第二十八讲 匀变速直线运动的速度与时间的关系
一、单项选择题
1.关于匀变速直线运动,下列说法正确的是( )
A.任意时刻速度的变化率相同
B.匀变速直线运动就是加速度和速度均匀变化的直线运动
C.相等时间内加速度的变化量相等且不为零
D.匀加速直线运动的加速度是不断增大的
2.已知某物体做匀加速直线运动,以下说法中错误的是( )
A.它的速度一定越来越大 B.它的加速度一定不为零
C.它的加速度一定指向正方向 D.它的加速度和速度,一定方向相同
3.以下速度-时间图像表示物体做匀减速直线运动的是( )
A. B. C. D.
4.若一个由静止开始做直线运动的物体,在第1s末、第2s末、第3s末……的速度分别为1m/s、2m/s、3m/s……则该物体( )
A.一定在做匀加速直线运动 B.可能在做匀速直线运动
C.一定在做变速直线运动 D.可能在做匀减速直线运动
5.某质点做直线运动,速度随时间的变化的关系式为,则对这个质点运动描述,正确的是( )
A.加速度为2m/s2 B.初速度为4m/s
C.前3s内,位移为24m D.在3s末,瞬时速度为12m/s
6.跳伞运动员从高空悬停的直升机上跳下,运动员沿竖直方向运动的v-t图像如图所示,下列说法中正确的是( )
A.0~10s内运动员的速度逐渐减小 B.10~15s内运动员的加速度方向竖直向下
C.0~15s内运动员的速度方向始终竖直向下 D.15s以后运动员处于静止状态
7.现有一辆小汽车以的速度匀速驶向路口,当行驶至车头距路口斑马线处时,司机发现有人正沿前方斑马线横穿马路,司机经过时间做出反应,随后开始刹车刚好在斑马线处停下,全过程的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.
B.小车刹车时的加速度为
C.汽车内的平均速度为
D.汽车停车前最后发生的位移是
8.做加速度恒定的直线运动的物体在某时刻的速度大小为,后速度大小为,则物体的加速度大小( )
A.可能小于 B.一定等于 C.一定等于 D.可能大于
9.某一物体沿直线运动,其图像如图所示,下列描述正确的是( )
A.第1s内和第2s内物体的速度方向相同
B.第2s内和第3s内物体的加速度方向相反
C.第2s末物体的加速度为零
D.第3s内物体做减速运动
10.2023年“驾驭未来”全国青少年车辆模型教育竞赛中,某一赛车由静止开始向前做直线运动,计算机记录其图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.在内,赛车处于静止状态
B.赛车在内的加速度比内的加速度大
C.在内,赛车的平均速度为3m/s
D.在内第5s末,赛车离出发点最远
11.如图所示的位移-时间图像和速度-时间图像中,给出四条图线1、2、3、4代表四个不同物体的运动情况,关于它们的物理意义,下列描述正确的是( )
A.图线1表示物体做曲线运动
B.x-t图像中,t1时刻
C.v-t图像中,0~t3时间内3和4的平均速度大小相等
D.两图像中,t2、t4时刻分别表示2、4开始反向运动
12.有四个运动的物体A、B、C、D,物体A、B运动的x-t图像如图甲所示;物体C、D从同一地点沿同一方向运动的v-t图像如图乙所示。根据图像做出的以下判断正确的是( )
A.物体A和B均做匀加速直线运动,且A加速度比B加速度大
B.物体A和B均做匀速直线运动,且A速度比B速度大
C.物体C和D均做匀变速直线运动,且C加速度比D加速度大
D.t=5s时,物体C与物体D的加速度相同
13.某汽车制造公司生产的新汽车在平直的高速公路上试行,新汽车在紧急刹车的情况下(做匀减速直线运动),其位移与时间的比值随时间t变化的关系如图所示,则新汽车( )
A.刹车过程的位移大小为192m
B.在0~6s内的位移大小为36m
C.在0~8s内的平均速度大小为6m/s
D.在4s末的速度大小为12m/s
14.平昌冬奥会上单板滑雪女子平行大回转上演,共有三位中国队选手参赛 如图,滑雪轨道由光滑的倾斜直轨道AB和粗糙的水平轨道BC组成 时运动员从A点由静止开始匀加速下滑,经过B点前后速度大小不变,之后在BC上做匀减速直线运动,最后停在C点 若第2s末和第6s末速度大小均为8m/s,第4s末速度大小为12m/s,则( )
