人教版（2019） 必修 第一册 第一章 运动的描述 3 位置变化快慢的描述——速度同步练习（含解析）

3.位置变化快慢的描述-速度
一、单选题
1.关于速度的描述，下列说法中正确的是(　　)
A. 图甲中，电动车限速20km/h，指的是平均速度大小
B. 图乙中，子弹射出枪口时的速度大小为500m/s，指的是平均速度大小
C. 图丙中，某运动员百米跑的成绩是12s，则他冲刺时的速度大小一定为8.33m/s
D. 图丁中，京沪高速铁路测试时列车最高时速可达484km/h，指的是瞬时速度大小
2.我国在无人机领域处于世界领先行列，如图所示为一架无人机在程序控制下沿水平方向运动的x-t图像，下图中与之对应的v-t图像是(　　)
A. B.
C. D.
3.如图所示，带有挡光片的小车从倾斜导轨的顶端由静止开始加速下滑，小车滑行一段距离后通过光电门。当挡光片的宽度为时，测得小车通过光电门的平均速度为；换用宽度为的挡光片，在其他条件不变的情况下，仍让小车从倾斜导轨的顶端由静止开始加速下滑，测得挡光片通过光电门的平均速度为。若，且开始运动时挡光片前端到光电门的距离相同，则以下关系正确的是（　　）
A. B. C. D.
4.一质点做单向直线运动，在前路程内平均速率为，后路程内平均速率为，则整个过程中平均速度的大小为(　　)
A. B. C. D. 无法计算
5.周日下午天气晴朗，小明独自一人从山脚爬上山顶，然后又从原路返回到山脚，上山的平均速率为，下山的平均速率为，则往返的平均速度的大小和平均速率是(　　)
A. B.
C. D.
6.如图所示，2024年9月25日我国从海南发射了一枚东风—31AG导弹，先进入大气层外的亚轨道空间，后返回大气层，最高速度可达8500m/s，经过23分40秒后准确落在了距离海南约12000公里外的预定地点，向世界展示了我国的战略核威慑能力。下列说法正确的是(　　)
A. 8500m/s是最大速率 B. 8500m/s是平均速度
C. 23分40秒是指时刻 D. 飞行的路程12000公里
7.小李在网络上观看“神舟十一号”飞船发射视频，分别截取火箭发射后第6s末和第8s末的图片，如图所示，他又上网查到运载“神舟十一号”的长征二号FY11运载火箭全长58m，则火箭发射后第6s末至第8s末的平均速度最接近(　　)
A. 20m/s B. 10m/s C. 5m/s D. 2m/s
8.一汽车从甲地开往乙地做直线运动，前一半位移以速度v做匀速直线运动，后一半位移做匀减速直线运动，最后到达乙地时刚好停下，则全程的平均速度为(　　)。
A. B. C. D.
9.一质点沿一边长为2m的正方形轨道运动，每秒钟匀速移动1m，初始位置在bc边的中点A，沿逆时针方向运动，如图所示，B、C、D分别是cd、da、ab边的中点，则下列说法正确的是(　　)
A. 第4s末的瞬时速度为0.5m/s B. 前2s内的平均速度为m/s
C. 前2s内的平均速度为1m/s D. 前4s内的平均速率为0.5m/s
10.如图所示，用频闪照相的方法记录某同学的运动情况，若设定向右的方向为正方向，则下列图像能大致描述该同学运动情况的是(　　)
