高中物理第二章自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究练习新人教必修

2.5-1 自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究
知识点一：伽利略对自由落体运动的研究
1.意大利科学家伽利略在研究物体变速运动规律时，做了著名的“斜面实验”，他测量了铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球的加速度随斜面倾角的增大而增大，于是他对大倾角情况进行了合理的外推，由此得出的结论是
A. 物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性
B. 自由落体运动是一种匀变速直线运动
C. 力是使物体产生加速度的原因
D. 力不是维持物体运动的原因
2.17世纪意大利科学家伽利略在研究落体运动的规律时,提出了著名的斜面实验,其中应用到的物理思想方法属于( )
A.等效替代
B.实验归纳
C.理想实验
D.控制变量
3.（多选）伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（）
A．其中图甲、乙是实验现象，图丁是经过合理的外推得到的结论
B．其中的图丙、丁是实验现象，图甲、乙是经过合理的外推得到的结论
C．运用图丁的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显
D．运用图甲的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显
4.关于伽利略对自由落体运动的研究，下列说法中正确的是( )
A．伽利略认为在同一地点，重的物体和轻的物体下落快慢不同
B．伽利略猜想自由落体运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证
C．伽利略通过数学推演并用小球在斜面上自由滑下验证了位移与时间的平方成正比
D．伽利略用小球在斜面上自由滑下验证了运动速度与位移成正比
5.伽利略在对自由落体运动的研究过程中，开创了如下框图所示的一套科学研究方法，其中方框2和4中的方法分别是（）
A．提出假设，实验检验 B．数学推理，实验检验
C．实验检验，数学推理 D．实验检验，合理外推
知识点二：自由落体运动的理解
6.关于自由落体运动,以下说法正确的是( )
A.从静止开始下落的物体必做自由落体运动
B.物体开始下落时,速度为零,加速度也为零
C.物体下落过程中,速度和加速度同时增大
D.物体下落过程中,速度的变化率是个恒量
7.关于自由落体运动的加速度g，下列说法中正确的是（）
A. 重的物体的g值大
B. 同一地点，轻重物体的g值一样大
C. g值在地球上任何地方都一样大
D. 在地球和月球上g值相等
8.做自由落体运动的物体运动的时间取决于( )
A.物体的重力
B.物体下落的高度
C.物体的速度
D.物体的加速度
9.（多选）从某一高度先后由静止释放两个相同的小球甲和乙,若两球被释放的时间间隔为1 s,在不计空气阻力的情况下,它们在空中的运动过程中( )
A.甲、乙两球的距离越来越大,甲、乙两球的速度之差越来越大
B.在相等的时间内甲、乙两球速度的变化量相等
C.甲、乙两球的距离越来越大,甲、乙两球的速度之差保持不变
D.甲、乙两球的距离始终保持不变,甲、乙两球的速度之差保持不变
知识点三：自由落体运动的计算
10.一个物体做自由落体运动,着地时的速度是经过空中P点时速度的2倍,已知P点离地面的高度为15m,则物体着地的速度为多少?物体在空中运动的时间为多少? (不计空气阻力, g=10m/s2)。

11. 如图所示，竖直悬挂一根长15m的直杆，在杆的正下方距杆下端5m处有一观察点A，当
杆自由下落后，求杆下端到A点至杆全部通过A点所需的时间。

（忽略空气阻力，g取10m/s2）
12. 屋檐定时滴出水滴,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第3滴与第2滴正
分别位于高1 m的窗户的上、下沿,如图所示。

g取10 m/s2,问:
(1)滴水的时间间隔是多少?
(2)此屋檐离地面多高?
题后反思：
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．下列说法正确的是_________
A．悬浮在液体中的花粉颗粒做布朗运动，反映了花粉分子在做无规则运动
B．当分子间距离减小时，分子之间的引力与斥力均增大
C．气体温度升高时，所有气体分子的动能均增大
D．在一个标准大气压下，100℃的水蒸气的内能大于相同温度下相同质量的水的内能
E. 一定质量的气体，向外界放热，内能可能不变
2．如图所示，一个各短边边长均为L，长边边长为3L的线框，匀速通过宽度为L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，线框沿纸面运动，开始时线框右侧短边ab恰好与磁场左边界重合，此过程中最右侧短边两端点a、b两点间电势差U ab随时间t变化关系图象正确的是（）
A．B．
C．
D．
3．如图所示，两个小球a、b质量均为m，用细线相连并悬挂于O点，现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为
，已知弹簧的劲度系数为k，则弹簧形变量最小值是( ) A．B．
C．
D．
4．如图所示，P是水平面上的圆弧凹槽，从高台边B点以某速度v0水平飞出的小球，恰能从固定在某位置的凹槽的圆弧轨道的左端A点沿圆弧切线方向进入轨道．O是圆弧的圆心，θ1是OA与竖直方向的夹角，θ2是BA与竖直方向的夹角，则( )
A．B．
C．D．
5．在一次跳绳体能测试中，一位体重约为50kg的同学，一分钟内连续跳了140下，若该同学每次跳跃的
腾空时间为0.2s，重力加速度g取，则他在这一分钟内克服重力做的功约为（）
A．3500J B．14000J C．1000J D．2500J
6．一个小球从光滑固定的圆弧槽的A点由静止释放后，经最低点B运动到C点的过程中，小球的动能E k
随时间t的变化图象可能是（）
A． B．
C． D．
二、多项选择题
7．法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，且导线沿南北方向放置．下列说法正确的是
A．开关闭合的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动8．某同学将一直流电源的总功率、输出功率
和电源内部的发热功率
随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如右图中的a、b、c所示。

