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课时精练(二) 匀变速直线运动的规律
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
[基础巩固练]
1.中国“奋斗者”号载人潜水器(如图)已在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度为10 909米。潜水器从海平面由静止开始向下做匀加速直线运动的过程中,第1个3 s、第2个3 s和第4个3 s内的位移大小之比为( )
A.1∶4∶25 B.1∶3∶7
C.1∶9∶49 D.1∶3∶9
B [根据初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间内的位移比例规律,第1个3 s、第2个3 s、第3个3 s、第4个3 s内的位移大小之比为1∶3∶5∶7…,则第1个3 s、第2个3 s和第4个3 s内的位移大小之比为x1∶x2∶x3=1∶3∶7,故选B。]
2.一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“超级高铁”。速度高达一千多公里每小时。如果乘坐“超级高铁”从A地到B地,600公里的路程需要42分钟,“超级高铁”先匀加速,达到最大速度1 200 km/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“超级高铁”的说法正确的是( )
A.加速与减速的时间不一定相等
B.加速时间为10分钟
C.加速过程中发生的位移为150公里
D.加速时加速度大小约为0.46 m/s2
D [加速与减速的加速度大小相等,根据t=可知,加速与减速的时间一定相等,故A错误;设加速和减速时间均为t,运动总时间为t0,则2×t+vm(t0-2t)=s,代入数据解得t=12 min,故B错误;加速位移为x加=t=120 km,故C错误;加速度大小a=≈0.46 m/s2,故D正确。故选D。]
3.(多选)冰壶是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目,被大家喻为冰上的“国际象棋”。作为冬奥会比赛项目,它考验参赛者的体能与脑力,展现动静之美、取舍之智慧。在某次比赛中,冰壶投出后做匀减速直线运动,经过20 s停止,已知倒数第3 s内的位移大小为1.0 m,下列说法中正确的是( )
A.冰壶的加速度大小为0.3 m/s2
B.冰壶的加速度大小为0.4 m/s2
C.冰壶第1 s末的速度大小为5.7 m/s
D.冰壶第1 s内的位移大小为7.8 m
BD [整个过程的逆过程是初速度为0的匀加速直线运动,倒数第3 s内的位移大小为1.0 m,则x3=at32-at22,代入数据解得a=0.4 m/s2,故A错误,B正确;由速度公式可知初速度为v0=at0=0.4×20 m/s=8 m/s,所以在1 s末的速度为v1=v0-at1=8 m/s-0.4×1 m/s=7.6 m/s,而第1 s内的位移x1=t=×1 m=7.8 m,故C错误,D正确。故选BD。]
4.(多选)(2022·广东模拟)为解决疫情下“最后500米”配送的矛盾,将“人传人”的风险降到最低,目前一些公司推出了智能物流机器人。机器人运动的最大速度为1 m/s,当它过红绿灯路口时,发现绿灯时间是20 s,路宽是19.5 m,它启动的最大加速度是0.5 m/s2,下面是它过马路的安排方案,既能不闯红灯,又能安全通过的方案是( )
A.在停车线等绿灯亮起,以最大加速度启动
B.在距离停车线1 m处,绿灯亮起的前2 s,以最大加速度启动
C.在距离停车线2 m处,绿灯亮起的前2 s,以最大加速度启动
D.在距离停车线0.5 m处,绿灯亮起的前1 s,以最大加速度启动
BD [机器人在停车线等绿灯亮起后,需要t1= = s=2 s达到最大速度,位移是x1=at12 =1 m,匀速运动的位移x2=l-x1=18.5 m,匀速时间为t2= =18.5 s,两次运动时间之和为20.5 s,不安全,故A错误;在距离停车线1 m处以最大加速度启动2秒,正好绿灯亮,机器人也正好到了停车线,再经过19.5秒,过了马路,这个方案是可以的,故B正确;在距离停车线2 m处,机器人启动2秒后,走了1 m,距离停车线还有1 m,这时绿灯亮起,机器人距离马路另外一端还有20.5 m,需要20.5秒通过,而绿灯时间为20秒,所以不安全,故C错误;在距离停车线0.5 m处,1秒后绿灯亮起,其位移为x= at2=0.25 m,小于0.5 m,故没有闯红灯,继续加速1 s前进0.75 m,达到最大速度,加速阶段共用时2秒,绿灯还有19秒,这时剩下的距离还有19 m,正好通过马路,故D正确。]
5.汽车的百公里加速(时间)指的是汽车从静止开始加速到100 km/h所花的最短时间。某一款汽车的官方百公里加速为5.0 s,最高车速为250 km/h。假定该汽车从静止开始做匀加速直线运动,则汽车( )
A.加速到100 km/h的过程中的最大加速度为5.0 m/s2
B.加速到100 km/h,