第二章 匀变速直线运动的规律 综合水平培优卷
一、单选题。本大题共8小题,每小题5分,共40分,每小题只有一个选项符合题意。
1.测速仪安装有超声波发射和接收装置,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
2.一质点做匀加速直线运动时,速度变化时发生位移,紧接着速度变化同样的时发生位移,则质点的加速度为( )
A. B. C. D.
3.做匀加速运动的列车出站时,车头经过站台某点O时速度是1m/s,车尾经过O点时的速度是7m/s,则这列列车的中点经过O点时的速度为( )
A.5m/s B.5.5m/s C.4m/s D.3.5m/s
4.汽车的加速性能是反映汽车性能的重要指标.速度变化得越快,表明它的加速性能越好.右图为研究甲、乙、丙三辆汽车加速性能得到的v-t图像,根据图像可以判定( )
A.甲车的加速性能最好
B.乙车比甲车的加速性能好
C.丙车比乙车的加速性能好
D.甲、丙两车的加速性能相同
5.空军特级飞行员李峰驾驶歼十战机执行战术机动任务,在距机场54km、离地1100m高度时战机发动机突然停车失去动力 在地面指挥员的果断引领下,最终安全迫降机场,李峰成为成功处置国产单发新型战机空中发动机停车故障、安全返航的第一人 若战机着陆后以大小为的加速度做匀减速直线运动,且其着陆速度为60m/s,则它着陆后12s内滑行的距离是( )
A.288m B.300m
C.150m D.144m
6.一辆汽车从静止开始做加速度恒定的加速运动,然后保持匀速运动,最后做加速度恒定的减速运动直到停止。从汽车开始运动起计时,表中给出了某些时刻汽车的瞬时速度。根据表中的数据通过分析、计算可以得出( )
时刻/s 1.0 2.0 3.0 5.0 7.0 9.5 10.5
速度 3.0 6.0 9.0 12.0 12.0 9.0 3.0
A.汽车加速运动经历的时间为4s B.汽车加速运动经历的时间为5s
C.汽车匀速运动的时间为2s D.汽车减速运动的时间为3s
7.一物体在A、B两点的正中间由静止开始运动(设不会超越A、B),其加速度随时间变化如图所示,设向A的加速度方向为正方向,若从出发开始计时,则物体的运动情况是
A.先向A、后向B、再向A、又向B运动,4秒末在原位置且速度为零
B.先向A、后向B、再向A、又向B,4秒末在偏近A的某点且速度为零
C.先向A、后向B、再向A、又向B,4秒末在偏近B的某点且速度为零
D.一直向A运动,4秒末在偏近A的某点且速度为零
8.两辆完全相同的汽车,沿水平直线一前一后匀速行驶速度均为v,若前车突然以恒定加速度刹车,在它刚停车后,后车以与前车相同的加速度开始刹车,已知前车在刹车过程中所行驶的距离为x,若要保证两车在上述情况下不相撞,则两车在匀速行驶时应保持的距离至少为( )
A.x B.2x C.3x D.4x
二、多选题。本大题共4小题,每小题5分,共20分,每小题有两项或以上符合题意。
9.如图所示,在水平面上固定着三个完全相同学的木块,一子弹以水平速度v射入木块,若子弹在木块中做匀减速直线运动,当穿透第三个木块时速度恰好为零,则子弹依次射入每个木块时的速度比和穿过每个木块所用的时间比分别为( )
A.v1:v2:v3=3:2:1
B.v1:v2:v3=::1
C.t1:t2:t3=::1
D.t1:t2:t3=(-):(-1):1
10.物理学中加速度的定义式为,而历史上有些科学家曾把相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运动”(现称“另类匀变速直线运动”),“另类加速度”定义为,其中和分别表示某段位移s内的初速度和末速度。表示物体做加速运动,表示物体做减速运动。则下列说法正确的是( )
A.若A不变,则a也不变
B.若A不变,则物体在位移中点处的速度比大
C.若a不变,则物体在中间时刻的速度为
D.若且保持不变,则A逐渐变小
11.一辆汽车从静止开始由甲地出发,沿平直公路开往乙地,汽车先做匀加速直线运动,接着做匀减速直线运动,开到乙地刚好停止,其速度图象如图所示,那么0~t和t~3t两段时间内( )
A.加速度大小之比为3∶1 B.位移大小之比为1∶2
C.平均速度大小之比为2∶1 D.平均速度大小之比为1∶1
