内容正文:
(本卷满分100分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.下列各组物理量中,都是矢量的是( )
A.位移、时间、速度
B.路程、速率、位移
C.加速度、速度的变化量、速度
D.速度、时间、加速度
解析 位移、速度、加速度既有大小又有方向,是矢量;而时间、路程和速率只有大小没有方向,是标量,故选C。
答案 C
2.关于物体的运动,下列说法不可能的是( )
A.加速度在减小,速度在增加
B.加速度向东,而速度向西
C.加速度和速度大小都在变化,加速度最大时速度最小,速度最大时加速度最小
D.加速度方向改变而速度不变
解析 当加速度与速度同方向时,加速度在减小,但速度在增加,是可能的,故A不符合题意;加速度向东,而速度向西,两者方向相反,做减速运动,是可能的,故B不符合题意;加速度和速度大小都在变化,当加速度与速度方向相反时,加速度最大时速度减速到零达到最小,当加速度与速度方向相同时,加速度减小到零的时候,速度会达到最大值,是可能的,故C不符合题意;加速度是用来改变速度的,只要有加速度,那么速度就一定会发生变化,所以加速度方向改变而速度不变是不可能的,故D符合题意。
答案 D
3.中国首个货运飞船天舟一号与天宫二号空间实验室已成功对接,并开展了推进剂在轨补加、空间科学和技术等试验验证。如图所示是它们的对接示意图,下列有关说法中正确的是( )
A.对接过程中,天舟一号和天宫二号都可视为质点
B.对接成功后,研究它们的运行周期时,可以把它们视为质点
C.对接成功后,天舟一号和天宫二号就静止在太空中
D.对接成功后,以天舟一号为参考系,天宫二号是运动的
解析 对接过程中,需研究并调整飞船和天宫二号的姿态,不能把它们看作质点,选项A错误;研究它们的运行周期时,由于运行的轨迹长度远大于它们的大小,所以可以把它们看作质点,选项B正确;对接成功后,天舟一号和天宫二号整体绕地心运动,若以天舟一号为参考系,天宫二号处于静止状态,选项C、D错误。
答案 B
4.以下说法中不正确的是( )
A.第十四届全国人民代表大会第一次会议于北京时间2023年3月5日8:00开幕,是指时间间隔
B.火车站公布的旅客列车运行表是时刻表
C.柏林田径世锦赛上运动员创造了新的百米世界纪录9秒58,是指时间间隔
D.高速列车从北京到天津仅用30分钟,是指时间间隔
解析 北京时间2023年3月5日8:00开幕,是时刻;火车站公布的旅客列车运行表是指列车进站或离站的瞬间;百米运动是一个过程,9秒58是时间间隔;高速列车从北京到天津用时30分钟是一个过程,是时间间隔,故A错误,B、C、D正确。
答案 A
5.一质点始终向着一个方向做直线运动,在前t时间内平均速度为,后t时间内平均速度为2v,则质点在t时间内的平均速度是( )
A. B.
C.v D.
解析 前t时间内的位移x1=·=vt,后t时间内的位移x2=2v·t=vt,所以t时间内的平均速度==v,故C正确。
答案 C
6.如图所示,甲、乙两只蚂蚁分别同时从水平桌面上的P、M点出发,它们的爬行轨迹如图中实线所示,10 s后它们分别到达图中的Q、N点,若=,下列说法正确的是( )
A.它们的路程相同 B.甲的位移较大
C.乙的位移较大 D.它们的位移方向相互垂直
解析 因为=,所以甲、乙两只蚂蚁的位移大小相等,选项B、C错误;甲的路程大于乙的路程,选项A错误;甲的位移方向由P指向Q,乙的位移方向由M指向N,相互垂直,故选项D正确。
答案 D
7.甲、乙、丙三个物体同时同地出发做直线运动,它们的xt图像如图所示,在20 s内它们的平均速度和平均速率的大小关系是( )
A.平均速度大小相等,平均速率v甲>v乙=v丙
B.平均速度大小相等,平均速率v甲>v丙>v乙
C.平均速度v甲>v丙=v乙,平均速率相等
D.平均速度和平均速率大小均相等
解析 由题图可知,三物体最终位移相等,用时相等,故平均速度相等;但由于甲物体有反向运动过程,故甲物体的路程最大,故甲物体的平均速率最大;而乙、丙均只有单向运动,路程相等,故平均速率相等,故A正确。
答案 A
8.如图所示,运动员在男子100 m决赛和男子200 m决赛中分别以9.69 s和19.30 s的成绩破两项世界纪录,获得两枚金牌。关于他在这两次决赛中的运动情况,下列说法正确的是( )
