shí)間為2.0×10－2 s，則(　　) A．石子下落到A位置時(shí)的速度約為60 m/s B．石子下落到A位置時(shí)的速度約為12 m/s C．石子下落到A位置所需的時(shí)間約為0.6 s D．石子下落到A位置所需的時(shí)間約為1.2 s 答案　C 解析　由圖可以看出，在曝光的時(shí)間內(nèi)，物體下降

4、了大約有兩層磚的厚度，即12 cm(0.12 m)，曝光時(shí)間為2.0×10－2 s，所以AB段的平均速度為：＝ m/s＝6 m/s；由于時(shí)間極短，故A點(diǎn)的速度近似為6 m/s，由v＝gt可得下降的時(shí)間為：t＝＝ s＝0.6 s，故C項(xiàng)正確，A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤． 4．(2018·惠州模擬)甲、乙兩物體質(zhì)量之比為m甲∶m乙＝5∶1，甲從高H處自由落下的同時(shí)乙從2H處自由落下，不計(jì)空氣阻力，以下說法錯(cuò)誤的是(　　) A．在下落過程中，同一時(shí)刻二者速度相等 B．甲落地時(shí)，乙距地面的高度為H C．甲落地時(shí)，乙的速度的大小為 D．甲、乙在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1∶2 答案　D 解析　A項(xiàng)，因?yàn)?/p>

5、甲乙物體同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)，它們的初速度為零，加速度為g，任意時(shí)刻的速度為：v＝gt，所以兩物體下落過程中，在同一時(shí)刻甲的速度與乙的速度相等，故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，甲落地時(shí)，甲乙運(yùn)動(dòng)的位移都為H，所以乙離地面的高度為：2H－H＝H，故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，甲落地時(shí)，由位移速度關(guān)系式：v2＝2gH，可得v＝，它們的速度相同，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，因?yàn)榧滓椅矬w均做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度為g，甲下落的時(shí)間為，乙下落的時(shí)間為，所以甲、乙在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1∶，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 5．(2018·滁州一模)一名宇航員在某星球上完成自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓一個(gè)質(zhì)量為2 kg的小球從一定的高度自由下落，測(cè)得在第5 s內(nèi)的位移是

6、18 m，則(　　) A．物體在2 s末的速度是20 m/s B．物體在第5 s內(nèi)的平均速度是3.6 m/s C．物體在第2 s內(nèi)的位移是20 m D．物體在前5 s內(nèi)的位移是50 m 答案　D 解析　A項(xiàng)，第5 s內(nèi)的位移是18 m，有：gt12－gt22＝18 m，t1＝5 s，t2＝4 s，解得：g＝4 m/s2.所以2 s末的速度：v＝gt＝8 m/s.故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，第5 s內(nèi)的平均速度：＝＝ m/s＝18 m/s.故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，t＝2 s，t′＝1 s，物體在第2 s內(nèi)的位移：x＝gt2－gt′2＝8 m－2 m＝6 m．故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，物體在5 s內(nèi)的位移：x＝g

7、t2＝×4×25 m＝50 m．故D項(xiàng)正確． 6．四個(gè)小球在離地面不同高度同時(shí)從靜止釋放，不計(jì)空氣阻力，從開始運(yùn)動(dòng)時(shí)刻起每隔相等的時(shí)間間隔，小球依次碰到地面．下列各圖中，能反映出剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)各小球相對(duì)地面的位置的是(　　) 答案　C 解析　假設(shè)小球落地時(shí)間分別是t1、t2、t3，t4，要滿足題目要求，需要使t2＝2t1、t3＝3t1、t4＝4t1，再根據(jù)h＝gt2，四個(gè)小球釋放點(diǎn)距離地面的高度應(yīng)滿足h1∶h2∶h3∶h4＝1∶4∶9∶16，觀察可知，C項(xiàng)正確． 7．(2018·邢臺(tái)一模)兩個(gè)同學(xué)通過自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量一高層建筑的高度．在樓頂?shù)耐瑢W(xué)將小球甲自樓頂自由下落5 m時(shí)，距離樓

8、頂15 m處的同學(xué)將小球乙自由下落，結(jié)果兩小球同時(shí)落地，不計(jì)空氣阻力，重力加速度取10 m/s2，則樓高為(　　) A．16 m　　　　　　　　 B．20 m C．25 m D．36 m 答案　B 解析　設(shè)樓的高度為H，根據(jù)h＝gt2可知，甲球下落到地面的時(shí)間為：t＝ 下落h所需時(shí)間為：t′＝ 則乙下落的時(shí)間t″＝t－t′，則：H－h(huán)′＝gt″2 聯(lián)立解得：H＝20 m．故B項(xiàng)正確，A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤． 8.如圖，物體隨氣球以大小為1 m/s的速度從地面勻速上升．若5 s末細(xì)繩斷裂，g取10 m/s2，則物體能在空中繼續(xù)運(yùn)動(dòng)(　　) A．6.1 s B．1.2 s

