人教版高中物理必修一 第2章 匀变速直线运动的研究 达标检测
一、单项选择题(共8小题)
1. 如图所示,竖井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面。某一竖井的深度为 ,升降机运行的最大速度为 ,加速度大小不超过 。假定升降机到井口的速度为 ,则将矿石从井底提升到井口的最短时间是
A. B. C. D.
2. 如图所示是某质点运动的 图象,下列判断正确的是
A. 在第 末,质点的速度方向发生改变
B. 在 内,质点做直线运动,在 内,质点做曲线运动
C. 在 内,质点的位移大小为
D. 在 内,质点的加速度不断减小,方向发生了改变
3. 质点做直线运动的位移 与时间 的关系为 (各物理量均采用国际单位制单位),则该质点
A. 第 内的位移是 B. 前 内的平均速度是
C. 任意相邻 内的位移差都是 D. 任意 内的速度增量都是
4. 如图所示,折线是表示物体甲从 地向 地运动的 图象,直线表示物体乙从 地向 地运动的 图象,则下列说法中正确的是
A. 时间甲的运动方向发生了变化
B. 甲在 与 时间内均做匀速直线运动,速度大小都为
C. 甲乙两物体从开始运动了 后,在距乙的出发点 处相遇
D. 时间内甲的平均速度大于乙的平均速度
5. 甲、乙两个小铁球从不同高度做自由落体运动, 时刻同时落地。下列表示这一过程的位置 时间图象和速度 时间图象中可能正确的是
A. B.
C. D.
6. 在一条平直公路上,一辆值勤的警车停在路边, 时警员发现从他旁边以 的速度匀速行驶的货车有违章行为,于是立即前去追赶,警车做加速度为 的匀加速直线运动。则
A. 在警车追上货车之前,两车间距离最大的时刻为
B. 警车追上货车时的速度为
C. 在警车追上货车之前,两车间的最大距离是
D. 时两车的距离为
7. 一列火车沿平直轨道从静止出发由 地驶向 地,列车先做匀加速运动,加速度大小为 ,接着做匀减速运动,加速度大小为 ,到达 地时恰好静止,若 、 两地距离为 ,则火车从 地到 地所用时间 为
A. B. C. D.
8. 甲、乙两辆汽车在同一平直公路上行驶,在 时刻两车正好相遇,在之后一段时间 内两车的速度 时间图象( 图象)如图所示,则在 这段时间内有关两车的运动,下列说法正确的是
A. 甲、乙两辆车运动方向相反
B. 在 时刻甲、乙两车再次相遇
C. 乙车在 时间内的平均速度小于
D. 在 时间内乙车在甲车前方
二、双项选择题(共4小题)
9. 在一次救灾活动中,一辆救灾汽车由静止开始做匀变速直线运动,刚运动了 ,由于前方突然有巨石滚下,堵在路中央,所以又紧急刹车,匀减速运动经 停在巨石前,则关于汽车的运动情况,下列说法正确的是
A. 加速、减速中的加速度大小之比
B. 加速、减速中的平均速度大小之比
C. 加速、减速中的位移之比
D. 加速、减速中的平均速度大小之比
10. 某物体运动的速度图象如图所示,根据图象可知
A. 内的加速度为
B. 第 末与第 末的速度方向相反
C. 内的位移为
D. 第 末与 时的加速度方向相反
11. 竖直上抛的物体,又落回抛出点,关于物体运动的下列说法中正确的有()
A. 上升过程和下落过程,时间相等、位移相同
B. 物体到达最高点时,速度和加速度均为零
C. 整个过程中,任意相等时间内物体的速度变化量均相同
D. 不管竖直上抛的初速度有多大(),物体上升过程的最后 时间内的位移总是不变的
12. 一辆汽车由静止开始做匀加速直线运动,经时间 ,速度达到 ,立即刹车做匀减速直线运动,又经时间 停止,则汽车在加速阶段与减速阶段
A. 加速度的方向相同 B. 速度变化量的大小相等
C. 加速度的大小相等 D. 加速阶段速度变化快
三、解答题(共4小题)
13. 跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距地面 时打开降落伞,打开伞后运动员以大小为 的加速度做匀减速运动,到达地面时的速度为 , 取 。求:
(1)运动员离开飞机瞬间距地面的高度;
(2)离开飞机后,经多长时间到达地面。
14. 我国首艘装有弹射系统的航母完成了“”型战斗机首次起降飞行训练并获得成功。已知“”在跑道上加速时产生的最大加速度为 ,起飞的最小速度为 ,弹射系统能够使飞机获得的最大初速度为 ,设航母处于静止状态。求
(1)“”在跑道上至少加速多长时间才能起飞
(2)“”在跑道上至少加速多长距离才能起飞