12.物体以速度v匀速通过直线上的A、B两点,所用时间为t.现在物体从A点由静止出发,先做匀加速直线运动(加速度为a1),到某一最大速度vm后立即做匀减速直线运动(加速度大小为a2),至B点速度恰好减为0,所用时间仍为t,则物体的( )
A.a1、a2须是一定的
B.a1、a2必须满足
C.vm只能为2v,与a1、a2的大小无关
D.vm可为许多值,与a1、a2的大小有关
三、解答题。本大题共4小题,共40分,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
13.某同学在测定匀变速直线运动的加速度时,得到了几条较为理想的纸带,已知每条纸带每5个计时点取一个计数点,即两个相邻计数点之间的时间间隔为0.1s,依打点时间顺序编号为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,由于不小心,纸带被撕断了,如下图所示,图中标注的长度是指相邻两计数点间距离。请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答:
(1)在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应是____。
(2)打A纸带时,物体的加速度大小是_____(保留两位有效数字)。
14.在公路的十字路口,红灯拦停了很多汽车,拦停的汽车排成笔直的一列,最前面的一辆汽车的前端刚好与路口停车线相齐,相邻两车的前端之间的距离均为,若汽车起动时都以的加速度作匀加速运动,加速到后做匀速运动通过路口。该路口亮绿灯时间,而且有按倒计时显示的时间显示灯。另外交通规则规定:原在绿灯时通行的汽车,红灯亮起时,车头已越过停车线的汽车允许通过。请解答下列问题:
(1)若绿灯亮起瞬时,所有司机同时起动汽车,问有多少辆汽车能通过路口;
(2)第(1)问中,不能通过路口的第一辆汽车司机,在时间显示灯刚亮出“3”时开始刹车做匀减速运动,结果车的前端与停车线相齐时刚好停下,求刹车后汽车加速度大小;
(3)事实上由于人反应时间的存在,绿灯亮起时不可能所有司机同时起动汽车。现假设绿灯亮起时,第一个司机迟后起动汽车,后面司机都比前一辆车迟后0.5s起动汽车,在该情况下,有多少辆车能通过路口。
15.一辆工程车原来以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶,因为路口出现红灯,司机从较远处立即开始刹车匀减速前进。当车减速到2m/s时,交通信号灯转为绿灯,司机当即放开刹车,并且只用了减速过程的一半时间就加速到原来的速度,从刹车开始到恢复原速共用了12s。求:
(1)减速与加速过程中的加速度;
(2)开始刹车后2s末及10s末的瞬时速度大小。
16.如图所示,甲、乙、丙三辆车行驶在平直公路上,车速分别为5m/s、8m/s、10m/s.当甲、乙、丙三车依次相距6m时,乙驾驶员发现甲车开始以1m/s2的加速度做匀减速运动,于是乙也立即做匀减速运动,丙车亦同样处理,直到三车都停下来时均未发生撞车事故.
(1)求乙车减速运动的加速度大小至少应为多大?
(2)求丙车减速运动的加速度大小至少应为多大?
参考答案
1.B
【解析】超声波从B发出到A与被A反射到被B接收所需的时间相等,在这个过程中:汽车的位移为
x=355-335m=20m
初速度为零的匀变速直线运动,在开始相等时间内的位移之比为1:3,所以
x1=5m
x2=15m
则超声波被A接收时,AB的位移
x′=335+5=340m
所以超声波从B发出到被A接收所需的时间
根据
△x=at2
可得
15-5=a×12
解得
a=10m/s2
故B正确,ACD错误。
故选B。
2.A
【解析】发生所用的时间为
根据
得
解得
故选A。
3.A
【解析】设全车长度为L,车头经过站台的速度为v1,车尾经过O点的速度为v2;列车做匀加速直线运动,从车头经过O点到车尾经过O点,则有
从车头经过O点到列车中点经过O点,则有
联立代入数据得
故选A。
4.B
【解析】在速度-时间图象中斜率代表加速度,即
由图象可以看出乙、丙的图象是平行的倾斜直线,斜率相同,则它们的加速度相同,即乙丙两车的加速性能相同;甲图线的斜率最小,加速度最小.故由题意可知,丙、乙比甲的加速性能好
