3　位置变化快慢的描述——速度练习2021-2022学年物理必修第一册人教版2019（word含解析）

第一章　运动的描述
3　位置变化快慢的描述——速度
基础过关练
题组一　对速度的认识
1.(多选)下列关于速度的说法中,正确的是 (　　)
A.速度是描述物体运动快慢的物理量,速度大表示物体运动快
B.速度描述物体的位置变化快慢,速度大表示物体位置变化大
C.速度越大,位置变化越快,位移也就越大
D.一段时间内物体的位置不变化,则这段时间内物体速度为零
2.(2021广西钦州四中高一上月考)甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,设向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则下列说法错误的是 (易错)
A.乙质点的速率大于甲质点的速率
B.因为+2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里的正、负号表示运动的方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m
3.关于匀速直线运动,下列说法中正确的是 (　　)
A.瞬时速度不变的运动,一定是匀速直线运动
B.速率不变的运动,一定是匀速直线运动
C.相同时间内平均速度相同的运动,一定是匀速直线运动
D.瞬时速度的方向始终不变的运动,一定是匀速直线运动
题组二　平均速度、瞬时速度、速率
4.(2021重庆八中高一上期中)关于速度与速率,下列说法错误的是 (　　)
A.瞬时速度的大小叫作速率,平均速度的大小叫作平均速率
B.速度是表示物体运动快慢的物理量,既有大小,又有方向,是矢量
C.运动物体在某一时刻或某一位置的速度,叫作瞬时速度,它是矢量
D.汽车上的速度计是用来测量汽车的速率的仪器
5.(2021湖南长沙长郡中学高二上适应性调研)规划中的渝长厦高铁长沙至赣州段全长约420 km,设计速度(最高)350 km/h,通车后,原来6 h的汽车车程将缩短为2 h的高铁车程。可知 (　　)
A.“2 h”指的是时刻
B.“420 km”指的是位移
C.“350 km/h”是平均速度
D.高铁的平均速度约为汽车的3倍
6.(2021陕西宝鸡金台高一上期中)甲、乙、丙三个同学同时从A点出发,沿各自的路线运动,并同时到B点,如图所示为其运动轨迹。则关于他们运动的说法正确的是 (深度解析)
A.甲同学的位移最大,乙同学的位移最小
B.乙同学的平均速度最大,甲同学的平均速度最小
C.乙同学的平均速率最小,甲同学的平均速率最大
D.丙同学的平均速率等于其平均速度的大小
题组三　实验:测量纸带的平均速度和瞬时速度
7.(多选)使用打点计时器时应注意 (　　)
A.无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器,都应该把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面
B.使用打点计时器时应先拉动纸带,再接通电源
C.使用打点计时器时,拉动纸带的方向应与限位孔平行
D.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源
题组四　根据图像分析物体的速度
8.(多选)质点沿直线运动,其位置-时间图像如图所示,关于质点的运动,下列说法中错误的是　 (　　)
A.2 s末质点改变了运动方向
B.2 s末质点的位置坐标为0,该时刻质点的速度为0
C.质点做匀速直线运动,速度大小为0.1 m/s,方向与规定的正方向相同
D.质点在4 s内的位移大小为0.4 m,位移的方向与规定的正方向相同
9.(2021北京房山高一上期中)甲、乙两小分队进行代号为“猎狐”的军事演习,指挥部通过现代化通信设备,在荧光屏上观察到小分队的行军线路如图所示。两小分队同时由同地O点出发,最后同时捕“狐”于A点,下列说法不正确的是
(　　)
A.小分队行军路程s甲>s乙
B.小分队平均速度v甲=v乙
C.y-x图像是位移-时间(x-t)图像
D.y-x图像是运动轨迹图像
能力提升练
题组一　对速度的理解
1.(2020浙江德清三中选考模拟,)某驾驶员使用定速巡航,在高速公路上以110 km/h行驶了200 km。其中“110 km/h”、“200 km”分别是指 (　　)
A.速度、位移　　　　B.速度、路程
C.速率、位移　　　　D.速率、路程
