第1部分 第2章 研究匀变速直线运动的规律 课下作业.word

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名称 第1部分 第2章 研究匀变速直线运动的规律 课下作业.word
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资源类型 教案
版本资源 沪科版
科目 物理
更新时间 2012-12-13 12:07:41

文档简介

[课时跟踪训练]
(满分60分 时间30分钟)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中至少有一个选项是正确的)
1.亚里士多德认为树叶比石块在空中下落得慢些的原因是(  )
A.树叶比石块轻
B.树叶比石块受到的阻力大
C.树叶和石块物质不同
D.树叶下落得慢由其组成决定
解析:按照亚里士多德的观点,物体下落得快慢是由它们的重量决定的。重的物体比轻的物体下落得快,所以亚里士多德认为树叶下落得慢是因为它比石块轻。实际上,树叶下落得慢是因为它所受的空气阻力相对较大导致的,选A。
答案:A
2.有人认为,亚里士多德的观点“重的物体下落快,轻的物体下落慢”失误的根源在于: ①不注意观察自然现象;②对此没有做深刻的逻辑推理;③对此没有进行科学实验;④对此没有进行归纳和总结。你认为上述评论中正确的是(  )
A.①②       B.②③
C.③④ D.②④
解析:亚里士多德对落体运动进行了观察,并对其进行了归纳和总结,但由于对现象没有做深刻的逻辑推理和没有进行科学实验,得到的结论是片面的、错误的。综上分析可知,选项B正确。
答案:B
3.在物理学的发展历程中,下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动,并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法,把实验和逻辑推理和谐地结合起来,从而有力地推进了人类科学的发展(  )
A.亚里士多德       B.伽利略
C.牛顿 D.爱因斯坦
解析:伽利略之前的科学家踯躅于泥途荒滩,因而千年徘徊。伽利略创立了一套科学方法后,近代科学的大门从此打开。此后牛顿建立了经典物理学的基础,爱因斯坦建立了狭义和广义相对论,可谓是大师辈出,经典如云。
答案:B
4.伽利略用一条刻有光滑凹槽的长木板做成一个可以改变倾角的斜面,让一个小铜球沿斜槽滚下。伽利略设计著名的“冲淡重力”的斜面实验的目的是(  )
A.以便于测量运动位移
B.以便于测量瞬时速度
C.以便于测量运动时间
D.以上说法都不对
解析:因为物体下落太快,计时工具又不准确,这样可以减缓速度变化,从而更准确地测运动时间,故选C。
答案:C
5.伽利略以前的学者认为:物体越重,下落得越快,伽利略等一些物理学家否定了这种看法。在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球,玻璃球先于羽毛落到地面,这主要是因为(  )
A.它们的重量不同
B.它们的密度不同
C.它们的材料不同
D.它们受到的空气阻力对它们的影响不同
解析:玻璃球下落时,空气阻力相对重力很小,可以忽略,羽毛下落得比玻璃球慢,是因为羽毛受到的空气阻力影响大的缘故,羽毛下落时空气阻力不能忽略,所以正确选项为D。
答案:D
6.在学习物理知识的同时,还应当注意学习物理学研究问题的思想方法,从一定意义上讲,后一点的学习更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用,至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程,判定下列哪个过程是伽利略的探究过程(  )
A.猜想——问题——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
B.问题——猜想——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
C.问题——猜想——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
D.猜想——问题——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
解析:伽利略的科学思想方法是以科学实验为基础对物理现象进行研究,然后结合逻辑推理得出结论的思想方法,其基本过程包括问题、猜想、数学推理、实验验证、合理外推、得出结论,故C项正确。
答案:C
7.两物体从同一位置同时下落(忽落空气阻力),下列说法错误的是(  )
A.一定是重的下落得快,先落地
B.在下落过程中的任意时刻,它们一定具有相同的速度
C.在整个下落过程中,从较高处下落的石块具有的平均速度和位移都大
D.它们从静止开始下落相同的高度或相同的时间具有相同的速度
解析:当忽略空气阻力时,物体下落快慢是相同的,与它们的重力无关,所以选项A是错误的;我们知道用速度来描述物体运动的快慢,既然物体下落快慢相同,那么从开始下落经相同时间后它们的速度也应该是相同的,所以B是正确的;在石块落地之前,它们每一时刻的速度都是相同的,所以D是正确的;在这个过程中它们的平均速度是相同的,而它落地之后,另一块的速度越来越大,所以那块从较高处下落的石块具有的平均速度较大,故C是正确的。
答案:A
8.伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有 (  )
A.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比
B.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比
C.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关
D.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关
解析:在阻力很小的斜面上从静止开始滚下的小球,做初速度为零的匀加速直线运动,所以在倾角一定时,加速度一定,位移与时间的平方成正比,A错;速度与时间成正比,B正确;斜面长度一定,即位移一定,小球从顶端滚到底端时速度随倾角的增大而增大,时间随倾角的增大而变短,C、D错。
答案:B
二、非选择题(每小题10分,共20分)
9.如图1所示是课题研究小组进行自由落体运动实验时,用频闪连续拍照的方法获得的两张照片A和B,任选其中的一张回答下列几个问题:
图1
(1)选图________。
(2)从图中观察到的现象是________________________。
(3)请你对观察到的现象进行解释。
解析:选图A。现象:从同一高度同时由静止释放的纸团和纸片,纸团下落得快,先落地。解释:质量相等的纸团和纸片,纸片受到的空气阻力较大,不能忽略,纸片的运动不是自由落体运动,而纸团受到的空气阻力较小,可以忽略,可以看成是自由落体运动。选图B 现象:质量不等的铅球和木球,同时从同一高度由静止释放,它们同时落地。解释:铅球和木球受到的空气阻力都可以忽略,它们的运动都可以看成是自由落体运动,所以同时落地。
答案:见解析
10.在伽利略时代,技术不发达,无法直接测定瞬时速度,当时只能靠滴水计时,所以也就不能直接得到速度随时间的变化规律。但是,伽利略通过数学运算得出结论:如果物体的初速度为0,而且速度随时间的变化是均匀的,即v∝t,它通过的位移就与所用的时间的二次方成正比,即s∝t2。请根据前几节知识,推算出s∝t2的关系。
解析:如果自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动,加速度是恒定的,a=是基本关系。因为s∝t2中没有v,因此要找出一个s与v相关联的式子,从而消去v,得出结果。
因为平均速度=,又因为v∝t,说明v随t均匀变化,故==,即v=
又a=,即v=at,所以s=at2,即s∝t2。
答案:见解析
[随堂基础巩固]
1.19世纪末,意大利比萨大学的年轻学者伽利略通过逻辑推理的方法,使亚里士多德统治人们2 000多年的理论陷入困难,伽利略的猜想是(  )
A.重的物体下落得快
B.轻的物体下落得快
C.轻、重两物体下落得一样快
D.以上都不是
答案:C
2.伽利略认为自由落体运动应该是最简单的变速运动,即它的速度是均匀变化的,速度的均匀变化意味着(  )
A.速度与时间成正比
B.速度与位移成正比
C.速度与时间的二次方成正比
D.位移与时间的二次方成正比
解析:伽利略认为速度均匀增加意味着速度与时间成正比,可从数学上推导出位移与时间的二次方成正比,A、D正确。
答案:AD
3.伽利略用斜面实验验证自由落体运动中v∝t的困难是(  )
A.当时没有测量时间的仪器
B.不能很准确地测定物体下落的距离
C.不能很准确地测出物体下落的瞬时速度
D.斜面实验的结果能否合理外推到落体运动
解析:伽利略当时所遇到的问题是:很难测出瞬时速度,没有精确的计时工具以及斜面实验的结果对落体运动是否成立。故选项A、C、D正确。
答案:ACD
4.伽利略用一条刻有光滑凹槽的长木板做成一个斜面,让小铜球沿斜槽由静止滚下一段距离s,同时用滴水钟测量小铜球的运动时间t,实验数据如下表:
t/时间
单位
1
2
3
4
5
6
7
8
s/距离
单位
32
130
298
526
824
1 192
1 600
2 104
试由以上实验数据在图2-1-3上作出s-t2图像,并根据图像说明s与t间有何关系?
图2-1-3
解析:将实验数据在s-t2图像上描出。
根据数据点的分布,作出的图像如图所示。
由于该图像是过原点的直线,说明小铜球滚下的距离s与运动时间t2成正比,即s∝t2。
答案:图像见解析 s∝t2
[课时跟踪训练]
(满分60分 时间30分钟)
一、选择题(本题共7小题,每小题5分,共35分。在每小题给出的四个选项中至少有一个选项是正确的)
1.关于自由落体运动,下列说法正确的是(  )
A.质量大的物体自由下落时的加速度大
B.从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动
C.雨滴下落的过程是自由落体运动
D.从水龙头上滴落的水滴的下落过程,可近似看做自由落体运动
解析:所有物体在同一地点的重力加速度都相等,与物体质量的大小无关,选项A错误;从水平飞行着的飞机上释放的物体具有水平方向的初速度,不是自由落体运动,选项B错误;雨滴在下落过程中所受空气阻力与速度大小有关,速度增大时阻力增大,当雨滴速度增大到一定值时,阻力与重力相比不可忽略,不能认为是自由落体运动,选项C错误;水龙头上滴落的水滴所受到的空气阻力与重力相比可忽略不计,可认为只受重力作用,选项D正确。
答案:D
2.如图1所示,能反映自由落体运动的是(  )
图1
解析:自由落体加速度恒定不变,即v-t图像的斜率为一常数,自由落体运动的v-t图线为一直线,A、C错。又因自由落体运动方向始终向下,即v、g均竖直向下,故B错,D对。
答案:D
3.一石块由高出地面上方h处自由下落,当它的速度大小等于着地时速度的一半时,它距地面的高度为(  )
A. h       B. h
C. h D. h
解析:由2gh=v2及2gh′=()2得h′=,则距地面高度为h-=h,C对。
答案:C
4. 从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。两位同学合作,用刻度尺可以测量人的反应时间:如图2(a)所示,甲捏住尺的上端,乙在尺的下部作握尺的准备(但不与尺接触),当看到甲放开手时,乙立 图2
即握住尺,若乙作握尺准备时,手指位置如图(b)所示,而握住尺的位置如图(c)所示,由此测得乙同学的反应时间约为(  )
A.2.0 s       B.0.30 s
C.0.10 s D.0.04 s
解析:由图可知从甲放开手到乙握住尺直尺下落了h=45 cm=0.45 m,由h=gt2得t== s=0.3 s。
答案:B
5.从某一高度相隔1 s先后释放两个相同的小球甲和乙,不计空气的阻力,它们在空中任一时刻(  )
A.甲、乙两球距离保持不变,甲、乙两球速度之差保持不变
B.甲、乙两球距离越来越大,甲、乙两球速度之差越来越大
C.甲、乙两球距离越来越大,但甲、乙两球速度之差保持不变
D.甲、乙两球距离越来越小,甲、乙两球速度之差也越来越小
解析:两个小球释放后,设经过t s,则用gt2-g·(t-1)2=Δh,则Δh=g(2t-1),故t增大,Δh也随之增大,而据vt=gt可知Δv=gt-g(t-1)=g,速度差保持不变,所以A、B、D均错误,C正确。
答案:C
6.甲、乙两物体分别从10 m和20 m高处同时自由落下,不计空气阻力,下面描述正确的是(  )
A.落地时甲的速度是乙的1/倍
B.落地的时间甲是乙的2倍
C.下落1 s时甲的速度与乙的速度相同
D.甲、乙两物体在最后1 s内下落的高度相等
解析:甲、乙的落地速度之比为:====,选项A正确;甲、乙的落地时间之比为:====,选项B错误;甲、乙下落的初速度相同,重力加速度相同,下落1 s时的瞬时速度相同,选项C正确;甲在最后1 s内的平均速度小于乙在最后1 s内的平均速度,故最后1 s内甲下落的高度小于乙下落的高度,选项D错误。