A. B.
C. D.
11.“区间测速”就是在两个抓拍点安装探头，测出同一辆车通过这两个点的时间，再根据两点间的距离算出该车在这一区间路段的平均车速，如果超过该路段的最高限速，即被判为超速。如图所示，在高速公路上有一段平直公路，抓拍点A、B相距22km，一辆轿车10点31分通过抓拍点A的速度为100km/h，10点41分通过抓拍点B的速度为110km/h，该路段最高限速120km/h。下列判断正确的是(　　)
A. 该轿车通过抓拍点A、B时会判为超速
B. 该轿车通过抓拍点A、B时不会判为超速，说明该车始终未超速
C. 该轿车在该区间内行驶会判为超速
D. 该轿车在该区间内行驶时速度一定小于110km/h
12.如图所示为一边长为1 m的立方体包装纸箱，有一只聪明的蚂蚁沿纸箱表面以最短的路程从顶点A到达顶点G用了10 s时间，则该过程中蚂蚁的平均速度大小和平均速率分别是(　　)
A. m/s、 m/s B. m/s、 m/s C. m/s、 m/s D. m/s、 m/s
13.利用频闪照相机可以研究小球的直线运动，如图所示是小球运动时多次曝光照片，相机闪光时间间隔是0.1 s，则在此拍摄的过程中，小球运动的平均速度大小为(　　)
A. 0.25 m/s B. 0.20 m/s C. 0.15 m/s D. 0.10 m/s
14.东京奥运会男子100米半决赛，中国选手苏炳添跑出了9秒83的优异成绩，打破亚洲纪录的同时，也杀入了决赛，成为首位闯入奥运会男子100米决赛的黄种人选手．假设会场用传感器记下了运动员苏炳添各位置与时间信息，如图所示．若运动员做直线运动，根据图中数据，下列分析正确的是(　　)
A. 运动员从起点到终点一直做匀速直线运动
B. 运动员前30米的平均速度大于前60米的平均速度
C. 可以推算出最后10米冲刺的平均速度
D. 可以推算出运动员冲线时的瞬时速度
15.某物体做直线运动的v－t图像如图所示．则关于物体在前8 s内的运动，下列说法正确的是(　　)
A. 物体在第4 s末改变运动方向 B. 第4 s末的速度大于第8 s末的速度
C. 第6 s末物体离出发点最远 D. 第8 s末物体离出发点最远
二、多选题
16.四只蚂蚁同时从圆形轨道的A点出发，分别沿ABC和ADE方向爬行，经过相同的时间分别到达B、C、D、E四个位置，以下说法正确的是(　　)
A. 爬到B、D位置的两只蚂蚁，位移相同
B. 爬到B、D位置的两只蚂蚁，路程可能相同
C. 爬到C、E位置的两只蚂蚁，平均速度相同
D. 爬到C、E位置的两只蚂蚁，平均速率可能相同
17.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2m/s，乙质点的速度为－4m/s，可知(　　)
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. 这里的正负号表示质点运动的方向
D. 若甲、乙两质点同时由同一点出发，则10s后甲、乙两质点相距20m
18.如图所示，一质点沿半径r=20cm的圆周自A点出发沿逆时针方向匀速率(速度大小不变)运动，在2s内运动圆周到达B点，π取3.14。则该过程中(　　)
A. 质点平均速度的大小为0.141m/s B. 质点平均速度的大小为0.471m/s
C. 质点平均速率为0.141m/s D. 质点平均速率为0.471m/s
19.位移传感器由发射器A和接收器B组成，发射器A能够发射红外线和超声波信号。将发射器固定在小车上，接收器固定在地面上。小车由静止开始做匀加速运动的同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，此后每间隔10s发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲。已知接收器接收到第一个红外线脉冲和第一个超声波脉冲的时差为 ，接收第二个红外线脉冲和第二个超声波脉冲的时差为1s。已知发射器A和接收器B均视为质点，不计红外线传播的时间，超声波在空气中传播速度为340m/s，则(　　)
A. AB起始相距425m
B. 小车远离接收器
C. 小车靠近接收器
D. 接收器第三个红外线脉冲和第三个超声波脉冲的时差为
三、填空题
20.做直线运动的物体，前时间内平均速度为2m/s，在余下的时间内平均速度为3.5 m/s，则全程的平均速度为________m/s；若前的位移内的平均速度为2m/s，余下的位移的平均速度为3.5m/s，则全程的平均速度为________m/s。
21.光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．图乙中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出)，让滑块d从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.5×10－2 s和1.0×10－2 s，滑块d的宽度为0.25 cm，可测出滑块通过光电门1的速度v1＝________ m/s，滑块通过光电门2的速度v2＝________ m/s.（保留2位有效数字）
四、实验题
22.(1)打点计时器和数字计时器是高中物理研究物体运动中重要的实验仪器，下图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的打点计时器，图丙为连接光电门的数字计时器。请回答下面的问题：
①图甲是　　　　　(填“电磁”或“电火花”)打点计时器，电源采用的是　　　　　　(填“交流4~6V”、“交流220V”、四节干电池)；
②图丙中，若已知物体挡光宽度为d，物体经过光电门用时t，则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为v=　　　　。
(2)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器每隔0.02s打一次点，纸带上计数点的间距如图所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
①部分实验步骤如下：
A．测量完毕，关闭电源，取出纸带
B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车
C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
D．把打点计时器固定在平板上，让纸穿过限位孔，上述实验步骤的正确顺序是：　　　(用字母填写)
②图中标出的相邻两计数点的时间间隔T=　　　　　s；
