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第二章 匀变速直线运动的研究
一.选择题(共8小题)
1.(2025春 衢州期末)如图所示,一只小鸟停在一根电线杆上A点,现从A点飞到另一根电线杆上B点。对此过程,下列说法正确的是( )
A.研究小鸟飞行姿态时可将其视为质点
B.只要小鸟沿直线AB飞行,时间一定最短
C.无论小鸟怎么飞,小鸟的位移都相同
D.沿直线AB飞行,小鸟做匀速直线运动
2.(2025春 赤坎区校级期末)有一辆汽车在平直公路上匀速行驶,驾驶员突然看到正前方十字路口有一路障,他立即采取刹车,若刹车后汽车做匀减速直线运动,第1s内的位移为7m,第2s内的位移为5m,此后继续运动一段时间而未发生事故,下列说法正确的是( )
A.汽车做匀减速直线运动的加速度大小为1m/s2
B.汽车刹车时的初速度大小为8m/s
C.汽车从刹车到停止所需时间为5s
D.汽车刹车至静止总位移大小为24m
3.(2024秋 上城区校级期末)对于一个做自由落体运动的物体,其v﹣t图像正确的是( )
A. B.
C. D.
4.(2025春 济南期末)如图所示,物块在足够长光滑斜面上的O点(未标出)由静止释放,从经过P点开始计时,物块在连续相等时间内通过的位移分别为L、2L、3L、…、nL,则OP的距离为( )
A. B. C. D.L
5.(2025春 玉林期末)高铁因其高效便捷而成为人们出行常选的交通工具。一列长209m的高铁列车从车头到达站台端点到最终停下,历时60s,停下时车尾超过该端点恰好150m。若将列车进站过程视为匀减速直线运动,则列车车头驶入站台端点时速度的大小约为( )
A.5.84m/s B.8.16m/s C.11.96m/s D.16.32m/s
6.(2025春 邢台期末)如图所示,直尺的正下方有一A点(未画出),A点到直尺下端的距离等于直尺的长度。直尺由静止释放,直尺下半段通过A点的时间间隔为Δt1,直尺上半段通过A点的时间间隔为Δt2。则Δt1:Δt2为( )
A. B.
C. D.
7.(2025春 佳木斯校级期末)某同学做研究匀变速直线运动的实验,通过定滑轮用钩码拖拽小车,使得小车由静止开始做匀加速直线运动,测得小车在第5s内的位移是27m,则( )
A.小车在2s末的速度是20m/s
B.小车在第5s内的平均速度是9m/s
C.小车在第2s内的位移是9m
D.小车在5s内的位移是125m
8.(2025春 海口期末)将一小球(可视为质点),从距地高h=15m处,以初速度v0=10m/s竖直向上抛出不计空气阻力,重力加速度为g=10m/s2,则小球从抛出到落地经过的时间为( )
A.1s B.2s C.3s D.4s
二.多选题(共4小题)
9.(2025春 威海期末)如图所示,小球由地面竖直向上做匀减速直线运动,加速度大小为10m/s2,向上运动过程中依次通过A、B、C三点,三点距地面的高度分别为2.0m、3.4m、4.4m,若A到B和B到C的时间均为t,小球能达到的最高点距地面的高度为h。下列说法正确的是( )
A.t=0.1s B.t=0.2s C.h=5.2m D.h=5.8m
10.(2025春 佳木斯校级期末)对于自由落体运动(g=10m/s2),下列说法正确的是( )
A.在前1s内、前2s内、前3s内的位移大小之比是1:4:9
B.在相邻两个1s内的位移之差都是10m
C.在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度大小之比是1:2:3
D.在1s末、2s末、3s末的速度大小之比是1:3:5
11.(2025春 白银校级期末)小球从靠近竖直砖墙的某位置由静止释放,用频闪方法拍摄的小球位置如图中0、1、2、3、4所示。已知连续两次闪光的时间间隔均为T,每块砖的厚度为d,重力加速度为g,空气阻力不计。由此可知( )
A.小球下落过程中的加速度大小为
B.小球经过位置2时的瞬时速度大小为2gT
C.小球经过位置3时的瞬时速度大小为3gT
D.小球从位置1到位置4过程中的平均速度大小为
12.(2025 沛县学业考试)若火箭发射过程中某段时间内火箭速度的变化规律为v=(2t+4)m/s,由此可知这段时间内( )
A.火箭的初速度为2m/s
B.火箭的加速度为4m/s2
C.在3s末,火箭的瞬时速度为10m/s
D.火箭做匀加速直线运动
三.填空题(共4小题)
