2023届高三物理一轮复习最新试题汇编：自由落体运动解析版

2023届高三物理一轮复习最新试题汇编：自由落体运动一、单选题1．高空坠物，危害极大。一质量为1kg的花盆不小心从高处坠落，经3s落地。不考虑空气阻力，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）A．花盆落地时的速度大小约为15m/sB．花盆开始下落时离地的高度约为15mC．花盆落地时重力的瞬时功率约为300WD．3s内花盆所受重力做功的平均功率约为300W【答案】C【知识点】自由落体运动【解析】【解答】A．花盆做自由落体运动，花盆落地时的速度大小约为v=gt=10×3m/s=30m/sA不符合题意；B．花盆开始下落时离地的高度约为h=12gt2=12×10×32m=45mB不符合题意；C．花盆落地时重力的瞬时功率约为P=mgv=1×10×30W=300WC符合题意；D.3s内花盆所受重力做功为WG=mgh=1×10×45J=450J3s内花盆所受重力做功的平均功率约为P=WGt=4503W=150WD不符合题意。故答案为：C。【分析】花盆做自由落体运动，结合自由落体运动的规律得出花盆落地时的速度和花盆下落时距地面的高度，结合恒力做功以及平均功率的表达式得出重力做功的平均功率。2．关于下列四副图叙述正确的是（　　）A．甲图中，公路上对各类汽车都有限速，是因为汽车速度越大惯性越大B．乙图中，神舟十三飞船返回地球时打开降落伞减速下降，伞绳对返回舱的作用力大于返回舱对伞绳的作用力C．丙图伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，是为了“冲淡”重力，便于测量运动时间D．丁图是伽利略利用“实验+逻辑推理”的思想，来验证力是维持物体运动原因的实验装置【答案】Cn【知识点】牛顿第一定律；牛顿第三定律；伽利略对自由落体运动的研究；伽利略理想斜面实验【解析】【解答】A．质量是惯性大小的量度，与速度无关，A不符合题意；B．伞绳对返回舱的作用力与返回舱对伞绳的作用力是作用力和反作用力，大小一定相等，B不符合题意；C．伽利略的“斜面实验”是为了“冲淡”重力，方便测量时间，C符合题意；D．伽利略利用理想斜面实验说明力是改变物体运动的原因，D不符合题意。故答案为：C。【分析】质量决定惯性的大小，其惯性与速度大小无关；伞绳对返回舱与返回舱对伞绳的作用力属于相互作用力其大小相等；伽利略利用理想斜面实验说明力是改变物体运动的原因。3．乙同学为了测量自己的反应时间，进行了如下实验。如图所示，请甲同学用手捏住直尺，乙用一只手在直尺“0刻度”位置处做捏住直尺的准备，在看到甲同学松开直尺时，立刻捏住直尺，读出捏住直尺的刻度，即可算出自己的反应时间。后期甲乙同学又合作设计了一种测量反应时间的“反应时间测量尺”，如图所示，重力加速度g=9.8m/s2，以下说法正确的是（　　）A．乙同学捏住直尺处的刻度值越小，其反应时间越长B．经过多次实验，乙同学捏住处刻度值的平均值为19.60cm，则乙同学的反应时间约为0.2sC．图中两把反应测量尺A的标度是合理的D．若计算时g=10m/s2代入运算，反应时间测量值偏大【答案】B【知识点】自由落体运动【解析】【解答】A．直尺做自由落体运动，由h=12gt2可知，乙同学捏住直尺处的刻度值越小，其反应时间越短，A不符合题意；B．乙同学捏住处刻度值的平均值为19.60cm，由h=12gt2可得乙同学的反应时间约为t=0.2sB符合题意；C．自由落体运动是匀加速直线运动，所以相同时间内的位移越来越大，C不符合题意；D．由h=12gt2可知若计算时g=10m/s2代入运算，反应时间测量值偏小，D不符合题意。故答案为：B。n【分析】利用自由落体的位移公式结合位移的大小可以比较反应时间的大小；利用其自由落体的位移公式可以判别其相同时间的位移越来越大；利用其位移公式结合g值偏大可以判别测量时间偏小。