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1、 課后限時集訓(xùn)2
勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律
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1.(2019·德陽調(diào)研)一質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動,其平均速度與時間的關(guān)系滿足v=2+t(各物理量均選用國際單位制中單位),則關(guān)于該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動,下列說法正確的是( )
A.質(zhì)點(diǎn)可能做勻減速直線運(yùn)動
B.5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移為35 m
C.質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的加速度為1 m/s2
D.質(zhì)點(diǎn)3 s末的速度為5 m/s
B [根據(jù)平均速度v=知,x=vt=2t+t2,根據(jù)x=v0t+at2=2t+t2知,質(zhì)點(diǎn)的初速度v0=2 m/s,加速度a=2 m/s2,質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動,故A、C錯誤;5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移x=v0t+at2=2×5
2、 m+×2×25 m=35 m,故B正確;質(zhì)點(diǎn)在3 s末的速度v=v0+at=2 m/s+2×3 m/s=8 m/s,故D錯誤。]
2.(2019·福建五校第二次聯(lián)考)宇航員在某星球上做自由落體運(yùn)動實(shí)驗(yàn),讓一個質(zhì)量為2 kg的物體從足夠高的高度自由下落,測得物體在第5 s內(nèi)的位移是18 m,則( )
A.物體在2 s末的速度是20 m/s
B.物體在第5 s內(nèi)的平均速度是3.6 m/s
C.物體自由下落的加速度是5 m/s2
D.物體在5 s內(nèi)的位移是50 m
D [根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式Δx=at-at=18 m,t2=5 s,t1=4 s,解得a=4 m/s2,選項(xiàng)C錯誤;物體在2
3、s末的速度為v2=4×2 m/s=8 m/s,選項(xiàng)A錯誤;物體在5 s內(nèi)的位移為x5=×4×52 m=50 m,選項(xiàng)D正確;物體在第5 s內(nèi)的位移為18 m,故物體在第5 s內(nèi)的平均速度為18 m/s,選項(xiàng)B錯誤。]
3.一物體做勻加速直線運(yùn)動,通過一段位移Δx所用的時間為t1,緊接著通過下一段位移Δx所用的時間為t2,則物體運(yùn)動的加速度為( )
A. B.
C. D.
A [勻變速直線運(yùn)動某段時間中間時刻的瞬時速度等于該段時間的平均速度,即v1=,v2=,則a===。]
4.(多選)一質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動,第3 s內(nèi)的位移2 m,第4 s內(nèi)的位移是2.5 m,那么( )
4、
A.這兩秒內(nèi)的平均速度是4.5 m/s
B.第三秒末的瞬時速度是2.25 m/s
C.質(zhì)點(diǎn)的加速度是0.125 m/s2
D.質(zhì)點(diǎn)在零時刻的初速度是0.75 m/s
BD [質(zhì)點(diǎn)在這兩秒內(nèi)的平均速度為= m/s=2.25 m/s,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動過程中中間時刻的瞬時速度等于平均速度可知,該速度為第3 s末的瞬時速度,A項(xiàng)錯誤,B項(xiàng)正確;根據(jù)Δx=aT2可得x4-x3=aT2,T=1 s,故可得a=0.5 m/s2,C項(xiàng)錯誤;因?yàn)関3=2.25 m/s,所以根據(jù)速度時間公式可得v0=v3-at=(2.25-0.5×3) m/s=0.75 m/s,D項(xiàng)正確。]
5.(2019·成都
5、七中月考)四川九寨溝地震災(zāi)后重建中,在某工地上一卡車以10 m/s的速度勻速行駛,剎車后第一個2 s內(nèi)的位移與最后一個2 s內(nèi)的位移之比為3∶2,設(shè)卡車做勻減速直線運(yùn)動,則剎車后4 s內(nèi)卡車通過的距離是( )
A.2.5 m B.4 m
C.12 m D.12.5 m
D [設(shè)剎車時加速度大小為a,則第一個2 s內(nèi)的位移x1=v0t-at2=(20-2a)m,根據(jù)逆向思維,最后1個2 s內(nèi)的位移x2=at2=2a m,由==,解得a=4 m/s2,卡車從剎車到停止需要時間t0==2.5 s,則剎車后4 s內(nèi)的位移x==12.5 m,選項(xiàng)D正確。]
6.轎車在筆直的公路上做勻速直線運(yùn)動
6、,當(dāng)轎車經(jīng)過公路上的A路標(biāo)時,停靠在旁邊的一輛卡車開始以加速度a1做勻加速直線運(yùn)動,運(yùn)動一段時間后立即以加速度a2做勻減速直線運(yùn)動,結(jié)果卡車與轎車同時到達(dá)下一個路標(biāo),此時卡車的速度恰好減為零,若兩路標(biāo)之間的距離為d,則轎車勻速運(yùn)動的速度大小為( )
