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1、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用
專練一
勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用
一、考點(diǎn)內(nèi)容
(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及推論;(2)自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng);(3)多過程問題。
二、考點(diǎn)突破
1.(多選)質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為x=6+5t-t2(各物理量均采用國際單位制),則該質(zhì)點(diǎn)( )
A.第1 s內(nèi)的位移是10 m
B.前2 s內(nèi)的平均速度是3 m/s
C.運(yùn)動(dòng)的加速度為1 m/s2
D.任意1 s內(nèi)的速度增量都是-2 m/s
2.一物體以初速度v0做勻減速直線運(yùn)動(dòng),第1 s內(nèi)通過的位移x1=3 m,第2 s內(nèi)通過的位移x2=2 m,又經(jīng)過位移x
2、3物體的速度減小為0,則下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.初速度v0的大小為2.5 m/s
B.加速度a的大小為1 m/s2
C.位移x3的大小為1.125 m
D.位移x3內(nèi)的平均速度大小為0.75 m/s
3.(多選)在某一高度以v0=20 m/s的初速度豎直上拋一個(gè)小球(不計(jì)空氣阻力),當(dāng)小球速度大小為10 m/s時(shí),以下判斷正確的是(g取10 m/s2)( )
A.小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為15 m/s,方向向上
B.小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為5 m/s,方向向下
C.小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為5 m/s,方向向上
D.小球的位移大小一定是
3、15 m
4.跳傘運(yùn)動(dòng)員以大小為5 m/s的速度勻速下降的過程中,在距地面10 m處掉了一顆扣子,跳傘運(yùn)動(dòng)員比扣子晚著地的時(shí)間為(不計(jì)空氣阻力對扣子的作用,重力加速度大小g=10 m/s2)( )
A.1 s B.2 s C. s D.(2-)s
5.一質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),速度變化Δv時(shí)運(yùn)動(dòng)位移x1,緊接著速度變化同樣的Δv時(shí)運(yùn)動(dòng)位移x2,則該質(zhì)點(diǎn)的加速度為( )
A. B.2 C.(Δv)2 D.(Δv)2
6.如圖,籃球架下的運(yùn)動(dòng)員原地垂直起跳扣籃,離地后重心上升的最大高度為H。上升第一個(gè)所用的時(shí)間為
4、t1,第四個(gè)所用的時(shí)間為t2。不計(jì)空氣阻力,則滿足( )
A.1<<2 B.2<<3 C.3<<4 D.4<<5
7.如圖所示,在水平面上固定著三個(gè)完全相同的木塊,一子彈以水平速度射入木塊,若子彈在木塊中做勻減速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)穿透第三個(gè)木塊時(shí)速度恰好為零,則下列關(guān)于子彈依次射入每個(gè)木塊時(shí)的速度比或穿過每個(gè)木塊所用時(shí)間比正確的是( )
A.v1∶v2∶v3=3∶2∶1
B.v1∶v2∶v3=∶∶1
C.t1∶t2∶t3=1∶∶
D.t1∶t2∶t3=(-)∶(-1)∶1
8.假設(shè)列車經(jīng)過鐵路橋的全過程都做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。已知某列車長為L,通過一鐵路橋時(shí)的加速度大
5、小為a,列車全長通過橋頭的時(shí)間為t1,列車全長通過橋尾的時(shí)間為t2,則列車車頭通過鐵路橋所需的時(shí)間為( )
A.· B.· C.·- D.·+
9.如圖所示,一輛汽車(視為質(zhì)點(diǎn))在一水平直路面ABC上運(yùn)動(dòng),AB的長度為x1=25 m,BC的長度為x2=97 m。汽車從A點(diǎn)由靜止啟動(dòng),在AB段做加速度大小為a1=2.0 m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在BC段,先做加速度大小為a2=1.0 m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)到離C點(diǎn)適當(dāng)距離處,再以大小為a3=2.0 m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng),汽車恰好停在C點(diǎn)。求:
(1)汽車達(dá)到的最大速度vm和開始減速時(shí)離C點(diǎn)的
6、距離d;
(2)汽車從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所用的時(shí)間t。
10.我國高速公路開通了電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)。汽車可以分別通過ETC通道和人工收費(fèi)通道,如圖所示。假設(shè)汽車以正常行駛速度v1=16 m/s朝收費(fèi)站沿直線行駛,如果過ETC通道,需要在距收費(fèi)站中心線前d=8 m處勻減速至v2=4 m/s,然后勻速通過該區(qū)域,再勻加速至v1正常行駛;如果過人工收費(fèi)通道,需要恰好在中心線處勻減速至零,經(jīng)過t0=25 s繳費(fèi)成功后,再啟動(dòng)汽車勻加速至v1正常行駛。設(shè)汽車在減速和加速過程中的加速度大小分別為a1=2 m/s2,a2=1 m/s2。求:
(1)汽車過ETC通道時(shí)
7、,從開始減速到恢復(fù)正常行駛過程中的位移大小;
(2)汽車通過ETC通道比通過人工收費(fèi)通道速度再達(dá)到v1時(shí)節(jié)約的時(shí)間Δt是多少?