13.(2025 银川校级一模)某校学习兴趣小组在“探索小车速度随时间变化的规律”实验中,所用电源的频率为50Hz,某次实验得出的纸带如图所示。舍去前面比较密集的点,从O点开始,依次测出连续的A、B、C各点与O点之间的距离为d1=1.2cm,d2=2.6cm,d3=4.2cm,则小车运动的加速度a= m/s2。(结果保留2位有效数字)
14.(2024秋 厦门期末)一辆汽车以108km/h的速度在平直的公路上做匀速直线运动,突然发现前方有一障碍物,司机反应0.5s后刹车,刹车的加速度大小为6m/s2,恰好没有撞到障碍物,则刹车后6s内汽车的位移为 m,发现障碍物时汽车与障碍物距离为 m。
15.(2024秋 闵行区期末)在高度180m处有两只气球(气球a和气球b),以相同速度10m/s分别匀速上升和匀速下降,此时,在这两只气球上各掉出一物体,则这两个物体落到地面时的时间差 s,所经过的路程差 m。(物体空气阻力不计)
16.(2024春 黄浦区校级期中)科技馆中有一个展品(展品周围环境较暗),该展品有一个不断均匀滴水的龙头(刚滴出的水滴速度为零),在平行频闪光源的照射下,可以观察到一种奇特的现象:只要耐心地缓慢调节水滴下落的时间间隔,在适当的情况下,看到的水滴好像都静止在各自固定的位置不动,如图中A、B、C、D所示。该展品的最大高度为2m,重力加速度g=10m/s2。要想出现图中的这一现象,滴水时间间隔应为T= s,若将目前的光源闪光频率f略微调大一些,则将观察到的奇特现象为 。
四.解答题(共4小题)
17.(2025春 保定期末)如图所示为“眼疾手快”游戏装置示意图,游戏者需接住从支架上随机落下的圆棒。已知圆棒长为0.2m,圆棒下端距水平地面1.8m。某次游戏中一未被接住的圆棒下落经过A、B两点,A、B间距0.4m,B点距离地面1.2m。圆棒下落过程中始终保持竖直,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)圆棒下端到达A点时的速度大小;
(2)圆棒经过AB段所需的时间。
18.(2025春 廊坊期末)某游客欲乘公交车去某景点,距离公交站点还有48m时公交车以v0=8m/s的速度恰好从游客旁边经过,游客见状立即以某一速度匀速追赶公交车,与此同时,公交车立即做匀减速直线运动,恰好在站点减速为0,假设公交车在站点停留4s。公交车和游客均做直线运动,忽略公交车及站台的大小。
(1)求公交车减速的加速度大小;
(2)游客要在公交车再次启动前追上公交车,求游客匀速追赶的速度最小值;
(3)若游客以4m/s的速度追赶公交车,求追赶过程中游客与公交车的最远距离。
19.(2025春 威海期末)在十字路口,绿灯亮时,A车从停车线由静止开始匀加速直线运动,加速度大小a1=2m/s2,t=5s后以相同的加速度大小匀减速直线运动直至停下;绿灯亮时,相邻车道的B车从停车线后方L=20m处,以初速度v0=6m/s、加速度大小a2=1m/s2匀加速追赶A车。求:
(1)A车从启动到停下的总路程;
(2)B车追上A车用的时间。
20.(2025春 新洲区校级期末)《中华人民共和国道路交通安全法》规定,在没有信号灯的路口行人一旦走上人行道,机动车车头便不能越过停止线。如图甲所示,一长度为D=5m的卡车以v0=10m/s的初速度向左行驶,车头距人行道为L1=40m,人行道宽度为L2=5m。同时,一距离路口为L3=3m的行人以v1=1m/s的速度匀速走向长度为L4=9m的人行道。图乙为卡车的侧视图,货箱可视为质点,货箱与车之间的动摩擦因数为μ1=0.4,货箱距离车头的间距为d1=2.5m(重力加速度g取10m/s2),求:
(1)当司机发现行人在图中位置时立即加速且以后加速度恒定,要保证卡车整体穿过人行道时,人还没有走上人行道,卡车的加速度最小为多少;
(2)当司机发现行人在图示位置时立即减速且以后加速度恒定,要保证不违反交规,且货箱不撞到车头,求卡车刹车时加速度大小需要满足的条件。
第二章 匀变速直线运动的研究
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.(2025春 衢州期末)如图所示,一只小鸟停在一根电线杆上A点,现从A点飞到另一根电线杆上B点。对此过程,下列说法正确的是( )
A.研究小鸟飞行姿态时可将其视为质点
B.只要小鸟沿直线AB飞行,时间一定最短
C.无论小鸟怎么飞,小鸟的位移都相同
D.沿直线AB飞行,小鸟做匀速直线运动
【考点】匀变速直线运动的定义与特征;质点;位移、路程及其区别与联系.