答案:AC
7.科技馆中有一个展品,如图3所示。在较暗处有一个不断均匀滴水的水龙头,在一种特殊的灯光照射下,可观察到一个个下落的水滴。缓慢调节水滴下落的时间间隔到适当情况,可看到一种奇特的现象,水滴似乎不再往下落,而是固定在图中A、B、C、D四个位置不动。一般要出现这种现象,照明光源应该满足(g取10 m/s2)(  )
图3
A.正常发光的普通光源即可
B.间歇发光,间歇时间为1.4 s
C.间歇发光,间歇时间为0.14 s
D.间歇发光,间歇时间为0.2 s
解析:只有间歇光源才能看到这种现象,由于AB∶BC∶CD=1∶3∶5,故各位置间的时间间隔Δt相同,由Δs=gt2得Δt==  s=0.1× s≈0.14 s,当t=kΔt,k=1,2,3,…,n时,也会看到同样的现象,所以B和C项正确。
答案:BC
二、非选择题(共25分)
8.(8分)请你根据图4中的漫画“洞有多深”提供的情境,回答下列问题:
图4
(1)他们依据______________________规律估算洞的深度;
(2)写出他们估算洞的深度的表达式_________________________________________;
(3)请你对该方法进行评估:该方法的优点(答出一点即可)_____________________。
该方法不足之处(答出一点即可)____________________________________________。
答案:(1)自由落体运动 (2)h=gt2
(3)该方法的优点:①所使用的仪器设备简单;②测量方法方便;③运算简便
该方法的不足:①测量方法粗略,误差较大;②石块下落有空气阻力,会造成一定的误差;③未考虑声音传播需要的时间(答出任意一点即可)
9.(7分)某宇航员在一星球表面上高36 m处自由释放一重物,测得重物在第1 s内下落的位移为4 m,求该星球表面的重力加速度和重物落地前1 s通过的位移。
解析:由h=gt2知
第1 s内:g== m/s2=8 m/s2
落地时间t==  s=3 s
开始下落的最初2 s内的位移
h2=gt=×8×4 m=16 m
所以最后1 s通过的位移为
h′=h-h2=(36-16) m=20 m。
答案:8 m/s2 20 m
10.(10分) 屋檐每隔一定时间滴下一滴水,当第5滴正欲滴下时,第1滴刚好落到地面上,而第3滴与第2滴分别位于高为1 m的窗子的上、下沿,如图5所示,求:
(1)此屋檐离地面多高?
(2)滴水的时间间隔是多少?(假设空气阻力不计,g取10 m/s2) 图5
解析:由题图可知,如果将这5滴水的运动等效为一滴水的自由落体运动,并将这一滴水运动的全过程分成时间相等的4段,设时间间隔为T,则这一滴水在初始时刻、T s末、2T s末、3T s末、4T s末所处的位置,分别对应第5滴水、第4滴水、第3滴水、第2滴水、第1滴水所处的位置。
设屋檐离地面高为H,滴水的时间间隔为T,
由h=gt2得第2滴水的位移h2=g(3T)2,
第3滴水的位移h3=g(2T)2
且h2-h3=1 m
联立以上三式可解得T=0.2 s
屋檐离地面高为H=g(4T)2=3.2 m。
答案:(1)3.2 m (2)0.2 s
[随堂基础巩固]
1.关于自由落体运动下列说法正确的是(  )
A.物体竖直向下的运动就是自由落体运动
B.加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动
C.在自由落体运动过程中,不同质量的物体运动规律相同
D.物体做自由落体运动的位移与时间成正比
解析:由自由落体运动的概念知道其特点是v0=0,a=g,A、B错。不同物体做自由落体运动时都满足vt=gt,h=gt2,v=2gh的特点,C对,D错。
答案:C
2.唐代大诗人李白的“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”描述了庐山瀑布的美景,如果水流由静止落下三千尺(三尺为1米),则水落到地面的速度约为(设初速度为零)(  )
A.100 m/s       B.140 m/s
C.200 m/s D.2 000 m/s
解析:下落高度h=1 000 m,由v=2gh得v=140 m/s。B项正确。
答案:B
3.从楼顶开始下落的物体落地用时为2.0 s,若要让物体在1.0 s内落地,应该从哪儿开始下落(取g=10 m/s2)(  )
A.从离地高度为楼高一半处开始下落
B.从离地高度为楼高1/4处开始下落
C.从离地高度为楼高3/4处开始下落
D.从离地高度为5 m处开始下落
解析:由位移与时间关系式h=gt2得t=,所以时间减半,则高度为原来的,当t=2 s时,h=gt2=20 m,故BD正确。
答案:BD
4.屋檐上水滴下落的过程可以近似地看做是自由落体运动。假定水滴从10 m高的屋檐上无初速度滴落,水滴下落到地面时的时间多大?水滴落地速度多大?(取g=10 m/s2,保留两位有效数字)
解析:由h=gt2,
得下落时间t== s=1.4 s。
落地速度vt=gt=14 m/s。
答案:1.4 s 14 m/s
[课时跟踪训练]
(满分60分 时间30分钟)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中至少有一个选项是正确的)
1.一个做初速度为零的匀加速直线运动的物体,它在第1 s末,第2 s末,第3 s末的瞬时速度之比是(  )
A.1∶1∶1       B.1∶2∶3
C.12∶22∶32 D.1∶3∶5
解析:由vt=at得v1∶v2∶v3=at1∶at2∶at3=1∶2∶3,故选项B正确。
答案: B
2.一物体做匀加速直线运动,某时刻速度为6 m/s,1 s后速度为10 m/s。在这1 s内该物体的(  )
A.位移的大小为8 m
B.位移的大小为10 m
C.加速度的大小一定为4 m/s2
D.加速度的大小一定为16 m/s2
解析:物体的加速度a== m/s2=4 m/s2,C对,D错;物体的位移s=t=×1 m=8 m,A对,B错。
答案:AC
3.A、B、C三点在同一直线上,某物体自A点从静止开始做匀加速直线运动,经过B点的速度为v,到C点的速度为2 v,则AB与BC两段距离的大小之比是(  )
A.1∶3       B.1∶4
C.1∶2 D.1∶1
解析:由v2=2as知s∝v2,所以sAC∶sAB=(2v)2∶v2,即sAC∶sAB=4∶1,则sAB∶sBC=1∶3,A对。
答案:A
