鲁科版高中物理必修1第3章《匀变速直线运动的研究》单元测试(含解析)

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名称 鲁科版高中物理必修1第3章《匀变速直线运动的研究》单元测试(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 鲁科版
科目 物理
更新时间 2020-04-26 16:52:30

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第3章《匀变速直线运动的研究》
一、单选题(共12小题)
1.汽车以10 m/s的速度在平直公路上行驶,若它以加速度大小为2 m/s2进行刹车,则刹车时间是(  )
A. 5 s
B. 1 s
C. 3 s
D. 4 s
2.以10 m/s的速度行驶的汽车,紧急刹车后加速度大小为4 m/s2,则(  )
A. 刹车后2秒的位移为28 m
B. 刹车后2秒的位移为12.5 m
C. 刹车后3秒的位移为12 m
D. 刹车后3秒的位移为12.5 m
3.做直线运动的物体在t1、t3两时刻对应的纵坐标如图所示,下列结论正确的是(  )

A.t1、t3两时刻速度相同
B.t2时刻速度和加速度均为零
C.t1、t3两时刻加速度等值反向
D. 若t2=2t1,则可以求出物体的初速度为8 m/s
4.让小车拖着纸带从某一倾斜的木板上滑下,启动打点计时器在纸带上留下如图所示的点迹.已知打点周期为T,点迹间各段长度已标在图上.若要求得该过程中小车运动的平均加速度,下列计算公式中最合理的是(  )

A. 由x=at2得a=
B. 由Δx=aT2得a=
C. 由Δx=aT2得a=
D. 由Δx=aT2得a=
5.如图所示,一物体做匀加速直线运动,依次经过A、B、C三点,其中B是A、C的中点.已知物体在AB段的平均速度为3 m/s,在BC段的平均速度为6 m/s,则物体经过B点时的速度是(  )

A. 4 m/s
B. 4.5 m/s
C. 5 m/s
D. 5.5 m/s
6.两物体A、B的x-t图象如图所示,由图可知(  )

A. 从第3 s起,两物体运动方向相同,且vA>vB
B. 两物体由同一位置开始运动,但A比B迟3 s才开始运动
C. 在5 s内物体的位移相同,5 s末A、B相遇
D. 5 s内A、B的平均速度相等
7.下列关于匀变速直线运动的理解中正确的是(  )
A. 匀变速直线运动就是速度大小变化的直线运动
B. 加速度不变的运动就是匀变速直线运动
C. 匀变速直线运动的速度方向一定不变
D. 匀变速直线运动的加速度方向一定不变
8.某质点做直线运动,速度随时间变化的关系式为v=(2t+4)m/s,则对这个质点运动描述,正确的是(  )
A. 初速度为0
B. 加速度为4 m/s2
C. 在3 s末,瞬时速度为10 m/s
D. 做匀减速直线运动
9.一个质点从静止开始做匀加速直线运动,它在第3 s内与第6 s内通过的位移之比为x1∶x2,通过第3 m与通过第6 m时的平均速度之比为v1∶v2,则(  )
A.x1∶x2=5∶11,v1∶v2=1∶
B.x1∶x2=1∶4,v1∶v2=1∶
C.x1∶x2=5∶11,v1∶v2=(+)∶(+)
D.x1∶x2=1∶4,v1∶v2=(+)∶(+)
10.如图为一物体的速度-时间图象,根据图线作出以下几个判定,正确的是(  )

A. 物体始终沿正方向运动
B. 物体先沿负方向运动,在t=2 s后开始沿正方向运动
C. 物体始终沿负方向运动
D. 物体先沿正方向运动,在t=2 s后开始沿负方向运动
11.如图所示,根据打点计时器打出的纸带,判断哪条纸带表示物体做匀速运动(  )
A.
B.
C.
D.
12.一物体由静止开始做匀变速直线运动,在时间t内通过的位移为x,则它从出发开始经过的位移所用的时间为(  )
A.
B.
C.
D.t
二、实验题(共3小题)
13.某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度,实验装置如图所示,倾斜的球槽中放有若干个小铁球,闭合开关K,电磁铁吸住第1个小球.手动敲击弹性金属片M,M与触头瞬间分开,第1个小球开始下落,M迅速恢复,电磁铁又吸住第2个小球,当第1个小球撞击M时,M与触头分开,第2个小球开始下落……这样,就可测出多个小球下落的总时间.