【专题】定性思想;推理法;直线运动规律专题;推理论证能力.
【答案】C
【分析】根据质点的概念,位移和匀速直线运动知识进行分析解答。
【解答】解:A.研究小鸟飞行姿态时,小鸟的大小和形状不可忽略,不可将其视为质点,故A错误;
B.只要小鸟沿直线AB飞行,由于飞行速度不确定,时间不一定最短,故B错误;
C.根据位移的概念,无论小鸟怎么飞,小鸟的位移都相同,故C正确;
D.沿直线AB飞行,小鸟不一定做匀速直线运动,故D错误。
故选:C。
【点评】考查质点的概念,位移和匀速直线运动知识,会根据题意进行准确分析解答。
2.(2025春 赤坎区校级期末)有一辆汽车在平直公路上匀速行驶,驾驶员突然看到正前方十字路口有一路障,他立即采取刹车,若刹车后汽车做匀减速直线运动,第1s内的位移为7m,第2s内的位移为5m,此后继续运动一段时间而未发生事故,下列说法正确的是( )
A.汽车做匀减速直线运动的加速度大小为1m/s2
B.汽车刹车时的初速度大小为8m/s
C.汽车从刹车到停止所需时间为5s
D.汽车刹车至静止总位移大小为24m
【考点】提前停止类问题;计算停车的时间、速度或位移.
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题;推理论证能力.
【答案】B
【分析】根据逐差公式计算加速度;根据位移—时间公式计算初速度;根据速度—时间公式计算刹车时间;根据平均速度计算刹车距离。
【解答】解:A.设汽车的初速度为v0,规定初速度方向为正方向,设加速度为a,根据匀变速直线运动的推论Δx=aT2,其中Δx=x2﹣x1=5m﹣7m=﹣2m,T=1s,联立解得加速度a=﹣2m/s2,故加速度大小为2m/s2,故A错误;
B.汽车在第1s内的位移,代入数据解得v0=8m/s,故B正确;
C.汽车从刹车到停止所需的时间,故C错误;
D.汽车的刹车距离为,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了对运动学公式的熟练掌握情况,注意在汽车刹车问题中,要避免掉入刹车陷阱。
3.(2024秋 上城区校级期末)对于一个做自由落体运动的物体,其v﹣t图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【考点】自由落体运动的规律及应用.
【专题】定性思想;推理法;自由落体运动专题;推理论证能力.
【答案】D
【分析】根据自由落体运动的特点分析。
【解答】解:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,做自由落体运动的物体,其初速度为零,速度随时间均匀增加,v﹣t图像是一条倾斜的直线,故D正确,ABC错误。
故选:D。
【点评】自由落体运动是初速度为零,加速度为g的匀加速直线运动。本题考查对自由落体运动相关运动学特征的分析。
4.(2025春 济南期末)如图所示,物块在足够长光滑斜面上的O点(未标出)由静止释放,从经过P点开始计时,物块在连续相等时间内通过的位移分别为L、2L、3L、…、nL,则OP的距离为( )
A. B. C. D.L
【考点】连续相等时间内的运动比例规律.
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题;推理论证能力.
【答案】A
【分析】先根据逐差公式计算出物块的加速度,根据平均速度公式解得物块经过P点下方点的速度,然后根据速度—位移公式计算。
【解答】解:设物块的加速度大小为a,连续相等的时间为t,根据逐差公式有L=at2,距离P点为L的点的速度大小为v,则OP,联立解得OP,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了运动学公式是基本应用,基础题。
5.(2025春 玉林期末)高铁因其高效便捷而成为人们出行常选的交通工具。一列长209m的高铁列车从车头到达站台端点到最终停下,历时60s,停下时车尾超过该端点恰好150m。若将列车进站过程视为匀减速直线运动,则列车车头驶入站台端点时速度的大小约为( )
A.5.84m/s B.8.16m/s C.11.96m/s D.16.32m/s
【考点】匀变速直线运动位移与时间的关系.
【专题】定量思想;模型法;直线运动规律专题;分析综合能力.
