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
单元测试(解析版)
一、选择题(共40分)
1.为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为d=3.0mm的遮光板。如图所;滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为△t1=0.030s,通过第二个光电门的时间为△t2=0.010s,遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为△t=3.0s,则滑块的加速度约为( )
A.0.067m/s2
B.0.67m/s2
C.6.7m/s2
D.不能计算出
2.甲、乙两车在同一条直道上行驶,它们运动的位移s随时间t变化的关系如图所示,已知乙车做匀变速直线运动,其图线与t轴相切于4s处,则下列说法正确的是(
)
A.甲车做匀加速直线运动
B.乙车的初位置在处
C.乙车的加速度大小为
D.2s末两车相遇,此时甲车的速度大于乙车的速度
3.下列对自由落体运动的说法正确的是( )
A.物体从静止开始下落的运动是自由落体运动
B.地球表面不同的地方,重力加速度的大小都是相同的且g=9.8m/
C.做自由落体运动的物体,在任意相等时间内速度的增量都是相同的
D.做自由落体运动的物体,通过任意连续相等的三段时间内的位移之比为1:3:5
4.以8
m/s的初速度从地面竖直上抛一石子,该石子两次经过小树顶端的时间间隔为0.8
s,则小树高约为( )
A.0.8
m
B.1.6
m
C.2.4
m
D.3.2
m
5.做匀加速直线运动的列车,车头经过某路标时的速度为v1,车尾经过该路标时的速度是v2,则列车在其中点经过该路标时的速度是( )
A.
B.
C.
D.
6.A、B两质点在同一平面内同时向同一方向做直线运动,它们的位置—时间图象如图所示,其中A是顶点过原点的抛物线的一部分,B是过点(0,3)的一条直线,两图象相交于坐标为(3,9)的P点,则下列说法正确的是( )
A.质点A做初速度为零、加速度为1m/s2的匀加速直线运动
B.质点B以3m/s的速度做匀速直线运动
C.在前3s内,质点A比B向前多前进了9m
D.在3s前某时刻质点A、B速度相等
7.如图所示的是一个物体的运动图像,下列说法正确的是( )
A.物体3s末开始改变速度方向
B.物体4s末开始改变位移方向
C.物体在第5s内的加速度的大小等于第4s内加速度的大小
D.物体在前5s内的位移方向改变
8.做匀减速直线运动的质点,它的加速度大小为a,初速度大小为
,经过时间t速度减小到零,则它在这段时间内的位移大小可用下列哪些式子表示( )
A.
B.
C.
D.
9.甲、乙两质点在相邻平行直线轨道上运动的位移—时间图像(x-t图像)如图所示,其中甲的图线是直线,乙的图线是抛物线,下列说法正确的是( )
A.在0~12s内,乙做曲线运动
B.在0~12s内,甲的平均速度大于乙的平均速度
C.在0~6s内的任意时刻,甲、乙的速度可能相同
D.在第3s末,甲所受合力大于乙所受合力
10.在平直公路上有甲、乙两辆自行车同时从同一位置沿着同一方向做匀变速直线运动,它们速度随时间变化的图像如图所示,则( )
A.甲车做匀变速直线运动的加速度大小为m/s2
B.甲、乙两车相遇前,在5s时相距最远
C.甲、乙两车相遇前,两车的最远距离为60m
D.甲、乙两车相遇时,甲车的位移大小为80m
二、实验题(共15分)
11.某实验小组在做“探究小车速度随时间的变化规律”的实验时,通过打点计时器得
到一条记录小车运动情况的纸带,每隔四个点取一个计数点,测量数据如图所示。(结果均保留三位有效数字)
(1)由图可得小车运动的加速度大小为______;
(2)D点的瞬时速度大小为______;
(3)若实验时,交流电的实际频率为51Hz,则测最出的加速度______(“偏大”“偏小”或“不变”)。
12.如图甲所示是“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置
(1)图甲所示的打点计时器使用______(选填“交流6V”或“交流220V”)电源;
(2)在此实验中______(选填“必须”或“不需要”)平衡摩擦力;
(3)盘和盘中砝码的总质量为m。第一次实验时小车上有2个砝码,根据实验获得的数据得到图乙中的图线①;第二次实验时,保持盘和盘中砝码的总质量不变,______,根据实验获得的数据得到图乙中的图线②。
三、解答题(共45分)
13.一辆汽车以36km/h的速度在平直公路上匀速行驶,若汽车先以0.5m/s2的加速度匀加速10s后,再以3m/s2的加速度匀减速刹车,若以汽车开始加速为计时起点。
(1)求汽车运动的最大速度vm;
(2)求汽车发生的最大位移xm;
(3)画出汽车在20s内的v-t图像。
14.大货车超限超载会导致制动失效,从而造成严重的交通事故。在华宁到盘溪的某直下坡路段,一辆严重超载的大货车因为制动失效,行驶的速度达到,这时前方距离大货车处有一辆以的速度同向行驶的小汽车。解答以下问题:
(1)假定大货车的总质量m是100吨,如果要求这辆大货车的制动距离(减速到零的距离)不超过,那么大货车的制动力至少需要多大?(大货车的制动过程可视为做匀减速直线运动,忽略除制动力之外的其他动力和阻力)
(2)假定大货车始终做匀速运动,为了避免被大货车追尾,小汽车需立刻匀加速向前驶离,那么小汽车的加速度至少是多大?
