中小学教育资源及组卷应用平台
3.匀变速直线运动的位移与时间的关系
1.判断下列说法是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)匀速直线运动物体的运动轨迹是它的x?t图像.( )
(2)匀变速直线运动的位移与时间成正比.( )
(3)做匀加速直线运动,它的末速度越大,它的位移越大.( )
(4)匀速直线运动表示任意相等时间的时间内,质点的位移都是相等的.( )
(5)x?t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动.( )
(6)公式v2-v=2ax是矢量式,一般选取地面为参考系.( )
知识点1 匀变速直线运动的位移公式
2.一物体运动的位移与时间关系为x=6t-4t2(t以s为单位),则( )
A.这个物体的初速度为12
m/s
B.这个物体的初速度为4
m/s
C.这个物体的加速度为8
m/s2
D.这个物体的加速度为-8
m/s2
3.小球以某一较大初速度冲上一足够长光滑斜面,加速度大小为6
m/s2,则小球在沿斜面上滑过程中最后一秒的位移是( )
A.2.0
m
B.2.5
m
C.3.0
m
D.3.5
m
4.一辆汽车以10
m/s的速度匀速行驶,遇到紧急情况,突然以大小为2
m/s2的加速度匀减速刹车,则从刹车开始计时,汽车在6
s内的位移是( )
A.24
m
B.25
m
C.60
m
D.96
m
知识点2 匀变速直线运动中位移与速度的关系
5.两个小车在水平面上做加速度相同的匀减速直线运动,若它们的初速度之比为1∶2,它们运动的最大位移之比为( )
A.1∶2
B.1∶4
C.1∶
D.2∶1
6.一可视为质点的物体以初速度v0=20
m/s从斜面底部沿光滑斜面匀减速向上滑动,当上滑距离x0=30
m时,速度减为v=10
m/s,物体恰滑到斜面顶部速度为零,则斜面长度为( )
A.40
m
B.50
m
C.32
m
D.60
m
知识点3 两大推论的应用
7.一颗子弹以大小为v的速度射入一墙壁但未穿出,射入深度为x,如果子弹在墙内穿行时做匀减速直线运动,则子弹在墙内运动的时间为( )
A.
B.
C.
D.
8.一质点做匀加速直线运动,第3
s内的位移是2
m,第4
s内的位移是2.5
m,那么以下说法中不正确的是( )
A.这2
s内平均速度是2.25
m/s
B.第3
s末瞬时速度是2.25
m/s
C.质点的加速度是0.125
m/s2
D.质点的加速度是0.5
m/s2
知识点4 初速度为零的匀加速直线运动规律的应用
9.一个物体从静止开始做匀加速直线运动,它在第1秒内与第2秒内位移大小之比为x1∶x2,在通过第1米时与通过第2米时的速度之比为v1∶v2,则( )
A.x1∶x2=1∶3 v1∶v2=1∶2
B.x1∶x2=1∶3 v1∶v2=1∶
C.x1∶x2=1∶4 v1∶v2=1∶2
D.x1∶x2=1∶4 v1∶v2=1∶
甲
10.情境1:如图甲所示是中国空军歼-15战机在航母甲板上起飞的情形.假设起飞甲板的长度为200
m,降落甲板的长度为90
m,歼-15战机起飞的最小速度为8
m/s,飞机在航母甲板上的平均加速度为5
m/s2.
情境2:如图乙所示,歼?15战机在航母甲板上降落时的速度达到60
m/s,为了使飞机安全降落,航母上装有阻拦索,可以使飞机在短距离内停止运动.
乙
问题:
(1)在情境1中,如果飞机从静止开始做匀加速直线运动,飞机在航母上能否正常起飞?如果不能,可以采用什么方法?
(2)在情境2中,如果航母静止,降落时在甲板上滑行的距离为90
m.飞机如果要安全降落,阻拦索对飞机产生的加速度是多少?
(3)对于v=v0+at,x=v0t+at2,v2-v=2ax三个公式,应用时在选择公式上应注意的问题是什么?对于匀减速直线运动,应该注意的问题是什么?
