2012高考物理单元卷 自由落体和竖直上抛

用心 爱心 专心1 第一模块第一模块 第第 1 1 章章 第第 3 3 单元单元 一 选择题 1 自由下落的物体第n秒内通过的位移与第 n 1 秒内通过的位移之差为 A 9 8 m B 4 9 2n 1 m C 3 n 1 m D m n2 n2 1 解析 x xn xn 1 aT2 a g T 1 s x 9 8 m 答案 A 2 伽利略在研究自由落体运动性质的时候 为了排除物体自由下落的速度vt随着下 落高度h 位移大小 是均匀变化 即 vt kh k是个常数 的可能性 设计了如下的思想实 验 在初速为零的匀变速的直线运动中 式中 表示平均速度 v vt 2v 而h t v 如果vt kh 成立的话 那么 必有 h kht 即t 常数 1 2 2 k t竟然是与h无关的常数 这显然与常识相矛盾 于是 可以排除速度vt是随着下落 高度h均匀变化的可能性 关于伽利略这个思想实验的逻辑及逻辑片语 你做出的评述是 A 全部正确 B 式错误 C 式错误 D 式以后的逻辑片语错误 解析 本实验是为了研究自由落体运动的性质 因此自由落体运动的性质不明确 式不能直接使用 B 正确 答案 B 3 我国是一个能源消耗的大国 节约能源刻不容缓 设有一架直升机以加速度a从地 面由静止开始竖直向上起飞 已知飞机在上升过程中每秒钟的耗油量V0 pa q p q均为 常数 若直升机欲上升到某一定高度处 且耗油量最小 则其加速度大小应为 A p q B q p C D p q p p q q 解析 直升飞机以恒定加速度上升到某一高度 所用时间和加速度的表达式为 h at2 t 总耗油量V V0t p q q 当 时总耗油 1 2 2h a2ha 2h a2h p q a 1 a p q a 1 a 量最小 此时a B 正确 q p 答案 B 4 从地面竖直上抛物体A 同时在某高度有一物体B自由下落 两物体在空间相遇 并非相碰 的速率都是v 则下列叙述正确的是 A 物体A的上抛初速度大小是相遇时速率的 2 倍 用心 爱心 专心2 B 相遇时物体A上升的高度和物体B已下落的高度相同 C 物体A和B的落地时间相同 D 物体A和B的落地速度相等 解析 A B两物体加速度相同 同为g 故在相同的时间内速度变化的大小相同 两 物体从开始运动到相遇 B的速度增加了v A的速度相应减少了v 所以知A上抛时速度 为 2v 即 A 对 由竖直上抛运动全过程的对称性知 落地时A B两物体速度相等 即 D 也对 答案 AD 5 一物体从高x处做自由落体运动 经时间t到达地面 落地速度为v 那么当物体 下落时间为 时 物体的速度和距地面的高度分别是 t 3 A B C x D x v 3 x 9 v 9 x 9 v 3 8 9 v 9 3 3 解析 根据运动学公式v gt得 速度v与时间t成正比 所以下落 时的速度为 t 3 v v t 3 t v 3 根据公式x gt2得 下落位移h与时间的平方t2成正比 所以下落 时下落的高度为 1 2 t 3 x x x t 3 2 t2 1 9 所以距地面高度x距 x x x x x 1 9 8 9 答案 C 6 四个小球在离地面不同高度处 同时从静止释放 不计空气阻力 从开始运动时刻 起每隔相等的时间间隔 小球依次碰到地面 则刚刚开始运动时各小球相对地面的位置可 能是图 5 中的 解析 因为各个球是间隔相等时间落地的 且都做自由落体运动 由h gt2可得各 1 2 球初始离地高度之比h1 h2 h3 12 22 32 故 C 图正确 答案 C 7 滴水法测重力加速度的过程是这样的 让水龙头的水一滴一滴地滴在正下方的盘子 用心 爱心 专心3 里 调节水龙头 让前一滴水滴到盘子而听到声音时后一滴水恰好离开水龙头 测出n次 听到水击盘声的总时间为t 用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h 即可算出重力加速 度 设人耳区别两个声音的时间间隔为 0 1 s 声速度为 340 m s 则 A 水龙头距人耳的距离 34 m B 水龙头距盘子的距离为 34 m C 重力加速度的计算式为 2hn2 t2 D 重力加速度的计算式为 2h n 1 2 t2 解析 设听到两次声音的时间间隔为 t 此即每滴水下落的运动时间 t 又 t n 1 因为h g t2 则g 注意 