(1)(多选)在实验中,下列说法正确的有(  )
A.电路中的电源只能选用交流电源
B.实验前应将M调整到电磁铁的正下方
C.用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度
D.手动敲击M的同时按下停表开始计时
(2)实验测得小球下落的高度H=1.980 m,10个小球下落的总时间T=6.5 s,可求出重力加速度g=________m/s2(结果保留两位有效数字)
(3)在不增加实验器材的情况下,请提出减小实验误差的两个办法.
(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δt磁性才消失,因此,每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δt,这导致实验误差,为此,他分别取高度H1和H2,测量n个小球下落的总时间T1和T2,他是否可以利用这两组数据消除Δt对实验结果的影响?请推导说明.
14.在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出)打点计时器接的是220 V、50 Hz的交变电流.他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐.(下述第(1)、(2)、(3)小题结果均保留两位有效数字)

(1)由以上数据计算打点计时器在打C点时,物体的瞬时速度vc是________ m/s;
(2)计算该物体的加速度a为________m/s2;
(3)纸带上的A点所对应的物体的瞬时速度vA=________ m/s;
(4)如果当时电网中交变电流的频率是f=49 Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏________(填“大”或“小”).
15.如图所示,装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮,固定在小车上,装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端,另一端系在小车上,一同学用装置甲和乙分别进行实验,经正确操作获得两条纸带①和②,纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点.



(1)任选一条纸带读出b、c两点间的距离为________
(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为________.纸带①和②上c、e两点间的平均速度①________(填“大于”“等于”或“小于”)②
三、计算题(共3小题分)
16.发射卫星一般应用多级火箭,第一级火箭点火后,使卫星向上匀加速运动的加速度为50 m/s2,燃烧30 s后第一级脱离;第二级火箭没有马上点火,所以卫星向上做加速度大小为10 m/s2的匀减速运动,10 s后第二级火箭启动,卫星的加速度为80 m/s2,这样经过1分半钟第二级火箭脱离时,卫星的速度多大?
17.火车机车原来的速度是36 km/h,在一段下坡路上加速度为0.2 m/s2.机车行驶到下坡末端,速度增加到54 km/h.求机车通过这段下坡路所用的时间.
18.如图所示,倾斜角度为37°的斜面,由AB和BC两部分组成,其中AB部分光滑,其长度为l=2 m,BC部分粗糙.物块P(可看成质点)从A点由静止释放,物块P在AB部分做匀加速直线运动,加速度大小为a1=4 m/s2,在BC部分做匀减速直线运动,加速度大小为a2=2 m/s2,到C点速度恰为零.求:
(1)物块P经过B点时速度大小;
(2)物块在斜面BC部分运动的时间及斜面BC的长度;
(3)若D点是BC的中点,求物块P经过D点时的速度大小.

四、填空题(共3小题)
19.某辆汽车在笔直公路上试车时的运动图象如图所示,则该汽车加速阶段的加速度大小为_______ m/s2,减速阶段的位移大小为________ m.

20.如图所示在“测量重力加速度”的实验中,如果打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大阻力,这样会导致测得的重力加速度______(填“偏大”或“偏小”).

21.如图,是某质点做直线运动的v-t图象,由图可知:此质点的加速度为________ m/s2,6 s内质点的位移为________ m.



