2021—2022学年人教版(2019)必修第一册
2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系课时训练
一、单项选择(下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意)
1.一物体做匀加速直线运动,某时刻开始计时,经过1s后速度变为5m/s,再经过1s后速度变为7m/s,则下列说法中正确的是( )
A.计时起点物体的初速度为2m/s B.物体的加速度为5m/s2
C.任何1s内的速度变化为2m/s D.任何1s内的平均速度为6m/s
2.测速仪安装有超声波发射和按收装置,如图所示,B为测速仪,A为汽车,两者相距,某时刻B发出超声波,同时A由静止开始做匀加速直线运动,当B接收到反射回来的超声波信号时,A、B相距,已知声速为,则汽车的加速度大小为( )
A. B. C. D.无法确定
3.一辆汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶,遇到紧急情况需要刹车,刹车时加速度大小为4m/s2,则汽车从刹车开始到停止通过的距离为( )
A.20m B.40m C.50m D.100m
4.一个物体从静止开始做匀加速直线运动,第1s内的位移为2m,则下列说法正确的是( )
A.物体运动的加速度为2m/s2
B.物体在前2s内的位移为8m
C.物体在第2s内的位移为4m
D.物体在第2s内的平均速度为8m/s
5.如图,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位移—时间(x-t)图线。由图可知( )
A.在时刻t1,a、b两车运动方向相同
B.在时刻t2,a、b两车运动方向相反
C.在t1到t2这段时间内,b车的速率先减小后增大
D.在t1到t2这段时间内,b车的速率一直比a车的大
6.某质点的位移随时间变化的关系式为x=3t2 +5t,x与t的单位分别是米和秒,则质点的( )
A.初速度为3m/s B.前4s的平均速度为11m/s
C.加速度为6m/s2 D.物体第一秒移动6m
7.物体做单方向直线运动,其速度的平方随位置坐标的关系图像(v2 x 图像)如图所示,物体开始的位置坐标为 0,下列说法正确的是( )
A.0 -x1物体做匀加速直线运动
B.x1-2x1物体做加速度改变的减速直线运动
C.x1-2x1物体的加速度大小为
D.x1-2x1物体的的平均速度大小为
8.一辆汽车以20m/s速度沿平直公路行驶,由于前方突发事故,汽车当即以大小为5m/s2的加速度刹车,则开始刹车后2s与开始刹车后6s汽车通过的位移之比为( )
A.1:1 B.3:5 C.3:4 D.1:7
9.A、B两个物体的位移—时间图像如图所示,则( )
A.t1时刻,A、B两物体的速度都为0
B.0~t2内,A的平均速度大于B的平均速度
C.0~t2内,A的路程比B的路程多4m
D.A的速度先增大后减小
10.我国自主研发的C919飞机在某次试飞时,在跑道上做加速度减小的加速直线运动。已知飞机从静止到起飞所用时间为t,该过程中飞机沿直线滑行的距离为x。下列关于飞机起飞时的速度v的表达式正确的是( )