人耳距水龙头及水龙头距盘子的距离对 1 2 2h t2 2h n 1 2 t2 测量都没有影响 故选项 D 正确 答案 D 8 某物体以 30 m s 的初速度竖直上抛 不计空气阻力 g取 10 m s2 5 s 内物体的 A 路程为 65 m B 位移大小为 25 m 方向向上 C 速度改变量的大小为 10 m s D 平均速度大小为 13 m s 方向向上 解析 初速度为 30 m s 只需要 3 s 即可上升到最高点 位移为h1 302 20 m 45 m 再自由下落 2 s 下降高度为h2 0 5 10 22 m 20 m 故路程为 65 m A 对 此时 离地面高 25 m 位移方向竖直向上 B 对 此时速度为v 10 2 m s 20 m s 速度改变 量为 50 m s C 错 平均速度为 m s 5 m s D 错 25 5 答案 AB 二 填空题 9 用打点计时器研究物体的自由落体运动 得到如图 6 的一段纸带 测得AB 7 65 cm BC 9 17 cm 已知交流电频率是 50 Hz 则打B点时物体的瞬时速度为 m s 如果实验测出的重力加速度值比公认值偏小 可能的原因是 解析 B点的速度就是AC段内的平均速度 vB AB BC 2t 2 10 m s 7 65 9 17 10 2 m 2 0 02 s 图 7 答案 2 10 下落过程中存在阻力等 10 伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面的运动 首次发现了匀加速运动规 律 伽利略假设物块沿斜面运动与物块自由下落遵从同样的法则 他在斜面上用刻度表示 用心 爱心 专心4 物块滑下的路程 并测出物块通过相应路程的时间 然后用图线表示整个运动过程 如图 7 所示 图中OA表示测得的时间 矩形OAED的面积表示该时间内物块经过的路程 则图 中OD的长度表示 P为DE的中点 连接OP且延长交AE的延长 线于B 则AB的长度表示 解析 以OD为速度轴 以OA为时间轴建立坐标系 由几何知识可知矩形OAED和 AOB面积相等 故OB为物块运动的v t图线 由图线特点可知OD AB的物理意义 答案 OA段时间中点时刻的速度 物块到达路程末端时的速度 三 计算题 11 有一种 傻瓜 相机的曝光时间 快门打开到关闭的时间 是固定不变的 为估测 相机的曝光时间 有位同学提出了下述实验方案 他从墙面上A点的正上方与A相距 H0 1 5 m 处 使一个小石子自由落下 在小石子下落通过A点时 立即按动快门 为小 石子照相 得到如图 8 所示的照片 由于石子的运动 它在照片上留下一条模糊的径迹 CD 已知每块砖的平均厚度是 6 cm 请从上述信息和照片上选取估算相机曝光时间必要的物理量 用符号表示 如H 等 推算出计算曝光时间的关系式 并估算出这个 傻瓜 相机的曝光时间 g取 9 8 m s2 要求保留 1 位有效数字 解析 该题考查了自由落体的位移公式等知识 由图示信息结合文字说明求出下落点至C点或D点的距离 由自由落体运动可求解出 落到C D两点的时间差 此时间差即为该相机的曝光时间 设A C两点间的距离为H1 A D两点间的距离为H2 曝光时间为t 则 H1 H0 gt 1 22 1 H2 H0 gt 1 22 2 其中t t2 t1 解 得 t 2 H0 H2 g 2 H0 H1 g 代入数据得t 2 10 2 s 答案 0 02 s 12 在北京奥运会上 一跳水运动员从离水面 10 m 高的平台上向上跃起 举双臂直体 离开台面 此时重心位于从手到脚全长的中点 跃起后重心升高 0 45 m 达到最高点 落水 时身体竖直 手先入水 从离开平台到手接触水面 运动员可以用于完成动作的时间为多 用心 爱心 专心5 长 在此过程中 运动员水平方向的运动忽略不计 运动员可视作全部质量集中在重心的 一个质点 取g 10 m s2 解析 如图 9 所示 从平台跃起 到手接触水面 运动员重心的高度变化为h 10 m 解法 1 将整个过程分上升和下降两个阶段考虑 设运动员跃起的初速度为v0 则 H v2 0 2g v0 m s 3 m s 2gH2 10 0 45 故上升时间为 t1 0 3 s v0 g 设运动员从最高点到手接触水面所用时间为t2 则 gt h H 1 22 2 t2 s 1 4 s 2 H h g 2 10 0 45 10 故用