A. B.
C. D.
B [設(shè)卡車行駛過程中的最大速度為vmax,則加速過程和減速過程的時間分別為t1=、t2=,作出卡車整個過程的v-t圖象如圖所示,圖象與時間軸所圍成的面積為×=d,解得vmax=,設(shè)轎車勻速運(yùn)動的速度為v0,有vmax(t1+t2)×=v0(t1+t2),解得v0==,故B正確。]
7.(多選)(2019·
7、鄭州模擬)在塔頂邊緣將一物體豎直向上拋出,拋出點(diǎn)為A,物體上升的最大高度為20 m,不計空氣阻力,g取10 m/s2,設(shè)塔足夠高,則物體位移大小為10 m時,物體運(yùn)動的時間可能為( )
A.(2-) s B.(2+) s
C.(2+) s D. s
ABC [取豎直向上為正方向,由v=2gh得v0=20 m/s。物體的位移為x=v0t-gt2,當(dāng)物體位于A點(diǎn)上方10 m處時x=10 m,解得t1=(2-) s,t2=(2+) s,故選項(xiàng)A、B正確,當(dāng)物體位于A點(diǎn)下方10 m處時,x=-10 m,解得t3=(2+) s,另一解為負(fù)值,舍去,故選項(xiàng)C正確,D錯誤。]
8.(多選)(2
8、019·河南省洛陽市調(diào)研)如圖所示,在一平直公路上,一輛汽車從O點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動,已知在3 s內(nèi)經(jīng)過相距30 m的A、B兩點(diǎn),汽車經(jīng)過B點(diǎn)時的速度為15 m/s,則( )
A.汽車經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小為5 m/s
B.A點(diǎn)與O點(diǎn)間的距離為20 m
C.汽車從O點(diǎn)到A點(diǎn)需要的時間為5 s
D.汽車從O點(diǎn)到B點(diǎn)的平均速度大小為7.5 m/s
AD [汽車在AB段的平均速度== m/s=10 m/s,而汽車做勻加速直線運(yùn)動,所以有=,即vA=2-vB=2×10 m/s-15 m/s=5 m/s,選項(xiàng)A正確;汽車的加速度a=,代入數(shù)據(jù)解得a= m/s2。由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律有
9、v=2axOA,代入數(shù)據(jù)解得xOA=3.75 m,選項(xiàng)B錯誤;由vA=atOA解得汽車從O點(diǎn)到A點(diǎn)需要的時間為tOA=1.5 s,選項(xiàng)C錯誤;汽車從O點(diǎn)到B點(diǎn)的平均速度大小== m/s=7.5 m/s,選項(xiàng)D正確。]
9.(2019·江西紅色七校第一次聯(lián)考)我國ETC(電子不停車收費(fèi)系統(tǒng))已實(shí)現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng),大大縮短了車輛通過收費(fèi)站的時間。一輛汽車以20 m/s的速度駛向高速收費(fèi)口,到達(dá)自動收費(fèi)裝置前開始做勻減速直線運(yùn)動,經(jīng)4 s的時間速度減為5 m/s且收費(fèi)完成,司機(jī)立即加速,產(chǎn)生的加速度大小為2.5 m/s2,汽車可視為質(zhì)點(diǎn)。則下列說法正確的是( )
A.汽車開始減速時距離自動收費(fèi)裝
10、置110 m
B.汽車加速4 s后速度恢復(fù)到20 m/s
C.汽車從開始減速至速度恢復(fù)到20 m/s通過的總路程為125 m
D.汽車由于通過自動收費(fèi)裝置耽誤的時間為4 s
C [汽車開始減速時到自動收費(fèi)裝置的距離為x1=(20+5)×4 m=50 m故A錯誤;汽車加速4 s后速度為v=15 m/s,故B錯誤;汽車從5 m/s加速到20 m/s通過的路程為x2= m=75 m,所以汽車從開始減速至速度恢復(fù)到20 m/s通過的總路程為x1+x2=125 m,故C正確;汽車從5 m/s加速到20 m/s的時間t2= s=6 s,所以總時間t總=4 s+t2=10 s,汽車以20 m/s的速
11、度勻速通過125 m需要的時間是6.25 s,所以耽誤了3.75 s,故D錯誤。]
10.(2019·廣東茂名五大聯(lián)盟模擬)一質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動,已知初速度大小為v,經(jīng)過一段時間速度大小變?yōu)?v,加速度大小為a,這段時間內(nèi)的路程與位移大小之比為5∶3,則下列敘述正確的是( )
A.這段時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向不變
B.這段時間為
C.這段時間的路程為