③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=　　　　　 (用字母表示)。
23.某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，使用的是照明电路中“220V　50Hz”的交流电，记录的纸带如图所示，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。
(1)纸带在A、D间的平均速度为　　m/s，在A、C间的平均速度为　　　　m/s，B点的瞬时速度更接近于　　　　m/s。(结果保留2位有效数字)
(2)如果交变电流的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，那么速度的测量值与实际值相比　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
24.某同学在“用打点计时器测小车速度”的实验中，记录了被小车拖动的纸带的运动情况，先后在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s。
(1)在实验中，使用打点计时器时应　　　　　　　(填“先释放纸带再接通电源”或“先接通电源再释放纸带”)。
(2)根据图中的点迹判断小车的运动性质是　　　　　　　，你的判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)C点的瞬时速度为　　　　　　　m/s。
25.如图甲所示是电火花打点计时器的示意图。
(1)电火花打点计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用　　　　　(选填“交流”或“直流”)电源，其工作时的基本步骤如下：
A．当纸带完全通过电火花打点计时器后，立即关闭电源
B．将电火花打点计时器电源插头插入相应的电源插座
C．将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花打点计时器
D．接通开关，听到放电声后拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是　　　　　　　　(按顺序填写步骤编号)。
(2)如图乙是某同学在做实验中获得的一条纸带，A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，打点计时器的电源频率为50Hz，从图中读出A、D两点间距x=　　　cm，AD段的平均速度=　　　　　　　m/s(保留两位小数)。
五、计算题
26.测量员是这样利用回声测距离的：他站在峭壁之前某一位置鸣枪，经过1.00s听到回声，已知声速为340m/s，则测量员能测出他与峭壁间的距离为170m．与此类似，如图所示是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪向车辆发出超声波脉冲信号，并接收经车辆反射的超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出车辆的速度．在某次测速过程中，超声波测速仪对某一汽车共发射两次信号，接收到两次返回的信号，数据如下：
已知超声波在空气中传播的速度是340m/s，若汽车沿直线匀速行驶，求：
(1)汽车在反射两个超声波信号之间的时间内前进的距离．
(2)汽车的速度(保留一位小数)．
27.在校运会上，某位参加100m赛跑的运动员的成绩是11s。(计算结果均保留1位小数)
(1)求该运动员在百米赛跑全过程的平均速度；
(2)若该运动员在前位移内的平均速度的大小为8m/s，求其在后位移的平均速度的大小；
(3)若该运动员在前时间内的平均速度的大小为8m/s，求其在后时间的平均速度的大小。
答案解析
1.【答案】D
【解析】电动车限速20km/h，指的是瞬时速度大小，不是平均速度大小，故A错误；子弹射出枪口时的速度大小与枪口这一位置对应，因此为瞬时速度大小，故B错误；根据运动员的百米跑成绩是12s可知，运动员的平均速度大小为8.33m/s，但其冲刺速度不一定为8.33m/s，故C错误；列车的最高时速指的是在安全情况下所能达到的最大速度，为瞬时速度大小，故D正确。
2.【答案】C
【解析】由于位移—时间图像的斜率表示无人机的速度，斜率的正负表示速度的方向，则在内，无人机的速度方向为正，且速度大小为，内斜率为零，说明无人机的速度为0，处于静止状态。内，无人机的速度为。
3.【答案】B
【解析】因为小车在倾斜轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，且开始运动时挡光片前端到光电门的距离相同，故宽度不同的挡光片前端到光电门时的速度都相同，设为。挡光片通过光电门的平均速度为挡光片通过光电门过程中的中间时刻的瞬时速度，设挡光片宽度为时通过光电门的时间为，小车通过光电门的平均速度；挡光片宽度为时通过光电门的时间为，挡光片通过光电门的平均速度，由于挡光片的宽度变化为，故通过光电门的时间变化，因此小车通过光电门的平均速度大于挡光片通过光电门的平均速度，即。故选B。
4.【答案】C
【解析】设整个过程中的位移为，根据题意前路程需要的时间为，后路程需要的时间为，则整个过程中平均速度的大小为。
5.【答案】D
【解析】往返的位移为零，根据平均速度公式，则平均速度的大小为零；平均速率等于路程与时间的比值，根据题意有。
6.【答案】A
【解析】8500m/s是描述某一时刻的运动快慢，是最大速率，而不是平均速度，故A正确，B错误；23分40秒是指是指一个过程，表示时间间隔，故C错误；12000公里是指从发射地到目标位置的直线距离，表示位移，故D错误。
7.【答案】A
【解析】由图可知火箭在第6s末箭尖与发射塔顶平齐，在第8s末发射塔与火箭的平齐，则平均速度。
8.【答案】B
【解析】设全程的位移为x，则有前一半位移所用时间为，后一半位移所用时间为，则全程平均速度为，ACD错误，B正确。
9.【答案】B
【解析】根据题意，质点每秒钟匀速移动1m，可知质点以恒定速率运动(破题关键)，则第4s末的瞬时速度为1m/s，前4s内的平均速率为1m/s，A、D错误；前2s内质点由A运动到B，位移为x=m，则平均速度为v=m/s，B正确，C错误。
10.【答案】A
【解析】从图片看出，该同学向左运动，速度始终为负．在运动过程中，相邻位置的距离先逐渐减小后逐渐增大，因频闪照相每次拍照的时间间隔相同，所以可知该同学的速度先减小后增大，能大致反映该同学运动情况的速度－时间图像是A.
