2.2 匀变速直线运动的速度与时间的关系
一、选择题
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.物体沿一条直线做加速运动,加速度恒为2m/s2,那么( )
A.在任意时间内,物体的末速度一定等于初速度的2倍B.在任意时间内,物体的末速度一定比初速度大2m/sC.在任意1s内,物体的末速度一定比初速度大2m/sD.第ns的初速度一定比第(n-1)s的末速度大2m/s
3.a、b两个物体从同一地点同时出发,沿同一方向做匀变速直线运动.若初速度不同而加速度相同,则在运动过程中( )
A.a、b的速度之差保持不变 B.a、b的速度之差与时间成正比C.a、b的速度之和与时间成正比 D.a、b的速度之差与时间的平方成正比
4.某物体由静止开始做匀加速运动,第2s内的平均速度大小为6,则物体的加速度大小为( )
A. B. C. D.
5.某汽车性能测试场有两辆同型号汽车甲和乙,在平直测试轨道上同时同向运动,它们的图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.开始时,若甲车在乙车前方5m处,则两车不会相遇B.开始时,若甲车在乙车前方10m处,则两车相遇2次C.开始时,若甲车在乙车前方30m处,则两车相遇1次D.开始时,若乙车在甲车前方25m处,则两车不会相遇
6.一物体做匀变速直线运动,初速度为20m/s,加速度大小为5m/s2
,则经3s后,其末速度大小( )
A.一定为35m/s B.一定为5m/s C.不可能为35m/s D.可能为5m/s
7.如图所示为四个物体在一条直线上运动的v-t图象,那么由图象可以看出,做匀加速直线运动的是( )
8.做直线运动的物体,其v-t图像如图所示,下列判断不正确的是( )
A.物体在1s末改变运动方向 B.物体在前3s内运动方向不变C.物体在3s末运动方向改变 D.物体在2s时的速度大小为2m/s
9.一个做初速度为零的匀加速直线运动的物体,它在第1s末、第2s末、第3s末的瞬时速度之比是( )
A.1∶1∶1 B.1∶2∶3 C.12∶22∶32 D.1∶3∶5
10.一种比飞机还要快的旅行工具即将诞生,称为“第五类交通方式”,它就是“Hyperloop(超级高铁)”。据英国《每日邮报》2016年7月6日报道:HyperloopOne公司计划,2030年将在欧洲建成世界首架规模完备的“超级高铁”(Hyperloop),连接芬兰首都赫尔辛基和瑞典首都斯德哥尔摩,速度可达每小时700英里(约合1126公里/时)。如果乘坐Hyperloop从赫尔辛基到斯德哥尔摩,600公里的路程需要40分钟,Hyperloop先匀加速,达到最大速度1200km/h后匀速运动,快进站时再匀减速运动,且加速与减速的加速度大小相等,则下列关于Hyperloop的说法正确的是( )
A.加速与减速的时间不相等aB.加速时间为10分钟C.加速时加速度大小为2m/s2D.如果加速度大小为10m/s2,题中所述运动最短需要32分钟
11.一辆摩托车与一辆汽车在平直的公路上运动,下表是每隔1秒记录的两车的速度值.若两车的运动可看做匀变速直线运动,则下列说法正确的是( )
0
1
2
3
4
摩托车
18.0
17.5
17.0
16.5
16.0
汽车
9.8
11.0
12.2
13.4
14.6
A.摩托车的速度变化快 B.在0~4s内,汽车的平均速度较大C.摩托车的位移在减小 D.从t=4s开始计时,经过两车的速度相等
12.甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动的v-t图象如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲做匀速直线运动,乙做匀变速直线运动B.两物体两次相遇的时刻分别在1s末和4s末C.乙在前2s内做匀加速直线运动,2s后做匀减速直线运动D.2s后,甲、乙两物体的速度方向相反
二、填空题
13.如图,物体运动的v-t图像,规定向西为正方向,则4秒末物体的速度大小为________m/s;4-5秒内物体向_________运动(填东或西),4-5秒内物体的加速度为________
14.物体做变速运动,初速度v0=6m/s.加速度随时间变化关系为a42t(式中a和t的单位分别为m/s2和s;t4s),经过________s速度达到最大,最大值为________m/s.
15.由图象判断速度的变化通过图象可直观判断速度的变化与加速度的正、负无关如图所示
在时间内,,,物体做______运动;
在时间内,,,物体做______运动.
