2.2位移变化规律 同步练习--2021-2022学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册（word含答案）

鲁科版高一物理必修第一册课时同步练习
位移变化规律
一、单项选择题
1、目前我省交警部门开展的“车让人”活动深入人心,不遵守“车让人”的驾驶员将受到罚款、扣分的严厉处罚。一辆以8 m/s的速度匀速行驶的汽车即将通过路口,发现有一老人正在过人行横道,此时汽车的车头距离停车线8 m,该车减速时的加速度大小为5 m/s2。则下列说法中正确的是 ( )
A.如果驾驶员立即刹车制动,则t=2 s时,汽车离停车线的距离为2 m
B.如果在距停车线6 m处开始刹车制动,汽车能在停车线处停下
C.如果驾驶员的反应时间为0.4 s,汽车刚好能在停车线处停下
D.如果驾驶员的反应时间为0.2 s,汽车刚好能在停车线处停下
2、一质点由静止开始做匀加速直线运动,它在第10 s内的位移为19 m,则其加速度大小为(　　)
A.1.9 m/s2 B.2.0 m/s2
C.9.5 m/s2 D.3.0 m/s2
3.某物体运动的v-t图像如图所示,根据图像可知,该物体 (　　)
A.在0到2 s末的时间内,加速度为1 m/s2
B.在0到5 s末的时间内,位移为10 m
C.在0到6 s末的时间内,位移为7.5 m
D.在0到6 s末的时间内,位移为6.5 m
4、汽车以6 m/s的速度在水平地面上匀速行驶,突然遇到紧急情况而刹车,加速度大小为2 m/s2,则该汽车4 s内的位移是 (　　)
A.8 m B.40 m
C.9 m D.27 m
5、一质点做匀变速直线运动,其速度 v与时间t的关系为v=4+2t (m/s),关于该质点的运动,下列说法正确的是 (　　)
A.初速度为4 m/s
B.加速度为4 m/s2
C.在第2 s末的速度大小为10 m/s
D.在第2 s内的位移大小为14 m
6、几个水球可以挡住子弹 实验证实:4个水球就足够了!4个完全相同的水球紧挨在一起水平排列,如图所示,子弹(可视为质点)在水球中沿水平方向做匀变速直线运动,恰好穿出第4个水球,则以下说法正确的是 (　　)
A.子弹在每个水球中速度变化量相同
B.由题干信息可以确定子弹穿过每个水球的时间
C.由题干信息可以确定子弹在每个水球中运动的时间相同
D.子弹穿出第3个水球的瞬间速度与全程的平均速度相等
7、两辆完全相同的汽车,沿水平直路一前一后匀速行驶,速度均为v0,若前车突然以恒定的加速度刹车,在前车刚停住时,后车以前车刹车的加速度开始刹车,已知前车在刹车过程中所行驶的距离为s,若要保持两车在上述情况中不相撞,则两车在匀速行驶时保持的距离至少应为 (　　)
A.s B.2s
C.3s D.4s
8、入冬以来,全国多地多次发生雾霾天气,能见度不足20 m。在这样的恶劣天气中,甲、乙两汽车在一条平直的单行道上,乙在前、甲在后同向行驶。某时刻两车司机同时听到前方有事故发生的警笛提示,同时开始刹车。两辆车刹车时的v-t图像如图,则 (　　)
A.若两车发生碰撞,开始刹车时两辆车的间距一定等于112.5 m
B.若两车发生碰撞,开始刹车时两辆车的间距一定小于90 m
C.若两车发生碰撞,则一定是在刹车后20 s之内的某时刻发生相撞
D.若两车发生碰撞,则一定是在刹车后20 s以后的某时刻发生相撞
二、多项选择题
9、汽车在平直公路上做刹车试验,从t=0时起汽车的位移与速度的平方之间的关系如图所示,下列说法正确的有(　　)
A.t=0时汽车的速度为4 m/s
B.刹车过程持续的时间为2 s
C.刹车过程经过3 s时汽车的位移为6 m
D.刹车过程汽车的加速度大小为4 m/s2
10、由静止开始做匀加速直线运动的火车,在第10 s末的速度为2 m/s,下列叙述中正确的是( )
