2021—2022学年人教版(2019)必修第一册
第二章匀变速直线运动的研究章末训练
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.某物体做直线运动的v—t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.物体在第2s末加速度方向发生变化
B.物体在4s内的位移为2m
C.物体在6s内的路程为3m
D.物体在2s末加速度为0
2.汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶,驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人,于是刹车礼让,汽车恰好停在斑马线前。假设驾驶员反应时间为0.5s,汽车运动的v-t图像如图所示,则汽车的加速度大小( )
A.4m/s2 B.5m/s2 C.6m/s2 D.20m/s2
3.在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中,需要精确的重力加速度g值,g值可由实验精确测定。近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”,它是将测g值归于测长度和时间,以稳定的氦氖激光的波长为长度标准,用光学干涉的方法测距离,以铷原子钟或其他手段测时间,此方法能将g值测得很准。具体做法是:将真空长直管沿竖直方向放置,自其中的O点向上抛小球,从抛出小球至小球又落回抛出点的时间为;小球在运动过程中经过比O点高H的P点,小球离开P点至又回到P点所用的时间为。由、和H的值可求得g等于( )
A. B. C. D.
4.一质点做匀变速直线运动,加速度大小为a,初速度大小为v,经过一段时间速度大小变为2v,这段时间内的路程与位移大小之比为5:3,则下列叙述正确的是( )
A.在该段时间内质点运动方向不变 B.这段时间为
C.这段时间的路程为 D.再经过相同的时间质点速度大小为3v
5.地面上有一钢球B,其正上方距地面高90m的位置有一钢球A,现将钢球B竖直上抛,同时钢球A由静止自由释放,不计钢球受到的阻力,两球能在空中相遇。若仅将钢球A换成塑料球A,塑料球受阻力作用,加速度大小为,重复上述过程,自释放到两球相遇的时间变为原来的2倍。已知重力加速度为,则钢球B抛出时的初速度为( )
A. B. C. D.
6.如图所示,直线a和曲线b分别是在平行的平直公路上行驶的汽车a和b的v-t图线,在t1时刻两车刚好在同一位置(并排行驶),在t1到t3这段时间内( )
A.在t2时刻,两车相距最远
B.在t3时刻,两车相距最远
C.a车加速度均匀增大
D.b车加速度先增大后减小
7.如图所示是用频闪周期为△t的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片。关于提供的信息及相关数据处理,下列说法中正确的是( )
A.苹果下落的加速度大小为
B.羽毛下落到C点的速度大小为
C.一定满足关系x1:x2:x3=1:3:5
D.一段时间后苹果会在羽毛下方
8.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
9.如图所示是、两物体在同一直线上做变速直线运动的图像,则下列说法中正确的是( )
A.在内,、两物体的加速度方向相同
B.在内,物体比物体速度变化得更快
C.若两物体在时刻处于同一位置,则在时,一定在后方处
D.在时,物体与物体相遇
10.某人从同一点P以相同的速度先后竖直向上抛出两小球A、B,两球的图像分别如图中A、B所示,不计空气阻力,g取。下列说法正确的是( )
A.B球上升时和A球相遇
B.若抛出两球的时间差合适,A球可以在上升过程中和B相遇
C.和时,两球的间距相等
D.到,A球运动的平均速度大小为
11.如图所示,两条图线是驾驶员驾驶同一辆汽车在两种路面紧急刹车时的图像,驾驶员的反应时间为(从发现问题到制动的时间),下列说法正确的是( )
A.从到停下,汽车在湿滑路面的位移是干燥路面的1.5倍
B.从到停下,汽车在干燥路面的平均速度较小
C.从到停下,汽车在湿滑路面平均速度大小大于干燥路面的平均速度大小
D.从到停下,汽车在湿滑路面和干燥路面的加速度之比为
12.如图所示,三块由同种材料制成的木块、B、C固定在水平地面上,一颗水平飞行的子弹以速度击中木块,并恰好能穿过全部木块,假设子弹穿过木块过程中受到的阻力大小不变,下列说法中正确的是( )