2.(2021辽宁沈阳二中高一月考,)用运动传感器可以测量运动物体的速度。如图所示,这个系统有一个不动的小盒子B,工作时,小盒B向汽车A发出短暂的超声波脉冲,脉冲被汽车A反射后又被B接收,B将信息输入计算机,由计算机处理该信息,可得到汽车A的速度。若B每间隔1.5 s发出一个超声波脉冲,而第一次收到超声波脉冲与第二次收到超声波脉冲间隔为1.3 s,超声波在空气中的传播速度为v声=340 m/s。
(1)试判断汽车A远离小盒B,还是靠近小盒B;
(2)试求汽车A的速度大小。
题组二　平均速度和瞬时速度
3.(2021浙江杭州重点中学高一上期中,)如图所示,交警利用测速仪对市内道路上正常行驶的车辆进行测速,测速仪上显示的数值是“38”,交警的目的是测汽车的哪一个物理量 (　　)
A.瞬时速度,单位km/h　　　　 B.平均速度,单位m/s
C.瞬时速度,单位m/s　　　　 D.平均速度,单位km/h
4.(2020北京西城高一上期末,)汽车从制动到停止共用了5 s。这段时间内,汽车每1 s前进的距离分别是9 m、7 m、5 m、3 m、1 m。汽车开始制动时的瞬时速度为v0,汽车在前1 s和前2 s的平均速度分别为v1和v2,下列说法正确的是 (　　)
A.v1更接近v0,且v1大于v0
B.v1更接近v0,且v1小于v0
C.v2更接近v0,且v2大于v0
D.v2更接近v0,且v2小于v0
5.(2021湖北宜城一中、枣阳一中、襄州一中、曾都一中、南漳一中五校联考高一上期中,)一个质点做单向直线运动,以v1=10 m/s的平均速度完成前路程,以v2=30 m/s的平均速度完成剩下的路程,则全过程的平均速度约为 (　　)
A.20 m/s　　　　 B.16.7 m/s
C.15 m/s　　　　 D.12.9 m/s
6.(2020甘肃武威一中高一上期中,)一质点沿直线运动,它离开O点的位移x随时间变化的关系为x=3+2t3 (m),它的速度随时间变化的关系为v=6t2 (m/s),则该质点在t=2 s时的瞬时速度和t=0到t=2 s间的平均速度分别为 (　　)
A.8 m/s、24 m/s　　　　 B.24 m/s、8 m/s
C.12 m/s、24 m/s　　　　 D.24 m/s、12 m/s
7.(2021河南南阳一中高一上月考,)(多选)在男子400 m决赛中,甲同学以50 s夺取第一名,乙同学以54 s取得第二名,关于甲、乙两位同学的运动,下列说法正确的是 (　　)
A.甲同学的瞬时速度一定大于乙同学的瞬时速度
B.甲、乙两位同学的位移大小相等
C.甲同学的速率一定大于乙同学的速率
D.甲同学的平均速率一定大于乙同学的平均速率
8.(2020福建泉州南安侨光中学高一上月考,)(多选)如图所示,小明骑自行车由静止沿直线运动,他在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为1 m、2 m、3 m、4 m,则(易错)
A.他4 s末的瞬时速度为4 m/s
B.他第2 s内的平均速度为2 m/s
C.他4 s内的平均速度为2.5 m/s
D.他1 s末的速度为1 m/s
9.(2021福建南平建瓯芝华中学高一上段考,)(多选)下列说法中正确的是 (　　)
A.速率是指瞬时速度的大小
B.子弹以速度v从枪口射出,v是指瞬时速度
C.火车以速度v经过某一段路,v是指瞬时速度
D.平均速度就是速度的平均值
题组三　平均速度和平均速率
10.(2021山东师大附中高一上月考,)A、B、C三物体同时出发做直线运动,它们的运动情况如图所示,在20 s内,它们的平均速度的关系正确的是 (　　)
A.==　 B.>=　 C.<<　 D.=>
11.(2020四川成都外国语学校高一上期中,)某人爬山,从山脚爬上山顶,然后又从原路返回到山脚,上山的平均速率为v1,下山的平均速率为v2,则往返全程的平均速度的大小和平均速率分别是 (　　)
A.,　　　　 B.,
C.0,　　　　 D.0,
12.(2021福建三明三地三校联考高一上期中,)某质点由A出发做直线运动,前5 s向东行了30 m到达B点,又行了5 s前进了60 m到达C点,在C点停了4 s后又向西行,经过6 s运动120 m到达A点西侧的D点,如图所示,求:
(1)全过程的平均速度的大小及方向;
(2)求全过程的平均速率。
题组四　实验:测量纸带的平均速度和瞬时速度
13.(2021陕西榆林十二中高一上段考,)如图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带,相邻点的时间间隔为0.02 s,纸带旁边是一把分度值为1 mm的直尺,则拖着纸带做直线运动的物体在AC这段位移内的平均速度为　　　　m/s;在打下B点时物体的瞬时速度为　　　　m/s。(小数点后保留两位数字)