4．制作一把“人的反应时间测量尺”。如图所示，A同学用手捏住直尺的顶端，B同学用手在直尺0刻度位置做捏住直尺的准备，但手不碰到直尺。在A同学放手让直尺下落时，B同学立刻捏住直尺，读出B同学捏住直尺的刻度，就可以粗略确定B同学的反应时间。若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．反应时间测量尺上，各相邻时间刻度值间的长度不等B．捏住30cm处的反应时间比捏住25cm处的反应时间短C．20cm刻度所对应的时间刻度约为0.4sD．反应时间与捏住直尺所在处的刻度值成正比【答案】A【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；自由落体运动【解析】【解答】A．刻度尺自由下落，做自由落体运动，根据运动学推论可知，匀变速运动连续相同时间内有位移差且位移差相等，故各相邻时间刻度值间的长度不等，A符合题意；B．捏住30cm处刻度尺下落的高度比捏住25cm处下落的高度长，故捏住30cm处的反应时间比捏住25cm处的反应时间长，B不符合题意；C．由运动学公式h=12gt2得t=2hg=0.2sC不符合题意；D．由运动学公式h=12gt2，可知t=2hg反应时间与捏住直尺所在处的刻度值不成正比，D不符合题意。故答案为：A。【分析】初速度为零的匀变速直线运动相同时间间隔内的位移差相等；结合自由落体运动的规律得出得出20cm刻度所对应的时间。5．某次电影拍摄中，特技演员从桥上跳下，落在河面上匀速前进的竹筏上。在演员（视为质点）跳下的瞬间，长为6m的竹筏的前端恰好位于演员的正下方，演员跳下的瞬间距竹筏的高度为20m。取重力加速度大小g=10m/s2，认为演员在空中做自由落体运动，不计竹筏的宽度。要使演员落在竹筏上，竹筏的最大允许速度为（　　）A．1m/sB．2m/sC．3m/sD．4m/sn【答案】C【知识点】自由落体运动【解析】【解答】演员在空中运动的时间t=2hg=2s竹筏的最大允许速度vmax=Lt=3m/s故答案为：C。【分析】利用位移公式可以求出运动的时间，结合其位移公式可以求出竹筏最大速度的大小。6．无人机悬停在空中对无人区进行摄影监测，工作人员回看视频时发现某一时刻，无人机上掉落了一个螺母，经3s着地，由此可知无人机离地面的高度约为（　　）A．15mB．30mC．45mD．60m【答案】C【知识点】自由落体运动【解析】【解答】螺母脱落后从无人机上由静止下落，螺母体积小，不考虑空气阻力的影响，做自由落体运动，则h=12gt2=45m故答案为：C。【分析】螺母脱落后做自由落体运动，利用自由落体运动的规律得出无人机离地面的高度。7．如图所示，某学习小组利用刻度尺估测反应时间∶甲同学捏住刻度尺上端，使刻度尺保持竖直，刻度尺零刻度线a位于乙同学的两指之间。当乙看见甲放开刻度尺时，立即用手指捏住刻度尺，根据乙手指所在位置的刻度值即可算出反应时间。为简化计算，某同学将刻度尺刻度进行了改进，在刻度尺的反面标记反应时间的刻度线和刻度值（单位：s），制作了“反应时间测量仪”。下列四幅示意图中刻度线和刻度值标度可能正确的是（　　）A．B．C．D．【答案】C【知识点】自由落体运动【解析】【解答】自由落体的物体在连续的相等的时间内位移之比是1：3：5，由此刻度尺的反面标记反应时间的刻度线和刻度值应按C项排列，n故答案为：C。【分析】利用自由落体的位移公式可以判别其反应时间刻度线的分布情况。8．如图所示，A同学用两个手指捏住直尺的顶端，B同学用两手指在直尺0刻度位置做好捏住直尺的准备，但手不碰到直尺。看到A同学放开手指让直尺下落时，B同学立刻捏住直尺，读出B同学捏住直尺的位置刻度，利用物理规律可得到对应的反应时间。若在直尺上不同刻度处写上相应的时间值，即可得到一把“反应时间测量尺”。则（　　）A．该实验测出的是A同学的反应时间B．