A. 甲车的加速性能最好与分析不符,故A错误;
B. 乙比甲的加速性能好与分析相符,故B正确;
C. 丙比乙的加速性能好与分析不符,故C错误;
D. 甲、丙两车的加速性能相同与分析不符,故D错误.
5.B
【解析】由,可求出从战机着陆到停止所用时间
由此可知战机在12s内不是始终做匀减速运动,它在最后2s内是静止的,故它着陆后12s内滑行的距离为
B正确,ACD错误。
故选B。
【点睛】
本题的易错之处在于不知战机着陆后10s即停下,而误将12s直接代入位移公式
6.A
【解析】AB.匀速运动的速度为,加速运动的加速度
则加速运动的时间
故选项A正确,选项B错误;
CD.减速运动的加速度
汽车从减到0还需的时间
即11s时速度减为0,汽车减速所需的时间
以汽车匀速运动的时间为5s,故选项CD错误。
故选A。
7.D
【解析】在0~1s内,物体向A做匀加速直线运动,在1~2s内,物体做匀减速直线运动,2s末速度为零,方向未改变,以后又重复之前的运动。知物体一直向A运动,4s末在偏近A某点速度为零。故D正确,A、B、C错误。
故选D。
8.B
【解析】设两车刹车的加速度大小为a,则:
前车刹车的时间为
刹车的位移
在前车刹车的时间内,后车做匀速运动,位移为
由于两车运动时的速度一样,刹车后加速度相同,后车刹车,刹车位移也为x,
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
故B项正确,ACD错误。
9.BD
【解析】AB.子弹依次射入每块木块做匀减速直线运动到零,采取逆向思维,根据动能定理可知,速度的平方与间距成正比,则有
故A错误,B正确;
CD.子弹依次射入每块木块做匀减速直线运动到零,采取逆向思维,子弹做初速度为零的匀加速直线运动,在通过相等位移内的时间比为,反过来,子弹依次射入每块木块的时间之比为
所以D正确,C错误;
故选BD。
10.CD
【解析】A.若不变,有两种情况,一是:,在这种情况下,相等位移内速度增加量相等,所以平均速度越来越大,所以相等位移内所用的时间越来越少,由
可知越来越大;第二种情况,相等位移内速度减少量相等,所以平均速度越来越小,所以相等位移内所用的时间越来越多,由
可知越来越小,所以A错误;
B.因为相等位移内速度变化相等,所以中间位置处位移为,速度变化量为
所以此位置的速度为
所以B错误;
C.若不变,根据匀变速直线运动规律,则物体在中间时刻的速度为
所以C正确;
D.若且保持不变,在这种情况下,相等时间内速度增加量相等,所以平均速度越来越大,相等时间内的位移越来越大,由
可知逐渐变小,所以D正确。
故选CD。
11.BD
【解析】A.两段的加速度大小分别为
,
则加速度之比为2:1,故A错误;
B.两段的位移
,x2=vt
故位移大小之比为为1:2,B正确;
CD.根据匀变速直线运动的推论有,平均速度等于初末速度的一半,则两段的平均速度为
故C错误,D正确;
故选BD。
12.BC
【分析】
结合匀速直线运动的位移公式和匀变速直线运动的平均速度推论得出和v的关系;结合速度时间公式,以及和v的关系得出、满足的关系.
【解析】当物体匀速通过A、B两点时,x=vt.当物体先匀加速后匀减速通过A、B两点时,根据平均速度公式,总位移,解得:,与、无关,故C正确,D错误.匀加速运动的时间和匀减速运动的时间之和,而,代入得,解得:,故A错误,B正确.故选BC.
13.D 0.40
【解析】(1)[1]由纸带A提供的数据,根据匀变速直线运动的特点可得:连续相等时间内的位移差为
又因为
所以应该有
由此可知D段纸带提供的数据与计算的数据最接近,所以从纸带A上撕下的那段应是D段纸带;
(2)[2]匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数即
由题知,,,带入数据解得打A纸带时,物体的加速度大小是
14.(1)64辆;(2);(3)34辆
【解析】(1)汽车加速时间
40.0s时间,汽车能行驶的位移
解得
根据题意知,能有64辆汽车通过路口
(2)记,当计时灯刚亮出“3”时,第65辆汽车行驶的位移
此时汽车距停车线的距离
第65辆车刹车的加速度
(3)设能通过k辆汽车,则第k辆汽车能通过路口要满足
代入数据解得
所以能通过34辆汽车
15.(1)1m/s2;2m/s2 (2)8m/s;6m/s
【解析】(1)汽车先做匀减速运动,再做匀加速运动,设汽车从A点开始减速,其运动的初速度
用表示从A点到达B点经过的时间,汽车从B点又开始加速,经过时间到达C点,则
且有
可得
在AB段,有
在BC段,有
代入数据得
(2)开始刹车后2s末的速度
10s末的速度
16.(1)1.75m/s2 (2)2.06m/s2
【解析】(1)甲车刹车时间为:…①
当乙车与甲车速度相等时,速度关系为:…②
即:…③
位移关系为:,即:…④
联立③④两式可得:,且,故成立;
(2)乙车刹车时间为,
当丙车与乙车速度相等时,速度关系即:…⑤
位移关系,即:⑥
联立④⑤⑥式可得:,故此时乙车早已经停下来.
乙车停车距离,则丙车停车距离…⑦
丙车加速度为.
点睛:本题难点在于有三个小车,关键要分两次求解,明确速度相同时有最小距离,选择恰当的运动学公式很重要.