(3)若航母上不装弹射系统,设航母跑道 ,“”仍能从航母上正常起飞,则航母航行速度至少为多少
15. 一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以 的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过 后警车发动起来,并以 的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在 以内。
(1)通过计算分析,在警车追赶货车的过程中,两车的距离如何变化
(2)警车发动后要多长时间才能追上货车
16. 某地出现雾霾天气,能见度只有 ,即看不到 以外的情况, 、 两辆汽车沿同一公路同向行驶, 车在前,速度 , 车在后,速度 , 车在距 车 处才发现前方的 车,这时 车立即以最大加速度 刹车。
(1)通过计算说明两车会不会相撞。
(2)若两车不会相撞,求它们之间的最小距离。若两车会相撞,则 车在减速的同时开始按喇叭, 后, 车发现后,立即加速前进,则 车的加速度至少为多大时才能避免与 车相撞
四、实验题(共2小题)
17. 在“测量纸带的平均速度和瞬时速度”的实验中,请回答下列问题:
(1)下列说法正确的是
A.应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再放小车
B.在释放小车前,小车应尽量靠近打点计时器
C.接通电源和释放小车必须同时完成
D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
(2)如图所示为记录小车运动情况的纸带。图中 、 、 、 、 为 个连续的计数点,相邻两计数点间还有 个点没有画出,打点计时器所用交流电源的频率为 。则(结果保留两位小数):
① 相邻两个计数点间的时间间隔为 ;
② 打 点时纸带的瞬时速度大小为 ;
③ 段纸带的平均速度大小为 。
18. 某同学做“测匀变速直线运动的加速度”的实验,实验装置如图甲所示。一小车放在水平长木板上,左侧拴有一细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连,小车右侧与穿过电火花打点计时器的纸带相连。在重物牵引下,小车在木板上向左运动。图乙中给出了电火花打点计时器在纸带上打出的一些计数点,相邻两个计数点间还有 个点没画出,电火花打点计时器所用的交流电频率为 。
(1)下列操作中正确的有 (填选项代号)。
A.在释放小车前,小车要靠近电火花打点计时器
B.电火花打点计时器应放在长木板有滑轮的一端
C.应先接通电源,后释放小车
D.电火花打点计时器应使用低压交流电源
(2)根据纸带(图乙)可以计算打各点时小车的瞬时速度及加速度。现计算打 点时小车的瞬时速度 ,加速度 。(结果均保留 位有效数字)
(3)另一同学利用图丙所示的装置测定导轨上滑块运动的加速度,滑块上安装了宽度为 的遮光板。滑块在恒定牵引力作用下先后通过两个光电门 、 ,配套的数字毫秒计(图中未画出)记录了遮光板通过第一个光电门 的时间为 ,则滑块通过第一个光电门的速度表达式为 ;若已知滑块通过两光电门的速度分别为 、 ,两个光电门 、 间距离为 ,则滑块的加速度表达式为 。(用题中字母表示)
答案
1. C
【解析】升降机以最大加速度运行,且先匀加速至最大速度,后匀速运动,最后匀减速至速度为零的过程时间最短。升降机先加速上升,加速上升距离为 ,加速时间为 ;减速距离 ,减速时间 ,故中间匀速阶段 ,匀速时间 。所以 ,C正确。
2. C
【解析】 质点一直沿负方向运动,故第 末质点运动方向没有发生改变,故A错误;
在 时间内,速度先负后正,先沿负方向运动,后沿正方向运动,是直线运动,故B错误;
图象与时间轴所围的“面积”表示位移,则在 时间内,质点的位移大小为 ,故C正确;
图象的斜率表示加速度,在 时间内,图象的斜率一直为正,方向不变,故D错误。
3. D
【解析】对于匀变速直线运动,有 ,对比可以得到质点的初速度 ,加速度 。把 代入关系式可得质点第 内的位移为 ,A错误。 时,,平均速度 ,B错误。任意相邻 内的位移差 ,C错误。由 可得 ,D正确。
4. D
5. D
【解析】由 可得 ,所以甲、乙两个小铁球运动时间不同,由于甲、乙两个小铁球同时落地,所以甲、乙两个小铁球中必有一个先释放,有一个后释放,即甲、乙的运动图象中必有一个图线的起点不在 时刻,故A、C错误;由于甲、乙两个小铁球从不同高度做自由落体运动,所以甲、乙两个小铁球的位移不同,而B选项的位移相同,B错误;根据 可得,甲、乙两个小铁球的速度 时间图象均为一条倾斜的直线,且图象的斜率相等,即图线的倾斜程度相同,D正确。