(限时45分钟,满分100分)
一、选择题(本题包含10个小题,每小题6分,共60分)
1.一物体做匀变速直线运动,下列说法中正确的是( )
A.物体的末速度一定与时间成正比
B.物体的位移一定与时间的平方成正比
C.物体的速度在一定时间内发生的变化与这段时间成正比
D.若为匀加速运动,速度和位移都随时间增加;若为匀减速运动,速度和位移都随时间减小
2.做匀变速直线运动的质点,它的位移随时间变化的规律是x=(24t-1.5t2)
m,则质点的速度为零的时刻是( )
A.1.5
s
B.8
s
C.16
s
D.24
s
3.一个做匀加速直线运动的物体,初速度v0=2.0
m/s,在第2
s内通过的位移是5
m,则它的加速度为( )
A.2.0
m/s2
B.0.5
m/s2
C.1.0
m/s2
D.1.5
m/s2
4.(多选)一做匀加速直线运动的物体的初速度为2
m/s,经过4
s后速度变为10
m/s,则物体在这4
s内的( )
A.平均速度大小为6
m/s
B.平均速度大小为8
m/s
C.位移大小为24
m
D.位移大小为32
m
5.现在的航空母舰上都有帮助飞机起飞的电磁弹射系统,已知某型号的战斗机在跑道上加速时产生的加速度为4.5
m/s2,起飞速度为50
m/s.若该飞机滑行100
m时起飞,则弹射系统必须使飞机具有的初速度为( )
A.20
m/s
B.30
m/s
C.40
m/s
D.10
m/s
6.一辆公共汽车进站后开始刹车,做匀减速直线运动.开始刹车后的第1
s内和第2
s内位移大小依次为9
m和7
m,则刹车后6
s内的位移是( )
A.20
m
B.24
m
C.25
m
D.75
m
7.从静止开始做匀加速直线运动的物体,在第1
s内、第2
s内、第3
s内的平均速度之比为( )
A.1∶3∶5
B.1∶4∶9
C.1∶8∶27
D.1∶16∶81
8.如图(a)为物体甲的x?t图像,图(b)为物体乙的v?t图像,则这两个物体的运动情况是( )
(a)
(b)
A.甲在整个t=6
s时间内运动方向发生改变,它通过的总位移为零
B.甲在整个t=6
s时间内运动方向一直不变,它通过的总位移大小为0
C.乙在整个t=6
s时间内运动方向发生改变,它通过的总位移为零
D.乙在整个t=6
s时间内运动方向一直不变,它通过的总位移大小为4
m
9.如图所示,国产某品牌汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的城市安全系统,系统以50
Hz的频率监视前方的交通状况,当车速v≤10
m/s且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时,如果司机未采取制动措施,系统就会立即启动“全力自动刹车”,加速度大小约为5
m/s2,使汽车避免与障碍物相撞.则“全力自动刹车”系统设置的安全距离约为( )
A.1
m
B.10
m
C.20
m
D.50
m
10.某物体做直线运动的v?t图像如图所示.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.0~4
s内的加速度大于6~8
s内的加速度
C.前8
s内的位移为16
m
D.第6
s末物体离出发点最远
二、计算题(共4小题,共40分)
11.(10分)一辆以36
km/h速度匀速行驶的列车,某时刻开始下坡做匀加速直线运动,加速度为0.2
m/s2,经过30
s到达坡底,求坡路的长度和到达坡底时的速度大小.
12.(10分)假设飞机着陆后做匀减速直线运动,经过10
s速度减为着陆时速度的一半,此过程滑行了450
m,则飞机着陆时的速度多大?着陆后30
s内滑行的距离是多少?
13.(10分)某一做直线运动的物体的v?t图像如图所示,根据图像求解下列问题:
(1)物体距出发点的最远距离;
(2)前5
s物体的位移大小;
(3)前5
s物体通过的路程.