【答案】C
【分析】列车做匀减速直线运动,确定总位移,再根据求解初速度大小。
【解答】解:列车做匀减速直线运动,总位移为车长加上车尾超过端点的距离,即x=209m+150m=359m
设列车车头驶入站台端点时速度的大小为v0,则,解得v0=11.96m/s,故ABD错误,C正确。
故选:C。
【点评】解答本题时,要明确列车的运动情况,分析已知条件,灵活选择运动学公式。
6.(2025春 邢台期末)如图所示,直尺的正下方有一A点(未画出),A点到直尺下端的距离等于直尺的长度。直尺由静止释放,直尺下半段通过A点的时间间隔为Δt1,直尺上半段通过A点的时间间隔为Δt2。则Δt1:Δt2为( )
A. B.
C. D.
【考点】连续相等位移内的运动比例规律.
【专题】定量思想;推理法;自由落体运动专题;理解能力.
【答案】B
【分析】选择对应的研究过程,根据匀变速直线运动规律求解时间。
【解答】解:设尺子总长度为L,根据自由落体运动公式得,
所以直尺下端运动到A点所用时间,解得,
根据自由落体运动公式得直尺中间点运动到A点所用时间,解得,
所以直尺下半段通过A点所用时间。
根据自由落体运动公式得直尺上端到A点所用时间,解得,
直尺上半段通过A点所用时间,
则。故ACD错误,B正确。
故选:B。
【点评】本题主要考查了匀变速运动规律的运用,知道一段匀加速运动时间可以等于两段初速度为零的匀加速直线运动时间之差。
7.(2025春 佳木斯校级期末)某同学做研究匀变速直线运动的实验,通过定滑轮用钩码拖拽小车,使得小车由静止开始做匀加速直线运动,测得小车在第5s内的位移是27m,则( )
A.小车在2s末的速度是20m/s
B.小车在第5s内的平均速度是9m/s
C.小车在第2s内的位移是9m
D.小车在5s内的位移是125m
【考点】匀变速直线运动中的平均速度的应用(平均速度的推论).
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题;推理论证能力.
【答案】C
【分析】本题要正确区分第t秒末,t秒内,然后使用合理的运动学公式即可解决。
【解答】解:A、第5s内的位移为4s末的位移和5s末的位移差,设加速度大小为a,由题意可得:
解得:a=6m/s2
由速度与加速度的关系,小车在2s末的速度为v1=at1=12m/s,故A错误;
B、小车在第5s内的平均速度为位移和时间的比值,即,故B错误;
C、小车在第2s内的位移为:,故C正确;
D、小车在5s内的位移为:,故D错误。
故选C。
【点评】本题主要考察学生对第t秒初,第t秒末,t秒内的理解,以及运动学公式的使用。
8.(2025春 海口期末)将一小球(可视为质点),从距地高h=15m处,以初速度v0=10m/s竖直向上抛出不计空气阻力,重力加速度为g=10m/s2,则小球从抛出到落地经过的时间为( )
A.1s B.2s C.3s D.4s
【考点】竖直上抛运动的规律及应用.
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题.
【答案】C
【分析】物体做竖直上抛运动,可以看作加速度为﹣g的匀减速直线运动,由速度﹣时间公式即可求上升的时间,根据位移—时间关系求解下落的时间
【解答】解:上升过程时间为:t1s=1s
上升的高度为:h′m=5m
自由落体过程有:H=h+h′
可得:t22s
从抛出到落地经历的时间为:t=t1+t2=3s,故C正确;
故选:C。
【点评】竖直上抛运动是常见的运动,是高考的热点,也可将将竖直上抛运动看成一种匀减速直线运动,这样处理比较简单,注意位移的方向。
二.多选题(共4小题)
9.(2025春 威海期末)如图所示,小球由地面竖直向上做匀减速直线运动,加速度大小为10m/s2,向上运动过程中依次通过A、B、C三点,三点距地面的高度分别为2.0m、3.4m、4.4m,若A到B和B到C的时间均为t,小球能达到的最高点距地面的高度为h。下列说法正确的是( )
A.t=0.1s B.t=0.2s C.h=5.2m D.h=5.8m
【考点】相等时间间隔内位移之差与加速度的关系.
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题;推理论证能力.
