2021-2022年高一物理第一册培优同步专题训练
2.3 匀变速直线运动的位移与时间的关系
一、单选题。本大题共12小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.一辆汽车以大小为2 m/s2的加速度做匀减速直线运动,经过2 s(汽车未停下),汽车行驶了36 m。汽车开始减速时的速度是( )
A.9 m/s B.18 m/s
C.20 m/s D.12 m/s
2.一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false的位移所用的时间为
A.false B.false C.false D.false
3.滑雪者从斜面顶端由静止开始匀加速下滑,已知他通过斜面中点时的速度为v,则其到达斜面底端的速度为( )
A.false B.false C.false D.false
4.酒后驾驶会导致许多安全隐患,其中之一是驾驶员的反应时间变长,“反应时间”是指驾驶员从发现情况到开始采取制动的时间。下表中“反应距离”是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间内汽车行驶的距离;“刹车距离”是指驾驶员从踩下刹车踏板制动到汽车停止的时间内汽车行驶的距离。分析上表可知,下列说法正确的是( )
速度
反应距离
刹车距离
正常
酒后
正常
酒后
15 m/s
6 m
12 m
15 m
15 m
A.驾驶员正常情况下反应时间为1.0 s
B.驾驶员酒后反应时间比正常情况下多0.5 s
C.汽车刹车时,加速度大小为10 m/s2
D.汽车刹车时,加速度大小为7.5 m/s2
5.做匀变速直线运动的质点,在开始运动的前2s内平均速度大小为10m/s,则质点在第2s内的平均速度大小( )
A.不可能小于10m/s B.不可能大于10m/s
C.有可能等于10m/s D.不可能等于0
6.两个物体由静止开始做匀加速直线运动,在相同时间内位移之比x1:x2=1:4,则它们的加速度之比a1:a2( )
A.1:1 B.1:2 C.1:4 D.1:8
7.如图所示,直线false和曲线false分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的速度—时间(false)图线,在false时刻两车经过同一位置,由图可知( )
A.在false时刻,b车追上a车
B.在false到false这段时间内,b车的平均速度为false
C.在false到false这段时间内,b车的平均速度比a车的大
D.在false到false这段时间内,b车的加速度一直比a车的大
8.甲、乙两物体在t=0时刻同地出发,其运动的x—t图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲物体做直线运动,乙物体做曲线运动
B.0~t2时间内,甲物体通过的路程大于乙物体通过的路程
C.t1~t2时间内,甲物体平均速度大于乙物体的平均速度
D.t1时刻甲物体的速度大于乙物体的速度
9.飞机着陆前的速度为false,着陆时在平直跑道上做加速度逐渐减小的减速运动,飞机在跑道上从着陆到停下来所用的时间为t,滑行的距离为x,则下列关系是正确的是false false
A.false B.false C.false D.false
10.从false时刻开始,物块在外力作用下由静止开始沿x轴做匀变速直线运动,其位移和速率的二次方的关系图线如图所示。下列说法正确的是( )
A.false时物块位于false处
B.物块运动的加速度false
C.false时刻物块位于false处
D.物块从2s末至4s末的平均速度大小为false
11.如图所示,一个质点做匀加速直线运动,依次经过a、b、c、d四点,已知经过ab、bc和cd三段所用时间之比为3:2:1,通过ab和cd位移分别为x1和x2,则bc位移为( )
A.false B.false
C.false D.条件不足,无法求解
12.2021年5月15日,天问一号着陆巡视器与轨道器分离,着陆巡视器通过高速气动减速、降落伞展开减速、反推动力减速以及着陆缓冲四个环节,成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。假设着陆巡视器在反推动力减速阶段竖直方向的运动为匀减速直线运动,竖直初速度为v,竖直下落位移x后速度为零,则此过程着陆巡视器的运动时间为( )
A.false B.false C.false D.false
二、多选题。本大题共3小题,每小题有两项或以上符合题意。
13.汽车在水平路面上刹车时位移随时间变化的规律为∶x=-20t+2t2(x的单位是m,t的单位是s)。则关于该汽车的运动,下列判断中正确的是( )
A.刹车前的行驶速度大小为20m/s
B.刹车过程中的加速度大小为2m/s2
C.刹车后6s内的位移48m
D.刹车后5s内的平均速度大小为10m/s
14.一物体从静止开始运动,其速度一时间图象如图所示,那么物体在false和false两段时间内( )
A.加速度大小之比为1∶1
B.位移大小之比为1∶1
C.平均速度大小之比为2∶1
D.平均速度大小之比为1∶1
15.在进行子弹穿透实验中,一子弹以水平速度v射入固定在水平面上由同种材料制成的厚度比为5∶3∶1的三个木块,(如图所示)。已知子弹在木块中做匀减速直线运动,且子弹穿透第三个木块时的速度恰好为零。用false、false、false表示子弹依次射入每个木块时的速度,若用false、false、false表示子弹穿过每个木块所用的时间,则下列关系式正确的是( )
A.false
B.false
C.false
D.false
三、解答题。本大题共6小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
16.某市规定:卡车在市区内行驶速度不得超过40 km/h,一次一辆卡车在市区路面紧急刹车后,经1.5 s停止,量得刹车痕迹s=9 m,试通过计算判定这辆车是否违章?