15.一宇宙空间探测器从某一星球的表面升空,假设探测器的质量恒定,发动机的推力为恒力,宇宙探测器升空到某一高度时,发动机突然关闭,如图是表示其速度随时间变化规律,求:
(1)升空后,16
s、40
s时探测器的运动情况如何;
(2)求宇宙探测器在该行星表面所能到达的最大高度;
(3)计算该行星表面的重力加速度。
16.解放军装备了某种防空导弹,该导弹发射后,以加速度做匀加速直线运动,当导弹速度达到m/s时,导弹就做匀速直线运动。某时刻发现一敌机出现在距该防空导弹水平距离m、离地高度m的空中做水平匀速直线运动,立刻发射导弹,导弹飞行方向与水平地面成,正好命中敌机。已知,,求:
(1)命中敌机的位置;
(2)敌机的速度。
参考答案
1.A
【详解】
当遮光板两次挡住光电门时的速度分别为
则加速度
故选A。
2.C
【详解】
A.图像的斜率代表速度,甲的斜率保持不变,所以速度保持不变,A错误。
BC.乙车做匀变速直线运动,相切与4s处说明4s处速度为0,由运动的可逆性则乙物体的运动可看成是初速度为零的反方向匀加速直线运动,乙物体在4s到2s内运动的位移为8m,因此由
将x=8m,t=2s代入数据可得
乙物体在4s内运动为位移为
B错误,C正确;
D.2s末两车相遇,甲车的速度为
乙车的速度由运动的可逆性可得
D错误。
故选C。
3.C
【详解】
A.当物体只受重力,且由静止下落的运动为自由落体运动,物体从静止开始下落如果下落过程除重力外还受其它力,物体的运动不是自由落体运动,故A错误;
B.地球上不同纬度处的重力加速度大小不同,比如赤道的重力加速度略小于两极的重力加速度,故B错误;
C.自由落体运动的加速度不变,根据
知在任意相等时间间隔内的速度变化量相等,故C正确;
D.做自由落体运动的物体,从静止开始连续相等的三段时间内的位移之比为1:3:5,不是任意连续相等的三段时间,故D错误。
故选C。
4.C
【详解】
石子竖直上升的最大高度为
由题意可知,石子从最高点运动到小树顶端的时间为
则最高点到小树顶端的距离为
则小树高约为
故选C。
5.C
【详解】
设列车的长度为2x,以列车为参考系,则路标相对于列车做匀变速直线运动;路标从起点到中点时有
从中点到列车尾部时有
联立解得
故选C。
6.D
【详解】
A.P点坐标为(3,9),带入质点A的运动方程为
则初速度为零,加速度
a=2
m/s2
故A错误;
B.B直线的斜率表示速度,故质点B做匀速直线运动,质点B的速度为
故B错误;
C.在前3s内,质点B的位移为6m,质点A的位移为9m,质点A比B向前多前进了3
m,故C错误;
D.因x-t图像的斜率等于速度,则在3s前某时刻两图像的斜率有可能相等,即质点A、B速度相等,故D正确;
故选D。
7.C
【详解】
A.由图可知0-4s速度都在t轴上方,速度都为正,方向没有发生改变,故A错误;
BD.由图可知,前5s秒图像与t轴围成的面积之和都为正,故位移也为正,没有发生改变,故B、D错误;
C.由图可知,第4s的斜率和第1s内的斜率一样,故加速度大小也一样,故C正确。
故选C。
8.ACD
【详解】
AB.物体做匀减速直线运动,取初速度方向为正方向,加速度为?a,根据位移时间公式有
故A正确,B错误;
C.根据匀变速直线运动的平均速度推论
故C正确;
D.采用逆向思维:物体运动的逆过程是初速度为零的匀加速直线运动,则有?