A.运动员在第4s末恰好经过B点
B.运动员在运动过程中的最大速度为15m/s
C.运动员在第10s末恰好停在C点
D.运动员在第8s末恰好停在C点
二、多项选择题
15.给滑块一初速度v0=10m/s,使它沿光滑斜面向上做匀减速运动,加速度大小为5m/s2,当滑块速度大小变为时,所用时间可能是(物体沿斜面向上运动和向下运动时加速度不变)( )
A.1s B.0.5s C.2s D.3s
16.如图所示,在x轴上有两个质点P、Q,同时由原点O处分别沿x轴正、反方向做匀变速直线运动。质点P的初始速度vP =+4m/s,加速度aP =+1m/s2;质点Q的初始速度vQ =-20m/s,加速度aQ =+5m/s2;关于两质点的运动,下列说法正确的( )
A.4s末质点P距离O点最远 B.4s末质点Q距离O点最远
C.8s末质点Q的速度大小为20m/s D.6s末质点P、Q速度相同
17.甲、乙两辆汽车在同一条平直公路上同向运动,其图像分别如图中两条曲线所示,已知两车在时刻并排行驶,则在时间内( )
A.甲车的加速度一直增大
B.乙车的加速度一直增大
C.甲车与乙车距离逐渐增大
D.甲车与乙车距离先增大后减小
18.一质点做减速直线运动过程中速度和位置坐标的关系如图v-x所示,下列分析正确的是( )
A.过程中质点的加速度恒定
B.过程中质点的加速度逐渐减小
C.质点在时的加速度等于时的加速度
D.质点在时的加速度大于时的加速度
三、计算题
19.测试中,我国国产大飞机C919的初速度v0=2 m/s,4 s内位移为20 m,求:
(1)飞机4 s内的平均速度大小;(2)飞机4 s末的速度大小;(3)飞机2 s末的速度大小。
20.一物体从静止开始以大小为的加速度做匀加速直线运动,后做匀速直线运动,最后内物体做匀减速直线运动,速度减为零后反向运动,最终速度大小变为。求:
(1)物体做匀速直线运动时的速度大小;(2)物体做匀减速直线运动时的加速度。
答案
1.A
【详解】A.匀变速直线运动的加速度保持不变,加速度又称速度的变化率,加速度不变就是速度变化率不变。故A正确;
B.匀变速直线运动就是加速度不变,速度均匀变化的直线运动。故B错误;
C.匀变速直线运动的加速度保持不变,加速度的变化量为零。故C错误;
D.匀变速直线运动的加速度保持不变。故D错误。
故选A。
2.C
【详解】AB.物体在做匀加速直线运动,速度一定越来越大,加速度一定不为零,AB正确,不符合题意;
CD.物体加速度恒定且与速度方向相同时,物体做匀加速直线运动,如果速度方向为负方向,则加速度方向也为负方向,如果速度方向为正方向,则加速度方向也为正方向。C错误,符合题意;D正确,不符合题意。
故选C。
3.C
【详解】A.图像表示初速度为0的匀加速直线运动,A错误;
B.图像表示初速度不为0的匀加速直线运动,B错误;
C.图像表示匀减速直线运动,C正确;
D.图像表示匀速直线运动,D错误。
故选C。
4.C
【详解】匀变速直线运动是一种严格条件的运动,要求物体在任意相等时间内的速度增量均相等;物体在第1s末、第2s末、第3s末的速度为1m/s、2m/s、3m/s……速度增加但不一定是均匀增加,故C正确。
故选C。
5.C
【详解】AB.由速度表达式可知,物体在做匀变速直线运动,初速度为,加速度大小为,故AB错误;
CD.前3s内,物体的位移为
3s末,物体的速度为
故C正确,D错误。
故选C。
6.C
【详解】A.0~10s内运动员的速度逐渐增大,A错误;
B.10~15s内运动员向下减速运动,加速度,竖直向上,B错误;
C.0~15s内运动员始终向下运动,C正确;
D.15s以后运动员做匀速直线运动,D错误。
故选C。
7.D
【详解】A.汽车的初速度为
由运动学公式有
解得
A错误;
B.根据图像可知,小车刹车时的加速度为
B错误;
C.小车内的平均速度为
C错误;
D.汽车停车前最后发生的位移是
D正确。
故选D。
8.A
【详解】若后速度方向与前的速度方向相同,则物体的加速度大小为
若后速度方向与前的速度方向相反,则物体的加速度大小为
故选A。
9.A
【详解】A.由图可知,第1s内和第2s内物体的速度均为正值,方向相同,故A正确;
B.由图像斜率表示加速度可知,第2s内和第3s内物体的加速度方向相同,故B错误;
