2019-2020新教材高中物理 課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)八 自由落體運(yùn)動(dòng)（含解析）新人教版必修1

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1、課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)八 自由落體運(yùn)動(dòng) (25分鐘　60分) 一、選擇題(本題共6小題,每題5分,共30分) 1.17世紀(jì)意大利科學(xué)家伽利略在研究落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí),提出了著名的斜面實(shí)驗(yàn),其中應(yīng)用到的物理思想方法屬于 (　　) A.等效替代　 B.實(shí)驗(yàn)歸納 C.理想實(shí)驗(yàn)　 D.控制變量 【解析】選C。伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行“合理外推”得到落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的,屬于理想實(shí)驗(yàn),C正確。 2.下面關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是(　　) A.初速度為零的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng) B.加速度為g的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng) C.速度與時(shí)間成正比的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng) D.自由落體運(yùn)動(dòng)是物體從靜

2、止開始只在重力作用下的運(yùn)動(dòng),是初速度為零,加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 【解析】選D。初速度為零的運(yùn)動(dòng)不一定是自由落體運(yùn)動(dòng),如水平面上物體從靜止開始的勻加速直線運(yùn)動(dòng),故A項(xiàng)錯(cuò)誤;加速度為g的運(yùn)動(dòng)不一定是自由落體運(yùn)動(dòng),如平拋運(yùn)動(dòng),故B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)v=at,所有初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間均成正比,不一定是自由落體運(yùn)動(dòng),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;自由落體運(yùn)動(dòng)是物體從靜止開始只在重力作用下的運(yùn)動(dòng),是初速度為零,加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng),故D項(xiàng)正確。 3.暑假,小王跟隨科技夏令營前往意大利進(jìn)行游學(xué)活動(dòng)期間,前往了意大利比薩城北面的奇跡廣場(chǎng)參觀了高55 m的比薩斜塔。他在登至塔頂時(shí)不慎將所圍圍巾掉落至奇跡

3、廣場(chǎng),則圍巾的下落時(shí)間可能為 (　　) A.1.6 s　　B.2.3 s　　C.3.3 s　　D.8.5 s 【解析】選D。若物體自由下落,根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的公式有:h=gt2解得t== s≈3.3 s,考慮到圍巾下落時(shí)受到空氣阻力,則下落的加速度小于g,則下落的時(shí)間大于3.3 s,故選D。 4.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做了如圖所示的實(shí)驗(yàn),鐵質(zhì)小球被電磁鐵吸附,斷開電磁鐵的電源,小球自由下落,已知小球的直徑為0.5 cm,該同學(xué)從計(jì)時(shí)器上讀出小球通過光電門的時(shí)間為1.00×10-3 s,則小球開始下落的位置距光電門的距離為(取g=10 m/s2) (　　) A.1 m B.1.25 m

4、C.0.4 m D.1.5 m 【解析】選B。小球通過光電門的時(shí)間很短,這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可看成瞬時(shí)速度,則v==5 m/s,由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知h==1.25 m,選項(xiàng)B正確。 5.四川樂山大佛開鑿于唐代,歷時(shí)約90年,通高71米。雨天水滴從頂上下落(時(shí)間間隔均為1 s),不考慮一切阻力,則在落地之前,空中的水滴(g取10 m/s2) (　　) A.間距均勻,都為5 m B.間距均勻,都為10 m C.先下落的水滴之間間距更大 D.后下落的水滴之間間距更大 【解析】選C。任意兩水滴之間的距離:Δh=g(t+1)2-gt2=gt+g,則任意兩水滴間距隨時(shí)間的增加而增大

5、,即先下落的水滴之間間距更大,故選C。 6.一物體從一行星表面某高度處自由下落(不計(jì)空氣阻力)。自開始下落計(jì)時(shí),得到物體離行星表面高度h隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示,則(　　) A.行星表面重力加速度大小為6 m/s2 B.行星表面重力加速度大小為10 m/s2 C.物體落到行星表面時(shí)的速度大小為25 m/s D.物體落到行星表面時(shí)的速度大小為20 m/s 【解析】選D。設(shè)物體下落的加速度為a,物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),從圖中可以看出下落高度h=25 m,所用的時(shí)間t=2.5 s,由位移時(shí)間關(guān)系式:h= at2解得:a=8 m/s2,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;物體做初速度為零的

6、勻加速直線運(yùn)動(dòng),由速度時(shí)間關(guān)系式得:v=at=20 m/s,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　　(多選)已知月球表面附近的重力加速度是地球表面的重力加速度的,先后分別在月球和地球表面上高h(yuǎn)處釋放一個(gè)小球,空氣阻力不計(jì)時(shí),下列說法正確的是 (　　) A.在月球和地球上小球的下落快慢是一樣的 B.在月球和地球上小球的速度比為1∶6 C.小球在月球和地球上落地時(shí)的速度之比為1∶ D.小球在月球和地球上的落地時(shí)間之比為∶1 【解析】選C、D。因?yàn)樵诘厍蛏现亓铀俣却?故在地球自由下落時(shí)和月球上下落時(shí)快慢程度不一樣,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,落地速度v= ,落地速度在高度