答案解析
1.【答案】A
【解析】汽车刹车后做匀减速直线运动,设刹车时间为t,则有:t==s=5 s
2.【答案】D
【解析】设汽车减速到零需要的时间为t,已知初速度v0=10 m/s,加速度a=-4 m/s2
由速度时间关系式:0=v0+at,解得:t=2.5 s,即汽车刹车后只能运动2.5 s,以后物体静止不动.刹车后2秒的位移由位移时间关系式得:
x1=v0t1+at=10×2 m+×(-4)×22m=12 m,A、B错误;
刹车后3秒内的位移等于2.5 s内的位移:
x=v0t+at2=10×2.5 m+×(-4)×2.52m=12.5 m,C错误,D正确.
3.【答案】D
【解析】由题图知,t1、t3时刻的速度大小相同,但方向相反,A错误;t2时刻速度为零,但斜率不为零,说明加速度不为零,B错误;t1、t3时刻图象斜率相同,加速度相同,C错误;若t2=2t1,由于加速度相同,所以0~t1和t1~t2时间内速度的变化量Δv1=Δv2=-4 m/s,可得v0=8 m/s,D项正确.
4.【答案】D
【解析】根据图示实验数据,由匀变速运动推论Δx=aT2得:
a1=,a2=,加速度的平均值a==;
5.【答案】C
【解析】设物体的加速度是a,AC段的长度为2x,则AB段:2ax=v-v,AB=
BC段:2ax=v-v,BC=
联立以上4式,解得:物体在B点时的即时速度的大小:vB=5 m/s.
6.【答案】A
【解析】x-t图象的斜率表示速度,从第3 s起,A、B斜率都为正,且A的斜率大,A正确;由图象知A从x=5 m处开始运动,B物体从x=0处开始运动,B错误;由图象知A在5 s内位移为5 m,B位移为10 m,位移不相同,C错误;由平均速度公式得,5 s内:vA==m/s=1 m/s,==m/s=2 m/s,D错误.
7.【答案】D
【解析】匀变速直线运动的速度均匀变化,但速度大小变化的直线运动不一定是匀变速直线运动,A错;匀变速直线运动是加速度不变的运动,故加速度方向一定不变,但加速度不变的运动也可能是曲线运动,B错,D对;匀变速直线运动的速度方向可能是变化的,如以某初速度沿斜面向上做匀变速运动的物体的速度方向先是沿斜面向上,后又沿斜面向下,C错.
8.【答案】C
【解析】将题目中给出的速度公式与匀变速直线运动的速度公式v=v0+at比较可得:v0=4 m/s a=2 m/s2,初速度与加速度方向相同,质点做匀加速直线运动A、B、D错误; 根据速度v=v0+at得:v=4 m/s +2×3 m/s=10 m/s,C正确;初速度与加速度方向相同,做加速运动,D错误.
9.【答案】C
【解析】质点从静止开始做匀加速直线运动,它在连续相等的时间内的位移之比x1∶x2∶x3∶…∶xn=1∶3∶5∶…∶(2n-1),所以x3∶x6=(2×3-1)∶(2×6-1)=5∶11,B、D错误;连续相等位移上的时间之比为1∶(-1)∶(-)∶…∶(-),t3∶t6=(-)∶(-).所以v1∶v2=∶=(+)∶(+).故选C.
10.【答案】B
【解析】从图象中可看出v的正与负,0~2 s时间内速度为负,表示与规定的正方向相反;2~4 s内,速度为正,表示与规定的正方向一致.
11.【答案】B
【解析】在相同的时间内发生的位移相同,物体做匀速直线运动,打点计时器每隔一定时间打一个点,若做匀速直线运动,其点与点之间的间隔应相同,可知B正确.
12.【答案】B
【解析】设从出发到经过用时t′,则x=at2,=at′2,由以上两式得t′=,B正确.
13.【答案】(1)BD (2)9.4 (3)增加小球下落的高度 多次重复实验,结果取平均值(其他答案只要合理也可)
(4)由H1=g(-Δt)2和H2=g(-Δt)2,
可得g=,因此可以消去Δt的影响.
【解析】(1)电路中的电源的作用是为电磁铁通电,选用交流电源和直流电源都可以,故A错误,实验前应将M调整到电磁铁的正下方,以便于金属球敲击弹性金属征M,故B正确,用直尺测量金属球下端到M的同时按下停表开始计时,故D正确.