14.(10分)在某次一级方程式赛车会上,某车手驾车沿直线赛道匀加速依次通过A、B、C三点,已知由A到B,由B到C的时间分别为t1=2
s,t2=3
s,AB的距离x1=20
m,BC距离x2=60
m,赛车在此赛道的最大速度为vm=38
m/s,求:
(1)赛车匀加速的加速度大小以及通过A点时的速度大小;
(2)赛车通过C点后还能加速的距离.
HYPERLINK
"http://www.21cnjy.com/"
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
3.匀变速直线运动的位移与时间的关系
1.判断下列说法是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)匀速直线运动物体的运动轨迹是它的x?t图像.( × )
提示:匀速直线运动就是速度大小和方向都不变的运动;在x?t图像中是一条倾斜的直线.
(2)匀变速直线运动的位移与时间成正比.( × )
提示:匀变速直线运动中位移与时间的关系为x=v0t+at2.
(3)做匀加速直线运动,它的末速度越大,它的位移越大.( × )
提示:由x=v0t+at2=知,此题干说法错误.
(4)匀速直线运动表示任意相等时间的时间内,质点的位移都是相等的.( √ )
(5)x?t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动.( √ )
(6)公式v2-v=2ax是矢量式,一般选取地面为参考系.( √ )
知识点1 匀变速直线运动的位移公式
2.一物体运动的位移与时间关系为x=6t-4t2(t以s为单位),则( D )
A.这个物体的初速度为12
m/s
B.这个物体的初速度为4
m/s
C.这个物体的加速度为8
m/s2
D.这个物体的加速度为-8
m/s2
解析:根据x=v0t+at2=6t-4t2得,物体的初速度v0=6
m/s,加速度为a=-8
m/s2,故A、B、C错误,D正确.
3.小球以某一较大初速度冲上一足够长光滑斜面,加速度大小为6
m/s2,则小球在沿斜面上滑过程中最后一秒的位移是( C )
A.2.0
m
B.2.5
m
C.3.0
m
D.3.5
m
解析:将小球的运动看作反向匀加速直线运动,最后一秒即为匀加速运动的第一秒,根据位移时间关系有:x=at2=×6×12
m=3
m,选项C正确,A、B、D错误.综上本题选C.
4.一辆汽车以10
m/s的速度匀速行驶,遇到紧急情况,突然以大小为2
m/s2的加速度匀减速刹车,则从刹车开始计时,汽车在6
s内的位移是( B )
A.24
m
B.25
m
C.60
m
D.96
m
解析:汽车从刹车到停止运动所经历的时间为t==
s=5
s,汽车在6
s内的位移等于其在5
s内的位移,故有x=at2=×2×52
m=25
m.
知识点2 匀变速直线运动中位移与速度的关系
5.两个小车在水平面上做加速度相同的匀减速直线运动,若它们的初速度之比为1∶2,它们运动的最大位移之比为( B )
A.1∶2
B.1∶4
C.1∶
D.2∶1
解析:当位移最大时,一定是减到速度为零时,由v2-v=2ax得x=,故最大位移之比为1∶4.
6.一可视为质点的物体以初速度v0=20
m/s从斜面底部沿光滑斜面匀减速向上滑动,当上滑距离x0=30
m时,速度减为v=10
m/s,物体恰滑到斜面顶部速度为零,则斜面长度为( A )
A.40
m
B.50
m
C.32
m
D.60
m
解析:设质点运动过程中加速度大小为a、斜面的长度为L,由速度与位移的关系式可得v2-v=2(-a)x0、02-v=2(-a)L,解得L=40
m,A正确.
知识点3 两大推论的应用
7.一颗子弹以大小为v的速度射入一墙壁但未穿出,射入深度为x,如果子弹在墙内穿行时做匀减速直线运动,则子弹在墙内运动的时间为( B )
A.
B.
C.
D.
解析:子弹做匀减速直线运动,平均速度为初、末速度和的一半,即=和位移与平均速度的关系x=·t,联立解得t=,B正确.