A. B. C. D.
11.光滑斜面的长度为L,一物体自斜面顶端由静止开始匀加速滑至底端,经历的时间为t,则下列说法错误的是( )
A.物体运动全过程中的平均速度是
B.物体运动到斜面中点时的瞬时速度是
C.物体从顶端运动到斜面中点所需的时间是
D.物体在时的瞬时速度是
12.某一做匀变速直线运动的物体,零时刻物体的速度大小为,1秒后速度的大小变为,在这1秒时间内该物体的运动中,下列说法正确的是( )
A.加速度的大小可能是 B.加速度的大小可能是
C.位移的大小可能是1m D.位移的大小可能5m
二、多项选择题(下列选项中有多个选项满足题意)
13.由静止开始做匀加速直线运动的火车,在第10s末的速度为2m/s,下列叙述中正确的是( )
A.前10s内通过的位移大小为10m
B.每秒速度变化0.2m/s
C.前10s内的平均速度大小为1m/s
D.第10s内通过的位移大小为2m
14.如图是甲、乙两物体从同一点开始做直线运动的运动图象,下列说法错误的是( )
A.若y表示位移,则t1时间内甲的位移小于乙的位移
B.若y表示速度,则t1时间内甲的位移小于乙的位移
C.若y表示位移,则t=t1时甲的速度大于乙的速度
D.若y表示速度,则t=t1时甲的速度大于乙的速度
15.一质点做匀变速直线运动,其位移表达式为,则( )
A.质点的初速度为10m/s
B.质点的加速度大小为1m/s2
C.质点的加速度大小为2m/s2
D.在4s末,质点距出发点24m处
16.一汽车在公路上行驶,位移和速度的关系为,其中x单位为m,v单位为m/s。则下列说法正确的是( )
A.汽车做匀减速运动,初速度大小为10m/s
B.汽车做匀减速运动,加速度大小为5m/s2
C.汽车经过4s速度减小到零
D.汽车经过2s速度减小到零
17.如图,物体自O点由静止开始做匀加速直线运动,A、B、C、D为其运动轨迹上的四点,测得AB=3m,BC=4 m。且物体通过AB、BC、CD所用时间相等,则下列说法正确的是( )
A.可以求出物体加速度的大小 B.可以求得CD=5 m
C.可求得OA之间的距离为3.125m D.可求得OA之间的距离为2m
18.一做匀加速直线运动的物体的初速度为2m/s,经过4s后速度变为10m/s,则物体在这4s内的( )
A.平均速度大小为6m/s B.平均速度大小为8m/s
C.位移大小为24m D.位移大小为32m
19.一汽车司机发现前方有障碍物,开始刹车,刹车后的第1s内的位移大小为25m,且第1s内的位移与最后1s内的位移大小之比为5:1,则下列说法正确的是( )
A.刹车的初速度大小为50m/s
B.刹车的加速度大小为10m/s2
C.刹车后4s内的位移大小为45m
D.刹车后5s内的平均速度大小为10m/s
20.一个物体从静止开始作匀加速直线运动,以T为时间间隔,物体在第1个T内位移为20m,第2个T时间末速度为40m/s,则( )
A.时间间隔T=2s
B.物体的加速度a=5m/s2
C.物体在前2T时间内的位移是40m
D.物体在第2个T时间内的位移是60m
三、综合计算题(要求写出必要的计算过程)
21.甲、乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动,加速度方向一直不变。在第一段时间间隔内,两辆汽车的加速度大小不变,汽车乙的加速度大小是甲的三倍;在接下来的相同时间间隔内,汽车甲的加速度大小增加为原来的三倍,汽车乙的加速度大小减小为原来的三分之一。求甲乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比。
22.一汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,司机突然发现前方有一警示牌,立即刹车。刹车过程中,汽车加速度大小随时间变化可简化为图(a)中的图线。图(a)中,0~t1时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间;t1~t2时间段为刹车系统的启动时间;从t2时刻开始汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车停止。
(1)在图(b)中大致画出从司机发现警示牌到t2之后汽车运动的v-t图线;
(2)已知,t2时刻之后的第1s内汽车的位移x1=18m,前10s内的位移x2=50m。求t2时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小。
23.某种类型的飞机起飞游行时,从静止开始做匀加速运动,加速度大小为4.0m/s2,飞机速度达到80m/s时离开地面升空。求:
(1)飞机匀加速运动的时间
(2)跑道的长度至少多长。
24.在平直的高速公路上,一辆巡逻车由静止开始启动追赶前方1500m处正以40m/s的速度匀速行驶的违章卡车,巡逻车以5m/的加速度做匀加速运动但行驶速度必须控制在=50m/s以内.问
(1)在追赶的过程中,巡逻车和卡车的最大距离是多少?
(2)巡逻车需要多少时间才能追上卡车?