4.一物体做匀变速直线运动,当t=0时,物体的速度大小为12 m/s,方向向东;当t=2 s时,物体的速度大小为8 m/s,方向仍向东。当t为多少时,物体的速度大小变为2 m/s(  )
A.3 s       B.5 s
C.7 s D.9 s
解析:a== m/s2=-2 m/s2,由vt=v0+at有2=12+(-2)t1或-2=12+(-2)t2,解得t1=5 s,t2=7 s,故选B、C。
答案:BC
5. 如图1所示,若甲、乙两车质量相等,同时从同一地点出发,在一段时间内的v-t图像恰好为两段圆弧,并于P点相切,则下列说法正确的是(  )
A.0~t1时间内,a甲a乙
B.t1时刻,乙车追上甲车
C.在图示时间段内,t1时刻,两车相距最远 图1
D.0~t2时间内,两车距离逐渐增大
解析:v-t图像的斜率表示加速度,由图可以看出,t1时刻前,a甲a乙,A正确;在图示时间范围内,甲车速度始终大于乙车速度,因此甲车在前,且距离逐渐增大,B、C错;D正确。
答案:AD
6. 如图2所示,完全相同的三块木块并排固定在水平面上,一颗子弹以速度v水平射入,若子弹在木块中做匀减速运动,且穿过第三块木块后速度恰好为零,则子弹依次射入每块木块时的速度之比和穿过每块木块所用 图2
的时间之比分别为(  )
A.v1∶v2∶v3=3∶2∶1
B.v1∶v2∶v3=∶∶1
C.t1∶t2∶t3=1∶∶
D.t1∶t2∶t3=(-)∶(-1)∶1
解析:采用逆向转换,将子弹的匀减速直线运动,看做反向的初速度为零的匀加速直线运动,可得v1∶v2∶v3=∶∶=∶∶1,选项A错误,B正确;t1∶t2∶t3=(-)∶(-1)∶1,选项C错误,D正确。
答案:BD
7.一小球从静止开始做匀加速直线运动,在第15 s内的位移比前1 s的位移多0.2 m,则下列说法正确的是(  )
A.小球加速度为0.2 m/s2
B.小球前15 s内的平均速度为1.5 m/s
C.小球第14 s的初速度为2.8 m/s
D.第15 s内的平均速度为0.2 m/s
解析:a== m/s2=0.2 m/s2,A对;前15 s内的平均速度等于7.5 s末时的瞬时速度,0.2×7.5 m/s=1.5 m/s,B对;第14 s的初速度等于第13 s末的速度,0.2×13 m/s=2.6 m/s,C错;第15 s内的平均速度等于第14.5 s时刻的速度,0.2×14.5 m/s=2.9 m/s,D错。
答案:AB
8. 如图3所示,以8 m/s匀速行驶的汽车即将通过路口,绿灯还有2 s将熄灭,此时汽车距离停车线18 m。该车加速时最大加速度大小为2 m/s2,减速时最大加速度大小为5 m/s2。此路段允许行驶的最大速度为12.5 m/s。下列说法中正确的有(  )
A.如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线 图3
B.如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速
C.如果立即做匀减速运动,在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线
D.如果距停车线5 m处减速,汽车能停在停车线处
解析:如果汽车立即做匀加速运动,2 s内速度可以达到12 m/s,小于允许行驶的最大速度12.5 m/s,汽车的位移s=20 m>18 m,可知A项正确,B项错误;如果立即做匀减速运动,2 s内汽车能停住,用时t= s=1.6 s,位
移s=at2=6.4 m,5 m<6.4 m<18 m,故C项对D项错。
答案:AC
二、非选择题(每小题10分,共20分)
9.一物体从斜坡顶端由静止开始匀加速下滑至底端,下滑的加速度大小为2 m/s2,最后2 s内下滑的距离为斜坡长度的,求斜坡长是多少。
解析:设斜坡长为L,物体下滑时间为t,则由位移公式
s=at2
得L=a(t-2)2,
对整个过程L=at2,
由以上两式解得t= s(舍去)或t=4 s,
则L=×2×42 m=16 m。
答案:16 m
10.一列长100 m的列车正常时以v0=20 m/s的速度运行,而当通过1 000 m长的大桥时,列车必须以v1=10 m/s的速度运行。已知列车在减速与加速的过程中,加速度的大小均为0.5 m/s2。求列车因为过桥而延误的时间。
解析:列车过桥时的运行过程可分为匀减速、匀速、匀加速三个阶段,设列车的运行方向为正方向。
匀减速运行阶段:
由v1=v0+at1得t1== s=20 s
由=得s1= t1=×20 m=300 m
匀速运行阶段:
由s2=v1t2,s2=(1 000+100) m=1 100 m得
t2== s=110 s
匀加速运行阶段:
由v0=v1+at3得t3== s=20 s
由=得s3= t3=×20 m=300 m
列车过桥所用总时间为
t=t1+t2+t3=(20+110+20) s=150 s
列车过桥所经过的总位移为
s=s1+s2+s3=(300+1 100+300) m=1 700 m
若列车以正常速度v0=20 m/s完成这段位移,则运行时间为t0== s=85 s
因此,列车因为过桥而延误的时间为
Δt=t-t0=(150-85) s=65 s。
答案:65 s
[随堂基础巩固]
1.做匀加速直线运动的列车出站时,车头经过站台时的速度为1 m/s,车尾经过站台时的速度为7 m/s,则车身的中部经过站台时的速度为(  )
A.3.5 m/s       B.4.0 m/s
C.5 m/s D.5.5m/s
解析:设车身长为s,则2as=72-12,由题意知有2a=v2-12。联立可解得v=5 m/s,C正确。
答案:C
2.汽车由静止开始做匀加速直线运动,速度达到v时立即做匀减速直线运动,最后停止,运动的全部时间为t,则汽车通过的全部位移为(  )
A.vt B.vt
C.vt D.vt
解析:匀变速直线运动中一段时间内的平均速度等于该段时间初、末速度的平均值,由题意知,汽车在加速和减速两过程的平均速度均为,故全程的位移s=vt,B项正确。
答案:B
3. 马路上的甲、乙两辆汽车的速度—时间图像如图2-3-8所示,由此可判断两车在这30分钟内的平均速度大小关系是(  )
A.甲车大于乙车
B.甲车小于乙车
C.甲车等于乙车 图2-3-8
D.条件不足,无法判断
解析:甲图线与时间轴所围的面积大,故位移s大。
因=,所以A对。
答案:A
4.2011年1月11日,我国新型隐形战斗机“歼20”震撼亮相,并胜利完成首飞。战斗机返航时,在跑道上滑行了约240 m后停了下来,用时约6 s。战斗机着地时速度约为多大?