则下列说法中正确的是（）
A．图线b表示输出功率随电流I变化的关系
B．图中a线最高点对应的功率为最大输出功率
C．在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C 三点这三点的纵坐标一定满足关系
D．b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比一定为1:2，纵坐标之比一定为1:4。

9．如图,水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R,质量分别为m、2m和3m,物块与地面间的动摩擦因数都为。

用大小为F的水平外力推动物块P,记R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。

下列判断正确的是( )
A．若,则B．若 ,则
C．若,则
D．若,则
10．某实验小组用图甲所示电路研究a、b两种单色光的光电效应现象，通过实验得到两种光的光电流I 与电压U的关系如图乙所示。

由图可知
A．两种光的频率
B．金属K对两种光的逸出功C．光电子的最大初动能
<
D．若a光可以让处于基态的氢原子电离，则b光一定也可以
三、实验题
11．“道威棱镜”广泛地应用在光学仪器中，如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射．从M点发出的一束平行于底边CD的
单色光从AC边射入，已知棱镜玻璃的折射率n＝，光在真空中的速度为c.
（1）请通过计算判断该光线能否从CD边射出；
（2）若，光在“道威棱镜“内部传播的时间为多少．12．用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。

（1）组装单摆时，应在下列器材中选用_________（选填选项前的字母）。

A．长度为1 m左右的细线
B．长度为30 cm左右的细线
C．直径为1.8 cm的塑料球
D．直径为1.8 cm的铁球
（2）测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g＝
__________（用L、n、t表示）。

（3）用多组实验数据作出T2-L图象，也可以求出重力加速度g。

已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。

则相对于图线b，下列分析正确的是_________（选填选项前的字母）。

A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值
四、解答题
13．如图所示，间距L=1m电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值R=2Ω的电阻连接，导轨间宽x=3m的虚线范围内有方向竖直向上、磁感应强度大小B=1T的有界匀强磁场。

一根长l=1m、质量m=1kg、电阻τ=1Ω的金属棒ab垂直导轨横跨在轨道上，金属棒与导轨接触良好，金属棒在水平向右、大小为F=2N的恒力作用下由静止开始向右运动进入磁场区域后恰好做匀速运动。

求：
(1)金属棒初始位置到磁场左边界的距离；
(2)金属棒在磁场中运动的过程中电阻R产生的热量。

14．如图所示，在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直。

导轨上端跨接一阻值为R的电阻（导轨电阻不计）。

两金属棒a和b的电阻均为R，质量分别为m a=2×10－2Kg和m b=1×10－2Kg，它们与导轨相连，并可沿导轨无摩擦滑动。

闭合开关S，先固定b，用一恒力F向上拉a，稳定后a以v1=10m/s的速度匀速运动，此时再释放b，b恰好能保持静止，设导轨足够长，取g=10m/s2。

（1）求拉力F的大小；
（2）若将金属棒a固定，让金属棒b自由下滑（开关仍闭合），求b滑行的最大速度v2；
（3）若断开开关，将金属棒a和b都固定，使磁感应强度从B随时间均匀增加，经0.1s后磁感应强度增到2B时，a棒受到的安培力正好等于a棒的重力，求两金属棒间的距离h。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．AD
8．CD
9．BD
10．CD
三、实验题
11．（1）光线无法从CD边射出；（2）
12．（1）AD （2）（3）B 四、解答题
13．（1）9m; （2）4J 14．（1）0.4N（2）5m/s（3）
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，A、B是两个带异号电荷的小球，其质量相等，所带电荷量分别为q1，q2，A球刚绝缘细线悬挂于O点，A、B球用绝缘细线相连，两细线长度相等，整个装置处于水平匀强电场中，平衡时，两细线张紧，且B球恰好处于O点正下方，则可以判定，A、B两球所带电荷量的关系为
A．q l= -q2
B．q l=-2q2
C．2q1=-q2
D．q1=-3q2
2．2019年1月3月，嫦娥四号成功着陆在月球背面。