【答案】BC
【分析】由匀变速直线运动的推论Δx=at2以及某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度结合速度—位移关系求解。
【解答】解:AB.小球由地面竖直向上做匀减速直线运动,由匀变速直线运动的推论Δx=at2
AB间位移xAB=(3.4﹣2.0)m=1.4m
BC间位移xBC=(4.4﹣3.4)m=1.0m
则Δx=xBC﹣xAB=(1.0﹣1.4)m=﹣0.4m
加速度大小为10m/s2,即加速度a=﹣10m/s2
则t=0.2s,故A错误,B正确;
CD.根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,AC段的平均速度等于B点的瞬时速度
则B点的速度
从B点到最高点,根据
可得B点到最高点的距离
所以最高点距地面高度h=(3.4+1.8)m=5.2m,故C正确,D错误。
故选:BC。
【点评】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论,并能灵活运用,有时运用推论求解会使问题更加简捷。
10.(2025春 佳木斯校级期末)对于自由落体运动(g=10m/s2),下列说法正确的是( )
A.在前1s内、前2s内、前3s内的位移大小之比是1:4:9
B.在相邻两个1s内的位移之差都是10m
C.在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度大小之比是1:2:3
D.在1s末、2s末、3s末的速度大小之比是1:3:5
【考点】自由落体运动的规律及应用.
【专题】定量思想;推理法;自由落体运动专题;推理论证能力.
【答案】AB
【分析】自由落体运动是指物体仅在重力的作用下由静止开始下落加速度为g的匀加速直线运动,根据自由落体运动规律以及相关推论分析求解。
【解答】解:A.物体做自由落体运动,则
设前1 s内、前2 s内、前3 s内的位移分别是h1、h2、h3,可得
h1:h2:h3=1:4:9
故A正确;
B.根据匀变速直线运动连续相等的时间间隔内的位移差相等的特性可知
Δx=gT2
代入相关数据可得
Δx=10m
故B正确;
C.根据匀变速直线运动平均速度的公式可知
由于每段的时间相等,所以平均速度之比即为该段的位移之比。根据A选项分析可知
h1:h2:h3=1:4:9
设第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度分别为,位移分别为h01、h12、h23,则
故C错误;
D.根据自由落体运动速度与时间的关系可知
v=gt
设1 s末、2 s末、3 s末的速度分别是v1、v2、v3,将t1=1s、t2=2s、t3=3s分别代入公式可得
v1:v2:v3=1:2:3
故D错误。
故选:AB。
【点评】本题考查自由落体运动的规律,解题关键是掌握自由落体运动规律,并能选择合适的公式进行求解。
11.(2025春 白银校级期末)小球从靠近竖直砖墙的某位置由静止释放,用频闪方法拍摄的小球位置如图中0、1、2、3、4所示。已知连续两次闪光的时间间隔均为T,每块砖的厚度为d,重力加速度为g,空气阻力不计。由此可知( )
A.小球下落过程中的加速度大小为
B.小球经过位置2时的瞬时速度大小为2gT
C.小球经过位置3时的瞬时速度大小为3gT
D.小球从位置1到位置4过程中的平均速度大小为
【考点】相等时间间隔内位移之差与加速度的关系;匀变速直线运动中的平均速度的应用(平均速度的推论).
【专题】定量思想;推理法;自由落体运动专题;推理论证能力.
【答案】AD
【分析】根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出2点和3点的瞬时速度,结合连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度,结合平均速度公式求出小球从位置1运动到位置4过程中的平均速度大小。
【解答】解:A.由匀变速直线运动的推论Δx=aT2
可得小球在下落过程中的加速度为
故A正确;
B.匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可得小球经过位置2时的瞬时速度大小为
故B错误;
C.小球经过位置3时的瞬时速度大小为
故C错误;
D.小球从位置1运动到位置4过程中的平均速度大小
故D正确。
故选:AD。
【点评】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的两个重要推论:1、在某段时间内的平均速度等于中间件时刻的瞬时速度;2、在连续相等时间内的位移之差是一恒量。
12.(2025 沛县学业考试)若火箭发射过程中某段时间内火箭速度的变化规律为v=(2t+4)m/s,由此可知这段时间内( )
A.火箭的初速度为2m/s
B.火箭的加速度为4m/s2
C.在3s末,火箭的瞬时速度为10m/s
D.火箭做匀加速直线运动
【考点】匀变速直线运动速度与时间的关系.
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题;推理论证能力.
【答案】CD
【分析】根据匀变速直线运动的速度—时间公式得出火箭的初速度和加速度,结合速度—时间公式求出3s末的速度。
【解答】解:AB.根据匀变速直线运动速度—时间公式
v=v0+at
可知,火箭的初速度为4m/s,火箭的加速度为2m/s2。故AB错误;
C.在3s末,火箭的瞬时速度为
v=v0+at=(2×3+4)m/s=10m/s
故C正确;
D.根据题目中的火箭速度的变化规律为
v=(2t+4)m/s
可知火箭做加速度为2m/s2的匀加速直线运动。故D正确。
故选:CD。
【点评】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的速度—时间公式,并能灵活运用,基础题。
三.填空题(共4小题)
13.(2025 银川校级一模)某校学习兴趣小组在“探索小车速度随时间变化的规律”实验中,所用电源的频率为50Hz,某次实验得出的纸带如图所示。舍去前面比较密集的点,从O点开始,依次测出连续的A、B、C各点与O点之间的距离为d1=1.2cm,d2=2.6cm,d3=4.2cm,则小车运动的加速度a= 5.0 m/s2。(结果保留2位有效数字)
【考点】探究小车速度随时间变化的规律.