参考答案
1.C
【解析】
AB.根据加速度的定义式,可知物体的加速度
由速度-时间公式得
解得初速度为
选项AB错误;
C.据题知第2s内物体速度的变化量为
由于匀加速直线运动的速度均匀增大,每1s内速度的变化量相等,所以任何1s内速度的变化量为2m/s,选项C正确;
D.第2s内的平均速度为
由于匀加速运动,每1s内的位移不断增大,平均速度不断增大,所以只有第2s内的平均速度6m/s,选项D错误。
故选C。
2.B
【解析】
设超声波往返的时间为2t,在反射前车的运动时间和反射后车的运动时间相等,因为车做初速度为零的匀加速直线运动,设反射前和反射后车的位移分别为、,则有
解得
则反射点距B点的距离为
所以
则
代入数据解得
故B正确,ACD错误。
故选B。
3.C
【解析】
汽车刹车时的初速度
由
得
故C正确。
故选C。
4.B
【解析】
A.根据
得,物体运动的加速度
故A错误;
B.物体在前2s内的位移为
故B正确;
CD.物体在第2s内的位移
则第2s内的平均速度为6m/s,故CD错误。
故选B。
5.C
【解析】
ABC.图像的斜率表示速率,则b车速度先为正后为负,即先向正方向运动,后朝着负方向运动, b车图线斜率先减小后增大,则b车的速率先减小后增大,而a车保持静止,则A、B错误,C正确;
D.曲线b在顶点处的斜率为零,即速度为零,所以b车的速率不是一直都比a车的大,D错误.
故选C。
6.C
【解析】
AC.位移时间公式
结合
知
A错误C正确;
B.前4s的位移
前4s的平均速度
B错误;
D.物体第一秒的位移
D错误。
故选C。
7.C
【解析】
A.0 -x1物体速度不变,做匀速直线运动,A错误;
BC.在x1-2x1,根据
根据图线
即在x1-2x1加速度不变,做匀减速运动,B错误C正确;
D.则物体的平均速度
D错误。
故选C。
8.C
【解析】
设汽车从刹车到停下的时间为t,则由
得
则4s后汽车停止运动,刹车6s内的位移与刹车4s内的位移相等。汽车刹车2s内的位移为
刹车6s内的位移为
所以汽车刹车2s内与刹车后6s内汽车通过的位移之比为
x1:x2=3:4
故选C。
9.C
【解析】
A.位移—时间图像的斜率表示速度,t1时刻,A物体的速度为0,B物体的速度不为0,故A错误;
B.0~t2内,A与B通过的位移相同,所用时间相同,则平均速度相同,故B错误;
C.0~t2内,A的路程为
SA=4m+2m=6m
B的路程为
SB=2m
则A的路程比B的路程多4m,故C正确;
D.位移—时间图像的斜率表示速度,所以由图A可判断知A的速度先减小后增大,故D错误。
故选C。
10.D
【解析】
飞机起飞的速度图像为
图像的面积表示位移,所以有
解得
故选D。
11.D
【解析】
A.物体运动全过程中的平均速度为
A不符合题意;
B.物体到达斜面底端的速度为
则物体运动到斜面中点时的瞬时速度
B不符合题意;
C.物体从顶端运动到斜面中点所需的时间
C不符合题意;
D.物体做匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,所以物体在时的瞬时速度是,D符合题意。
故选D。
12.C
【解析】
若1s后速度与零时刻方向同向,则根据
加速度
位移为
若1s后速度与零时刻方向反向,则加速度
位移为
即加速度大小可能为2m/s2或者8m/s2;位移的大小可能是1m或4m。
故选C。
13.ABC
【解析】
根据速度和时间的公式,可求得火车的加速度为
再根据位移和时间的公式,可求得火车的位移为
根据火车的加速度,可求得火车每秒速度变化为