17.如图为某高速公路出口的ETC通道示意图.汽车驶入ETC通道,到达false点的速度大小为false,此时开始刹车做减速运动(可视为匀减速),false长度为false,到false时速度减至false,并以此速度匀速通过false区.false长度为false,视汽车为质点,求:
(1)汽车匀减速运动过程中的加速度大小;
(2)汽车从false运动到false过程中的平均速度大小.
18.一物体以30m/s的初速度竖直上抛,运动2t时间间隔后,施加其他外力使物体做某种匀变速直线运动,又经过t时间间隔速度为零(重力加速度为false)。求:
(1)若t=2s,求物体第三个t时间的加速度和全过程的位移;
(2)若第一个t时间内位移大小比第二个t时间内的位移大小大25m,求物体第三个t时间内的加速度。
19.2019年,中国国产航母“山东舰”交付海军使用,为了安全,中国航母舰载机歼-15通过滑跃式起飞方式起飞。其示意图如图所示,飞机由静止开始先在一段水平距离L1=160m的水平跑道上运动,然后在长度为L2=20.5m的倾斜跑道上继续加速滑跑,直到起飞。已知飞机在水平跑道上的加速度大小为5m/s2,在斜跑道上运动的加速度大小为4m/s2,假设航母处于静止状态,飞机质量可看成质点,倾斜跑道看作斜面,不计拐角处的影响,且飞机起飞过程中没有出现任何故障。
(1)求飞机在水平跑道上运动的末速度;
(2)求飞机从开始运动到起飞经历的时间。
20.如图所示是上海中心大厦,小明乘坐大厦快速电梯,从底层到达第119层观光平台共用时54 s。若电梯先以加速度false做匀加速运动,达到最大速度18 m/s,然后以最大速度匀速运动,最后以加速度false做匀减速运动恰好达到观光平台。假定观光平台高度为549 m。
(1)若电梯经过20 s匀加速达到最大速度,求加速度false的大小及上升高度h;
(2)求电梯匀速运动的时间。
21.在公路十字路口装有信号灯,交通规则规定:绿灯结束时车头已越过停车线的汽车允许通过。有一辆汽车在平直路面上正以false的速度朝该路口匀速前行,在车头前端离停车线false处时,求:
(1)若司机看到前方绿灯刚好显示“4”时,立即加速,想在剩余时间内使汽车匀加速通过停车线,则汽车的加速度至少为多大?
(2)若司机看到前方绿灯刚好显示“4”时,使汽车以false的加速度匀加速直线行驶false,司机看到绿灯熄灭立即刹车,使汽车做匀减速运动,要使汽车前端不越过停车线,刹车后汽车加速度至少为多大?
