高考 物理第一章 微专题4 多过程问题试卷

这是一份高考 物理第一章 微专题4 多过程问题试卷，共5页。试卷主要包含了某研究性学习小组自制一枚水火箭等内容，欢迎下载使用。
微专题4　多过程问题
1．多过程问题一般情景复杂、条件多，可画运动草图或作v－t图像形象地描述运动过程，这有助于分析问题，也往往能从中发现解决问题的简单方法.2.多过程运动中各阶段运动之间的“连接点”的速度是两段运动共有的一个物理量，用它来列方程能减小复杂程度．
1．在同一直线上的A、B两个高铁试验站台之间的距离为s，某次试验中一列试验高铁沿轨道由静止从A出发驶向B，高铁先以大小为a的加速度匀加速运动一段时间，接着以大小为2a的加速度匀减速运动，到达B时速度恰好为零，该过程中高铁的最大速度为(　　)
A. B. C. D.
答案　A
解析　设高铁最大速度为vm，加速的时间为t1，减速的时间为t2，则(t1＋t2)＝s，vm＝at1＝2at2，联立解得vm＝，故选项A正确．
2.(2018·浙江4月选考·10)如图所示，竖井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面．某一竖井的深度为104 m，升降机运行的最大速度为8 m/s，加速度大小不超过1 m/s2.假定升降机到井口的速度为0，则将矿石从井底提升到井口的最短时间是(　　)

A．13 s B．16 s C．21 s D．26 s
答案　C
解析　运动分成三段，开始匀加速启动，接下来以8 m/s的速度匀速运动，最后匀减速运动到井口．加速阶段，t1＝＝8 s，位移x1＝at12＝32 m．减速阶段与加速阶段对称，t3＝8 s，x3＝32 m．匀速阶段：x2＝(104－32－32) m＝40 m，所以t2＝＝5 s，所以t总＝t1＋t2＋t3＝21 s，所以选C.
3．(2023·河北石家庄市检测)高速公路的ETC通道长度是指从识别区起点到自动栏杆的水平距离．如图所示，某汽车(可视为质点)以18 km/h的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3 s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆．已知该ETC通道的长度为9 m，车载电子标签到汽车前车牌的水平距离约为1 m，刹车加速度大小为5 m/s2，由此可知司机的反应时间约为(　　)

A．0.6 s B．0.8 s C．1.0 s D．1.2 s
答案　B
解析　ETC通道的长度为9 m，车载电子标签到汽车前车牌的水平距离约为1 m，汽车实际行驶的位移为x＝9 m－1 m＝8 m，汽车的初速度v0＝18 km/h＝5 m/s，汽车做匀减速直线运动，减速到零的时间为t1＝＝1 s，减速过程运动的位移为x1＝t1＝2.5 m，则匀速运动的位移为x2＝x－x1＝5.5 m，设司机的反应时间为t0，则汽车做匀速直线运动的时间为t＝0.3 s＋t0，由x2＝v0t，解得t0＝0.8 s，选项B正确．
4．跳伞运动员从2 996米高空跳伞后，开始一段时间由于伞没打开而做自由落体运动，伞张开(张开时间不计)后做加速度大小为2 m/s2的匀减速直线运动，到达地面时的速度为4 m/s，重力加速度取10 m/s2，则下列说法错误的是(　　)
A．跳伞员自由落体中的下落高度为500 m
B．跳伞员打开伞时的速度为100 m/s
C．跳伞员加速运动时间为12 s
D．跳伞员在打开降落伞后下落了48 s
答案　C
解析　设运动员打开伞时速度为v，第一阶段自由落体高度为h1,2gh1＝v2，第二阶段匀减速运动的加速度大小为a，末速度为v′，下降高度为h2,2ah2＝v2－v′2，设下降总高度为H，则由位移关系H＝h1＋h2，联立解得v＝100 m/s，h1＝500 m，A、B正确；设自由落体时间为t，由速度公式有v＝gt，解得t＝10 s，C错误；跳伞员在打开降落伞后下落的时间t2＝＝ s＝48 s，D正确．
5．(2023·山东临沂市检测)一质点静止在光滑水平面上，先向右做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小为a1，经过时间t后加速度变为零；又运动时间t后，质点加速度方向变为向左，且大小为a2，再经过时间t后质点回到出发点．以出发时刻为计时零点，则在这一过程中(　　)
A．a2＝3a1
B．质点向右运动的最大位移为a2t2
C．质点回到出发点时的速度大小为a2t
D．最后一个时间t内，质点的位移大小和路程之比为3∶5
答案　C
解析　以向右为正方向，由速度公式有v1＝a1t，由题意知0＝x1＋x2＋x3，由位移公式有x1＝a1t2，x2＝v1t，x3＝v1t－a2t2，解得a2＝5a1，A错误；根据题意，作出质点运动的v－t′图像，如图所示，根据v－t′图线与t′轴所围图形的面积表示位移大小可知，质点向右运动的最大位移x＝v1t＋v1t＋v1·t＝a1t2，B错误；质点回到出发点时的速度大小为v2＝4a1t＝a2t，C正确；最后一个时间t内，质点的位移大小为x′＝x1＋x2＝a1t2，路程s＝a1t·t＋×4a1t·t＝a1t2，所以最后一个时间t内，质点的位移大小和路程之比为15∶17，D错误．