11.一輛卡車以速度v=72 km/h通過減速帶,司機(jī)利用擱置在儀表盤上的車載計(jì)時(shí)儀記錄器材前輪和后輪先后與減速帶撞擊的聲音的時(shí)間間隔來測量聲速,車載儀位于前輪軸的正上方,在前輪通過減速帶時(shí)開始記時(shí),在t1=0.006 s第一次接收到聲音信號(hào),在t2=0.313 s第二次接收到聲音信號(hào)。已知汽車前后輪軸之間的距離L=5.86 m,求聲音在空氣中的速度秒v0。(不考慮除空氣外其他介質(zhì)對聲音傳播的影響,結(jié)論保留三位有效數(shù)字)
8、
12.如圖所示為某高峰時(shí)段成都街頭一十字路口,紅燈攔停了很多汽車,攔停的汽車排成筆直的一列,最前面的一輛汽車的前端剛好與路口停車線相齊,相鄰兩車的前端之間的距離均為L=6.0 m,若汽車起動(dòng)時(shí)都以a=2.5 m/s2的加速度作勻加速運(yùn)動(dòng),加速到v=10.0 m/s后做勻速運(yùn)動(dòng)通過路口。該路口亮綠燈時(shí)間t=40.0 s,而且有按倒計(jì)時(shí)顯示的時(shí)間顯示燈。另外交通規(guī)則規(guī)定:原在綠燈時(shí)通行的汽車,紅燈亮起時(shí),車頭已越過停車線的汽車允許通過。請解答下列問題:
(1)若綠燈亮起瞬時(shí),所有司機(jī)同時(shí)起動(dòng)汽車,有多少輛汽車能通過路口?
(2)第(1)問中,不能通過路口
9、的第一輛汽車司機(jī),在時(shí)間顯示燈剛亮出“3”時(shí)開始剎車做勻減速運(yùn)動(dòng),結(jié)果車的前端與停車線相齊時(shí)剛好停下,求剎車后汽車加速度的大小。
(3)事實(shí)上由于人反應(yīng)時(shí)間的存在,綠燈亮起時(shí)不可能所有司機(jī)同時(shí)起動(dòng)汽車。現(xiàn)假設(shè)綠燈亮起時(shí),第一個(gè)司機(jī)遲后Δt1=0.90 s起動(dòng)汽車,后面司機(jī)都比前一輛車遲后Δt2=0.70 s起動(dòng)汽車,在該情況下,有多少輛車能通過路口?
二、考點(diǎn)突破
答案
1.【答案】BD
【解析】第1 s內(nèi)的位移x1=(6+5×1-1) m-6 m=4 m,故A錯(cuò)誤。前2 s內(nèi)
10、的位移x2=(6+5×2-4)m-6 m=6 m,則前2 s內(nèi)的平均速度== m/s=3 m/s,故B正確。根據(jù)x=v0t+at2=6+5t-t2得,加速度a=-2 m/s2,任意1 s內(nèi)速度的增量Δv=at=-2×1 m/s=-2 m/s,故C錯(cuò)誤,D正確。
2.【答案】A
【解析】由Δx=aT2可得加速度大小a=1 m/s2;第1 s末的速度v1==2.5 m/s;物體的速度由2.5 m/s減速到0所需時(shí)間t==2.5 s,則經(jīng)過位移x3的時(shí)間t′為1.5 s,且x3=at′2=1.125 m;位移x3內(nèi)的平均速度==0.75 m/s。綜上可知A錯(cuò)誤,B、C、D正確。
3.【答案】A
11、CD
【解析】小球被豎直向上拋出,做的是勻變速直線運(yùn)動(dòng),平均速度可以用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度公式=求出,規(guī)定豎直向上為正方向,當(dāng)小球的末速度大小為10 m/s、方向豎直向上時(shí),v=10 m/s,用公式求得平均速度為15 m/s,方向豎直向上,A正確;當(dāng)小球的末速度大小為10 m/s、方向豎直向下時(shí),v=-10 m/s,用公式求得平均速度大小為5 m/s,方向豎直向上,C正確;由于末速度大小為10 m/s時(shí),球的位置一定,距起點(diǎn)的位移h==15 m,D正確。
4.【答案】A
【解析】扣子掉了以后,運(yùn)動(dòng)員仍做勻速直線運(yùn)動(dòng),而扣子做初速度大小為v0=5 m/s的豎直下拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)員下落需要的
12、時(shí)間為t1= s=2 s,扣子下落過程中有10 m=v0t2+gt22,解得t2=1 s,時(shí)間差Δt=t1-t2=1 s,A正確。
5.【答案】A
【解析】設(shè)質(zhì)點(diǎn)的加速度為a,發(fā)生速度變化Δv所用時(shí)間為t,運(yùn)動(dòng)位移x1的中間時(shí)刻速度v1=,運(yùn)動(dòng)位移x2的中間時(shí)刻速度v2=,又v2-v1=at,Δv=at,可解得a=,A正確。
6.【答案】C