7、相同的情況下與重力加速度的平方根成正比,故B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,下落所用時(shí)間t=,下落時(shí)間在下落高度相同的情況下與重力加速度的平方根成反比,故D項(xiàng)正確。 二、非選擇題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位) 7.(14分)某同學(xué)利用光電傳感器設(shè)計(jì)了測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)器材有鐵架臺(tái)、光電計(jì)時(shí)器、小鋼球等。鐵架臺(tái)上端固定一個(gè)電磁鐵,通電時(shí),小鋼球被吸在電磁鐵上,斷電時(shí),小鋼球自由下落。 (1)先將光電門固定在A處,光電計(jì)時(shí)器記錄下小鋼球經(jīng)過光電門的時(shí)間Δt0,量出小球釋放點(diǎn)距A的距離為h0,測(cè)出小

8、鋼球的直徑d(d遠(yuǎn)小于 h0)。則小球運(yùn)動(dòng)到光電門處的瞬時(shí)速度v=__________,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=__________。(用題中所給字母表示)? (2)若某次實(shí)驗(yàn)時(shí)光電計(jì)時(shí)器記錄下小鋼球經(jīng)過光電門的時(shí)間為0.5Δt0,請(qǐng)你判斷此時(shí)光電門距A處的距離Δh=____________。[用(1)中所給字母表示]? (3)由于直尺的長(zhǎng)度限制,該同學(xué)改測(cè)光電門位置與其正上方固定點(diǎn)P(圖中未畫出)之間的距離h,并記錄小球通過光電門的時(shí)間Δt。移動(dòng)光電門在豎直桿上的位置,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出如圖乙所示的圖像,已知圖像斜率為k,縱截距為b,根據(jù)圖像可知重力加速度g=_________

9、_______。? 【解析】(1)小球通過光電門時(shí)的速度v=。 根據(jù)v2=2gh,解得g==。 (2)若某次實(shí)驗(yàn)時(shí)光電門計(jì)時(shí)器記錄下小鋼球經(jīng)過光電門的時(shí)間為0.5t0,則通過光電門的速度變?yōu)樵瓉淼?倍,根據(jù)v2=2gh,知下落的高度變?yōu)樵瓉淼?倍,因?yàn)榈谝淮喂潭ㄔ贏處,第二次求的是光電門與A的距離為Δh=3h0。 (3)根據(jù)速度位移公式可知2gh=-,解得=h+ 解得g= 答案:(1)　　(2)3h0　(3) 8.(16分)如圖所示,水池正上方有一小球,球距水面h1=3.2 m,池水深h2=1.6 m,球從靜止釋放后落入水中做勻減速運(yùn)動(dòng),到池底的速度恰好為零。(取g=10 m/s

10、2)求: (1)小球運(yùn)動(dòng)的最大速度。 (2)從開始到落到池底所用的時(shí)間。 【解析】(1)小球下落到水面時(shí)速度最大, -0=2gh1 即vm== m/s=8 m/s。 (2)小球下落到水面的時(shí)間為t1, h1=g 解得:t1== s=0.8 s 在水池中做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a, 由速度-位移關(guān)系有:0-=2ah2, 減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,0=vm-at2, 由以上兩式代入數(shù)據(jù)可解得:t2=0.4 s, 運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=t1+t2=1.2 s。 答案:(1)8 m/s　(2)1.2 s 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 寬為L(zhǎng)的豎直障礙物上開有間距為d的矩形孔,其下沿離地高h(yuǎn)=1

11、.2 m,離地高H=2 m的質(zhì)點(diǎn)與障礙物相距x。在障礙物以v0=4 m/s勻速向左運(yùn)動(dòng)的同時(shí),質(zhì)點(diǎn)自由下落,取g=10 m/s2。為使質(zhì)點(diǎn)能穿過該孔。 (1)L最大值是? (2)L=0.6 m時(shí),x取值范圍? 【解析】小球做自由落體運(yùn)動(dòng)到矩形孔的上沿的時(shí)間 t1==0.2 s; 小球做自由落體運(yùn)動(dòng)到矩形孔下沿的時(shí)間 t2==0.4 s, 則小球通過矩形孔的時(shí)間Δt=t2-t1=0.2 s, 根據(jù)等時(shí)性知,L的最大值為 Lmax=v0Δt=4×0.2 m=0.8 m。 x的最小值xmin=v0t1=4×0.2 m=0.8 m x的最大值 xmax=v0t2-L=4×0

