高中物理教科版 (2019)必修 第一册4 匀变速直线运动规律的应用精品一课一练
展开1.在水平路面上安装位移传感器,两质点同向不同地同时开始运动,位移传感器得出两质点位置坐标x随时间t变化规律如图所示,已知质点a做匀变速运动,质点b做匀速运动,当时两图线相切,下列说法正确的是( )
A.质点a初速度大小为
B.质点a加速度大小为
C.时质点b通过原点
D.相遇前,两质点间的最远距离为
【答案】A
【详解】AB.设质点a的位移与时间关系为
将,和,代入上式;设质点a的速度与时间关系为
当时
联立以上各式可得,质点a初速度大小为
质点a加速度大小为
故A正确,B错误;
2.一车在道路上正常行驶,突然发现前方有危险,立即以大小的加速度紧急刹车,刹车时的初速度为10m/s,则开始刹车后3s与开始刹车后6s内汽车通过的位移之比为( )
A.2:3B.4:5C.16:25D.21:25
【答案】D
【详解】设汽车刹车到停下来所需时间t0,则由运动学公式可得
代入数据可得
t0=5s
故开始刹车后3s内汽车通过的位移为
开始刹车后6s内汽车通过的位移为开始刹车后5s内汽车通过的位移,由运动学公式可得
开始刹车后3s与开始刹车后6s内汽车通过的位移之比为21:25。
故选D。
3.以的速度在平直公路上行驶的汽车,遇紧急情况而急刹车获得大小为的加速度,则刹车后汽车的位移为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】汽车刹车停止的时间为
所以从开始刹车经过5s汽车已停止运动,则刹车6s后的位移等于5s的位移,故刹车6s后汽车经过的位移为
故选D。
4.在“车让人”交通安全活动中,交警部门要求汽车在斑马线前停车让人。以匀速行驶的汽车,当车头离斑马线时,司机看到斑马线上有行人通过,立即紧急刹车,已知该车刹车时最大加速度为,驾驶员反应时间为,下列说法正确的是( )
A.汽车不能保证车让人B.汽车通过的距离是
C.汽车运动的总时间是D.在驾驶员反应时间内汽车通过的距离是
【答案】C
【详解】D.汽车在驾驶员反应时间内做匀速直线运动,则反应时间内汽车行驶的距离为
x=v0Δt=8×0.2m=1.6m
故D错误;
C.刹车后做匀减速运动,根据速度-时间公式,可知汽车速度减为零所用时间为
则从开始发现情况到车停下来汽车运动的时间为
t=t1+Δt=2s+0.2s=2.2s
故C正确;
B.根据速度-位移公式,可知汽车匀减速的位移为
根据题意可知,从开始发现情况到车停下来汽车通过的距离为
s=x+x1=9.6m
故B错误;
A.汽车通过的总位移
x总=9.6m<10m
汽车能保证车让人,故A错误。
故选C。
5.平直公路上行驶的汽车刹车过程中,位移与时间的关系为,下列说法正确的是( )
A.汽车的加速度大小为B.汽车在0-6s内发生的位移大小为48m
C.汽车的初速度大小为10m/sD.汽车在第4s内和第5s内发生的位移大小之比为
【答案】D
【详解】AC. 根据匀变速位移与时间的关系,与题干中已知道的公式对比,发现有初始位置
初速度
加速度
故AC错误;
B.根据速度时间公式,当汽车停下来的时候
所以汽车在0-6s内发生的位移就是0-5s内的位移
故B错误;
D.由于汽车停下需要5s,使用逆向思维,可以认为汽车做初速为0的匀加速直线运动,而原来第5s内和第4s内,就相当于逆向思维的第1s内和第2s内,根据初速为0的匀加速直线运动连续相同时间里位移之比为
故D正确。
故选D。
6.(多选)某遥控汽车在水平地面上由静止启动做加速度大小为的匀加速直线运动,启动后经4s关闭发动机,遥控汽车做加速度大小为的匀减速直线运动。下列说法正确的是( )
A.遥控汽车运动中的最大速度为4m/s
B.遥控汽车做加速运动的位移大小为16m
C.遥控汽车做减速运动的时间为8s
D.遥控汽车启动后在14s内的位移大小为46m
【答案】BC
【详解】A.遥控汽车运动中的最大速度
其中、,解得
故A错误;
B.遥控汽车做加速运动的位移大小
故B正确;
C.遥控汽车做减速运动的时间