6．(多选)某研究性学习小组自制一枚水火箭．现将该水火箭从水平地面由静止竖直向上发射，加速过程可以看作是加速度大小为a＝8 m/s2的匀加速直线运动，经过t0＝2.5 s加速过程结束．此时从水平地面的发射点用一水平恒力推一小车从静止开始以加速度大小a1＝4.5 m/s2做匀加速直线运动．当水火箭达到最高点时，立即改用另一反向的水平恒力使小车的加速度大小变为a2.经过一段时间小车刚好返回发射点，此时水火箭恰好落入车中．不计水火箭和小车的体积，忽略空气的作用力，g＝10 m/s2.可求出(　　)
A．水火箭离地面的最大高度为25 m
B．水火箭上升运动的总时间为4.5 s
C．小车回到发射点过程中加速度大小是8.0 m/s2
D．小车离开发射点的最大距离是9 m
答案　BC
解析　水火箭在加速过程中有h1＝at02，v＝at0，水火箭在减速过程中有0＝v－gt1，－2gh2＝0－v2，水火箭离地面的最大高度H＝h1＋h2＝45 m，水火箭上升运动的总时间t＝t0＋t1＝4.5 s，B正确，A错误；水火箭在下落过程中有H＝gt22，对小车分析，取加速度a1的方向为正方向，有x1＝a1t12，v1＝a1t1，－x1＝v1t2－a2t22，联立解得a2＝8.0 m/s2，C正确；对小车在匀减速到零的过程，有－2a2x2＝0－v12，小车离开发射点的最大距离s＝x1＋x2≈14 m，D错误．
7．(多选)ETC是“电子不停车收费系统”的简称．汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示．假设汽车以v1＝15 m/s朝收费站正常沿直线行驶，如果过ETC通道，需要在收费站中心线前d＝10 m处正好匀减速至v2＝5 m/s，匀速通过“匀速行驶区间”后，再匀加速至v1正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过20 s缴费成功后，再启动汽车匀加速至v1正常行驶．设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为1 m/s2，则下列说法正确的有(　　)

A．汽车走人工收费通道时，开始减速的位置距离收费站中心线是112.5 m
B．汽车走ETC通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小为210 m
C．汽车通过ETC通道比通过人工收费通道节约的时间为27 s
D．汽车通过ETC通道比通过人工收费通道节约的时间为28 s
答案　ABC
解析　汽车走人工收费通道时，开始减速的位置距离收费站中心线为x1＝＝ m＝112.5 m，A正确；汽车走ETC通道减速运动的位移为x2＝＝ m＝100 m，汽车走ETC通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小为x2′＝2x2＋d＝210 m，B正确；走人工通道的总时间和总距离分别为t1总＝2×＋20 s＝50 s，x1总＝2x1＝225 m，走ETC通道的时间和位移分别为t2＝2×＋＝22 s，x2′＝210 m，t2′＝ s＝1 s，走ETC通道的总时间为t2总＝22 s＋1 s＝23 s，汽车通过ETC通道比通过人工收费通道节约的时间为Δt＝t1总－t2总＝27 s，C正确，D错误．
8．有一部观光电梯，启动时匀加速上升的加速度大小为2 m/s2，制动时匀减速上升的加速度大小为1 m/s2，中间阶段电梯可匀速运行，电梯运行上升的高度为48 m．求：
(1)若电梯运行时限速为9 m/s，电梯升到最高处的最短时间是多少；
(2)如果电梯先匀加速上升，然后匀速上升，最后匀减速上升，全程共用时间为15 s，上升的最大速度是多少．
答案　(1)12 s　(2)4 m/s
解析　(1)要想所用时间最短，则电梯只有加速和减速过程，而没有匀速过程，设最大速度为vm，由位移速度关系式得h＝＋
代入数据解得vm＝8 m/s
因为vm＝8 m/s