D.再經(jīng)過相同時間質(zhì)點(diǎn)速度大小為3v
B [由題意知,質(zhì)點(diǎn)做勻減速直線運(yùn)動,速度減小到零后,再返回做勻加速運(yùn)動,即在這段時間內(nèi)運(yùn)動方向改變,如圖所示,選項(xiàng)A錯誤;由v=v0+at得-2v=v-at,這段時間t=,選項(xiàng)B正確;由v2-v=
12、2ax得,由初速度為v減速到零所通過的路程s1=,然后反向加速到2v所通過的路程s2==,總路程為s=s1+s2=,選項(xiàng)C錯誤;再經(jīng)過相同時間,質(zhì)點(diǎn)速度v′=v-a·2t=-5v,即速度大小為5v,選項(xiàng)D錯誤。]
11.(多選)(2019·濟(jì)南高三月考)從地面豎直上拋一物體A,同時在離地面某一高度處有一物體B自由下落,兩物體在空中同時到達(dá)同一高度時速度大小均為v,則下列說法正確的是( )
A.A上拋的初速度與B落地時速度大小相等,都是2v
B.兩物體在空中運(yùn)動的時間相等
C.A上升的最大高度與B開始下落時的高度相同
D.兩物體在空中同時達(dá)到的同一高度處一定是B開始下落時高度的中點(diǎn)
13、
AC [設(shè)兩物體從B下落到相遇的時間為t,豎直上拋物體的初速度為v0,則由題意得gt=v0-gt=v,解得v0=2v。根據(jù)豎直上拋運(yùn)動的對稱性可知,B自由落下到地面的速度為2v,在空中運(yùn)動時間為tB=,豎直上拋物體在空中運(yùn)動時間tA=2×=,故A正確,B錯誤;物體A能上升的最大高度hA==,B開始下落的高度hB=g·=,顯然兩者相等,故C正確;兩物體在空中同時達(dá)到同一高度時,B下降的高度為h=gt2=g==hB,故D錯誤。]
12.一飛行員駕駛飛機(jī)在做低空表演時,豎直拉升(水平速度很小,可以忽略),拉升到最高點(diǎn)時,飛機(jī)突發(fā)故障,飛行員選擇棄機(jī)逃生。飛行員按下逃生按鈕后,彈射座椅以v1=10
14、 m/s的速度豎直向上彈出(不再與飛機(jī)相互作用)。飛行員上升后又下降到一定高度時,彈射座椅打開降落傘,飛行員以a=12 m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動,落地時的速度大小v2=6 m/s。已知彈射座椅彈出時離地面的高度h=323.5 m,重力加速度g取10 m/s2,降落傘打開之前,不計空氣阻力,求:
(1)彈射座椅打開降落傘瞬間,飛行員的速度大?。?
(2)彈射座椅彈出后,飛行員在空中運(yùn)動的時間。
[解析] (1)設(shè)彈射座椅彈出降落傘瞬間飛行員的速度為v,從彈射座椅彈出到降落傘打開,飛行員下降的高度為h1,彈射座椅打開降落傘的位置距離地面的高度為h2,則
v2-v=2gh1
v-v2
15、=2(-a)h2
h=h1+h2=323.5 m,解得v≈60 m/s。
(2)從彈射座椅彈出到降落傘打開的時間
t1==7 s
從彈射座椅打開降落傘到落地的時間
t2==4.5 s
總時間t=t1+t2=11.5 s。
[答案] (1)60 m/s (2)11.5 s
13.(2019·名師原創(chuàng)預(yù)測)由于私家車的數(shù)量劇增,堵車已成為現(xiàn)代國家尤其是發(fā)展中國家的通病,嚴(yán)重影響了人們的工作效率和社會發(fā)展。如圖甲所示,在某平直公路的十字路口,紅燈攔停了許多列車隊(duì),攔停的汽車排成筆直的一列。為了使研究的問題簡化,假設(shè)某一列的第一輛汽車的前端剛好與路口停止線平齊,汽車長均為l=4.4 m
16、,前面汽車的尾部與相鄰的后一輛汽車的前端距離均為d1=2.0 m,如圖乙所示。為了安全,前面汽車的尾部與相鄰的后一輛汽車的前端距離至少為d2=6.0 m時,相鄰的后一輛汽車才能開動,若汽車都以a=2 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動。綠燈亮起的瞬間,第一輛汽車立即開動,忽略人的反應(yīng)時間。求:
甲 乙
(1)第11輛汽車前端剛到達(dá)停止線時的速度大小v;
(2)從綠燈剛亮起到第11輛汽車前端與停止線平齊所需最短時間t。
[解析] (1)第11輛汽車前端與停止線的距離
x1=10(l+d1)=64 m
由v2=2ax1
得v=16 m/s。
(2)設(shè)后一輛汽車剛開動時,前一輛汽車至少已行駛的時間為t1,則后一輛汽車剛開動時,前一輛汽車至少行駛的距離x2=d2-d1=4.0 m
由x2=at
得t1=2 s
從綠燈剛亮起到第11輛汽車剛開動至少需要的時間t2=10t1=20 s從第11輛汽車剛開動到前端與停止線平齊所需時間t3==8 s
從綠燈剛亮起到第11輛汽車前端與停止線平齊所需最短時間
t=t2+t3
解得t=28 s。
[答案] (1)16 m/s (2)28 s
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