如图所示，嫦娥四号在着陆之前，先沿地月转移轨道奔向月球，在P点进行第一次变轨后被月球捕获，进入椭圆轨道I绕月飞行。

此后卫星又在P点经过两次变轨，在圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动。

下外说法正确（）
A．第一次变轨卫星需在P点减速，后两次变轨卫星需在P点加速
B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种轨道运行相比较，卫星在轨道Ⅲ上周期最大
C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种轨道运行相比较，卫星在轨道Ⅲ上机械能最小
D．卫星在轨道Ⅲ上运动到P点时的加速度大于沿轨道Ⅰ运动到P点时的加速度3．汽车的加速性能是反映汽车性能的重要指标，下图为甲、乙、丙三辆汽车运动的
图象，根据图象可以判定( )
A．甲车的速度变化最快
B．乙与甲在3s时恰好相遇
C．丙比乙始终保持相同的距离
D．乙、丙两车的加速性能相同
4．关于电功和电热，以下说法正确的是（）
A．外电路电流做的功一定等于电热
B．外电路中电流所做的功一定大于电热
C．只有在外电路是纯电阻的情况下，电功才等于电热
D．当外电路有电动机、电解槽的情况下欧姆定律任然适用，只是电功大于电热
5．质量为m的物块，带正电Q，开始时让它静止在倾角的
固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置放在水平方向、大小为的匀强电场，如图所示，斜面高为H，释放物体后，物块落地的速度大小为
A．B．C．
D．
6．一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向。

两个比荷（即粒子的电荷量与质量之比）不同的带正电的粒子和
，从电容器的
点（如图）以相同的水平速度射入两平行板之间。

测得
和与电容极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1:2。

若不计重力，则
和的比荷之比是
A．1:2 B．1:8 C．2:1 D．4:1
二、多项选择题
7．关于光的偏振，下列说法正确的是________。

A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光
B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰
C．所有的波都具有偏振现象
D．立体电影是应用光的偏振的一个实例
E．自然光射到两种介质的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光
8．回旋加速器主要结构如图，两个中空的半圆形金属盒接高频交流电源置于与盒面垂直的匀强磁场中，两盒间的狭缝宽度很小。

粒子源S位于金属盒的圆心处，产生的粒子初速度可以忽略。

用两台回旋加速器
分别加速质子(H)和α粒子
(He)，这两台加速器的金属盒半径、磁场的磁感应强度、高频交流电源的电压均相等，不考虑相对论效应，则质子和α粒子
A．所能达到的最大动量大小相等
B．所能达到的最大动能相等
C．受到的最大洛伦兹力大小相等
D．在达到最大动能的过程中通过狭缝的次数相等
9．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。

利用该发电机通过理想变压器向用电器供电，电路如图所示。

副线團的匝数可以通过滑动触头Q来调节，副线圈两端连接定值电阻R0，灯泡L和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头，原线圈上连接一只理想交流电流表A，闭合开关S，电流表的示数为I，则
A．仅增大发电机线的转速，I增大
B．仅将P向上滑动，I增大
C．仅将Q向上滑动，I增大
D．仅将开关S断开，I增大
10．图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2 V。

一电子经过a时的动能为10 eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6 eV。

下列说法正确的是
A．平面c上的电势为零
B．该电子可能到达不了平面f
C．该电子经过平面d时，其电势能为4 eV
D．该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
三、实验题
11．在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”实验中，某同学已按正确的操作步骤完成实验，如图所示为纸带上连续打下的点。

选取图中A、B两点进行研究，所需测量数据已用字母表示在图中，已知小车的质量为m，小车受到的恒定拉力大小为F，打点计时器的打点周期为T。

则（以下填空用题中及图中所给字母表示）
(1)打A点时，计算小车瞬时速度的表达式为____________；
(2)用S1、S2和T表示出物体运动加速度的表达式为_________________；
(3)本实验所要探究的关系式为__________________________。

12．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示.所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力.实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度.
(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据在图坐标纸中描点，请作出F－L图线_______.
(2)由此图线可得出弹簧的原长L0＝________ cm
(3)由此图线可得出弹簧的劲度系数k＝________ N/m（结果保留两位有效数字）
四、解答题
13．如图所示，水平面AB光滑，粗糙半圆轨道BC竖直放置．圆弧半径为R，AB长度为4R。

在AB上方、直径BC左侧存在水平向右、场强大小为E的匀强电场。

一带电量为+q、质量为m的小球自A点由静止释放，经过B点后，沿半圆轨道运动到C点。

在C点，小球对轨道的压力大小为mg，已知
，水平面和半圆轨道均绝缘。

求：
（1）小球运动到B点时的速度大小；
（2）小球运动到C点时的速度大小：
（3）小球从B点运动到C点过程中克服阻力做的功。

14．一颗距离地面高度等于地球半径R0的圆形轨道地球卫星，卫星轨道平面与赤道平面重合，已知地球表面重力加速度为g．
（1）求出卫星绕地心运动周期T；
（2）设地球自转周期为T0，该卫星圆周运动方向与地球自转方向相同，则在赤道上一点的人能连续接收到该卫星发射的微波信号的时间是多少？如图中赤道上的人在B1点时恰可收到在A1点的卫星发射的微波信号．
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．ABD
8．BC
9．AC
10．AB
三、实验题
11．
12．（1）（2）5cm（3）20N/m 四、解答题
13．（1）（2）（3）mgR
14．(1)
(2)。