12、.4 m-0.6 m=1 m。 所以0.8 m≤x≤1 m。 答案:(1)0.8 m　(2)0.8 m≤x≤1 m (15分鐘　40分) 9.(6分)(2019·全國卷Ⅰ)如圖,籃球架下的運(yùn)動(dòng)員原地垂直起跳扣籃,離地后重心上升的最大高度為H。上升第一個(gè)所用的時(shí)間為t1,第四個(gè)所用的時(shí)間為t2。不計(jì)空氣阻力,則滿足 (　　) A.1<<2　　　　 B.2<<3 C.3<<4 D.4<<5 【解析】選C。對(duì)于初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),通過連續(xù)相等的各段位移所用的時(shí)間之比為t1∶t2∶t3∶t4∶…∶tn=1∶(-1)∶(-)∶(- )∶…∶(-)。因不計(jì)空氣阻力,則運(yùn)動(dòng)員原

13、地垂直起跳扣籃的過程為勻減速直線運(yùn)動(dòng)。為便于計(jì)算,采用逆向思維法研究運(yùn)動(dòng)員下落的過程。因下落的過程為初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則==2+,即3<<4,故選項(xiàng)C正確。 10.(6分)如圖所示,在O點(diǎn)處有一點(diǎn)光源,MN為豎直屏,屏MN的垂線OM中點(diǎn)O′處有一靜止小球,釋放小球,小球做自由落體運(yùn)動(dòng),在屏上得到小球的投影點(diǎn),則投影點(diǎn)做 (　　) A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B.初速度為零、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng) C.初速度為零、加速度為2g的勻加速直線運(yùn)動(dòng) D.初速度不為零、加速度為2g的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 【解析】選C。根據(jù)圖示,由數(shù)學(xué)知識(shí)可得:=,h=gt2,聯(lián)立解得:x=·2gt2,故初

14、速度為零、加速度為2g的勻加速直線運(yùn)動(dòng),故C項(xiàng)正確,A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 11.(6分)(多選)如圖所示,一個(gè)蘋果從樹上由靜止開始做自由落體運(yùn)動(dòng)。經(jīng) 0.5 s 落到地面,重力加速度大小為10 m/s2。下列說法正確的是(　　) A.該蘋果下落前離地面的高度為1.25 m B.該蘋果在0.1～0.2 s內(nèi)的位移大小為0.25 m C.該蘋果在0.2 s時(shí)的速度大小為2.5 m/s D.該蘋果在0.2～0.3 s內(nèi)的位移大小與在0.3～0.4 s 時(shí)間內(nèi)的位移大小之比為5∶7 【解析】選A、D。蘋果下落的高度為:h=gt2=×10×0.52 m=1.25 m,故A正確;根據(jù)位

15、移公式可得在0.1 s內(nèi)的位移為:x1=g=×10×0.12 m=0.05 m,物體在0.2 s內(nèi)的位移為:x2=g=×10×0.22 m=0.20 m,所以該蘋果在0.1～0.2 s內(nèi)的位移大小為:Δx=x2-x1=0.20 m-0.05 m=0.15 m,故B錯(cuò)誤;該蘋果在0.2 s時(shí)的速度大小為:v=gt2=10×0.2 m/s=2 m/s,故C錯(cuò)誤;蘋果做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度為0,則在0～0.1 s內(nèi)、0.1～0.2 s內(nèi)、0.2～0.3 s內(nèi)、0.3～0.4 s內(nèi)的位移關(guān)系滿足:Δx1∶Δx2∶Δx3∶Δx4=1∶3∶5∶7,所以該蘋果在0.2～0.3 s內(nèi)的位移大小與在0.3～0

16、.4 s時(shí)間內(nèi)的位移大小之比為5∶7,故D正確。 12.(22分)跳傘運(yùn)動(dòng)員做低空跳傘表演。他在離地面224 m高處。由靜止開始在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。一段時(shí)間后,立即打開降落傘。以12.5 m/s2的平均加速度勻減速下降。為了運(yùn)動(dòng)員的安全,要求運(yùn)動(dòng)員落地速度最大不得超過 5 m/s(g取10 m/s2)。 (1)求運(yùn)動(dòng)員展開傘時(shí)離地面高度至少為多少? (2)求運(yùn)動(dòng)員在空中的時(shí)間至少是多少? 【解析】(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員展開降落傘時(shí)速度為v,總高度為H 則根據(jù)速度位移關(guān)系公式,有+=H 解得:v=50 m/s 故運(yùn)動(dòng)員展開傘時(shí)離地面高度 h=H-=224 m- m=99 m。 (2)運(yùn)動(dòng)員先加速隨后減速到5 m/s,所花時(shí)間最短 加速時(shí)間:t1== s=5 s 減速時(shí)間:t2== s=3.6 s 最短時(shí)間:t=t1+t2=8.6 s。 答案:(1)99 m　(2)8.6 s 10