内容正文:
课时作业(2) 匀变速直线运动的规律及应用
[基础应用]
1.某航母跑道长160 m,飞机发动机提供的最大加速度为5 m/s2,其起飞需要的最低速度为50 m/s,若飞机在航母跑道上起飞前的过程可以简化为做匀加速直线运动,现假设航母沿飞机起飞方向以某一速度匀速航行,为使飞机安全起飞,航母匀速运动的最小速度为( )
A.10 m/s B.15 m/s
C.20 m/s D.30 m/s
A 解析:因为飞机相对航母做匀加速直线运动,所以(v-v0)2=2ax,由题知v=50 m/s,x=160 m,a=5 m/s2,因此可求得飞机的初速度,即航母的最小速度v0=10 m/s,故A正确.
2.如图所示,国产某品牌汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的城市安全系统,该系统能以50 Hz的频率监视前方的交通状况,当车速v≤10 m/s且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时,如果司机未采取制动措施,系统就会立即启动“全力自动刹车”,已知汽车刹车时加速度大小约为5 m/s2,若要使汽车避免与障碍物相撞,则“全力自动刹车”系统设置的安全距离至少约为( )
A.50 m B.20 m
C.10 m D.1 m
C 解析:要使汽车恰好避免与障碍物相撞,则汽车的末速度v=0,a=-5 m/s2,根据v2-v=2ax得x= = m=10 m,故C正确.
3.(2021·上海嘉定二模)2020年1月3日,我国的“嫦娥四号”探测器在月球背面成功实现软着陆,这也是人类太空探索的又一里程碑.已知月球表面的重力加速度大约为地球表面重力加速度的,那么以相同的初速度从月球表面原地竖直起跳的最大高度大约是从地球表面原地竖直起跳的最大高度的( )
A.36倍 B.6倍
C. D.
B 解析:根据v2=2gh可知h= ∝ ,因月球表面的重力加速度大约为地球表面重力加速度的 ,那么以相同的初速度从月球表面原地竖直起跳的最大高度大约是从地球表面原地竖直起跳的最大高度的6倍,故B正确.
4.(2021·湖南邵阳一模)如图所示为水平导轨,A、B为弹性竖直挡板,两者相距L=4 m.一小球自A板处开始,以v0=4 m/s的速度沿导轨向B运动,它与A、B挡板碰撞后均以与碰前大小相等的速率反弹回来,且在导轨上做减速运动的加速度大小不变,为使小球停在AB的中点,这个加速度的大小可能为( )
A. m/s2 B.0.5 m/s2
C.1 m/s2 D.1.5 m/s2
A 解析:物体停在AB的中点,可知物体的路程s=nL+,由v-v=2as得,a=(n=0,1,2,…),代入数据解得a= m/s2(n=0,1,2,…);当n=3时,a= m/s2,故A正确.
5.(2021·苏锡常镇四市模拟)一质点做匀加速直线运动,在时间t内的平均速度为v,其末速度是初速度的3倍.则该质点在时间t内的加速度为( )
A. B.
C. D.
D 解析:设质点的初速度为v0,则末速度为3v0,由加速度的定义可得a= =,由匀变速直线运动的平均速度公式可得v= =2v0,解得v0= v,代入前面加速度的表达式,得a= = .故D正确.
6.(2021·安徽池州一模)竖直向上抛出一个小球,小球向上做匀变速直线运动时的频闪照片如图所示.已知频闪仪每隔0.05 s闪光一次,先后测出ac长为23 cm,af长为34 cm,则下列说法正确的是( )
A.bc长为13 cm
B.df长为7 cm
C.小球的加速度大小为12 m/s2
D.小球通过d点的速度大小为2.2 m/s
C 解析:由题意可知,cf长为11 cm,则根据匀变速直线运动的位移差公式可得a===12 m/s2(其中T=0.05 s),C正确;匀变速直线运动中,某段的平均速度等于这一段中间时刻的瞬时速度,所以d点的速度为vd==1.1 m/s,D错误;根据匀变速直线运动的位移公式得df=vdT-aT2=0.04 m=4 cm,B错误;同理可得b点的速度为vb==2.3 m/s,则bc=vbT-aT2=10 cm,A错误.
7.两物体分别从不同高度自由下落,然后同时落地,已知第一个物体下落时间为t,第二个物体下落时间为,则当第二个物体开始下落时,两物体相距( )
A.gt2 B.gt2
C.gt2 D.gt2
D 解析:由题意知,第二个物体在第一个物体下落后开始下落,此时第一个物体下落的高度h1=g =.根据h=gt2,知第一个物体和第二个物体下落的总高度分别为gt2、gt2,所以两物体未下落时相距 ,因此当第二个物体开始下落时,两物体相距Δh= - =,故D正确.
[素养提升]
8.一质点做匀变速直线运动,已知其初速度大小为v,经过一段时间,速度大小变为