C.第2s末物体速度为零,速度的变化率不为零,故加速度不为零,故C错误;
D.第3s内速度沿负方向,加速度方向也沿负方向,物体做加速运动,故D错误。
故选A。
10.D
【详解】A.在内,赛车做匀速直线运动,A错误;
B.在图像中,图线的斜率表示的是加速度的大小,由图可知,内的加速度
内的加速度
由于加速度是矢量,正负只表示方向,不是大小,故内的加速度大于内的加速度,B错误;
C.根据平均速度的概念,可知平均速度
C错误;
D.在图像中,图线与坐标轴围成的面积表示位移的大小, 时间内,时,位移最大,离出发点最远,D正确。
故选D。
11.B
【详解】A.图线1是位移-时间图像,表示物体做变速直线运动,A错误;
B.x-t图线上某点斜率的绝对值的大小表示速度的大小,由题图可知t1时刻,B正确;
C.v-t图像中图像与坐标轴所围的面积表示位移,0~t3时间内3和4位移不同,所以平均速度大小不相等,C错误;
D.t2时刻物体2开始反向运动,物体4的速度始终为正值,表明物体4始终向正方向运动,t4时刻物体4的运动方向不变,t4时刻物体4开始做减速运动,D错误。
故选B。
12.B
【详解】A.由题意知,甲图像的斜率表示速度,斜率的大小反映速度的大小,所以物体A和B均做匀速直线运动,且A速度比B速度大,故A错误;
B.由A项分析知,故B正确;
C.由题意知,乙图像的斜率表示加速度,斜率的大小反映加速度的大小,斜率绝对值越大,加速度越大,则C加速度比D加速度小,故C错误;
D.t=5s时,物体C与物体D的速度相同,而C的加速度总是小于D的加速度,故D错误;
故选B。
13.C
【详解】A.由匀变速直线运动规律得
整理得
结合图像可知新汽车在紧急刹车时的初速度
v0=24m/s,
解得加速度
a=6m/s2
刹车过程的位移大小为
=48m
故A错误;
B.新汽车刹车过程所用时间为
=4s
则4~6s内的位移为零,所以在0~6s内的位移大小为48m,故B错误;
C.在0~8s内的平均速度大小为
故C正确;
D.新汽车在4s末的速度大小为零,故D错误。
故选C。
14.C
【详解】A.0~2s末运动员在斜直轨道上下滑,其加速度
如果第4s末运动员还在斜直轨道上,则速度应为
可判断出第4s末运动员已经过B点,故A错误;
B.运动员是在2s到4s之间经过B点,则根据第4s末~第6s末的速度可求得运动员在水平轨道上的加速度
根据运动学公式有
又
解出
所以运动员开始下滑后到达B点经过的时间
到达B点时速度
所以最大速度不是15m/s,故B错误;
CD.第6s末的速度是8m/s,到停下来还需时间
所以到C点的时间是第10s末,故C正确,D错误。
故选C。
15.AD
【详解】规定初速度的方向为正方向,若滑块的末速度与初速度方向相同,当滑块速度大小变为时,所用时间为
若滑块的末速度与初速度方向相反,当滑块速度大小变为时,所用时间为
综上所述,所用时间可能是1s或3s。
故选AD。
16.BCD
【详解】A.质点P一直沿x轴正向做匀加速运动,则4s末质点P距离O点不是最远,选项A错误;
B.质点Q沿x轴负向做匀减速运动,速度减到零的时间为
即4s末质点Q距离O点最远,选项B正确;
C.8s末质点Q的速度大小为
选项C正确;
D.6s末质点P的速度
质点Q的速度
质点P、Q速度相同,选项D正确。
故选BCD。
17.BC
【详解】AB.图像的斜率等于加速度,可知甲车的加速度一直减小,乙车的加速度一直增大,选项A错误,B正确;
CD.因甲的速度一直大于乙,可知甲车与乙车距离逐渐增大,选项C正确,D错误。
故选BC。
18.BC
【详解】AB.由图知
等式两侧对时间求导得
故两段运动过程加速度都逐渐减小,故A错误,B正确;
CD.由图可知两段斜率关系为,所求加速度之比为
故C正确,D错误。
故选BC。
19.(1)5m/s
(2)8m/s
(3)5m/s
【详解】(1)飞机4 s内的平均速度大小
(2)根据匀变速直线运动的平均速度有
解得
(3)飞机的加速度为
则飞机2 s末的速度大小
代入数据解得
20.(1)10m/s;(2)6m/s2,方向与初速度方向相反
【详解】(1)物体匀速运动时的速度大小
(2)物体匀减速直线运动的加速度大小
方向与初速度方向相反。