解析:根据匀变速直线运动速度公式及位移公式
vt=v0+at即0=v0+a×6
s=v0t+at2即240=6v0+a×36
联立得v0=80 m/s
即战斗机着地时速度大小为80 m/s。
答案:80 m/s
[课时跟踪训练]
(满分60分 时间30分钟)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中至少有一个选项是正确的)
1.在一次交通事故中,交通警察测量出肇事车辆的刹车痕迹是30 m,该车辆最大刹车加速度是15 m/s2,该路段的限速为60 km/h,则该车(  )
A.超速       B.不超速
C.无法判断 D.速度刚好是60 km/h
解析:如果以最大刹车加速度刹车,那么由v=可求得刹车时的速度为30 m/s=108 km/h,所以该车超速行驶,A正确。
答案:A
2.一辆汽车从车站以初速度为零匀加速直线开出,开出一段时间之后,司机发现一乘客未上车,便紧急刹车做匀减速运动。从启动到停止一共经历t=10 s,前进了15 m,在此过程中,汽车的最大速度为(  )
A.1.5 m/s       B.3 m/s
C.4 m/s D.无法确定
解析:汽车先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动,匀加速末的速度就是整个过程中的最大速度,设为v,匀加速过程的平均速度为,匀减速过程的平均速度也为,所以整个过程的平均速度为,由题意有 t=s,解得v=3 m/s,选B。
答案:B
3.汽车正在以12 m/s的速度在平直的公路上前进,在它的正前方15 m处有一障碍物,汽车立即刹车做匀减速运动,加速度大小为6 m/s2,刹车后3 s末汽车和障碍物的距离为
(  )
A.9 m          B.6 m
C.12 m D.3 m
解析:由vt=v0+at得减速至零的时间t=2 s
所以刹车3 s的位移和2 s的位移相同。
根据s=v0t+at2,
把t=2 s代入得s=12 m。
所以距离障碍物为(15-12) m=3 m,故D项正确。
答案:D
4.两辆完全相同的汽车,沿水平直路一前一后匀速行驶,速度均为v0。若前车突然以恒定加速度刹车,在它刚停车时,后车以前车的加速度开始刹车。已知前车在刹车过程中所行的距离为s,若要保证在上述情况中不相撞,则两车在匀速行驶时应保持的距离至少为
(  )
A.s B.2s
C.3s D.4s
解析:从前车刹车开始计时作出两车的v-t图像如图所示。后车比前车多通过的位移等于所画阴影的面积,其值为前车位移s的两倍,即保证不相撞至少相隔2s,选项B正确。
答案:B
5.一物体以一定的初速度在水平地面上匀减速滑动。若已知物体在第1秒内位移为8.0 m,在第3秒内位移为0.5 m。则下列说法正确的是(  )
A.物体的加速度一定为3.75 m/s2
B.物体的加速度可能为3.75 m/s2
C.物体在第0.5秒末速度一定为4.0 m/s
D.物体在第2.5秒末速度一定为0.5 m/s
解析:若物体在第3秒末减速至零,则由s3-s1=2aT2可得a=3.75 m/s2;由v2.5=3=可得v2.5=0.5 m/s。若物体在第3秒内已减速至零,则物体的加速度大于3.75 m/s2,物体在第2.5秒末的速度小于0.5 m/s,甚至可能为零。综上所述,本题正确选项为B。
答案:B
6.一辆汽车沿平直公路从静止开始匀加速行驶,然后保持匀速运动,最后匀减速运动直到停止。下表给出了不同时刻汽车的速度,请根据表中数据通过分析、计算可以判定
时刻(s)
1.0
2.0
3.0
5.0
7.0
9.5
10.5
速度(m/s)
3
6
9
12
12
9
3
A.汽车加速运动经历的时间为4 s
B.汽车匀速运动时间为2 s
C.汽车匀加速与匀减速发生的位移均为24 m
D.汽车全程的平均速度约为8.73 m/s
解析:分析表中数据知汽车匀速运动的速度为12 m/s,
由加速度的定义可知匀加速运动的加速度为
a1== m/s2=3 m/s2,
匀减速运动的加速度为
a2== m/s2=-6 m/s2,
匀加速时间为t1== s=4 s,
匀减速运动时间为t2== s=2 s,
加速阶段发生位移为s1=t1=24 m,
减速阶段发生位移为s2=t2=12 m,
10.5 s后又运动了Δt== s=0.5 s才停下,所以汽车运动的总时间为t=10.5 s+Δt=11 s,匀速运动时间为t3=t-t1-t2=5 s,匀速运动距离为s3=vt3=60 m,所以全程的平均速度为v==≈8.73 m/s,综上分析可知AD对。
答案:AD
7.在平直道路上,甲汽车以速度v匀速行驶。当甲车司机发现前方距离为d处的乙汽车时,立即以大小为a1的加速度匀减速行驶,与此同时,乙车司机也发现了甲,立即从静止开始以大小为a2的加速度沿甲运动的方向匀加速运动。则(  )
A.甲、乙两车之间的距离一定不断减小
B.甲、乙两车之间的距离一定不断增大
C.若v>,则两车一定不会相撞
D.若v<,则两车一定不会相撞
解析:甲车运动的位移为s1=vt-a1t2,乙车运动的位移为s2=a2t2,甲、乙两车之间的距离为d+s2-s1=d-vt+(a1+a2)t2,由于不知道 v、a1、a2之间的关系,故不能确定两车之间距离的变化情况,选项A、B错误;要使两车不相撞,则应满足当v-a1t=a2t时,s1-s2答案:D