9、C．1.1 s D．1.0 s 答案　C 解析　細(xì)繩斷裂前物體5 s內(nèi)上升的高度h＝vt＝1×5 m＝5 m 細(xì)繩斷裂后物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，取豎直向上為正方向，則有 －h(huán)＝vt′－gt′2，可得：t′＝1.1 s，(另一解不合理舍去)，即物體能在空中繼續(xù)運(yùn)動(dòng)是1.1 s. 9．(2018·綿陽模擬)如圖所示，水平線OO′在某豎直平面內(nèi)，距地面高度為h，一條長(zhǎng)為l(l＜h)的輕繩兩端分別系小球A和B，小球A在水平線OO′上，豎直向上的外力作用在A上，A和B都處?kù)o止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)從OO′上另一點(diǎn)靜止釋放小球1，當(dāng)小球1下落至與小球B等高位置時(shí)，從OO′上靜止釋放小球A和小球2，小球2在小球

10、1的正上方(　　) A．小球1將與小球B同時(shí)落地 B．h越大，小球A與小球B的落地時(shí)間差越小 C．在小球B下落過程中，輕繩對(duì)B的拉力豎直向上 D．在小球1落地前，小球1與2之間的距離始終保持不變 答案　B 解析　A項(xiàng)，設(shè)小球1下落到與B等高的位置時(shí)的速度為v，設(shè)小球1還需要經(jīng)過時(shí)間t1落地，則： h－l＝vt1＋gt12① 設(shè)B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則：h－l＝gt22② 比較①②可知，t1＜t2.故A項(xiàng)錯(cuò)誤； B項(xiàng)，設(shè)A運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t3，則：h＝gt32③ 可得：t3－t2＝－. 可知l是一個(gè)定值時(shí)，h越大，則小球A與小球B的落地時(shí)間差越小．故B項(xiàng)正確． C項(xiàng)，小球A與B

11、都做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以二者之間的輕繩沒有作用力．故C項(xiàng)錯(cuò)誤． D項(xiàng)，1與2兩球的距離：L＝vt＋gt2－gt2＝vt，可見，兩球間的距離隨時(shí)間的推移，越來越大；故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 10．(2018·茂名模擬)一名同學(xué)用兩個(gè)小球進(jìn)行循環(huán)拋、接球游戲，兩個(gè)小球分別記為A、B，某次拋、接球過程中，在該同學(xué)把A球以4 m/s的初速度豎直上拋的同時(shí)，B球剛好從A球正上方2 m處由靜止下落，A、B兩球均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度g＝10 m/s2，則A、B兩球相遇處距A球出發(fā)點(diǎn)的距離為(　　) A．0.75 m B．3 m C. m D．恰好在出發(fā)點(diǎn)相遇 答案　A 解析　由位移關(guān)系知相遇時(shí)gt2

12、＋v0t－gt2＝H＝2 m 解得時(shí)間為t＝0.5 s 豎直上拋運(yùn)動(dòng)x＝v0t－gt2＝4×0.5 m－×10×0.52 m＝0.75 m. 11．(多選)在離地面h＝15 m高處，以v0＝10 m/s的速度同時(shí)豎直向上與向下拋出甲、乙兩小球，不計(jì)空氣阻力，小球落地后就不再?gòu)椘?，重力加速度g＝10 m/s2，下列說法正確的是(　　) A．兩小球落地時(shí)的速度相等 B．兩小球落地的時(shí)間差為3 s C．乙球落地時(shí)甲球恰好運(yùn)動(dòng)到最高位置 D．t＝2 s時(shí)，兩小球相距15 m 答案　ACD 解析　A項(xiàng)，甲、乙兩小球拋出時(shí)速率相等，機(jī)械能相等．由于不計(jì)空氣阻力，所以兩球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能都

13、守恒，則落地時(shí)機(jī)械能也相等，落地時(shí)的速度必定相等，故A項(xiàng)正確． B項(xiàng)，落地時(shí)，對(duì)于甲球，取豎直向上為正方向，有：－h(huán)＝v0t甲－gt甲2 解得：t甲＝3 s 對(duì)于乙球，有：h＝v0t乙＋gt乙2 解得：t乙＝1 s，所以兩小球落地的時(shí)間差為2 s，故B項(xiàng)錯(cuò)誤． C項(xiàng)，甲球上升的時(shí)間為：t＝＝ s＝1 s＝t乙，所以乙球落地時(shí)甲球恰好運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，故C項(xiàng)正確． D項(xiàng)，t＝2 s時(shí)，甲球的位移為：x甲＝v0t－gt2＝10×2 m－5×22 m＝0，乙球已落地并不再?gòu)椘?，所以t＝2 s時(shí)，兩小球相距15 m，故D項(xiàng)正確． 12.(2018·湖南模擬)(多選)如圖所示，兩端點(diǎn)分別為A、