【专题】定量思想;实验分析法;直线运动规律专题;实验探究能力.
【答案】5.0。
【分析】根据逐差法计算小车运动的加速度。
【解答】解:根据匀变速直线运动推论可得Δx=aT2
可得小车运动的加速度为
故答案为:5.0。
【点评】本题关键掌握纸带数据的处理方法。
14.(2024秋 厦门期末)一辆汽车以108km/h的速度在平直的公路上做匀速直线运动,突然发现前方有一障碍物,司机反应0.5s后刹车,刹车的加速度大小为6m/s2,恰好没有撞到障碍物,则刹车后6s内汽车的位移为 75 m,发现障碍物时汽车与障碍物距离为 90 m。
【考点】计算停车的时间、速度或位移.
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题;推理论证能力.
【答案】75;90
【分析】根据速度—时间公式求出汽车刹车的时间,根据位移—时间公式求出刹车后6s内的位移。
【解答】解:汽车匀速直线运动的速度
刹车时间
刹车后6s内汽车的位移即5s内的位移
反应时间内的位移
x0=v0t0=30×0.5m=15m
发现障碍物时汽车与障碍物距离
x=x0+x1=15m+75m=90m
故答案为:75;90。
【点评】本题考查匀变速直线运动的规律,解题关键是掌握匀变速直线运动位移—时间公式和位移—速度公式。末速度为0的匀减速直线运动可逆向看作初速度为0的匀加速直线运动。
15.(2024秋 闵行区期末)在高度180m处有两只气球(气球a和气球b),以相同速度10m/s分别匀速上升和匀速下降,此时,在这两只气球上各掉出一物体,则这两个物体落到地面时的时间差 2 s,所经过的路程差 10 m。(物体空气阻力不计)
【考点】竖直上抛运动的规律及应用;自由落体运动的规律及应用.
【专题】信息给予题;定量思想;推理法;自由落体运动专题;理解能力.
【答案】2;10。
【分析】根据竖直上抛运动规律求时间;根据匀加速运动规律求时间,再求时间差;根据运动学公式求做竖直上抛运动的物体的上升的最大高度,再求路程差。
【解答】解:随气球上升的物体离开气球后做竖直上抛运动,设落地时间为t1
取向下为正方向,根据竖直上抛运动规律:
随气球上升的物体离开气球后做匀加速直线运动,设落地时间为t2
取向下为正方向,根据
时间差Δt=t1﹣t2
代入数据联立解得:Δt=2s
做竖直上抛运动的物体,从抛出点上升的最大高度
两物体Δs=2H+h﹣h=2H=2×5m=10m
故答案为:2;10。
【点评】无论竖直上抛运动还是竖直下抛运动都是加速度a=g的匀变速直线运动;随气球上升的物体脱离气球时,并不会立即下落,要先向上做匀减速运动,到达最高点再下落。
16.(2024春 黄浦区校级期中)科技馆中有一个展品(展品周围环境较暗),该展品有一个不断均匀滴水的龙头(刚滴出的水滴速度为零),在平行频闪光源的照射下,可以观察到一种奇特的现象:只要耐心地缓慢调节水滴下落的时间间隔,在适当的情况下,看到的水滴好像都静止在各自固定的位置不动,如图中A、B、C、D所示。该展品的最大高度为2m,重力加速度g=10m/s2。要想出现图中的这一现象,滴水时间间隔应为T= 0.2 s,若将目前的光源闪光频率f略微调大一些,则将观察到的奇特现象为 水滴在逐渐上升 。
【考点】自由落体运动的规律及应用.
【专题】定量思想;推理法;自由落体运动专题;理解能力.