8.如图1的甲、乙两图分别表示由同一位置同时出发的A、B两个质点的运动图像,对A、B两个质点的运动,有以下四个结论中正确的是(  )
图1
A.开始运动后的2 s内,质点B运动在质点A前面,在2 s后,质点B运动在质点A后面
B.在2 s时A、B的速度相同
C.在2 s时A、B位移相等
D.在2 s时A、B相距最远,最远距离是1 m
解析:质点A的加速度a= m/s2=1 m/s2,质点B的速度v= m/s=1 m/s。2 s内A、B两个质点的位移分别是s1=at2=×1×22 m=2 m,s2=vt=1×2 m=2 m,
即两者在第2 s末相遇,所以选项A、C正确;设经时间t0两者相距最远,此时两者的速度相等,用at0=v,解得t0=1 s,此时两者之间的最大距离为Δs=vt0-at=1×1 m-×1×12 m=0.5 m,选项B、D错误。
答案:AC
二、非选择题(每小题10分,共20分)
9.甲、乙两汽车沿同一平直公路同向匀速运动,速度均为16 m/s。在前面的甲车紧急刹车,加速度为a1=3 m/s2,乙车由于司机的反应时间为0.5 s而晚刹车,已知乙的加速度为a2=4 m/s2,为了确保乙车不与甲车相撞,原来至少应保持多大的车距?
解析:设甲车刹车后经时间t时再次与乙车速度相等,即v甲=16-3t,v乙=16-4·(t-0.5),v甲=v乙,可解得t=2 s此时甲车的位移s甲=16t-at2=26 m,
乙车的位移
s乙=16×0.5+16×(t-0.5)-a(t-0.5)2=27.5 m
所以要两车不相撞,原来应保持的距离
Δs≥s乙-s甲=1.5 m。
答案:1.5 m
10.某一长直的赛道上,有一辆赛车,其前方Δs=200 m处有一安全车正以v0=10 m/s的速度匀速前进,这时赛车从静止出发以a=2 m/s2的加速度追赶。试求:
(1)赛车追上安全车之前,从开始运动起经过多长时间与安全车相距最远?最远距离为多少?
(2)赛车经过多长时间追上安全车?
(3)当赛车刚追上安全车时,赛车手立即刹车,使赛车以4 m/s2的加速度做匀减速直线运动,问两车再经过多长时间第二次相遇?(设赛车可以从安全车旁经过而不发生碰撞)
解析:(1)当两车速度相等时相距最远,
对赛车:v0=at1
解得t1=5 s
此过程中赛车位移:s1=at=×2×52 m=25 m
安全车位移:s2=v0t1=10×5 m=50 m
两车之间距离:
d=s2+Δs-s1=50 m+200 m-25 m=225 m。
(2)设赛车经过时间t2追上安全车,则有:
at-Δs=v0t2
解得t2=20 s。
(3)第一次相遇时赛车的速度
v=at2=2×20 m/s=40 m/s
设从第一次相遇起再经过时间t0两车再次相遇,
则vt0+a′t=v0t0,解得t0=15 s
但赛车速度从40 m/s减为0只需10 s,所以两车再次相遇的时间=v0t
解得t=20 s
答案:(1)5 s 225 m (2)20 s (3)20 s
[随堂基础巩固]
1.假设汽车紧急制动后的加速度大小为10 m/s2,当汽车以20 m/s的速度行驶时,突然制动,它还能继续滑行的距离约为(  )
A.40 m        B.20 m
C.10 m D.5 m
解析:汽车加速度大小约为10 m/s2,又汽车的初速度为20 m/s,因此汽车刹车后滑行的距离应为s== m=20 m,故选B。
答案:B
2.飞机的起飞过程是从静止出发,在直跑道上加速前进,等达到一定速度时离地。已知飞机加速前进的路程为1 600 m,所用的时间为40 s。假设这段运动为匀加速直线运动,用a表示加速度,v表示离地时的速度,则(  )
A.a=2 m/s2,v=80 m/s
B.a=1 m/s2,v=40 m/s
C.a=2 m/s2,v=40 m/s
D.a=1 m/s2,v=80 m/s
解析:由s=at2得a== m/s2=2 m/s2,由v=at得v=2×40 m/s=80 m/s,A对。
答案:A
3. 甲、乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向做直线运动,t=0时刻同时经过公路旁的同一个路标。在描述两车运动的v-t图像中(如图2-4-1所示)直线a、b分别描述了甲、乙两车在0~20 s内的运动情况。关于两车之间的位置关系,下列说法正确的是(  )
A.在0~10 s内两车逐渐靠近 图2-4-1
B.在10~20 s内两车逐渐远离
C.在5~15 s内两车的位移相等
D.在t=10 s时两车在公路上相遇
解析:根据v-t图线与时间轴所围面积表示位移可知:在0~10 s内两车的位移差逐渐增大,即两车在远离,在10~20 s内,两车在靠近,到20 s末两车相遇,选项A、B错误;在5~15 s内由图线的对称关系知两图线在此时间段与时间轴所围面积相等,故两车的位移相等,选项C正确;v-t图线的交点表示该时刻两车的速度相等,选项D错误。
答案:C
4.一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3 m/s2的加速度开始行驶。恰在这时一辆自行车以6 m/s的速度匀速驶来,从汽车旁边经过。则:汽车从路口开动后,在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远?此时距离是多少?