14、B，長(zhǎng)L＝1 m的金屬細(xì)桿在距地面H＝40 m處以v0＝10 m/s豎直上拋，同時(shí)在AB上方略微錯(cuò)開的豎直線上h處有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球C由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力及落地后的運(yùn)動(dòng)，取g＝10 m/s2，則可知(　　) A．桿能上升的最大位移為10 m B．桿從拋出到落地共用時(shí)4 s C．若h＝15 m，則C與A相遇時(shí)桿的速度方向向下，與桿相遇共用時(shí)0.1 s D．若h＝25 m，則C與A相遇時(shí)桿的速度方向向下，與桿相遇共用時(shí)0.1 s 答案　BCD 解析　A項(xiàng)，桿能上升的最大位移x＝＝5 m，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，桿上升到最高點(diǎn)的時(shí)間t1＝，向下的位移h′＝40 m＋5 m＝45 m，則下

15、降的時(shí)間t2＝，則桿從拋出到落地的時(shí)間t＝1 s＋3 s＝4 s，故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，設(shè)經(jīng)過t時(shí)間相遇，則有：gt2＋v0t－gt2＝h，解得t＝1.5 s，此時(shí)桿的速度v＝v0－gt＝10 m/s－15 m/s＝－5 m/s，此時(shí)桿的速度方向向下，球的速度v′＝gt＝15 m/s.設(shè)與桿相遇的時(shí)間為t′，則有v′t′＋gt′2－(vt′＋gt′2)＝1，代入數(shù)據(jù)有：(15－5)t′＝1，解得t′＝0.1 s，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，設(shè)經(jīng)過t時(shí)間相遇，則有：gt2＋v0t－gt2＝h，解得t＝2.5 s，此時(shí)桿的速度v＝v0－gt＝10 m/s－25 m/s＝－15 m/s，此時(shí)桿的速度方向向下，球的

16、速度v′＝gt＝25 m/s，設(shè)與桿相遇的時(shí)間為t′，則有v′t′＋gt′2－(vt′＋gt′2)＝1，代入數(shù)據(jù)有：(25－15)t′＝1，解得t′＝0.1 s，故D項(xiàng)正確． 二、非選擇題 13．(2018·海南)學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)小組使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量重力加速度大?。畬?shí)驗(yàn)時(shí)，他們先測(cè)量分液漏斗下端到水桶底部的距離s；然后使漏斗中的水一滴一滴地下落，調(diào)整閥門使水滴落到桶底發(fā)出聲音的同時(shí)，下一滴水剛好從漏斗的下端滴落；用秒表測(cè)量第1個(gè)水滴從漏斗的下端滴落至第n個(gè)水滴落到桶底所用的時(shí)間t. (1)重力加速度大小可表示為________(用s、n、t表示)； (2)如果某次實(shí)驗(yàn)中，s＝0.

17、90 m，n＝30，t＝13.0 s，則測(cè)得的重力加速度大小g＝________ m/s2；(保留2位有效數(shù)字) (3)寫出一條能提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：________． 答案　(1)　(2)9.6　(3)“適當(dāng)增大n”或“多次測(cè)量取平均值”． 解析　(1)根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間關(guān)系有s＝gT2， 則有：g＝， 而T＝，解得：g＝； (2)將s＝0.90 m，n＝30，t＝13.0 s，代入數(shù)據(jù)，解得：g＝9.6 m/s2； (3)根據(jù)公式g＝，要能提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度，可適當(dāng)增大n，或多次測(cè)量s取平均值． 14．(2018·孝感二模)甲、乙兩物體，甲的質(zhì)量為1

18、 kg，乙的質(zhì)量為0.5 kg，甲從距地45 m高處自由落下，1 s后乙從距地30 m高處自由落下，不計(jì)空氣阻力．(重力加速度g取10 m/s2) (1)兩物體等高時(shí)離地多高？ (2)定量畫出兩物體間的豎直距離隨時(shí)間變化的圖像．(規(guī)定甲開始下落時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)．) 解析　(1)兩物體的加速度均為g，方向豎直向下，設(shè)甲下落時(shí)間為t時(shí)二者相遇． 則gt2＝15＋g(t－1)2， 解得t＝2 s. 此時(shí)兩物體離地高度H＝45－gt2＝25 m. (2)以甲下落的初位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，下落時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)．豎直向下為正方向， 設(shè)時(shí)刻t甲、乙的位置坐標(biāo)分別為y1、y2.則： 0～1 s內(nèi)兩物體

19、的豎直距離隨時(shí)間的關(guān)系為： Δy1＝15－y1＝15－gt2＝15－5t2 1～2 s內(nèi)兩物體的豎直距離隨時(shí)間的關(guān)系為： Δy2＝y(tǒng)2－y1＝15＋g(t－1)2－gt2＝20－10t 設(shè)經(jīng)過T時(shí)間甲落地，則45＝gT2，解得T＝3 s. 設(shè)乙在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為T′，則30＝gT′2，解得T′＝ s. 2～3 s內(nèi)兩物體的豎直距離隨時(shí)間的關(guān)系為： Δy3＝y(tǒng)1－y2＝gt2－[15＋g(t－1)2]＝10t－20， 3～(＋1) s內(nèi)兩物體的豎直距離隨時(shí)間的關(guān)系為： Δy4＝45－y2＝45－[15＋g(t－1)2]＝25＋10t－5t2； 則圖像如圖所示． 8