【答案】0.2s,水滴在逐渐上升
【分析】水滴做自由落体运动,只要缓慢调节水滴的时间间隔,即每隔相等时间滴一滴水,只要每隔相等时间闪光一次,就会看到水滴好像静止不动,每滴一滴水的时间间隔和闪光的间隔相等。
【解答】每隔相等时间间隔滴一滴水,以及每隔相等时间闪光一次,会看到水滴好像静止不动。根据
Δy=gT2
得
T=0.2s
若将目前的光源闪光频率f略微调大一些,闪光的周期变短,则将观察到的奇特现象为水滴在逐渐上升。
故答案为:0.2s,水滴在逐渐上升
【点评】解决本题的关键知道滴水的时间间隔和闪光的间隔相等,以及掌握匀变速直线运动的推论,在相邻的相等时间间隔内的位移之差是一恒量,即Δx=aT2。
四.解答题(共4小题)
17.(2025春 保定期末)如图所示为“眼疾手快”游戏装置示意图,游戏者需接住从支架上随机落下的圆棒。已知圆棒长为0.2m,圆棒下端距水平地面1.8m。某次游戏中一未被接住的圆棒下落经过A、B两点,A、B间距0.4m,B点距离地面1.2m。圆棒下落过程中始终保持竖直,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)圆棒下端到达A点时的速度大小;
(2)圆棒经过AB段所需的时间。
【考点】自由落体运动的规律及应用.
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题;推理论证能力.
【答案】(1)圆棒下端到达A点时的速度大小等于2m/s;
(2)圆棒经过AB段所需的时间等于0.2s。
【分析】(1)求出圆棒下端到A点间距,根据速度—位移关系求解下端到达A点时的速度大小;
(2)求出圆棒上端到B点间距,根据位移—时间关系求解圆棒经过AB段所需的时间。
【解答】解:(1)圆棒下端到A点间距
h1=1.8m﹣0.4m﹣1.2m=0.2m
根据速度与位移的关系有
解得
v1=2m/s
(2)圆棒下端到达A点过程,圆棒下端到达A点过程,根据位移公式有
解得
t1=0.2s
圆棒上端到B点间距
h2=1.8m﹣1.2m+0.2m=0.8m
圆棒上端到达B点过程,根据位移公式有
解得
t2=0.4s
则圆棒经过AB段所需的时间
t=t2﹣t1,解得t=0.2s
答:(1)圆棒下端到达A点时的速度大小等于2m/s;
(2)圆棒经过AB段所需的时间等于0.2s。
【点评】熟练掌握并深刻理解运动学的基础公式及导出公式,结合公式法、分段法等解题技巧,才能在解答此类题目时游刃有余。
18.(2025春 廊坊期末)某游客欲乘公交车去某景点,距离公交站点还有48m时公交车以v0=8m/s的速度恰好从游客旁边经过,游客见状立即以某一速度匀速追赶公交车,与此同时,公交车立即做匀减速直线运动,恰好在站点减速为0,假设公交车在站点停留4s。公交车和游客均做直线运动,忽略公交车及站台的大小。
(1)求公交车减速的加速度大小;
(2)游客要在公交车再次启动前追上公交车,求游客匀速追赶的速度最小值;
(3)若游客以4m/s的速度追赶公交车,求追赶过程中游客与公交车的最远距离。
【考点】匀变速直线运动规律的综合应用;匀速物体追变速物体问题.
【专题】定量思想;推理法;追及、相遇问题;推理论证能力.
【答案】(1)公交车减速的加速度大小等于;
(2)游客匀速追赶的速度最小值等于3m/s;
(3)追赶过程中游客与公交车的最远距离等于12m。
【分析】(1)根据速度—位移关系求解加速度大小;
(2)游客追赶的时间小于汽车从减速到再次启动所经历的时间,结合运动学公式求解;
(3)游客与公交车速度相等,此时距离最大,结合位移—时间关系以及速度—时间关系求解。
【解答】解:(1)设公交车匀减速运动的加速度大小为a,根据运动学公式可得
解得加速度大小为
(2)设公交车到站时间为t1,则有v0﹣at1=0
解得t1=12s
公交车停留时间为Δt=4s
设游客到站用时为t2,因为t2≤t1+Δt
则有vt2=x
解得v≥3m/s
所以游客匀速追赶的速度至少是3m/s才能在公交车再次启动前追上公交车。
(3)设游客与公交车速度相等用时t3,此时距离最大,则有v0﹣at3=v
解得t3=6s
游客位移x1=vt3,解得x1=24m
公交车位移
则游客与公交车最远距离为Δx=x2﹣x1,解得Δx=12m
答:(1)公交车减速的加速度大小等于;
(2)游客匀速追赶的速度最小值等于3m/s;
(3)追赶过程中游客与公交车的最远距离等于12m。
【点评】追及相遇问题一定要把握三个点:①速度相等时一般距离不是最大就是最小;②位移关系;③时间关系。
19.(2025春 威海期末)在十字路口,绿灯亮时,A车从停车线由静止开始匀加速直线运动,加速度大小a1=2m/s2,t=5s后以相同的加速度大小匀减速直线运动直至停下;绿灯亮时,相邻车道的B车从停车线后方L=20m处,以初速度v0=6m/s、加速度大小a2=1m/s2匀加速追赶A车。求:
(1)A车从启动到停下的总路程;
(2)B车追上A车用的时间。
【考点】匀变速直线运动规律的综合应用;变速物体追匀速物体问题.