A.前10 s内通过的位移大小为10 m
B.每秒速度变化0.2 m/s
C.前10 s内的平均速度大小为1 m/s
D.第10 s内通过的位移大小为2 m
11、两辆游戏赛车a、b在两条平行的直车道上行驶,t=0时两车都在同一计时线处,此时比赛开始。它们在四次比赛中的v-t图像如图所示,哪些图对应的比赛中,有一辆赛车追上了另一辆 (　　)
12、一辆汽车在平直公路上做刹车实验,若从t=0(刹车开始)时刻起汽车在运动过程的位移x与速度的平方v2的关系如图所示,下列说法正确的是（ ）
A.刹车过程汽车加速度大小为5 m/s2
B.刹车过程持续的时间为5 s
C.刹车过程经过3 s的位移为7.5 m
D.t=0时刻的速度为10 m/s
13、有关部门对校车、大中型客货车、危险品运输车等重点车型驾驶人的严重交通违法行为,提高了记分分值。如图是某司机在春节假期试驾小轿车在平直公路上运动的0～25 s内的速度随时间变化的图像,由图像可知(　　)
A.小轿车在0～15 s内的位移为200 m
B.小轿车在10～15 s内加速度为零
C.小轿车在10 s末运动方向发生改变
D.小轿车在4～9 s内的加速度大小大于16～24 s内的加速度大小
三、非选择题
14、公交车作为现代城市交通很重要的工具,它具有方便、节能、缓解城市交通压力等许多作用。某日,李老师在上班途中向一公交车站走去,发现一辆公交车正从身旁平直的公路驶过,此时,他的速度是1 m/s,公交车的速度是15 m/s,他们距车站的距离为50 m。假设公交车在行驶到距车站25 m处开始刹车,刚好到车站停下,停车时间10 s,而李老师因年龄、体力等关系最大速度只能达到6 m/s,起跑后的加速度最大只能达到2.5 m/s2。
(1)若公交车刹车过程视为匀减速直线运动,其加速度大小是多少
(2)试计算分析,李老师能否赶上这班车。
15、如图所示,某舰载机在跑道上做匀加速运动,滑行300 m,速度达到60 m/s时即可升空(航母静止在海面),求:
(1)舰载机的加速度大小。
(2)舰载机从启动到起飞共滑行多长时间
(3)6 s末的瞬时速度。
16、汽车以10 m/s的速度在平直公路上匀速行驶,刹车后经2 s速度变为6 m/s,求:
(1)刹车后2 s内前进的距离及刹车过程中的加速度。
(2)刹车后前进9 m所用的时间。
(3)刹车后8 s内前进的距离。
17、随着我国高速公路的建设,越来越多的人选择开车出行,这也造成了高速公路的拥堵,为此开发了电子不停车收费系统ETC,汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示,假设汽车以v1=72 km/h的速度沿直线朝着收费站正常行驶,如果过ETC通道,汽车需要在运动到通道口时速度恰好减为v2=4 m/s,然后匀速通过总长度为d=16 m的通道,接着再匀加速至v1后正常行驶;如果过人工收费通道,需要恰好在中心线处匀减速至零,经过t0=20 s的时间缴费成功后,再启动汽车匀加速至v1后正常行驶,设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为a=1 m/s2,求:
(1)汽车过ETC通道时,从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移x;
(2)汽车通过ETC通道比通过人工收费通道节约的时间Δt。
答案与解析
1.D
解析：若汽车立即做匀减速直线运动,速度减为零的时间t0== s=1.6 s<2 s,所以从刹车到停止的位移x2==6.4 m,汽车离停车线的距离为8 m-6.4 m=1.6 m,故A错误;如果在距停车线6 m处开始刹车制动,从刹车到停止的位移是6.4 m,汽车将越过停车线停下,故B错误;从刹车到停下的位移是6.4 m,所以汽车匀速运动的位移是1.6 m,则驾驶员的反应时间t= s=0.2 s,故C错误,D正确。