(2)实验测得小球下落的高度H=1.980 m,10个小球下落的总时间T=6.5 s,则t=0.65 s,根据H=gt2,求得g≈9.4 m/s2.
(3)增加小球下落的高度;多次重复实验,结果取平均值.(其他答案只要合理即可)
(4)由H1=g(-Δt)2和H2=g(-Δt)2,
可得g=,因此可以消去Δt的影响.
14.【答案】(1)0.16~0.17 (2) 0.40~0.45 (3) 0.070~0.080 (4)大
【解析】(1)每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,即相邻两个计数点的时间间隔是T=0.1 s,根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,有:vC==0.16 m/s;
(2)采用逐差法求解加速度,根据公式Δx=aT2,有EF-BC=3aT2,DE-AB=3aT2,得DF-AC=6aT2,得a=0.42 m/s2;
(3)由匀变速直线运动速度与时间关系式得:vA=vC-a(2T)=0.076 m/s
(4)若交变电流的频率是f=49 Hz时,相邻两个计数点的时间间隔T变大了,但做实验的同学并不知道,用了较小的T,所以引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏大.
15.【答案】(1)纸带①b、c两点间的距离为2.10 cm
纸带②b、c两点间的距离为2.40 cm
(2)纸带①c、e两点间的平速速度为1.13 m/s
纸带②c、e两点间的平均速度为1.25 m/s
小于
【解析】(1)因为刻度尺的最小刻度是1 mm,读数要估读到0.1 mm,选①纸带读出b、c两点间的距离为6.00 cm-3.90 cm=2.10 cm.选②纸带读出b、c两点间的距离为6.50 cm-4.10 cm=2.40 cm
(2)选①纸带读出c、e两点间的距离为4.50 cm,相对应的平均速度①=≈1.13 m/s,选②纸带读出c、e两点间的距离为5.00 cm,相对应的平均速度②==1.25 m/s
所以平均速度①小于②.
16.【答案】8600 m/s
【解析】整个过程中卫星运动不是匀变速直线运动,但可以分为三个匀变速直线运动处理:
第一级火箭燃烧完毕脱离时的速度v1=a1t1=50×30 m/s=1500 m/s,减速上升10 s后的速度
v2=v1-a2t2=(1500-10×10) m/s=1400 m/s,
第二级火箭熄火时的速度
v3=v2+a3t3=1400 m/s+80×90 m/s=8600 m/s.
17.【答案】25 s
【解析】初速度v0=36 km/h=10 m/s,末速度v=54 km/h=15 m/s,加速度a=0.2 m/s2.
由v=v0+at得:t==s=25 s.
故机车通过这段下坡路所用的时间为25 s.
18.【答案】(1)4 m/s (2)2 s 4 m (3)2m/s
【解析】(1)物块P经过B点的速度v=2a1l,
解得vB==m/s=4 m/s.
(2)物块在斜面BC部分运动的时间t==s=2 s,
由B到C,由v=2a2d得,d==m=4 m.
(3)物块由P到D,v-v=-2a2
代入数据解得vD=2m/s
19.【答案】1.5  150
【解析】根据速度图象可得,该汽车加速阶段的加速度大小为a==m/s2=1.5 m/s2;减速阶段的位移x=m=150 m.
20.【答案】偏小
【解析】实际实验中,如果打点计时器两限位孔不在同一竖直线上,使纸带通过时受到较大阻力,导致测得的重力加速度偏小.
21.【答案】-1 6
【解析】速度-时间图象的斜率表示加速度,a===-1 m/s2,负号表示加速度的方向与初速度方向相反.
速度-时间图象与时间轴围成的“面积”等于位移的大小,时间轴上方位移为正,时间轴下方位移为负,
故6 s内的位移:x=(×4×4-×2×2) m=6 m
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