三、解答题
16.如果汽车紧急刹车时的加速度的大小为,该汽车司机遇到紧急情况的反应时间为0.5s,要求汽车遇到紧急情况时能在2s内迅速停下来,则该汽车在正常行驶时的速度最大不能超过多少?
17.为了了解汽车的加速性能,通过快速闪光照像的方法,把汽车启动后不同时刻的位置记录下来,整理数据得下列表.
t(s)
0.1
0.2
0.3
…
1.0
1.1
1.2
1.3
x(m)
0.04
0.16
0.36
…
4.00
4.84
5.76
6.76
试估算1.0s内的平均速度和1.0s末的瞬时速度.
18.汽车在平直公路上以10m/s的速度做匀速直线运动,发现前面有情况而刹车,获得的加速度大小是2m/s2,则:
(1)汽车经3s时速度的大小为多少?
(2)汽车经5s时速度的大小为多少?
(3)汽车经10s时速度又为多少?
19.一颗子弹以600m/s的初速度击中一静止在光滑水平面上的木块,经过0.05s穿出木块时子弹的速度变为200m/s.
(1)若子弹穿过木块的过程中加速度恒定,求子弹穿过木块时加速度的大小和方向;
(2)若木块在此过程中产生了恒为200m/s2的加速度,则子弹穿出木块时,木块获得的速度的大小为多少?
答案和解析
一、选择题
1.C
【解析】
A.物体做匀变速直线运动,故速度时间关系为v=v0+at,与时间成一次函数并不一定是正比例函数,故A错误;B.物体如果作出速度为零的匀变速直线运动,物体的位移与时间关系为x=at2,与时间时的平方成正比,故B错误;C.由?v=at可知,速度在一定时间内发生的变化与这段时间成正比,故C正确;D.当物体做匀减速运动时,速度减小但位移可以增大,故D错误.
2.C
3.A
【解析】设初速度为v0、v0′,则a、b的速度为va=v0+at,vb=v0′+at,则va-vb=v0-v0′,va+vb=(v0+v0′)+2at.所以A正确.
a2=,所以a1∶a2=t2∶t1=1∶2.
4.B
【解析】设物体的加速度为a,由速度公式可得物体在第1s末的速度为
由物体的位移公式可得第2s内的位移为
解得
故答案为:B。
5.B
【解析】AC.初始时,若甲车在前,乙车在后,甲从静止启动做匀加速直线运动,而乙车以一定的初速度匀加速追赶甲车,在5s时刻两车速度相等,此后甲车速度大于乙车,所以如果在5s时刻乙车还没有追上甲车,两车就不可能相遇;根据题图可知,在0~5s时间内,甲车的位移为30m,乙车的位移为55m,乙车相对于甲车的追赶距离为25m,因此A选项相遇两次,C选项不会相遇,AC不符合题意;
B.若开始时,甲车在乙车前方10m处,说明在5s时乙车已经超过了甲车,此后因为甲车速度大于乙车速度,所以两车会再次相遇,即两车共相遇2次,B符合题意;
D.若开始时,乙车在甲车前方25m处,则在5s后,甲车速度大于乙车速度,两车一定相遇,D不符合题意。
故答案为:B。
6.D
【解析】若加速度为5m/s2,由a=可得:5=,解得v=35m/s;若加速度为-5m/s2,由a=可得,-5=,解得v=5m/s.
7.C
【解析】v-t图象的斜率就是物体的加速度,选项A中图线平行于时间轴,斜率为零,加速度为零,所以做匀速直线运动.选项B中图线斜率不变,加速度不变,是匀变速直线运动,且由图象可看出,物体的速度随时间而减小,所以是做匀减速直线运动.选项C中图线斜率不变,加速度不变,物体的速度随时间而增大,做匀加速直线运动.选项D中图线不是一条直线,表示物体不做匀变速运动.
8.A
【解析】
AB.v-t图像纵坐标的正负表示速度的方向,由图可知,物体在运动方向都没有发生改变,均朝着正方向运动,A错误,B正确;
C.物体在朝着正方向运动,朝着负方向运动,则物体在3s末运动方向改变,C正确;
D.物体在的加速度为
物体在2s时的速度大小为
D正确;
本题选择不正确的,故选A。
9.B
【解析】由v=at得v1∶v2∶v3=at1∶at2∶at3=1∶2∶3,故选项B正确.