(3)若在路口因红灯拦停了很多汽车,拦停的汽车排成笔直的一列,最前面的一辆汽车的前端刚好与路口停车线相齐,相邻两车的前端之间的距离均为false,若汽车启动时都以false的加速度作匀加速运动,加速到false后做匀速运动通过路口。该路口亮绿灯时间false。由于人反应时间的存在,绿灯亮起时不可能所有司机同时起动汽车。现假设绿灯亮起时,第一个司机滞后false启动汽车,后面司机都比前一辆车滞后false起动汽车,在该情况下,有多少辆车能通过路口???
参考答案
1.C
【解析】由x=v0t+falseat2,将x=36 m,a=-2 m/s2,t=2 s代入解得
v0=20 m/s
故选C。
2.B
【解析】据位移时间公式可得:false,
它从出发开始经过false的位移时,有:false,解得:false,
故选B
3.C
【解析】设斜面的长度为x,物体到达底端的速度为false,到达中点时的速度为v,根据速度位移公式得false,false,联立两式解得false,C正确.
4.D
【解析】A.由题意知,汽车在驾驶员“反应时间”内做匀速直线运动,故“反应时间”为
false
故A错误;
B.酒后汽车的反应距离增为12m,故反应时间变为0.8s,比正常情况多出0.4s,故B错误;
CD.由false解得
false
故C错误,D正确;
故选D。
5.C
【解析】AD.若质点做匀减速运动,则质点在第2s内的平均速度可以小于10m/s或为0,如竖直上抛运动在1.5s末到达最高点,故AD错误;
B.若质点做匀加速直线运动,则在第2s内的平均速度大于10m/s,故B错误;
C.质点在第2s的平均速度可以大于或小于10m/s,因此也可以等于10m/s,故C正确。
故选C。
6.C
【解析】根据x=falseat2得:
false,
由于时间相等,位移之比为x1:x2=1:4,则加速度之比为
a1:a2=1:4
A. 1:1,与结论不相符,选项A错误;
B. 1:2,与结论不相符,选项B错误;
C. 1:4,与结论相符,选项C正确;
D. 1:8,与结论不相符,选项D错误.
7.C
【解析】A.t1时刻两车经过同一位置,t1到t2这段时间内b车位移大,所以b车在前,故A错误;
B.由于b车不是匀变速直线运动,则平均速度不等于false,故B错误;
C.由于v-t图像与坐标轴围成的“面积”等于位移,t1到t2这段时间内b车位移大,时间相同,所以b车平均速度大,故C正确;
D.图象斜率表示加速度,可以看出b车的加速度先减小,然后反向增大,并非一直比a车的大,故D错误。
故选C。
8.C
【解析】A.甲、乙两物体的位移一直为正,并且在增大,所以二者一直朝着正方向运动,都做直线运动,故A错误;
B.甲、乙两物体在t=0时刻同地出发,经t2s到达同一位置,故在这段时间内两物体的位移大小相等,又两物体做的是单向直线运动,则路程等于位移的大小,所以在0~t2时间内,甲物体通过的路程等于乙物体通过的路程,故B错误;
C.由图可知,在t1~t2时间内,甲物体的位移大于乙物的位移,时间相等,故在t1~t2时间内,甲物体的平均速度大于乙物的平均速度,故C正确;
D.位移时间图象的切线斜率表示速度,由图可知在t1时刻乙物体图象的切线斜率大于甲物体图象的斜率,即在t1时刻乙物体的速度大于甲物体的速度,故D错误。
故选C。
9.C
【解析】飞机做变减速直线运动,即加速度减小的减速运动,速度时间图线如图实线所示,
虚线表示匀变速直线运动,位移的大小false,根据图线围成的面积知,匀变速直线运动的位移大于变减速运动的位移大小,即false,解得:false.故选C.