14.(2019湖北孝感一中月考,)如图所示是一条利用打点计时器(电源频率为50 Hz)打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0的距离如图所示。求出1、2、3、4、5计数点对应的瞬时速度并画出速度-时间图像。深度解析
答案全解全析
基础过关练
1.AD　根据速度的定义知A、D正确。速度大表示物体的位置变化快,但在很短的时间内物体位置变化即位移不一定大,故B、C错误。
2.B　速度是矢量,正负号只表示方向,不表示大小,故乙质点的速率大于甲质点的速率,故A正确,B错误;这里的正、负号表示运动的方向,故C正确;若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距s=2×10 m+4×10 m=60 m,故D正确。本题选错误的,故选B。
易混易错对于有关物理量的正、负号的物理意义要明确,对于矢量,要明确其正负只表示方向,不表示大小。
3.A　匀速直线运动的速度大小和方向都不变,即瞬时速度不变,所以瞬时速度不变的运动一定是匀速直线运动,故A正确;速率不变的运动不一定是匀速直线运动,因为方向可能发生变化,故B错误;相同时间内平均速度相同的运动,瞬时速度可能在变化,不一定是匀速直线运动,故C错误;瞬时速度方向不变的运动不一定是匀速直线运动,若速度大小变化,则为变速运动,故D错误。
4.A　瞬时速度的大小通常叫作速率,简称速率,平均速度的大小不表示平均速率,平均速度等于位移与时间的比值,平均速率等于路程与时间的比值,故A错误;速度是表示物体运动快慢的物理量,既有大小,又有方向,是矢量,故B正确;运动物体在某一时刻或某一位置的速度,叫作瞬时速度,它是矢量,故C正确;汽车上的速度计是用来测量汽车的速率的仪器,只有大小,没有方向,故D正确;本题选错误的,故选A。
5.D　“2 h”指高铁运动的时间间隔,故A错误;“420 km”是长沙至赣州段全长,高铁轨道不是直线,故为路程,故B错误;设计速度(最高)“350 km/h”对应的是最大速度,应理解为瞬时速度,故C错误;高铁的位移与汽车的位移大小相等,但高铁运行的时间是2 h,汽车运行的时间为6 h,根据平均速度的定义式可知,高铁的平均速度约为汽车的3倍,故D正确;故选D。
6.C　三个同学从A运动到B,位移相同,路程不同,故A错误;平均速度是位移与时间的比值,三个同学运动的位移与时间相同,故平均速度相同,B错误;平均速率是路程与时间的比值,由图知三个同学从A到B的路程不同,时间相同,乙同学的平均速率最小,甲同学的平均速率最大,故C正确;丙同学从A到B的路程、位移大小不相同,时间相同;平均速率是路程与时间的比值,平均速度是位移与时间的比值,故D错误;故选C。
导师点睛　　平均速度和平均速率的区别:
(1)平均速度=,平均速率=。
(2)矢标性:平均速度是矢量,有方向;平均速率是标量,无方向。
(3)平均速度的大小一般小于平均速率。
7.CD　电磁打点计时器使用复写纸,电火花计时器不用复写纸,故A错;实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B错;为减小摩擦力,拉动纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确;打点计时器不能长时间连续工作,故D正确。
8.AB　由所给图像可知:质点从“负”方向0.2 m处,沿规定的正方向做匀速直线运动,经4 s运动到“正”方向0.2 m处。由图线的斜率可得质点运动的速度大小为0.1 m/s。综上所述,选项A、B错误。
9.C　荧光屏上小分队的行军线路是小分队的运动轨迹,由线路的长度可判断出路程s甲>s乙,故A正确;由图读出两队的起点、终点均相同,位移相同,运动时间相同,则平均速度相同,故B正确;题图所给y-x图线是轨迹图像,不能反映位移与时间的关系,故C错误,D正确。本题选择不正确的,故选C。
能力提升练
1.D　“110 km/h”为速率,“200 km”为路程,D正确。
2.答案　见解析
解析　(1)因发射超声波的时间间隔大于接收超声波的时间间隔,故汽车靠近小盒B。
(2)设小盒B第一次发出的超声波经过时间t1到达汽车处,则此时汽车与小盒B的距离s1=v声t1
设小盒B第二次发出的超声波经过时间t2到达汽车处,则此时汽车与小盒B的距离s2=v声t2
汽车在两次与超声波相遇的过程中行驶了s=s1-s2
汽车行驶s共用了时间t=1.5 s+t2-t1