其中,解得
故C正确;
D.因为
所以遥控汽车运动后停止,遥控汽车做减速运动的位移大小
可得遥控汽车启动后在14s内的位移大小
故D错误。
故选BC。
7.(多选)如图所示,在小车的运动轨道上安装两个光电门、,为了测量小车的加速度,在小车上安装了一个宽度为的遮光条,现让小车做匀变速直线运动,记录了遮光条通过两光电门、的时间分别为0.020s、0.010s,小车从光电门到的时间为0.200s,则下列说法正确的是( )
A.小车经过的速度为0.5m/sB.小车经过B的速度为1.5m/s
C.小车匀加速运动的加速度大小为D.光电门A、B间距离为
【答案】AD
【详解】AB. 时间非常短可认为平均速度为瞬时速度,故有
故A正确,B错误;
C. 根据速度时间公式可得
故C错误;
D. 根据速度位移公式可得
故D正确;
故选AD。
8.(多选)在研究某公交车的刹车性能时,让公交车沿直线运行到最大速度后开始刹车至停止,公交车开始刹车后位移与时间的数学关系满足(物理量均采用国际制单位),下列说法正确的有( )
A.公交车运行的最大速度为16m/s
B.公交车刹车的加速度大小为
C.公交车刹车后最后1s内的平均速度为1m/s
D.公交车从刹车开始10s内的位移为60m
【答案】AC
【详解】AB.将题中的关系式
与位移—时间公式
对比可知,公交车的初速度
v0=16m/s
加速度
a=-2m/s2
汽车做匀减速直线运动,所以最大速度为16m/s,故A正确,B错误;
C.交车刹车后第1s内的位移
则交车刹车后第1s内的平均速度
故C正确;
D.公交车刹车的时间为
从刹车开始10s内的位移即8s内的位移
故D错误。
故选AC。
9.一辆汽车以的速度在平直公路上匀速行驶。从某时刻起,它以的加速度加速,末因故突然紧急刹车,刹车时做匀减速运动的加速度大小是。则求:
(1)某时刻起,汽车在末的速度;
(2)汽车某时刻起到停下来前进的总距离。
【答案】(1)16m/s;(2)155.6m
【详解】(1)汽车匀速行驶的速度为
从某时刻起,它以的加速度加速,末因故突然紧急刹车,则汽车在末的速度为
(2)汽车加速过程通过的位移为
汽车刹车到停下通过的位移为
则汽车某时刻起到停下来前进的总距离为
1.汽车在平直的公路上以 72 km/h的速度匀速行驶、司机发现险情时立即紧急刹车,汽车做匀减速直线运动直到停车,取汽车开始紧急刹车的时刻为0时刻,已知汽车在0~2 s内的位移大小为32m,则下列说法正确的是( )
A.汽车刹车时的加速度大小为
B.汽车从开始刹车到静止的位移大小为 40m
C.0~6s内汽车的位移大小为48m
D.汽车第5s初的速度大小为4m/s
【答案】D
【详解】A.取汽车行驶方向为正方向,汽车刹车时的初速度大小为 20m/s,由匀变速直线运动规律有
解得
即汽车刹车时的加速度大小为,选项 A错误;
B.汽车从开始刹车到静止的位移大小
选项B错误;
C.汽车刹车过程中运动的时间
因此5s末汽车已经停止,0~6s内汽车的位移大小为50m,选项C错误;
D.汽车第5s初即第4s末的速度大小
选项 D正确。
故选D。
2.一物体的运动图像如图所示,横、纵截距分别为n和m,在图像所示的运动过程中,下列说法正确的是( )
A.若为x-t图像,则物体速度一直减小
B.若为v-t图像,则物体的平均速度为
C.若为v-x图像,则一定做匀变速直线运动
D.若为a-t图像,且物体的初速度为零,则物体的最大速度为
【答案】D
【详解】A.若为x-t图像,由x-t图像的斜率表示速度,可知物体速度一直不变,A错误;
B.若为v-t图像,由v-t图像与时间轴所围面积表示位移,可知位移为
则物体的平均速度为
B错误;
C.若为v-x图像,设物体做匀变速直线运动,则有
可知即对于匀变速直线运动,其v-x图像不可能是一次函数,C错误;
D.若为a-t图像,且物体的初速度是零,由a-t图像与时间轴所围面积表示速度变化量,则有物体的最大速度为
D正确。
故选D。