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题;推理论证能力.
【答案】(1)A车从启动到停下的总路程等于50m;
(2)B车追上A车用的时间等于6s。
【分析】(1)根据位移—时间关系求解A车加速阶段所走位移,减速过程可以看作反向加速过程,两段位移相加等于总位移;
(2)前5s根据位移关系可知B并未追上A,5s后根据位移相等于求解B车追上A车用的时间。
【解答】解:(1)A车加速阶段所走位移
此时A车的速度vA=a1t,解得vA=10m/s
减速过程可以看作反向加速过程,所以减速过程位移x2=x1
故x=x1+x2,解得x=50m
(2)前5s,以A车出发点为原点,A车位置为xA=x1=25m
B车位置为
所以此时并未追上,且间距为Δx=x1﹣xB,解得Δx=2.5m
此时B车的速度vB=v0+a2t,解得vB=11m/s
设再运动t1时间追上,即
解得t1=1s
所以t总=t+t1,解得t总=6s
答:(1)A车从启动到停下的总路程等于50m;
(2)B车追上A车用的时间等于6s。
【点评】此题考查匀变速运动规律的应用以及追及相遇问题,要掌握住利用位移关系求解两者何时相遇。
20.(2025春 新洲区校级期末)《中华人民共和国道路交通安全法》规定,在没有信号灯的路口行人一旦走上人行道,机动车车头便不能越过停止线。如图甲所示,一长度为D=5m的卡车以v0=10m/s的初速度向左行驶,车头距人行道为L1=40m,人行道宽度为L2=5m。同时,一距离路口为L3=3m的行人以v1=1m/s的速度匀速走向长度为L4=9m的人行道。图乙为卡车的侧视图,货箱可视为质点,货箱与车之间的动摩擦因数为μ1=0.4,货箱距离车头的间距为d1=2.5m(重力加速度g取10m/s2),求:
(1)当司机发现行人在图中位置时立即加速且以后加速度恒定,要保证卡车整体穿过人行道时,人还没有走上人行道,卡车的加速度最小为多少;
(2)当司机发现行人在图示位置时立即减速且以后加速度恒定,要保证不违反交规,且货箱不撞到车头,求卡车刹车时加速度大小需要满足的条件。
【考点】匀变速直线运动规律的综合应用.
【专题】定量思想;方程法;直线运动规律专题;理解能力.
【答案】(1)当司机发现行人在图中位置时立即加速且以后加速度恒定,要保证卡车整体穿过人行道时,人还没有走上人行道,卡车的加速度最小为;
(2)当司机发现行人在图示位置时立即减速且以后加速度恒定,要保证不违反交规,且货箱不撞到车头,卡车刹车时加速度大小需要满足1.25m/s2≤a≤5m/s2。
【分析】(1)根据匀变速直线运动的公式,计算卡车加速度;
(2)根据题目中所给条件求解临界加速度。
【解答】解:(1)设卡车整体恰好穿过人行道时人刚好走上人行道,则L3=v1t,
联立解得
(2)设卡车车头刚好停在停止线处,则有
求得t1=8s
此时行人已经走上停止线,恰好不违反交规,对应的加速度大小为
设卡车停下后货箱刚好不撞到车头,卡车的加速度大小为a2,货箱的加速度大小为a3,则μ1mg=ma3,
求得
故卡车刹车时加速度大小需要满足的条件为1.25m/s2≤a≤5m/s2。
答:(1)当司机发现行人在图中位置时立即加速且以后加速度恒定,要保证卡车整体穿过人行道时,人还没有走上人行道,卡车的加速度最小为;
(2)当司机发现行人在图示位置时立即减速且以后加速度恒定,要保证不违反交规,且货箱不撞到车头,卡车刹车时加速度大小需要满足1.25m/s2≤a≤5m/s2。
【点评】本题关键在于分阶段分析运动过程,利用匀速直线运动公式计算时间,结合牛顿第二定律分析货箱与卡车的相对运动,合理应用公式。
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