11.【答案】C
【解析】通过抓拍点A的速度为vA=100km/h<120km/h，通过抓拍点B的速度为vB=110km/h<120km/h，则该轿车通过抓拍点A、B时不会判为超速，故A错误；由题可知10点31分，通过抓拍点A，10点41分通过抓拍点B，轿车行驶时间为t=10min=h，则轿车的平均速度为==132km/h>120km/h，则该轿车在该区间内行驶会判为超速，故B错误，C正确；轿车的平均速度为132km/h，故在该测速区间，该车某时刻的速度必然超过110km/h，故D错误。
12.【答案】A
【解析】根据几何关系，可得蚂蚁的位移为AG两点的直线距离，则有s＝ m，所以平均速度大小为＝＝＝ m/s，由题可知，展开ADHE面即可得蚂蚁所走过的最短路程，如图所示，根据几何关系，可得最短路程为smin＝AG＝ m＝ m，则平均速率为s＝＝＝ m/s，故选项A正确。
13.【答案】D
【解析】由题图可知小球运动的时间为t＝4Δt＝0.4 s，小球运动的位移为x＝5.50 cm－1.50 cm＝4.00 cm，则小球的平均速度大小为＝＝＝0.10 m/s，故选D。
14.【答案】C
【解析】运动员前30米的平均速度为v1＝≈8.04 m/s，运动员前60米的平均速度为v2＝≈9.54 m/s，因此运动员前30米的平均速度小于前60米的平均速度，所以运动员所做的运动不是匀速运动，故A、B错误；运动员最后10米的平均速度为v3＝＝m/s≈10.99 m/s，无法推算出运动员冲线时的速度，故D错误，C正确．
15.【答案】C
【解析】由题图知，第6 s末物体的速度方向由正向变为负向，运动方向发生改变，A错误；由题图知，第4 s末的速度为4 m/s，第8 s末的速度为－4 m/s，因此第4 s末和第8 s末的速度大小相等、方向相反，B错误；由题图知，物体在前6 s内沿正方向运动，在第6 s末改变运动方向，开始沿负方向运动，故第6 s末物体离出发点最远，C正确，D错误．
16.【答案】BD
【解析】爬到B、D位置的两只蚂蚁，位移大小相同，方向不同，路程可能相同，A错误，B正确；爬到C、E位置的两只蚂蚁，位移大小相同，方向不同，平均速度不同，路程可能相同，平均速率相同，C错误，D正确。
17.【答案】AC
【解析】因为速度是矢量，其正负号表示运动方向，速率是标量，在匀速直线运动中，速度的大小等于速率，故选项A、C正确，选项B错误；甲、乙两质点同时从同一点在同一直线上沿相反方向运动10s，从同一点分别沿相反方向前进了20m和40m，故此时两者相距60m，选项D错误．
18.【答案】AD
【解析】质点的位移是由A点指向B点的有向线段，则位移大小为线段AB的长度，由题图中几何关系可知位移大小x=r，故平均速度为v=≈0.141m/s；质点的路程为运动轨迹的长度，s=×2πr=×2π×20cm=94.2cm，故平均速率为v率==0.471m/s。A、D正确。
19.【答案】AC
【解析】根据运动学公式，可得AB起始相距为x1=vt1=340×1.25m=425m故A正确；由于接收到的红外线与超声波的时间差逐渐减小，可知小车靠近接收器运动，故B错误，故C正确；10s后两车相距为x2=vt2=340×1m=340m，根据位移 时间公式得x= a ，小车运动的加速度为 ，第三次发射红外脉冲后两车相距 ，接收器第三个红外线脉冲和第三个超声波脉冲的时差为 ，故D错误。
20.【答案】3　　2.8
【解析】设物体做直线运动，设运动总时间为t，前时间内的平均速度为v1，后时间内的平均速度为v2，则前一半时间的位移为：，后一半时间的位移为，故总位移为，则全程的平均速度为，设总位移为s，前的位移内的时间为，余下的位移的时间为，故总位移的平均速度为。
21.【答案】0.10　0.25
【解析】因为滑块通过光电门的时间很短，所以通过光电门的瞬时速度近似等于平均速度．由v＝得
v1＝ m/s＝0.10 m/s，v2＝ m/s
＝0.25 m/s.