3.一辆火车为准备进站会提前低速滑行,某时刻开始刹车做匀减速直线运动直到停车。已知火车刹车过程的总位移为150m,刹车后第1s内的位移是最后1s内位移的19倍,则整个刹车过程中汽车的平均速度大小为( )
A.10m/sB.12m/sC.12.5m/sD.15m/s
【答案】D
【详解】设汽车刹车时的加速度大小为a,从刹车到停止到达时间为t,利用逆向思维,则汽车的刹车总位移为
刹车后第1秒内的位移可以用总位移减去()秒内的位移,有
最后一秒位移是时间为时的位移,所以有
根据题意有
解得
平均速度为
故选D。
4.一物体以初速度做匀减速运动,第 1s内通过的位移为, 第2s内通过的位移为,又经过位移,物体的速度减小为0,则下列说法中正确的是( )
A.初速度的大小为
B.加速度a的大小为
C.位移的大小为
D.位移的平均速度大小为
【答案】C
【详解】B.根据逐差法可知物体的加速度为
可得加速度a的大小为,方向为与初速度方向相反,故B错误;
A.根据匀变速运动过程中,中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可得在第一秒末时的瞬时速度为
则可得初速度的大小为
故A错误;
C.同理可得第2秒末的速度大小为
则根据可得
故C正确;
D.则可得
解得
可得位移的平均速度大小为
故D错误;
故选C。
5. 甲,乙两车在平直公路上沿同一方向行驶,其v—t图像如图所示, 在t=0时。 乙车在甲车前方x0处,0~t1时间内甲车的位移为x。 下列判断正确的是( )
A.若 则甲、乙一定相遇两次
B.若 则甲、乙一定相遇两次
C.若甲、乙在时刻相遇,则下次相遇时刻为2t1;
D.若甲、乙在t1时刻相遇,则
【答案】A
【详解】AB.甲车的初速度等于,在时间内,甲车的位移
乙车的位移
故在时间内,甲比乙多走
故若小于则在之前甲追上乙,之后乙会再追上甲,相遇两次,若大于,甲不会追上乙,不会有相遇,故A正确,B错误;
C.v—t图像与时间轴围成的面积表示位移,若甲、乙在时刻相遇,由图像中的对称关系,则下次相遇时刻为,故C错误;
D.若甲、乙在t1时刻相遇,根据以上分析可知
故D错误。
故选A。
6.汽车关闭油门后做匀减速直线运动,最后停下来。在此过程中,将其运动时间顺次分成的三段,则每段时间内的位移之比为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】汽车做匀减至0,可将汽车运动运用逆向思维,看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动,设三段时间分别为t、2t、3t,根据
可得3t内、5t内、6t内的位移之比为9:25:36,则汽车在三段时间t、2t、3t内的位移之比为
故选D。
1.一辆快递车正在平直公路上以大小的速度匀速行驶,有快件从车上掉落,一段时间后,快递小哥才发现并立即关闭发动机以大小的加速度做匀减速直线运动。在快递车开始减速的同时,快递车后方距快递车处一自行车骑手拾起快件由静止出发,以大小的加速度向前追赶快递车,自行车能达到的最大速度。求:
(1)快递车做匀减速直线运动直到停止的过程中,通过的位移大小;
(2)自行车与快递车之间的最大距离d;
(3)自行车追上快递车的时间t。
留2位有效数字)
【答案】(1);(2);(3)
【详解】(1)根据匀变速直线运动的规律有
解得
(2)当自行车与快递车的速度相等时,两者之间的距离最大,设从快递车开始减速起,经时间两者的速度相等,有
解得
经分析可知
解得
(3)设自行车由静止加速到最大速度的时间为,有
解得
自行车由静止加速到最大速度的过程中的位移大小
解得
此后,自行车以最大速度做匀速直线运动,从自行车达到最大速度到快递车停下,自行车的位移大小
解得
因为
所以当快递车停下时,自行车尚未追上快递车,快递车停下后自行车继续以最大速度匀速追赶快递车,设从快递车停下到自行车追上快递车的时间为,有
解得
经分析可知
解得
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