刻度尺20cm处所标时间值应为2sC．时间测量尺上从零刻度开始相同距离间的时间间隔越来越小D．时间测量尺上从零刻度开始相同距离间的时间间隔是相同的【答案】C【知识点】自由落体运动【解析】【解答】A．依题意，可知该实验测出的是B同学的反应时间，A不符合题意；B．刻度尺近似做自由落体运动，根据自由落体运动规律，则20cm处所标时间值应为t=2hg=2×0.210s=0.2sB不符合题意；CD．依题意，刻度尺做自由落体运动，根据初速度为0的匀加速直线运动规律可知：时间测量尺上从零刻度开始相同距离间的时间间隔之比为t1：t2：......：tn=1：(2−1)：......：(n−n−1)显然越来越小，C符合题意，D不符合题意。故答案为：C。【分析】利用刻度尺下落是测量B同学的反应时间；利用位移公式可以求出下落的时间；利用位移公式可以判别相同距离之间的时间间隔越来越小。9．如图所示为在晚自修时间做的演示实验，调节滴水管，使水滴一滴一滴地均匀往下落，旁边固定一把竖直的刻度尺，关闭教室中的电灯，开启左侧的频闪仪（每隔一定时间发出短暂的强烈闪光照亮水滴），这时同学们看到一种奇特的现象：水滴似乎不再下落，仿佛是凝固在图中的a、b、c、d四个位置不动。已知a点在管口且与0刻度对齐，不考虑空气阻力，下列说法正确的是（　　）A．频闪仪闪光的时间间隔为0.02sB．相邻水滴之间的时间间隔为0.1snC．水滴在b、c、d点速度之比为1：3：5D．若将频闪仪闪光时间间隔缩短一半，则能在ad间看到八个不动水滴【答案】B【知识点】自由落体运动【解析】【解答】AB．若调节间歇闪光时间间隔正好与水滴从a下落到b的时间相同，看到水滴似乎不再下落，知相邻两个点的时间间隔相等；由图可知，各点之间的位移差为Δh=(0.20m−0.05m)−0.05m=0.10m根据Δh=gΔt2则有Δt=0.1sA不符合题意，B符合题意；C．根据v=gt得vb：vc：vd=1：2：3C不符合题意；D．若将频闪仪闪光时间间隔缩短一半，根据h=12gt2则每次闪光时间为0.05s，第一个水滴在0.05s下降的位移h1=12gt12=1.25cm第一个水滴在0.1s下降的位移h2=12gt22=5cm第一个水滴在0.15s下降的位移h3=11.25cm同理h4=20cmh5=31.25cmh6=45cm每隔0.05s拍一次，则在第一水滴到达d点时，在d上面有六个水滴，在ad间看到7个不动水滴，D不符合题意。故答案为：B。【分析】利用其邻差公式可以求出时间间隔的大小；利用速度公式可以求出瞬时速度之比；利用位移公式可以对应位移的大小；利用其位移的大小可以判别水滴的个数。10．在物理学的发展历程中，首先建立了平均速度、瞬时速度以及加速度等描述运动的基本概念，创造了实验和逻辑推理结合的科学研究方法，是下列哪一位科学家（　　）A．亚里士多德B．伽利略C．笛卡尔D．牛顿【答案】Bn【知识点】伽利略对自由落体运动的研究【解析】【解答】在物理学的发展历程中，首先建立了平均速度、瞬时速度以及加速度等描述运动的基本概念，创造了实验和逻辑推理结合的科学研究方法，这位科学家是伽利略。故答案为：B。【分析】伽利略建立了基本概念，还创造了实验和逻辑推理相结合的科学方法。11．在某塔吊顶上操作工人不小心掉落一串钥匙，忽略空气对钥匙的作用力，2s末钥匙落地，重力加速度g=10m/s2。则塔吊顶离地面的高度约为（　　）A．20mB．25mC．40mD．45m【答案】A【知识点】自由落体运动【解析】【解答】忽略空气对钥匙的作用力，钥匙做自由落体运动，由自由落体运动位移公式，解得钥匙在2s内下落的高度，即塔吊顶离地面的高度约为h=12gt2=12×10×22m=20mA符合题意，BCD不符合题意。故答案为：A。【分析】根据自由落体运动的规律得出塔吊顶离地面的高度。二、多选题12．下雨时雨水从屋檐滴落是生活中常见的现象，如图所示。