【解析】本題應(yīng)用逆向思維求解,即運(yùn)動(dòng)員的豎直上拋運(yùn)動(dòng)可等同于從一定高度處開始的自由落體運(yùn)動(dòng),所以第四個(gè)所用的時(shí)間為t2=,第一個(gè)所用的時(shí)間為t1=-,因此有==2+,即3<<4,選項(xiàng)C正確。
7.【答案】D
【解析】用“逆向思維”法解答,則可視
13、為子彈向左做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)每塊木塊厚度為L,則v32=2a·L,v22=2a·2L,v12=2a·3L,v3、v2、v1分別為子彈從右到左運(yùn)動(dòng)L、2L、3L時(shí)的速度,則v1∶v2∶v3=∶∶1,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;又由于每塊木塊厚度相同,則由比例關(guān)系可得t1∶t2∶t3=(-)∶(-1)∶1,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
8.【答案】C
【解析】設(shè)列車車頭通過鐵路橋所需要的時(shí)間為t0,從列車車頭到達(dá)橋頭時(shí)開始計(jì)時(shí),列車全長通過橋頭時(shí)的平均速度等于t1時(shí)刻的瞬時(shí)速度v1,則v1=;列車全長通過橋尾時(shí)的平均速度等于t0+t2時(shí)刻的瞬時(shí)速度v2,則v2=;由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式可得v2=
14、v1-a,解得t0=·-。
9.【解析】(1)由x1=a1t12和vB2=2a1x1可得
汽車在AB段運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1==5 s
到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度vB==10 m/s
設(shè)汽車在BC段之間由B到D時(shí)加速行駛,距離為d′,有
vm2-vB2=2a2d′
由D到C時(shí)減速行駛,距離為d,有0-vm2=-2a3d
且d′+d=x2
解得汽車的最大速度vm=14 m/s
開始減速時(shí)汽車離C點(diǎn)的距離d==49 m。
(2)由B到D,汽車加速行駛,由vm=vB+a2t2得:行駛時(shí)間t2==4 s
由D到C,汽車減速行駛直到靜止,由0=vm-a3t3得:行駛時(shí)間t3==7 s
故汽車從A點(diǎn)運(yùn)
15、動(dòng)到C點(diǎn)所用的時(shí)間t=t1+t2+t3=16 s。
10.【解析】(1)設(shè)汽車通過ETC通道時(shí)的勻減速過程的位移為x1,勻加速過程的位移為x2,則
x1==60 m
x2==120 m
汽車的總位移x=x1+d+x2=188 m。
(2)汽車通過ETC通道時(shí),勻減速過程的時(shí)間t1==6 s
勻速過程的時(shí)間t2==2 s
勻加速過程的時(shí)間t3==12 s
所以汽車通過ETC通道的總時(shí)間t=t1+t2+t3=20 s
汽車通過人工收費(fèi)通道時(shí),勻減速過程的時(shí)間t1′==8 s
勻加速過程的時(shí)間t2′==16 s
所以汽車通過人工通道的總時(shí)間t′=t1′+t0+t2′=49 s
16、
則節(jié)約的時(shí)間Δt=t′-t=29 s。
11.【解析】設(shè)車載儀距離地面的高度為h,減速帶位置在B點(diǎn),如圖所示,當(dāng)車載儀經(jīng)過B點(diǎn)正上方A點(diǎn)(車輪第一次撞擊減速帶)開始計(jì)時(shí),經(jīng)過t1車載儀運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),經(jīng)過t2時(shí)間車載儀運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),則
由圖中幾何關(guān)系可得:
聯(lián)立可得
帶入數(shù)據(jù)得:v0=328 m/s。
12.【解析】(1)汽車加速時(shí)間
40s內(nèi),汽車行駛的位移
能通過的汽車輛數(shù)
原在綠燈時(shí)通行的汽車,紅燈亮起時(shí),車頭已越過停車線的汽車允許通過,故有64輛汽車能通過路口。
(2)當(dāng)記時(shí)燈剛亮出“3”時(shí),第65輛車行駛的位移;
此時(shí),汽車距停車線距離為:
對汽車的減速過程運(yùn)用逆向思維:
解得:
(3)設(shè)該情況下,有k輛車能通過路口,對第k輛車,有
代入數(shù)據(jù)得:,則在該情況下,有29輛車能通過路口。
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