解析:汽车开动后速度由零逐渐增大,而自行车的速度是定值。当汽车的速度小于自行车速度时,两者的距离将越来越大。而一旦汽车的速度增加到超过自行车速度时,两车距离就将缩小。因此两者速度相等时两车相距最远,则v汽=at=v自,所以t ==s=2 s,
Δs=v自t-=6×2 m- m=6 m。
答案:2 s 6 m

1.从竖直上升的气球上掉下的石块与同一高度自由下落的铁球相比,相等的量是(  )
A.落地的时间       B.落地的速度
C.加速度 D.落地过程中的位移
解析:石块做竖直上抛运动,铁球做自由落体运动,竖直上抛运动的返回过程是自由落体运动,石块的最高点高于铁球的释放点,故石块的落地时间长,落地速度大,A、B均不对;两物体加速度都为重力加速度g,C正确;两物体的初、末位置相同,位移相同,D正确。
答案:CD
2.在地质、地震、勘探、气象和地球物理学等领域的研究中,需要精确的重力加速度g值,g值可由实验精确测定,以铷原子钟或其他手段测时间,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O点竖直向上抛出小球,小球又落至原处O点所用的时间为T2,在小球运动过程中经过比O点高H的P点,小球离开P点后又回到P点所用的时间为T1,测得T1、T2和H,可求得g的大小等于(  )
A.       B.
C. D.
解析:设小球运动的最高点为A,P点在O点上方,如图所示。由题意知,小球从O到A的时间为,P点到A点的时间为,则H=g()2-g()2,所以g=,故A正确。
答案:A
3.某人在高层楼房的阳台外侧以30 m/s的速度竖直向上抛出一个石块,石块运动到离抛出点25 m处所经历的时间可能是(不计空气阻力,取g=10 m/s2)(  )
A.1 s       B.3 s
C.5 s D.(3+)s
解析:石块运动到离抛出点25 m处包括两种情况:一种是在抛出点上方25 m处,h=25 m,一种是在抛出点下方25 m处,h=-25 m,由h=v0t-gt2可知A、C、D正确。
答案:ACD
4.由地面竖直上抛一个物体,通过楼房上1.55 m高的窗户,需要0.1 s;当物体下落时,由下窗沿落到地面的时间为0.2 s。求物体上升的最大高度。(g取10 m/s2)
解析:物体做竖直上抛运动,根据对称性,下降阶段经过窗户的时间与上升阶段经过窗户的时间相等。研究下降阶段物体经过窗户的运动,由位移公式s=v0t+gt2可得物体到达窗户上沿时的速度
v0== m/s=15 m/s。
由速度公式可得物体落地的速度
v=v0+g(t+t′)
=15 m/s+10×(0.1+0.2) m/s=18 m/s。
根据对称性,可知物体从地面抛出时的速度大小也为18 m/s,即v′=18 m/s。
所以,物体上升的最大高度
H== m=16.2 m。
答案:16.2 m

(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是正确的,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
1.关于重力加速度的说法中正确的是(  )
A.重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢
B.重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的大小
C.重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的快慢
D.轻物体和重物体的重力加速度不同
解析:重力加速度是表示自由下落物体运动速度变化快慢的物理量,A、B两项错误,C项正确;在同一地点,不同物体自由下落的加速度是相同的,D项错误。
答案:C
2. 一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下,某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB。该爱好者用直尺量出轨迹的实际长度,如图1所示。已知曝光时间为 s,则小石子出发点离A点约为(  )
A.6.5 cm       B.10 m
C.20 m D.45 m 图1
解析:小石子在曝光时间内的平均速度v== m/s=20 m/s,则下落时间t==2 s,下落高度h=gt2=×10×22 m=20 m。选C。
答案:C
3.一辆小汽车由静止开始,先以a1=1.6 m/s2的加速度沿直线匀加速行驶了t1=4 s后,又以a2=1.2 m/s2的加速度沿直线匀加速行驶了t2=3 s,然后做匀速直线运动。则此小汽车做匀速直线运动的速度大小是(  )
A.6.4 m/s       B.8 m/s
C.9 m/s D.10 m/s
解析:v1=v0+a1t1=(0+1.6×4) m/s=6.4 m/s,v2=v1+a2t2=(6.4+1.2×3) m/s=10 m/s,故D正确。
答案:D
4.一个小石块从空中a点自由落下,先后经过b点和c点。不计空气阻力,已知它经过b点时的速度为v,经过c点时的速度为3v。则ab段与ac段位移之比为(  )
A.1∶3          B.1∶5
C.1∶8 D.1∶9
解析:由v=gt可知小石块在ab段运动时间与ac段运动时间之比为1∶3,由匀变速直线运动的平均速度公式可知小石块在ab段运动的平均速度与ac段运动的平均速度之比为1∶3,则ab段与ac段位移之比为1∶9。
答案:D
5.汽车刹车后做匀减速直线运动,最后停下来,在刹车过程中,汽车前半程的平均速度与后半程的平均速度之比是(  )
A.(+1)∶1       B.1∶(+1)
C.2∶1 D.1∶2
解析:汽车匀减速至停下来的过程可以看成初速度为零的反向匀加速直线运动。题设将整个过程分为位移相等的两段,根据初速度为零的匀加速直线运动的特点:初速度为零的匀加速直线运动连续相等位移的时间之比是1∶(-1),即匀减速的前半程时间与后半程时间之比为(-1)∶1,因为位移相等,根据v=知平均速度之比为1∶(-1)=(+1)∶1,A正确。
答案:A
6. 从同一地点同时开始沿同一方向做直线运动的两个物体Ⅰ、Ⅱ的速度图像如图2所示。在0~t0时间内,下列说法中正确的是(  )