A.若三块木块的长度相等,则依次穿过三块木块的时间之比为
B.若三块木块的长度相等,则穿出第二块时的速度为
C.若穿过三块木块所用时间相等,则三块木块的长度之比为
D.若穿过三块木块所用时间相等,则穿出第二块时的速度为
二、多项选择题(下列选项中有多个选项满足题意)
13.为了测出楼房的高度,让一石块从楼顶自由下落至地面(不计空气阻力,重力加速度为已知),测出下列哪个物理量就可以计算出楼房的高度( )
A.石块下落到地面的总时间 B.石块落地前瞬间的速度
C.石块下落第1 s内的位移 D.石块通过最后1 m位移所用的时间
14.一汽车在公路上行驶,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
15.如图所示,小球从竖直砖墙某位置由静止释放,用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到了图中1、2、3、4、5所示小球运动过程中每次曝光的位置。每两个小球间相差分别为2块、3块、4块、5块砖,连续两次曝光的时间间隔均为T,每块砖的厚度为d根据图中的信息,下列判断正确的是( )
A.小球做的不一定是自由落体运动,但是小球一定做的是匀加速直线运动,且位置“1”就是小球释放的初始位置
B.小球下落的加速度为
C.小球1离释放点的距离为
D.小球在位置“4”的速度为
16.某质点的位移随时间变化规律的关系是,与的单位分别为m和s,下列说法正确的是( )
A.,
B.,
C.2s内的位移为
D.2s末的速度为
17.a、b两物体从同一位置沿同一直线运动,它们的速度图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.20s时,a、b两物体相距最远
B.40s时,a、b两物体在同一位置
C.40s时,a、b两物体速度相等,相距900m
D.a、b加速时,物体b的加速度大于物体a的加速度
18.如图是A、B两物体同时由同一地点向同一方向做直线运动的v-t图像,从图像可知( )
A.A做匀速运动,B做匀加速运动
B.10s末A在B后面
C.20s末A、B相距最近
D.40s末A、B相遇
19.甲、乙两名运动员同时从泳池的两端出发在泳池里训练,甲、乙的速度一时间图像分别如图(a)、(b)所示,不计转向的时间,两人的运动可视为质点的直线运动。则( )
A.游泳池长
B.两人经过共相遇了3次
C.两人经过共相遇了4次
D.甲乙在时在泳池的一端相遇
20.从时刻开始,甲、乙两质点沿同一直线运动,它们的位置随时间变化的关系分别如图中图线a、b所示,其中图线b为倾斜直线,从时刻起,图线a与横轴平行,两图线交点(唯一)的横坐标在。下列说法正确的是( )
A.在时刻,甲的速度大于乙的速度
B.在时刻,甲、乙的加速度相同
C.在时间内,甲的平均速度大于乙的平均速度
D.在时间内,甲的加速度小于乙的加速度
三、综合计算题(要求写出必要的计算过程)
21.在游乐场中,有一台大型游戏机叫“跳楼机”,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放,座椅沿轨道自由下落一段时间后,开始受到压缩空气提供的恒定阻力作用而做匀减速运动,下落到离地面4.0 m高处速度刚好减小到零,这一下落全过程历经的时间是6 s.(g取10 m/s2)
(1)求座椅被释放后自由下落的高度和时间;
(2)在匀减速运动阶段,座椅和游客的加速度大小是多少?
22.A、B两物体相距7m,A在水平拉力和摩擦阻力作用下,以vA = 4m/s的速度向右做匀速直线运动,B此时的速度vB = 4m/s,在摩擦阻力作用下做匀减速运动,加速度大小为a = 2m/s2,从图所示位置开始,问经过多少时间A追上B?
23.升降机由静止开始以加速度a1匀加速上升2 s,速度达到3 m/s,接着匀速上升10 s,最后再以加速度a2匀减速上升3 s才停下来。求:
(1)匀加速上升的加速度a1的大小和匀减速上升的加速度a2的大小;
(2)上升的总高度H和全程的平均速度的大小。
24.一辆汽车和一辆自行车在同一条公路不同车道上作同方向的直线运动,已知自行车以的速度匀速前进,汽车以的速度匀速前进,某一时刻汽车与自行车相遇,此时汽车立即刹车,汽车刹车过程中的加速度大小为,求:
(1)两车从第一次相遇到再次相遇的过程中,它们之间距离的最大值为多少?
(2)两车经过多长时间再次相遇?