10.A
【解析】B.由题意运动的初速度为0,根据匀变速直线运动的速度位移公式
false
变形可得
false
结合图象可知,图象斜率为
false
即
false
所以B错误;
AC.初位置即
false时
false
2s内的位移为
false
则
false时
物块位于
false
处,所以A正确,C错误;
D.物块从2s末至4s末的平均速度大小为
false
即为3s末的速度,有速度公式得
false
所以D错误。
故选A。
11.B
【解析】设质点经过ab、bc和cd三段所用时间分别为3t、2t和t,设各段时间t内的位移分别为:s1、s2、s3、s4、s5和s6,由题可得:
x1=s1+s2+s3;x2=s6…①
设bc段的位移为x,则:
x=s4+s5…②
根据公式:△x=aT2,则:
(x+x2)-x1=false…③
同时,由于:
s2-s1=s3-s2,
所以得:
s1+s3=2s2…④
结合①④可得:
x1=s1+s2+s3=3s2…⑤
而:
false,
即:
false…⑥
联立③⑥可得:
x=false
故选B。
12.A
【解析】由匀变速直线运动规律,有
false
解得此过程着陆巡视器的运动时间为
false
故选A。
13.AD
【解析】AB.根据
false
可知,初速度大小为20m/s,加速度为4m/s2,故A正确B错误;
CD.刹车时间
false
故刹车后6s内的位移就是刹车5s内的位移
false
刹车后5s内的平均速度大小为
false
故C错误D正确。
故选AD。
14.BD
【解析】A.根据速度时间图象的斜率等于加速度大小,则在0~t0和t0~2t0两段时间内加速度大小之比为:
false
故A错误.
B.设t0~2t0时间内,图象与时间轴交点坐标为t.则有:
false
解得:
false
根据“面积”等于位移大小,则物体在0~t0和t0~2t0两段时间内位移之比为:
false
故B正确.
CD.平均速度大小之比为
false
故C错误,D正确.
15.AD
【解析】AB.由题意知子弹依次射入每块木块做匀减速直线运动到速度为0,采取逆向思维,子弹做初速度为0的匀加速直线运动,设第3个木块的厚度为d,子弹在木块中的加速度大小为a,则有
false
false
false
联立可得
false
故A正确,B错误;
CD.根据位移和时间的关系有
false
false
false
联立可得
false
故C错误,D正确。
故选AD。
16.违章
【解析】把匀减速直线运动看做反方向的匀减速,根据位移与时间关系
false
解得
false
可知减速的初速度为
v=at= 12m/s=43.2km/h
则超速违章.
17.(1)false (2)false
【解析】(1)根据false可得
false
(2)汽车经过OM段的时间:false
汽车经过MN段的时间:false
汽车从O运动到N过程中的平均速度大小:false
18.(1)5m/s2,竖直向上;x=30m;(2)false 方向竖直向上;8m/s2,方向竖直向上
【解析】(1)若t=2s,则物体在2t时刻的速度
false
方向向下;又经过t时间间隔速度为零,则
false
解得
a=5m/s2
方向竖直向上;
前2t时间内的位移
false
方向向上;第三个t内的位移
false
方向向下;则物体全过程的位移
s=40m-10m=30m
方向向上。
(2) 因为第一个t时间内位移大小比第二个t时间内的位移大小大25m,则
false
即
false
取“+”号时解得
t1=2.5s
(另一值不合题意舍掉)则
false
则减速的加速度
false
方向向上;
取“-”号时解得
false
(另一值不合题意舍掉)则
false
则减速的加速度
false
方向向上;
19.(1)v1=40m/s (2)t=8.5s
【解析】(1)根据v12=2a1L1代入数据解得:
false
(2)水平跑道上:
false
在倾斜轨道上:
false
代入数据解得:
false
所以
t2=0.5s
可知
t=t1+t2=8+0.5s=8.5s.
20.(1)0.9m/s2,180m;(2)2.9s
【解析】(1)根据:
false
代入数据解得:
falsem/s2
根据位移公式:
false
代入数据解得:falsem
(2)加速位移falsem,falses
匀速位移:
false
减速位移:
false
根据题意有:
falses
false549m
解得false2.9s
21.(1)false;(2)false;(3)27辆
【解析】(1)false
根据
false
代入数据解得
false
(2)4s内前进的距离
false
此时汽车的速度
false
若恰好没越过停车线,根据
false
可得
false
(3)汽车加速的时间
false
40s内,第一辆汽车行驶的位移
false
正常行驶时,两辆车间的距离
false
通过的车的数量
false辆
有27辆车通过路口