A.Ⅰ、Ⅱ两个物体的加速度都在不断减小
B.t0时刻两个物体相遇
C.Ⅰ、Ⅱ两物体的位移都在不断增大 图2
D.Ⅰ、Ⅱ两个物体的平均速度大小都是
解析:由图线的物理意义可知两物体的加速度都在不断减小,A正确;t0时间内两个v-t图像围成面积不等,即两物体t0时间内位移不同,不会相遇,B错;两物体在0~t0时间内的速度均为正值,故两物体均沿正方向前进,位移不断增大,C正确;由题图可知,Ⅰ物体的平均速度大于,Ⅱ物体的平均速度小于,故D错误。
答案:AC
7.某物体以30 m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g取10 m/s2。5 s内物体的(  )
A.路程为65 m
B.位移大小为25 m,方向向上
C.速度改变量的大小为10 m/s
D.平均速度大小为13 m/s,方向向上
解析:初速度30 m/s,只需要3 s即可上升到最高点,位移为h1= m=45 m,再自由落体2 s时间,下降高度为h2=×10×22 m=20 m,故路程为65 m,A对;此时离抛出点高25 m,位移方向竖直向上,B对;此时速度大小为v=10×2 m/s=20 m/s,速度改变量大小为50 m/s,C错;平均速度为v= m/s=5 m/s,D错。
答案:AB
8. t=0时,甲汽车从相距70 km的地方向乙汽车运动,它们的v-t图像如图3所示,下列说法正确的是(  )
A.第4小时末,甲、乙两车相遇
B.第4小时末,甲、乙两车相距最近
C.第2小时末,甲、乙两车相距40 km 图3
D.甲、乙车运动方向相反
解析:前2小时乙车静止,经4个小时,
甲车位移s甲=t甲=120 km
乙车位移s乙=·t乙=60 km
60+70 km>120 km
所以甲、乙未相遇,此时速度相等,相距最近,A项错误,B项正确;第2小时末甲车位移30 km,故甲、乙相距40 km,C项正确;甲、乙速度均为正值,运动方向相同,D错误。
答案:BC
二、实验题(本题共1小题,共14分,把答案填在题中横线上按要求做答)
9.某同学利用电火花计时器研究自由落体运动,他把重锤固定在纸带下端,让纸带穿过电火花计时器,然后把纸带的上端用铁夹子固定在铁架台上。先调整电火花计时器的放电频率为50 Hz,再接通电源使它工作起来,然后释放纸带,重锤带动纸带自由下落,纸带上被电火花打出一系列点迹,如图4所示。其中0,1,2,3,4是连续打出的几个点,每两点间的时间间隔为0.02 s,相邻两点间的距离s1=6.04 cm,s2=6.42 cm,s3=6.80 cm,s4=7.18 cm。
图4
(1)由题中所给数据可求得纸带上打“1”、“3”两点时重锤的速度分别为v1=________ m/s,v3=________ m/s。
(2)根据这条纸带的数据可求出当地重力加速度g的数值是________ m/s2。
(3)由以上数据可求得纸带上打“0”点时重锤的速度v0=________ m/s。
解析:(1)自由落体运动是一种匀变速直线运动,所以中间时刻的瞬时速度等于这一过程的平均速度,在连续相等的时间间隔里位移之差为一定值。
v1== m/s=3.115 m/s
v3== m/s=3.495 m/s
(2)用逐差法求得重力加速度
g=
= m/s2
=9.5 m/s2。
(3)由公式v1=v0+gT可得
v0=v1-gT=3.115 m/s-9.5×0.02 m/s=2.925 m/s。
答案:(1)3.15 3.495 (2)9.5 (3)2.925
三、计算题(本题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
10.(12分)一辆自行车从静止出发,开始以2 m/s2的加速度做匀加速直线运动,经3 s后改做方向不变的匀速直线运动,20 s时到达终点,求:
(1)加速过程中自行车运动的距离是多少?
(2)运动过程中最大的速度是多少?
(3)起点到终点的距离是多少?
解析:(1)s1=at=×2×32 m=9 m
(2)最大速度v=at1=2×3 m/s=6 m/s
(3)第二阶段匀速运动时间t2=20-3=17 s,
运动距离s2=vt=6×17 m=102 m
起点到终点距离s=s1+s2=9 m+102 m=111 m。
答案:(1)9 m (2)6 m/s (3)111 m
11.(12分) 如图5所示,小滑块在较长的斜面顶端,以初速度v0=2 m/s、加速度a=2 m/s2向下滑,在到达底端前1 s里,所滑过的距离为L,其中L为斜面长,则
(1)小球在斜面上滑行的时间为多少? 图5
(2)小球到达斜面底端时的速度v是多少?
(3)斜面的长度L是多少?
解析:由题意知 a=2 m/s2,v0=2 m/s
设物体在到达底端前1 s的速度为v1,此时运动时间为t,由题意列式得
=v1×1+a×12①
v1=v0+at②
=v0t+at2③
①②③联立得t=2 s,L=15 m
小球在斜面上滑行的时间t总=t+1 s=3 s
到达斜面底端时v=v0+at总=8 m/s
答案:(1)3 s (2)8 m/s (3)15 m
12.(14分)一辆长途客车正在以v0=20 m/s的速度匀速行驶。突然,司机看见车的正前方s=33 m处有一只小狗,如图6甲所示,司机立即采取制动措施。若从司机看见狗开始计时(t=0),长途客车的“速度—时间”图像如图乙所示。
(1)求长途客车从司机发现狗至客车停止运动的这段时间内前进的距离;
(2)求长途客车制动时的加速度;
(3)若狗以v=4 m/s的速度与长途客车同向奔跑,狗会不会被撞?
图6
解析:(1)由题意知
s=v0t1+v0(t2-t1)=v0(t1+t2)=×20×(0.5+4.5) m=50 m
(2)由图像得:a== m/s2=-5 m/s2
(3)当客车减速到与狗的速度相同时,所用时间为
t== s=3.2 s
此时客车的位移为
s1=v0t1+=20×0.5 m+m
=48.4 m
而狗通过的位移为
s2=v(t1+t)=4×(0.5+3.2)m=14.8 m
s2+33 m=47.8 m
因为s1>47.8 m,所以狗将被撞。
答案:(1)50 m (2)-5 m/s2 (3)狗将被撞