2.B
解析：质点是从静止开始运动的,设加速度为a,则发生的位移为s=at2,第10 s内的位移等于前10 s内的位移与前9 s内的位移之差,则有a·102-a·92=19 m,解得a=2.0 m/s2,故B正确。
3.A
解析：在0到2 s末的时间内物体做匀加速直线运动,加速度a== m/s2=1 m/s2,故A正确。0～5 s内物体的位移x1= m=7 m,故B错误。在5～6 s内物体的位移x2=- m=-1 m,故0～6 s内物体的位移x=x1+x2=6 m,C、D错误。
4、A
解析：根据匀变速直线运动的速度时间关系v=v0+at,由质点运动的速度v=4+2t可知质点运动的初速度v0=4 m/s,加速度a=2 m/s2,故A正确,B错误;在第2 s末的速度大小为v2=v0+at=4 m/s+2×2 m/s=8 m/s,故C错误;根据位移时间关系有第2 s内的位移s2=v0t2+a-(v0t1+a)=7 m,故D错误。
5、C
解析：汽车刹车的时间为t0==3 s<4 s,所以3 s末汽车的速度为0,汽车4 s内运动的位移x=t0=9 m,故C正确,A、B、D错误。
6.D
解析：设水球的直径为d,子弹运动的过程为匀减速直线运动,直到末速度为零,我们可以应用逆过程,相当于子弹做初速度为零的匀加速直线运动。因为通过最后1个、最后2个、最后3个和全部4个的位移分别为d、2d、3d和4d,根据s=at2知,时间之比为1∶∶∶2,所以子弹在每个水球中运动的时间不同,故C错误;由以上的分析可知,子弹做匀减速运动依次穿过4个水球的时间之比为(2-)∶(-)∶(-1)∶1,由题干信息不能确定子弹穿过每个水球的时间,故B错误;子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动,则受力是相同的,所以加速度相同,由Δv=at可知,运动的时间不同,则速度的变化量不同,故A错误;由以上的分析可知,子弹穿过前3个水球的时间与穿过第四个水球的时间是相等的,由匀变速直线运动的特点可知,子弹穿出第三个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等,故D正确。
7.B
解析：两辆完全相同的汽车,刹车时加速度相同,刹车位移也相同为s,设加速度大小为a,前车刹车的时间为t==,刹车的位移s=,在此时间内,后车做匀速运动,位移为x=v0t=,所以x=2s,此后后车刹车,刹车位移也为s,要保持两车在上述情况中不相撞,则两车在匀速行驶时保持的距离至少应为Δx=x+s-s=x=2s,故B正确。
8.C
解析：由题图可知,两车速度相等经历的时间为20 s,甲车的加速度a1= m/s2=-1 m/s2,乙车的加速度a2= m/s2=-0.5 m/s2,此时甲车的位移x甲=v甲t+a1t2=(25×20-×1×400) m=300 m,乙车的位移x乙=v乙t+a2t2=(15×20-×0.5×400) m=200 m,可知要不相撞,则两车的距离至少为Δx=300 m-200 m=100 m,因为两车发生碰撞,则两车的距离小于100 m,故A、B错误。因为速度相等后,若不相撞,两者的距离又逐渐增大,可知两辆车一定是在刹车后的20 s之内的某时刻发生相撞的,故C正确,D错误。
9.BD
解析：由题图可得s=m,由v2-=2as可得s=v2-,对比两式可解得a=-4 m/s2,v0=8 m/s,故A错误,D正确;汽车刹车过程的时间t== s=2 s,故B正确;汽车经过2 s停止,因而经过3 s时汽车的位移等于2 s内位移s=8 m,故C错误。
10.