8.一质点做匀加速直线运动,第3
s内的位移是2
m,第4
s内的位移是2.5
m,那么以下说法中不正确的是( C )
A.这2
s内平均速度是2.25
m/s
B.第3
s末瞬时速度是2.25
m/s
C.质点的加速度是0.125
m/s2
D.质点的加速度是0.5
m/s2
解析:这2
s内平均速度==
m/s=2.25
m/s,A正确;第3
s末瞬时速度等于这2
s内的平均速度,B正确;质点的加速度a==
m/s2=0.5
m/s2,C错误,D正确.本题选不正确的,故选C.
知识点4 初速度为零的匀加速直线运动规律的应用
9.一个物体从静止开始做匀加速直线运动,它在第1秒内与第2秒内位移大小之比为x1∶x2,在通过第1米时与通过第2米时的速度之比为v1∶v2,则( B )
A.x1∶x2=1∶3 v1∶v2=1∶2
B.x1∶x2=1∶3 v1∶v2=1∶
C.x1∶x2=1∶4 v1∶v2=1∶2
D.x1∶x2=1∶4 v1∶v2=1∶
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x1∶x2=1∶3;由v2=2ax得v1∶v2=1∶,故B正确.
甲
10.情境1:如图甲所示是中国空军歼-15战机在航母甲板上起飞的情形.假设起飞甲板的长度为200
m,降落甲板的长度为90
m,歼-15战机起飞的最小速度为8
m/s,飞机在航母甲板上的平均加速度为5
m/s2.
情境2:如图乙所示,歼?15战机在航母甲板上降落时的速度达到60
m/s,为了使飞机安全降落,航母上装有阻拦索,可以使飞机在短距离内停止运动.
乙
问题:
(1)在情境1中,如果飞机从静止开始做匀加速直线运动,飞机在航母上能否正常起飞?如果不能,可以采用什么方法?
答案:不能正常起飞;可以通过电磁弹射增大飞机起飞过程的加速度;还可以使航母与飞机同向行驶.
提示:飞机初速度为零,由位移与速度的关系式得飞机滑离甲板时v==
m/s=20
m/s,由于20
m/s<80
m/s,所以飞机不能正常起飞;可以通过电磁弹射增大飞机起飞过程的加速度;还可以使航母与飞机同向行驶.
(2)在情境2中,如果航母静止,降落时在甲板上滑行的距离为90
m.飞机如果要安全降落,阻拦索对飞机产生的加速度是多少?
答案:-20
m/s2
提示:飞机的初速度为v=60
m/s,末速度为零,由位移与速度关系式得a==
m/s2=-20
m/s2.
(3)对于v=v0+at,x=v0t+at2,v2-v=2ax三个公式,应用时在选择公式上应注意的问题是什么?对于匀减速直线运动,应该注意的问题是什么?
答案:匀变速直线运动的每一个公式都涉及四个物理量,解题时应注意根据题目所给的三个已知量以及要求的未知量,合理选择公式.对于匀减速直线运动的解题结果的讨论,要注意题目所描述的问题有没有反向运动的可能,从而确定解答结果.
提示:匀变速直线运动的每一个公式都涉及四个物理量,解题时应注意根据题目所给的三个已知量以及要求的未知量,合理选择公式.对于匀减速直线运动的解题结果的讨论,要注意题目所描述的问题有没有反向运动的可能,从而确定解答结果.
(限时45分钟,满分100分)
一、选择题(本题包含10个小题,每小题6分,共60分)
1.一物体做匀变速直线运动,下列说法中正确的是( C )
A.物体的末速度一定与时间成正比
B.物体的位移一定与时间的平方成正比
C.物体的速度在一定时间内发生的变化与这段时间成正比
D.若为匀加速运动,速度和位移都随时间增加;若为匀减速运动,速度和位移都随时间减小
解析:根据v=v0+at和x=v0t+at2可知,A、B选项不正确,由a=可知,C正确.当物体做匀减速运动时,速度减小但位移可以增大.
2.做匀变速直线运动的质点,它的位移随时间变化的规律是x=(24t-1.5t2)
m,则质点的速度为零的时刻是( B )
A.1.5
s
B.8
s
C.16
s
D.24
s
解析:根据匀变速直线运动中位移与时间的关系x=v0t+at2和x=(24t-1.5t2)
m可知,物体的初速度v0=24
m/s,加速度为-3
m/s2,再根据v=v0+at,代入数据可解得t=8
s,B正确.