根据火车前10s的位移,可求得火车前10s平均速度大小为
火车在前9s内通过的位移为
所以火车第10s通过的位移为
故选ABC。
14.AD
【解析】
A.若y表示位移,表示物体的位移,由图示图象可知,t1时间内甲的位移等于乙的位移,故A错误,符合题意;
B.若y表示速度,速度-时间图象与坐标轴所围的“面积”表示物体的位移,则t1时间内甲的位移小于乙的位移,故B正确,不符合题意;
C.若y表示位移,图象的斜率等于物体的速度,则知t=t1时甲的速度大于乙的速度,故C正确,不符合题意;
D.若y表示速度,由图示图象可知,t=t1时甲的速度等于乙的速度,故D错误,符合题意。
故选AD。
15.AC
【解析】
ABC.将
与公式
对比可知,质点的初速度为10m/s,加速度大小为2m/s2,故AC正确,B错误;
D.t=4s时
故D错误。
故选AC。
16.BC
【解析】
AB.根据题中位移和速度关系式
整理得
对照匀变速直线运动的位移与速度关系式
可得
,
所以汽车做匀减速运动,初速度大小为20m/s,加速度大小为5m/s2,故A错误,B正确;
CD.由
得
故C正确,D错误。
故选BC。
17.BC
【解析】
A.由
可得物体的加速度a的大小为
因为不知道时间,所以不能求出加速度, A错误;
B.根据
可知
B正确;
CD.物体经过B点时的瞬时速度vB为
根据
解得
所以O与A间的距离
D错误C正确。
故选BC。
18.AC
【解析】
根据平均速度公式
根据
得
故选AC。
19.BC
【解析】
A.由题意可知,最后1s内的位移为5m,由公式得
解得加速度大小为
由公式可知
解得
故A错误,B正确;
C.刹车所用的时间为
则刹车后内的位移大小等于刹车后3s内的位移即为
故C正确;
D.刹车后内的平均速度大小
故D错误;
故选BC。
20.AD
【解析】
AB.设物体的加速度为a ,根据位移时间公式有
根据速度时间公式得
联立解得
a=10m/s2,T=2s
故A正确,B错误;
C.物体在前2T内的位移
故C错误;
D.物体在第2个T内的位移
故D正确。
故选AD。
21.3:5
【解析】
第一段时间t内乙的加速度是甲的3倍,第二段时间t内甲的加速度是乙的3倍,画出甲、乙的速度-时间图像,如图所示
图线下方的面积表示位移,可得甲、乙的位移分别为
故甲、乙两车各自在这两段时间间隔内走过的位移大小(路程)之比为
22.(1);(2)20m/s,4m/s2
【解析】
(1)在0~t1时间段汽车匀速运动; t1~t2时间段汽车做加速度变大的减速运动;从t2时刻开始汽车做匀减速运动,则v-t图像如图;
(2)由题
代入数值得
或
后者意味着汽车在1s内速度减为0后又倒退,舍去。
假设汽车在第10s后才刹车到静止。由题
代入数值,解得
负号代表方向与初速度方向相反。
再由
即
代入数值得
推出矛盾,前提不成立。故汽车在第10s末前已经刹停。
23.(1)20s;(2)800m;
【解析】
(1)飞机从静止到升空需要的时间
(2)跑道的长度
解得
24.(1)1660m;(2)175s
【解析】
(1)两车的速度相等时两车距离最大
此时对应运动的时间
巡逻车的位移
卡车的位移
x2=v卡t=40×8m=320m
此时两车相距的最大距离
d=x0+x2-x1=1500m+320m-160m=1660m
(2)设巡逻车需要时间t′追上卡车,此时卡车的位移
x卡=v卡t′
巡逻车匀加速运动的时间
匀加速运动的位移
匀速运动的位移
x1″=vm(t′-t1)
则巡逻车的位移
x巡=x′1+x1″
巡逻车追上卡车时满足
x巡=x卡+x0
解得
t′=175s
故巡逻车追上汽车,至少需要175s