故D正确。
故选ACD。
9.B
【详解】
A.x-t图只能反映物体做直线运动,故甲乙都做直线运动,故A错误;
B.由图可知甲的位移为-3m,乙的位移为0m。所以甲的平均速度大小大于乙,故B正确;
C.x-t图斜率表示速率,故0-6s时,甲沿负方向运动,乙沿正方向运动,速度不可能相同,故C错误;
D.甲做匀速直线运动,合外力为0,乙做变速运动,合外力不为0,故D错误;
故选择:B。
10.AC
【详解】
A.在v-t图像中斜率表示加速度,因此甲车的加速度大小为
A正确;
B.由于从同一地点出发,第12s速度相等时相距最远,B错误;
C.在v-t图像中,图像与时间轴围成的面积等于物体的位移,因此相遇前,两车的最远距离为
C正确;
D.由图可知,相遇时甲车已停止,甲车运动的位移大小为
x==75m
D错误。
故选AC。
11.12.6
3.90
偏小
【详解】
(1)[1]由题意可知,计数点间的时间间隔,根据逐差法,可知加速度
(2)[2]D点的瞬时速度
(3)[3]若交流电的实际频率是,会导致打点周期变小,而处理数据计算加速度时还用的是原来的较大的周期,即测量出的加速度比实际值偏小。
12.交流220V
不需要
减少小车中的砝码
【详解】
(1)[1]电火花打点计时器使用的是交流220V电源。
(2)[2]本实验不需要用盘和盘中砝码的总重力表示合外力,则不需要平衡摩擦力。
(2)[3]由图像可知,图乙中的图线②的斜率较大,则其加速度较大,由牛顿第二定律可知,合外力不变时,加速度与质量成反比,则第二次实验时,保持盘和盘中砝码的总质量不变,减少小车中的砝码,根据实验获得的数据得到图乙中的图线②。
13.(1)15m/s;(2)162.5m;(3)
【详解】
(1)汽车先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动,所以匀加速直线运动结束的瞬间速度最大。初速度为,匀加速直线运动的加速度,加速时间,根据匀变速直线运动速度时间关系可得
(2)汽车匀减速运动的加速度大小为,则刹车时间为
则最大位移为匀加速直线运动和匀减速直线运动位移之和,即
(3)根据前面数据,汽车在20s内的v-t图像如下图
14.(1)(2)2.5m/s2
【详解】
(1)大货车制动时的加速度为
根据牛顿第二定律可知制动力
(2)当大货车与小汽车共速时
解得
a1=2.5m/s2
15.(1)16
s探测器正在匀减速上升,40
s时探测器正在匀加速下降;(2)768
m;(3)4
m/s2
【详解】
(1)16
s探测器正在匀减速上升,40
s时探测器正在匀加速下降。
(2)24
s末探测器到达最高点,由于速度图线与坐标轴包围的面积表示位移,则最大高度为
(3)8
s末发动机突然关闭,之后探测器只受重力,加速度即为行星表面的重力加速度,故该星球表面的重力加速度大小为
16.(1)距该防空导弹发射前位置的水平距离m,离地高度m处;(2)300m/s
【详解】
(1)由几何关系可知,敌机被命中时的位置为距该防空导弹发射前位置的水平距离
离地高度m
(2)导弹飞行的位移大小
m
导弹匀加速运动的最大位移
故导弹先匀加速直线运动后做匀速直线运动
敌机的速度