3.一个做匀加速直线运动的物体,初速度v0=2.0
m/s,在第2
s内通过的位移是5
m,则它的加速度为( A )
A.2.0
m/s2
B.0.5
m/s2
C.1.0
m/s2
D.1.5
m/s2
解析:由x=v0t+at2知,当时间为t1=1
s时,位移为x1,当时间为t2=2
s时,位移为x2,则x2-x1=5
m,代入数据可得a=2.0
m/s2.
4.(多选)一做匀加速直线运动的物体的初速度为2
m/s,经过4
s后速度变为10
m/s,则物体在这4
s内的( AC )
A.平均速度大小为6
m/s
B.平均速度大小为8
m/s
C.位移大小为24
m
D.位移大小为32
m
解析:平均速度==
m/s=6
m/s,故A正确,B错误;根据x=·t=6×4
m=24
m,可知C正确,D错误.
5.现在的航空母舰上都有帮助飞机起飞的电磁弹射系统,已知某型号的战斗机在跑道上加速时产生的加速度为4.5
m/s2,起飞速度为50
m/s.若该飞机滑行100
m时起飞,则弹射系统必须使飞机具有的初速度为( C )
A.20
m/s
B.30
m/s
C.40
m/s
D.10
m/s
解析:设飞机能获得的初速度为v0,已知飞机的加速度为4.5
m/s2,位移x=100
m,末速度v=50
m/s,此题不涉及物体运动的时间,由匀变速直线运动的位移与速度之间的关系2ax=v2-v,代入数据解得v0=40
m/s.
6.一辆公共汽车进站后开始刹车,做匀减速直线运动.开始刹车后的第1
s内和第2
s内位移大小依次为9
m和7
m,则刹车后6
s内的位移是( C )
A.20
m
B.24
m
C.25
m
D.75
m
解析:设汽车的初速度为v0,加速度为a,根据匀变速直线运动的推论Δx=aT2得x2-x1=aT2,则a=
m/s2=-2
m/s2,根据第1
s内的位移x1=v0t+at2,代入数据得v0=10
m/s,汽车从刹车到停止所用时间t0==5
s,则汽车刹车后6
s内位移等于5
s内位移,为x2==25
m,故C正确.
7.从静止开始做匀加速直线运动的物体,在第1
s内、第2
s内、第3
s内的平均速度之比为( A )
A.1∶3∶5
B.1∶4∶9
C.1∶8∶27
D.1∶16∶81
解析:初速度为零,所以第1
s内的平均速度==,第2
s内的初速度为v,末速度为2v,所以第2
s内的平均速度为==,第3
s内的初速度为2v,末速度为3v,所以第3
s内的平均速度为==,故∶∶=1∶3∶5,选项A正确.
8.如图(a)为物体甲的x?t图像,图(b)为物体乙的v?t图像,则这两个物体的运动情况是( C )
(a)
(b)
A.甲在整个t=6
s时间内运动方向发生改变,它通过的总位移为零
B.甲在整个t=6
s时间内运动方向一直不变,它通过的总位移大小为0
C.乙在整个t=6
s时间内运动方向发生改变,它通过的总位移为零
D.乙在整个t=6
s时间内运动方向一直不变,它通过的总位移大小为4
m
解析:在x?t图像中,图线的斜率表示物体运动的速度,即物体在整个t=6
s时间内运动的速度大小和方向不变,做匀速直线运动,位移为4
m,故AB错误;乙物体在0~3
s内沿负方向做匀减速运动,位移为-3
m,在3~6
s内沿正方向做匀加速直线运动,位移为3
m,总位移为0,故C正确,D错误.所以C正确,ABD错误.