6. D
【解析】 图象如图:
两车速度相同时,相距最远,,故A错误;
警车追上货车时,其速度为货车的两倍,大小为 ,故B错误
此时,两者间的距离为 ,故C错误;
时,两车的距离为:,故D正确。
7. C
【解析】设加速过程结束时的速度为 ,由匀变速直线运动的速度与位移关系可得 ,解得 ,则整个过程中的平均速度为 ,故火车从 地到 地所用时间 ,C正确。
8. C
【解析】由图象可知,二者速度均为正值,即二者均向正方向运动,故甲、乙两辆车运动方向相同,故A错误;由图象可知,在 时间内,两车的位移不相等,即在 时刻甲、乙两车没有相遇,故B错误;若乙车在 时间内做匀变速运动,则平均速度为 ,如图所示,由图线与 轴围成的“面积”表示位移可知,乙车在这段时间内的平均速度小于 ,故C正确;由于 时刻两车位置相同,又由图线与 轴围成的“面积”表示位移,可知在 时间内甲车的位移一直大于乙车的位移,故在 时间内甲车一直在乙车前方,故D错误。
9. B, C
【解析】由 知,,故B对,D错;由 得 ,故A错;由 知 ,故C对。
10. C, D
11. C, D
【解析】上升和下落过程时间相等,而位移大小相等、方向相反,物体到最高点加速度仍为 ,故A、B错误;在任意相等时间 内,速度变化量均为 ,故C正确;根据逆向思维知,物体上升过程最后 内位移和自由下落第 内位移大小是相等的,都为 ,故D正确。
12. B, D
【解析】汽车做匀加速直线运动时速度从 增大到 ,做匀减速直线运动时速度从 减小到 ,可知速度变化量的大小相等,故B正确;根据加速度的定义式知,匀加速直线运动的加速度 ,匀减速直线运动的加速度 ,可知加速度的方向相反,加速阶段的加速度大,速度变化快,故D正确,A、C错误。
13. (1)
【解析】运动员打开降落伞后做匀减速运动,有 ,
可求得运动员打开降落伞时的速度为 ,
运动员自由下落的距离为 ,
运动员离开飞机时距地面的高度为 。
(2)
【解析】自由下落的时间为 ,
打开降落伞后运动的时间 ,
离开飞机后运动的时间 。
14. (1)
【解析】根据匀变速直线运动的速度公式 ,
得 。
(2) \(187.5\ \rm\)
【解析】根据匀变速直线运动的速度与位移关系式 得 。
(3)
【解析】设航母的航行速度至少为 ,此时飞机起飞所用的时间为 ,在时间 内航母航行的距离为 ,则
对航母有:,
对飞机有:,
,
联立并代入数据解得:。
15. (1) 如图,设警车经过 能与货车同速:
,
即警车追赶过程中, 内两车距离越来越远,
后,两车渐渐靠近直到追到。
(2)
【解析】设警车经 达最大速度 ,,总时间 追上,
则 ,
,
,
总时间 追上货车。
16. (1) 设经过 时间两车速度相等,根据 ,解得:,
则两车相距的最近距离为:,
代入数据解得:,,所以两车会相撞。
(2)
【解析】 后, 车的速度为:,
此时两车的距离为:
,
设 车的加速度大小至少为 , 后速度相等需经历的时间 ,有:,,
代入数据联立两式解得:。
17. (1) ABD
【解析】打点计时器在使用时,为了使打点稳定,同时提高纸带的利用率,使尽量多的点打在纸带上,应先接通电源,再放开小车,A正确,C错误;在释放小车前,小车应靠近打点计时器,使尽可能多的点打在纸带上,B正确;要在小车到达定滑轮前使小车停止运动,以保护器材,D正确。
(2) ①
【解析】相邻两计数点间还有 个点没有画出,则相邻两计数点间的时间间隔 。
②
【解析】。
③
【解析】由平均速度的定义,可得 段纸带的平均速度为 。
18. (1) AC
【解析】在释放小车前,小车要靠近电火花打点计时器,以充分利用纸带,选项A正确;
电火花打点计时器应放在长木板没有滑轮的一端,选项B错误;
实验时应先接通电源,后释放小车,选项C正确;
电火花打点计时器应使用 的交流电源,选项D错误。
(2) ;
【解析】相邻两个计数点间还有 个点没画出,打相邻两计数点的时间间隔:,
打 点时的瞬时速度:
。
由匀变速直线运动推论 可知,小车的加速度为
(3) ;
【解析】滑块通过第一个光电门的速度表达式为 ,
由 ,可得
。
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