10.B
【解析】A.加速与减速的加速度大小相等,加速和减速过程中速度变化量的大小相同,根据:
可知加速和减速所用时间相同,A不符合题意;
BC.加速的时间为,匀速的时间为,减速的时间为,由题意得:
联立方程解得:
匀加速和匀减速用时:
匀速运动的时间:
加速和减速过程中的加速度:
B符合题意,C不符合题意;
D.同理将上述方程中的加速度变为,加速和减速的时间均为:
加速和减速距离均为
匀速运动用时:
总时间为:
D不符合题意。
故答案为:B。
11.D
【解析】
速度变化的快慢是速度变化率,即加速度,对摩托车a1==-0.5m/s2,对汽车则有加速度a2==1.2m/s2,所以汽车的速度变化快,选项A错误;匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的瞬时速度,在0~4s内的平均速度即2s时的瞬时速度,所以摩托车的平均速度17m/s大于汽车的平均速度12.2m/s,选项B错误;摩托车的速度在减小,汽车速度在增大,但是速度方向都没有改变,都是沿正方向运动,所以位移都是一直在增大,选项C错误;从t=4s开始计时摩托车的速度v1=16+a1t,汽车的速度v2=14.6+a2t,速度相等即v1=v2,带入数据计算得Δt=s,选项D正确.
12.C
【解析】甲以2m/s的速度做匀速直线运动,乙在0~2s内做匀加速直线运动,a1=2m/s2,2~6s做匀减速直线运动,a2=-1m/s2.t1=1s和t2=4s二者只是速度相同,未相遇.甲、乙速度方向相同.
二、填空题
13.4西-4
【解析】
[1]由图像可知,4秒末物体的速度大小为4m/s;
[2]4-5秒内物体速度为正,则向西运动;
[3]4-5秒内物体的加速度为
方向向东。
14.2s10m/s
【解析】
[1][2]当加速为零时,速度最大,由a42t可知,
加速度为零,由于加速度随时间均匀变化,所以平均加速度为
此时速度为
15.减速;加速
【解析】
(1)[1].在0~t0时间内,v<0,a>0,则加速度与速度方向相反,物体做减速运动;
(2)[2].在t>t0时间内,v>0,a>0,则加速度与速度方向相同,物体做加速运动.
三、解答题
16.9m/s
【解析】
若规定初速度的方向为正,则
因反应时间为0.5s,故做减速运动的时间为
根据得
所以该汽车在正常行驶时的速度最大不能超过9m/s。
17.第1s内的位移为4m,故第1s内平均速度为:
汽车各个0.1s的位移分别为:
0.04m,0.12m,0.20m,…,0.84m,0.92m,1.00m;
由于相等的相邻时间内的位移差值恒定,故是匀加速直线运动;
根据,加速度为:
1.0s末的瞬时速度为:
答:1.0s内的平均速度为4m/s,1.0s末的瞬时速度为8m/s.
【解析】第1s内的位移为4m,故第1s内平均速度为:
汽车各个0.1s的位移分别为:
0.04m,0.12m,0.20m,…,0.84m,0.92m,1.00m;
由于相等的相邻时间内的位移差值恒定,故是匀加速直线运动;
根据,加速度为:
1.0s末的瞬时速度为:
答:1.0s内的平均速度为4m/s,1.0s末的瞬时速度为8m/s.
18.答案:(1)4m/s(2)0(3)0
【解析】汽车刹车后减速至速度为零不可能再反向加速运动,故速度减为零后就静止了,因此这类题应先判断多长时间汽车停下,再来求解.
设历时t0时间汽车停下,取匀速运动方向为正方向,
由v=v0+at得t0=s=5s
(1)v3=v0+at=10m/s+(-2)×3m/s=4m/s
(2)v5=0
(3)v10=0.
19.(1)-8×103m/s2(2)10m/s
【解析】
试题分析:根据匀变速直线运动的速度时间公式求出子弹的加速度大小;根据速度时间公式求出木块获得的速度.
(1)设子弹的初速度方向为正方向,对子弹有
v0=600m/s,v=200m/s,t=0.05s
由速度与时间关系:v=v0+at
可得:
负号表示a的方向与子弹初速度的方向相反
(2)设木块获得的速度为v′,则v′=a′t=200m/s2×0.05s=10m/s