参考答案
1.C
【解析】
AD.图像的斜率等于加速度,则物体在第2s末加速度方向没有发生变化,且在2s末加速度不为0,选项AD错误;
B.图像与坐标轴围成的面积等于位移,横轴上方位移为正,下方位移为负,则物体在4s内的位移为0,选项B错误;
C.物体在6s内的路程为
选项C正确;
故选C。
2.B
【解析】
设汽车做匀减速直线运动的时间为t,根据v-t图像的面积代表物体通过的位移,有
即
解得
所以汽车做匀减速直线运动的加速度大小为
故选B。
3.C
【解析】
将上抛运动转化成自由落体来处理,则根据运动的对称性可知,小球从最高点落回到O点的时间是,则有从最高点到O点的距离
同理,从最高点到P点的距离满足
联立解得
故选C。
4.C
【解析】
A.由于质点做匀变速直线运动,且路程与位移大小不同,说明质点做的不是单向直线运动,则在该段时间内质点运动方向发生改变,先做减速运动再做反向加速运动,故A错误;
B.以初速度方向为正方向,则有
故B错误;
C.这段时间内,减速过程的路程为
反向加速过程的路程为
则这段时间的总路程为
故C正确;
D.再经过相同的时间,速度再增加3v,质点速度大小变为
故D错误。
故选C。
5.C
【解析】
设竖直向下为正方向,钢球B的初速度的大小为,情景一的相遇时间为t,则情景二的相遇时间为2t;
情景一:钢球A的位移为
钢球B的位移为
相遇是的位移关系为
(位移为矢量,规定向下为正方向,空中相遇时xB为负值,故此处是相减),联立代入数据得
情景二:塑料球A的位移为
钢球B的位移为
相遇的位移关系为
联立代入数据得
联立解得
t=3s
故选C。
6.B
【解析】
AB.在t1时刻两车刚好在同一位置(并排行驶),在t1到t3这段时间内,a的速度一直大于b的速度,两者间距一直增大,t3时刻之后,a的速度小于b的速度,两者间距减小,则在t3时刻,两车相距最远,故A错误,B正确;
CD.根据速度时间图像的斜率等于加速度,可以知道,a车的加速度不变,b车加速度先减小后增大,故CD错误。
故选B。
7.B
【解析】
A.根据△x=aT2可得苹果的加速度为
故A错误;
B.羽毛做自由落体运动,则羽毛下落到C点的速度大小为
故B正确;
C.羽毛与苹果在真空中做自由落体运动,A点并不一定是下落点,故A点速度不一定等于零,则羽毛与苹果的位移不一定满足关系x1:x2:x3=1:3:5,故C错误;
D.真空中苹果和羽毛只受重力,同时释放做自由落体运动的下落快慢相同,故D错误;
故选B。
8.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。
9.C
【解析】
A.在内,、两物体的速度均为正值,加速运动,减速运动,、两物体的加速度方向相反,速度方向相同,A错误;
B.根据图像的斜率表示加速度,知物体的加速度小于物体的加速度,而加速度表示速度变化快慢,则物体比物体速度变化得更慢,B错误;
C.根据图像与时间轴围成的面积表示位移,可知在内,物体与物体位移之差为
若两物体在时刻处于同一位置,则在时,一定在后方处,C正确;
D.由于初始位置关系未知,所以,在时,物体与物体不一定相遇,D错误。
故选C。
10.C
【解析】
由图像可知,小球初速度为v0=2m/s,上升时间为t0=0.2s,上升最大高度为
B球比A球晚抛出。
A.B球上升0.15m时,有
代入数据,解得
tB=0.1s,tB=0.3s(舍去)
则可知A球抛出时间为
则可知此时A球上升到最大高度0.2m处,故两球没有相遇,故A错误;
B.因两球初速度相同,故A球不可能在上升过程中和B球相遇,故B错误;
C.当时,两球间距为
当时,B球上升到最大高度,A球下降高度为
则两球间距为
故C正确;
D.到,A球的位移为
则A球运动的平均速度大小为
故D错误。
故选C。
11.D
【解析】
A.由图可知,汽车在湿滑路面的位移
汽车在干燥路面的位移
则
故A错误;
B.从到停下,汽车在湿滑路面的平均速度
汽车在干燥路面的平均速度
故从到停下,汽车在干燥路面的平均速度较大,故B错误;
C.由图可知,从到停下,汽车在湿滑路面平均速度大小为
从到停下,汽车在干燥路面平均速度大小为
可得从到停下,汽车在湿滑路面平均速度大小等于干燥路面的平均速度大小,故C错误;
D.由图可知,从到停下,汽车在湿滑路面和干燥路面的加速度之比为
故D正确。
故选D。
12.B
【解析】
A.子弹的运动可反向看成初速度为零的匀加速运动,相同位移的时间比为
若三块木块的长度相等,则依次穿过三块木块的时间之比为
A错误;
B.设每块木块的长为L,运用逆向思维可知,子弹的初速度为
穿出第二块时的速度为
联立解得
B正确;
C.初速度为零的匀加速运动,相同时间的位移比为,若穿过三块木块所用时间相等,则三块木块的长度之比为
C错误;