假设屋檐某一位置每隔相同的时间无初速滴落一滴雨滴，不计空气阻力，雨滴可看成质点且处在无风的环境中，则下列说法正确的是（　　）（题目涉及到的雨滴都已滴出且未落地）A．相邻雨滴之间的距离保持不变B．相邻雨滴之间的速度之差保持不变C．相邻雨滴之间的距离越来越大D．相邻雨滴之间的速度之差越来越大【答案】B,C【知识点】自由落体运动【解析】【解答】AC．两物体均做自由落体运动，设后释放小球运动的时间为t，则先释放小球运动时间为t+Δt，则两球的距离Δx=12g(t+Δt)2−12gt2=gtΔt+12g(Δt)2越来越大，A不符合题意，C符合题意；nBD．设后释放小球运动的时间为t，则先释放小球运动时间为t+Δt，则两球的相对速度v=g(t+Δt)-gt=gΔt为一个定值，B符合题意，D不符合题意。故答案为：BC。【分析】两个雨滴做自由落体运动，利用位移公式可以比较雨滴之间的距离变化；利用速度公式可以求出速度之差。三、实验探究题13．某同学利用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度。用轻绳将物块P（左侧固定一遮光片）、Q连接，并跨过轻质定滑轮。现将P从光电门上方由静止释放，P竖直下落，遮光片通过光电门。测得P、Q的质量分别为m1、m2(m1>m2)。（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图乙所示，则d=　　mm；（2）竖直移动光电门的位置，多次将P由静止释放，可获得多组释放的位置与光电门间的高度差h和遮光片通过光电门时的挡光时间t，作出1t2−h图像（该图线为一倾斜直线）。若图线的斜率为k，则当地的重力加速度大小g=　　（用相关物理量的符号表示）。【答案】（1）3.20（2）k(m1+m2)d22(m1−m2)【知识点】自由落体运动【解析】【解答】（1）根据题图乙读数可知遮光片的宽度为d=3mm+4×0.05mm=3.20mm（2）由于物块速度较快，遮光时间较短，所以可以用t时间内的平均速度来近似代替遮光片通过光电门时的速度，即v=dt根据机械能守恒定律有(m1−m2)gh=12(m1+m2)v2整理得1t2=2(m1−m2)g(m1+m2)d2h则图线的斜率为k=2(m1−m2)g(m1+m2)d2解得g=k(m1+m2)d22(m1−m2)【分析】（1）利用游标卡尺的结构和精度可以读出对应的读数；（2）利用其平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；结合机械能守恒定律及图像斜率可以求出重力加速度的大小。n四、综合题14．某跳伞运动员做低空跳伞表演，他在离地面H=179m处离开悬停的飞机后先自由下落h=80m，然后打开降落伞，伞张开后运动员做匀减速运动，到达地面时速度v=4m/s，实现安全着陆。求：（1）运动员打开降落伞时的速度大小v0；（2）运动员打开降落伞后做匀减速运动的加速度大小a；（3）运动员从离开飞机到安全着陆的总时间t。【答案】（1）解：运动员打开降落伞时的速度大小为v0=2gh=40m/s（2）解：运动员打开伞后做匀减速运动位移为x2=H−h=99m运动员打开降落伞后做匀减速运动的加速度大小为a=v02−v22x2=8m/s2（3）解：运动员做自由落体运动的时间为t1=2hg=4s运动员打开降落伞后做匀减速运动的时间为t2=v0−va=4.5s运动员从离开飞机到安全着陆的总时间为t=t1+t2=8.5s【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；自由落体运动【解析】【分析】（1）运动员开始做自由落体运动，利用速度位移公式可以求出打开降落伞的速度大小；（2）运动员打开降落伞后做匀减速直线运动，利用速度位移公式可以求出匀减速加速度的大小；（3）运动员先做自由落体运动后做匀减速直线运动，利用速度公式可以求出总的运动时间。