ABC解析：由v=at知a=0.2 m/s2,故每秒速度变化0.2 m/s,前10 s内通过的位移大小为x=at2=×0.2×102 m=10 m,A、B正确;前10 s内的平均速度大小为== m/s=1 m/s,C正确;x10=at2-a(t-1)2=1.9 m,D错误。
11、AC
解析：在v-t图像中,图线与横轴所围的面积表示物体发生的位移。从A图中可以看出,当t=20 s时,两车位移相等,此时b追上了a;B图中a的位移始终小于b的位移,所以不可能追上;C图中也是在t=20 s时,两车位移相等,此时b追上了a;D图中a的位移始终小于b的位移,所以不可能追上;故选A、C。
12、AD
解析：根据匀变速直线运动的位移速度关系公式有:s=,位移与速度的关系式为v2=2as+,故图像的斜率k=-=2a,解得a=-5 m/s2,v0=10 m/s,刹车持续时间为t= s=2 s,经过刹车3 s后的位移等于2 s后的位移,故s= m=10 m,则A、D正确,B、C错误。
13、ABD
解析：小轿车在0～15 s内的位移为200 m,A正确;10～15 s内小轿车匀速运动,加速度为零,B正确;0～25 s内小轿车始终未改变方向,C错误;小轿车4～9 s内的加速度大小是2 m/s2,16～24 s内的加速度大小是1 m/s2,D正确。
14、答案：(1)4.5 m/s2
(2)能赶上这班车
解析：(1)根据匀变速直线运动的速度与位移关系可以得到公交车的加速度为:
a1== m/s2=-4.5 m/s2,所以其加速度大小为4.5 m/s2。
(2)公交车从与李老师相遇到开始刹车用时为:t1== s= s
公交车刹车过程中用时为:t2== s= s
李老师以最大加速度达到最大速度用时为:t3== s=2 s
李老师加速过程的位移为:x2=t3=×2 m=7 m
以最大速度跑到车站用时为:t4== s
显然,t3+t415、答案:(1)6 m/s2　
(2)10 s
(3)36 m/s
解析：(1)已知初速度和末速度,由运动学公式
v2-0=2ax得
a== m/s2=6 m/s2。
(2)由匀加速直线运动的速度公式得v=at
t== s=10 s。
(3)由匀加速直线运动的速度公式v1=at1得
v1=at1=6×6 m/s=36 m/s。
16、答案:(1)16 m　-2 m/s2
(2)1 s　
(3)25 m
解析：(1)根据匀变速直线运动的速度时间公式
v=v0+at得a= m/s2=-2 m/s2
根据匀变速直线运动平均速度公式得,
刹车后2 s内前进的距离
s=t=t=×2 m=16 m。
(2)汽车从刹车到停止的时间为
t0= s=5 s
根据s1=v0t1+a
解得t1=1 s或t2=9 s>t0(不合实际,舍去)。
(3)根据(2)可知汽车经5 s停下,
所以刹车后8 s内前进的距离即汽车刹车5 s 前进的距离,
由逆向思维法可得
s′=a=×2×52 m=25 m。
17、答案：(1)400 m
(2)24 s
解析：(1)汽车过ETC通道时,减速的位移和加速的位移相等,均为x1=
总位移x=2x1+d,代入数据解得x=400 m
(2)汽车过人工收费通道到达中心线的速度恰好为零,刚进入通道的速度应满足v2=2a·
故v=4 m/s=v2,根据对称性,汽车离开通道时的速度也恰好为v=4 m/s=v2,又汽车从ETC通道匀速通过收费站的速度为v2=4 m/s,即两种情况下汽车在进入通道前与离开通道后的运动规律是一样的。
汽车过ETC通道的时间t1== s=4 s
汽车过人工收费通道的时间t2=+t0=28 s
节省的时间Δt=t2-t1=28 s-4 s=24 s