D.设穿过每块木块的时间为t,则子弹的初速度为
穿出第二块木块时的速度为
联立解得
D错误。
故选B。
13.ABD
【解析】
A.根据自由落体运动公式
可知,若知道石块下落的时间即可求得楼房高度,A正确;
B.由运动学公式
可知,若知道石块落地前的瞬时速度即可算出楼房高度,B正确;
C.若知道石块下落第1s内的位移不能求解楼房高度,C错误;
D.若知道最后1m所用的时间,则根据平均速度公式可求得这段时间中间时刻时的瞬时速度
所以石块落地时的速度
由B项分析可求得楼房的高度,D正确。
故选ABD。
14.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。
15.BC
【解析】
AB.若小球做初速度为零的匀变速直线运动,在连续相等时间内,位移之比为1:3:5:7…,而题中1、2、3、4、5…间的位移之比为2:3:4:5…,所以位置“1”不是小球的初始位置。
因满足
可得
故A错误,B正确。
C.因为2点的竖直速度
则小球1离释放点的距离为
选项C正确;
D.小球在位置“4”的速度为
选项D错误。
故选BC。
16.BC
【解析】
AB.根据
对比
可知
v0=4m/s
a=8m/s2
选项A错误,B正确;
C.2s内的位移为
选项C正确;
D.2s末的速度为
选项D错误。
故选BC。
17.CD
【解析】
AB.在0~40s内a的速度大于b的速度,40s时,a、b两物体的速度相等,此时两物体的相距最远,故AB错误;
C.图像的面积等于位移,可知40s时,a的位移是
b的位移是
两物体相距900m,故C正确;
D.根据图线的斜率等于加速度可知,a、b加速时,物体b的加速度大于物体a的加速度,选项D正确。
故选CD。
18.AD
【解析】
A.由速度-时间图像可知:物体A的速度保持不变,故A做匀速直线运动,物体B的斜率保持不变,故B做匀加速直线运动;故A正确。
B.图像的面积表示位移,可知10s内A的位移大于B,即10s末A在B前面,B错误;
C.在0~20s内物体A的速度始终大于物体B的速度,并且A的速度图像与时间轴围成的面积代表A的位移,而B的速度图像与时间轴围成的面积代表B的位移,两个面积的差代表两者之间的距离。由图可知在相遇之前20s末A、B相距最远,故C错误;
D.由图可知:40s末,A的位移
x1=5×40=200m
B的位移
可知40s末两个物体的位移相等,故40s 末A、B相遇;故D正确。
故选AD。
19.ABD
【解析】
A.由题意可知,甲运动20s后到达泳池另一端开始转向,故游泳池长
A正确;
BCD.在同一坐标中画出甲、乙的位移一时间图像,如图所示
图线的交点表示相遇,可知,在内共相遇了3次,在内共相遇了5次,甲乙在时在泳池的一端相遇,BD正确,C错误。
故选ABD。
20.AC
【分析】
本题考查直线运动,目的是考查学生的推理能力。
【解析】
A.根据图像中图线切线的斜率表示速度可知,在时刻,甲的速度大于乙的速度,选项A正确;
B.在时间内,甲做减速直线运动,加速度不为零,而乙一直做匀速直线运动,加速度始终为零,选项B错误;
C.在时间内,甲的位移
乙的位移
可得
故在该段时间内,甲的平均速度大于乙的平均速度,选项C正确;
D.在时间内,甲静止不动,加速度为零,而乙的加速度也为零,选项D错误。
故选AC。
21.(1)7.2 m,1.2 s;(2)2.5 m/s2
【解析】
(1)设全过程下落高度为h,历时为t;自由落体阶段下落高度为h1,历时t1,末速度为v
则有
h1=t1
对后阶段匀减速运动有
h-h1=(t-t1)
联立两式,解得
v==m/s=12 m/s
下落高度为
h1==7.2 m
下落时间为
(2)对后阶段匀减速运动的逆过程,有
h-h1=
所以
a==m/s2=2.5 m/s2
22.2.75s
【解析】
由于B做匀减速,根据匀变速直线运动的速度与时间的关系有
0 = vB - at
可得出在t = 2s时B停止运动,而在该时刻A、B各运动了
xA= vAt = 8m
xB= vBt - at2= 4m
则此时A、B相距
x = 7 + 4 - 8m = 3m
则还需经过t′,A将追上B
t′ = = 0.75s
A追上B一共需要
t总 = t + t′ = 2.75s
23.(1)1.5m/s2,1m/s2;(2)37.5m,2.5m/s
【解析】
(1)匀加速上升的加速度
匀减速上升的加速度
(2)升降机上升的总高度
平均速度
24.(1)24m;(2)9s
【解析】
(1)当两车速度相等时,经历的时间
此时自行车的位移
汽车的位移
则两车之间的最大距离
(2)汽车速度减为零的时间
汽车速度减为零时经历的位移
此时自行车的位移
因为,可知自行车还未追上汽车;则再次相遇需要经历的时间