9.如图所示,国产某品牌汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的城市安全系统,系统以50
Hz的频率监视前方的交通状况,当车速v≤10
m/s且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时,如果司机未采取制动措施,系统就会立即启动“全力自动刹车”,加速度大小约为5
m/s2,使汽车避免与障碍物相撞.则“全力自动刹车”系统设置的安全距离约为( B )
A.1
m
B.10
m
C.20
m
D.50
m
解析:由题意知,车速v≤10
m/s,系统立即启动“全力自动刹车”的加速度大小约为5
m/s2,最后末速度减为0,由推导公式v2=2ax可得:x≤=
m=10
m,所以系统设置的安全距离约10
m,故B正确,ACD错误.故选B.
10.某物体做直线运动的v?t图像如图所示.关于物体在前8
s内的运动,下列说法正确的是( D )
A.物体在第4
s末改变运动方向
B.0~4
s内的加速度大于6~8
s内的加速度
C.前8
s内的位移为16
m
D.第6
s末物体离出发点最远
解析:由图知第6
s末物体的速度方向由正向变为负向,运动方向发生了改变,前6
s速度方向不变,故A错误;根据速度—时间图像的斜率等于物体的加速度可知,0~4
s内的加速度小于6~8
s内的加速度,故B错误;根据速度—时间图像与坐标轴所围的“面积”大小表示物体在一段时间内的位移,则知,前8
s内的位移为:x=
m=8
m,故C错误;由图知物体在前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,故D正确.
二、计算题(共4小题,共40分)
11.(10分)一辆以36
km/h速度匀速行驶的列车,某时刻开始下坡做匀加速直线运动,加速度为0.2
m/s2,经过30
s到达坡底,求坡路的长度和到达坡底时的速度大小.
答案:390
m 16
m/s
解析:v0=36
km/h=10
m/s,根据匀变速直线运动中位移与时间的关系式x=v0t+at2可得
x=390
m
根据v2-v=2ax
代入数据解得v=16
m/s.
12.(10分)假设飞机着陆后做匀减速直线运动,经过10
s速度减为着陆时速度的一半,此过程滑行了450
m,则飞机着陆时的速度多大?着陆后30
s内滑行的距离是多少?
答案:60
m/s 600
m
解析:设飞机着陆时的速度为v0,前10
s滑行的距离为x1=·t,代入数据解得
v0==60
m/s
飞机着陆后做匀减速直线运动的加速度为
a==-3
m/s2
飞机从着陆到停止运动所用的时间为
t0==20
s
由v2-v=2ax可得着陆后30
s内滑行的距离是x==
m=600
m.
13.(10分)某一做直线运动的物体的v?t图像如图所示,根据图像求解下列问题:
(1)物体距出发点的最远距离;
答案:8
m
解析:物体距离出发点的最远距离;x1=v1t1=×4×4
m=8
m.
(2)前5
s物体的位移大小;
答案:7
m
解析:物体前5
s的位移为x=x1-x2=v1t1-v2t2=×4×4
m-×1×2
m=7
m.
(3)前5
s物体通过的路程.
答案:9
m
解析:前5
s通过的路程为s=x1+x2=v1t1+v2t2=×4×4
m+×1×2
m=9
m.
14.(10分)在某次一级方程式赛车会上,某车手驾车沿直线赛道匀加速依次通过A、B、C三点,已知由A到B,由B到C的时间分别为t1=2
s,t2=3
s,AB的距离x1=20
m,BC距离x2=60
m,赛车在此赛道的最大速度为vm=38
m/s,求:
(1)赛车匀加速的加速度大小以及通过A点时的速度大小;
答案:4
m/s2 6
m/s
解析:赛车在A点速度为vA,加速度为a
根据位移时间公式知:vAt1+at=x1,
vA(t1+t2)+a(t1+t2)2=x1+x2
将已知数据代入上式解得:a=4
m/s2,vA=6
m/s.
(2)赛车通过C点后还能加速的距离.
答案:96
m
解析:赛车在C点的速度为vC,还能加速的距离为x3
根据速度时间公式:vC=vA+a(t1+t2)
根据速度位移公式:v-v=2ax3
vm=38
m/s
联立上式解得:x3=96
m,即还能加速96
m.
HYPERLINK
"http://www.21cnjy.com/"
21世纪教育网(www.21cnjy.com)