22.【答案】(1)电磁　　交流4~6V　　　　(2)DCBA　　0.1　　
【解析】(1)图甲是电磁打点计时器，电源采用的是交流4~6V；
图丙中，因遮光片通过光电门的时间很短，则遮光片通过光电门的瞬时速度近似等于平均速度，则若已知物体挡光宽度为d，物体经过光电门用时t，则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为
(2)实验步骤的正确顺序是：DCBA
图中标出的相邻两计数点的时间间隔T=5×0.02s=0.1s
计数点5对应的瞬时速度大小计算式为
23.【答案】(1)0.44　0.40　0.40　(2)偏大
【解析】(1)所用电源的频率是50Hz，则打点计时器的打点周期是0.02s；每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，所以两个相邻的计数点的时间间隔为5×0.02s=0.1s。
纸带在A、D间的平均速度×10-2m/s=0.44m/s，纸带在A、C间的平均速度×10-2m/s=0.40m/s，B点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度，即0.40m/s。
(2)如果交变电流的频率是f=49Hz，计算时仍按50Hz计算，会使时间的测量值偏小，则速度的测量值比实际值偏大。
24.【答案】(1)先接通电源再释放纸带　(2)加速直线运动　小车在连续相等的时间内的位移越来越大　(3)0.479
【解析】(1)为充分利用纸带，在实验中，使用打点计时器时应先接通电源再释放纸带。
(2)根据题图中的点迹判断小车的运动性质是加速直线运动，判断依据是小车在连续相等的时间内的位移越来越大。
(3)C点的瞬时速度为vC==×10-2m/s=0.479m/s。
25.【答案】(1)交流　CBDA　(2)2.70　0.09
【解析】(1)电火花打点计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用交流电源；实验步骤遵循先安装器材后进行实验的原则，即先安装打点计时器，再安装纸带，先接通开关再拖动纸带，打完后要立即关闭电源，故步骤为CBDA。
(2)由题图中数据可以得出A点刻度1.00cm，D点刻度3.70cm，所以A、D两点间的距离为3.70cm-1.00cm=2.70cm；AD段的运动时间为t=3T=3×5×s=0.30s；AD段的平均速度==m/s=0.09m/s。
26.【答案】(1)17m　(2)16.2m/s
【解析】(1)由题意可知，0时刻发出第一次超声波信号，经过0.5s接收到返回信号，则汽车与测速仪间的距离为x1＝v声t1＝340×m＝85m，从1s时刻发出第二次超声波信号，经过0.6s接收到返回信号，则汽车与测速仪的距离为x2＝v声t2＝340×m＝102m，因此汽车在反射两次超声波信号之间的时间内前进的距离为d＝x2－x1＝102m－85m＝17m.
(2)汽车从第一次接收到信号到第二次接收到信号之间时间为Δt＝T1－T2＝1.3s－0.25s＝1.05s，则汽车的速度v＝＝m/s≈16.2m/s.
27.【答案】(1)9.1m/s　(2)9.8m/s　(3)9.8m/s
【解析】(1)运动员在百米赛跑全过程的平均速度为＝＝≈9.1m/s。
(2)设全程位移为3x，前位移内的平均速度为1＝8m/s，时间为t1。后位移的平均速度为2，时间为t2，由题意得x＝1t1，2x＝2t2，则整个过程的平均速度为＝＝，解得2≈9.8m/s。
(3)设全程时间为5t，前时间内的平均速度的大小为v1＝8m/s，位移为x1。后时间的平均速度为v2，位移为x2，则由题意得x1＝v1·2t，x2＝v2·3t
整个过程的平均速度为＝＝
解得v2≈9.8m/s。
第9页 共14页