设宇航员在某行星上从高32 m处自由释放一重物,测得在下落最后1 s内所通过的距离为14 m,则重物下落的时间是多少?该星球表面的重力加速度为多大?
【解析】:设物体下落的时间为t,星球表面的重力加速度为g,则h=gt2①
h-14=g(t-1)2②
由题意知h=32 m,由①②解得t1=4 s,t2= s(舍去),所以t=t1=4 s,g=4 m/s2.
一个物体从某一高度做自由落体运动.已知它第一秒内的位移为它最后一秒内位移的一半,g取10 m/s2,则它开始下落时距地面的高度为( )
A.5 m B.11.25 m
C.20 m D.31.25 m
【解析】:选B.最后一秒内的位移ΔH=2×gt2=10 m
设高度为H,时间为t,
则:H=gt2①
H-10=g(t-1)2②
解①②得:H=11.25 m.B对.
伽利略在研究自由落体运动时,设计了如图1-7-6所示的斜面实验.下列哪些方法是他在这个实验中采用过的( )
图1-7-6
A.用秒表计时
B.用打点计时器打出纸带进行数据分析
C.改变斜面倾角,比较各种倾角得到的x/t2的比值的大小
D.将斜面实验的结果合理“外推”,说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动
【解析】:选CD.由伽利略对自由落体的研究知识可知,C、D正确;当时还没有像秒表和打点计时器这样的计时工具,只能靠滴水计时来测量时间,故A、B均不正确.
物体从离地面45 m高处做自由落体运动(g取10 m/s2),则下列选项中正确的是( )
A.物体运动3 s后落地
B.物体落地时的速度大小为30 m/s
C.物体在落地前最后1 s内的位移为25 m
D.物体在整个下落过程中的平均速度为20 m/s
【解析】:选ABC.由h=gt2得t==3 s
Δh=gt-gt=25 m,v=gt=30 m/s
== m/s=15 m/s.则A、B、C正确.
伽利略以前的学者认为,物体越重,下落得越快.伽利略等一些物理学家否定了这种看法.在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球,玻璃球先于羽毛到达地面,主要是因为( )
A.它们的质量不等
B.它们的密度不等
C.它们的材料不同
D.它们所受的空气阻力影响不等
【解析】:选D.羽毛下落时空气阻力不能忽略,玻璃球和铁球下落时空气阻力可以忽略.玻璃球先于羽毛到达地面,这主要是因为羽毛受到的空气阻力与其自身重力相比较大的缘故.正确选项为D.
某科技馆中有一个展品,该展品放在较暗处,有一个不断均匀滴水的水龙头(刚滴出的水滴速度为零)在平行光源的照射下,可以观察到一种奇特的现象:只要耐心地缓慢调节水滴下落的时间间隔,在适当的情况下,看到的水滴好像都静止在各自固定的位置不动(如图1-7-5中A、B、C、D所示,图中数值的单位是cm).要想出现这一现象,所用光源应满足的条件是(g取10 m/s2)( )
A.普通白炽灯光源即可
B.频闪发光,间歇时间为0.14 s
C.频闪发光,间歇时间为0.20 s
D.频闪发光,间歇时间为1.5 s
【解析】:选B.水滴在不断地下落,照明光源应为一种间歇发光的光源.当水龙头中每产生一个水滴时,恰好闪光一次;当再一次闪光时,这个水滴就从A点运动到B点,第三次闪光时,它运动到了C点,第4次闪光时,则运动到了D点,而此时A、B、C、D各点也均有水滴.水滴运动时灯不亮.观察者看不到,看到的只是在固定的位置有一滴水,由于自由落体运动在相同的时间间隔内的位移之比是1∶3∶5,所以,图中各水滴处在10 cm、40 cm、90 cm位置处,则水滴从开始运动到90 cm 位置处所经历的时间为t== s≈0.42 s,于是每段的时间间隔为T==0.14 s.综上所述,选项B正确.