另有1.5 s+2t2-2t1=1.3 s
可得t1-t2=0.1 s,t=1.4 s,s=v声(t1-t2)=34 m
汽车的速度v==24.3 m/s
3.A　瞬时速度指物体经过某位置或某时刻的速度,平均速度为物体某段位移与发生这段位移所用时间的比值,所以测速仪显示的是汽车的瞬时速度;如果速度单位是 m/s,则为136.8 km/h,在市内道路上,汽车速度达不到,所以其单位是km/h,故A正确,B、C、D错误;故选A。
4.B　变速直线运动中某一点的瞬时速度可以用以该点为起点的一段极短时间内的平均速度来代替,时间越短越接近该点的瞬时速度,则v1更接近v0,因是减速运动,则v15.D　设全程长为x,前路程用时为t1,后路程用时为t2,则前路程所需的时间为t1=,后路程所需的时间为t2=,所以全程的平均速度为===12.9 m/s,故A、B、C错误,D正确,故选D。
6.B　根据v=6t2 (m/s)知,t=2 s时,速度为v=24 m/s;根据x=3+2t3 (m)知,0~2 s内的位移为x=x2-x0=(3+2×8-3) m=16 m,平均速度为===8 m/s。选项B正确。
7.BD　瞬时速度对应某个时刻或某个位置,根据题目已知无法比较瞬时速度,也无法比较速率,故A、C错误;400 m决赛中,甲、乙同学的位移都为零,故B正确;男子400 m决赛中,甲、乙两同学运动的路程相等,甲的运动时间小于乙的运动时间,根据平均速率的定义式=,可知甲同学的平均速率一定大于乙同学的平均速率,故D正确。故选B、D。
8.BC　自行车速度是变化的,无法确定它的瞬时速度,只能求出平均速度,第2 s内的平均速度为=2 m/s;4 s内的平均速度为=2.5 m/s。
易混易错平均速度和瞬时速度的理解应注意以下三点:
(1)瞬时速度某一时刻或某个位置。
(2)平均速度某段时间或某段位移。
(3)不同过程或不同时间段的平均速度一般不同。
9.AB　瞬时速度的大小称为速率,故A正确;子弹以速度v从枪口射出,对应时刻,是瞬时速度,故B正确;火车以速度v经过某一段路,对应一段位移,为平均速度,故C错误;平均速度是某段时间或某段位移的速度,等于位移除以时间,不是速度的平均值,故D错误。
10.A　由题图可知A、B、C三物体在20 s内通过相同的位移,据平均速度的定义式=可以确定,20 s内三物体的平均速度相等,故A正确。
11.D　此人往返全程的位移为x=0,故平均速度==0,而平均速率'=,s代表路程,因上、下山过程的路程相同,可得'==,选项D正确。
12.答案　(1)1.5 m/s,方向向西　(2)10.5 m/s
解析　(1)以向东为正方向,质点运动的起点为A,终点为D,位移为x=30 m+60 m-120 m=-30 m
该过程平均速度= m/s=-1.5 m/s,负号表示方向向西。
(2)全过程的路程为s=30 m+60 m+120 m=210 m
平均速率'== m/s=10.5 m/s
13.答案　0.22　0.22(0.21~0.23)
解析　根据平均速度的定义可知,AC这段位移内的平均速度就等于A到C的距离跟所用时间的比值。位移的大小可以从刻度尺上直接读出:x=4.00 cm,A到C之间共9个时间间隔,所以时间t=0.02 s×9=0.18 s,AC这段位移内的平均速度为== m/s=0.22 m/s。根据公式vB=来计算B点的瞬时速度。为了尽量精确地反映打B点时物体运动的快慢,我们取靠近B点的左右两个点,左边点在刻度尺上的读数是1.77 cm,右边点在刻度尺上的读数是2.65 cm,那么Δx=2.65 cm-1.77 cm=0.88 cm,两点间时间相隔为Δt=0.02 s×2=0.04 s,所以B点的瞬时速度为vB== m/s=0.22 m/s。
14.答案　见解析
解析　Δt非常小时,可用平均速度代替瞬时速度。求出0、2间的平均速度即可认为是1点对应的瞬时速度,同理2、3、4、5点对应的瞬时速度也可求出,注意相邻计数点的时间间隔为t=0.1 s。
v1==0.195 m/s,
v2==0.40 m/s,
v3==0.61 m/s,
v4==0.69 m/s,
v5==0.70 m/s。
建立直角坐标系,横坐标表示时间,纵坐标表示速度。
根据上面计算出的结果在直角坐标系中描点,然后连线得到的图像如图所示。
方法技巧(1)应用v=求某点的瞬时速度时,应当取包含该点的尽量短的时间间隔。
(2)作v-t图像时应注意选择适当的标度,让图线在坐标纸上尽量展开。
(3)如果图线为直线,连线时要让尽量多的点落在直线上,偏离较远的点可舍去不计,如果为曲线,应利用平滑曲线将各点连接。