A.200 m决赛中的位移是100 m决赛的两倍
B.200 m决赛中的速度方向始终不变
C.200 m决赛中的平均速度大小约为10.36 m/s
D.100 m决赛中的平均速度大小约为10.32 m/s
解析 100 m决赛是直线赛道,他的位移就是100 m;而200 m决赛是曲线(有弯道部分)赛道,他的运动位移比200 m小,他的速度方向一定改变,因此选项A、B错误;200 m决赛赛道为曲线,其平均速度大小小于10.36 m/s,因此选项C错误;100 m决赛中的平均速度大小约为v== m/s≈10.32 m/s,选项D正确。
答案 D
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.某赛车手在一次野外训练中,先利用地图计算出出发地和目的地的直线距离为9 km,他从出发地到目的地用了5分钟,赛车上的里程表指示的里程数值增加了15 km,当他经过某路标时,车内速度计指示的示数为150 km/h,那么可以确定的是( )
A.在整个过程中赛车手的瞬时速度是108 km/h
B.在整个过程中赛车手的平均速度是180 km/h
C.在整个过程中赛车手的平均速率是180 km/h
D.经过路标时的瞬时速度是150 km/h
解析 整个过程中的位移大小为9 km,所用时间为5 min,所以根据公式v=可得整个过程中的平均速度为108 km/h,这个速度并非瞬时速度,A、B项错误;平均速率等于路程除以时间,大小为180 km/h,C项正确;经过路标时的速度是指在路标那一位置时的瞬时速度,所以D项正确。
答案 CD
10.甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.在t1时刻两车速度相等
B.从0到t1时间内,两车走过的路程相等
C.从t1到t2时间内,两车走过的路程相等
D.从t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等
解析 xt图线的斜率大小表示物体运动的速度大小,t1时刻两图线的斜率不同,所以两车速度不同,A选项错误;从0到t1时间内,x乙=x1,x甲<x1,则甲车路程小于乙车,B选项错误;从t1到t2时间内,两车的位移大小都为Δx=x2-x1,所以路程大小相等,C选项正确;从t1到t2时间内的某时刻,图线甲的斜率等于图线乙的斜率,存在速度相等的时刻,D选项正确。
答案 CD
11.某一高速动车组在沪杭高铁从杭州到上海虹桥试运行途中,行程163.5公里,用时30分,最高时速达到416.6公里,再次刷新世界铁路运营试验最高速度,这一速度又一次证明中国高铁已全面领先世界,则以下说法正确的是( )
A.列车这次运行通过的路程是163.5公里
B.列车这次运行通过的位移有可能大于163.5公里
C.列车这次运行的平均速度大小是416.6 km/h
D.列车这次运行的平均速度一定小于327 km/h
解析 从题中可知道,行程163.5公里,指的是通过的路程,故A正确,B错误;动车运动的路程为163.5公里,则位移应该小于163.5公里,所以平均速度=< km/h=327 km/h,故C错误,D正确。
答案 AD
12.一个质点做变速直线运动的vt图像如图所示,下列说法中正确的是( )
A.第1 s内与第5 s内的速度方向相反
B.第1 s内的加速度大于第5 s内的加速度
C.OA、AB、BC段的加速度大小关系是aBC>aOA>aAB
D.OA段的加速度与速度方向相同,BC段的加速度与速度方向相反
解析 第1 s内与第5 s内的速度均为正值,方向相同,A错误;第1 s内、第5 s内的加速度分别为a1= m/s2=2 m/s2,a5= m/s2=-4 m/s2,第1 s内的加速度小于第5 s内的加速度,a1、a5的符号相反,表示它们的方向相反,B错误,D正确;由于AB段的加速度为零,故三段的加速度的大小关系为aBC>aOA>aAB,C正确。
答案 CD
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13.(6分)如图是电火花计时器的示意图。电火花计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用__________(选填“交流”或“直流”)电源,当电源的频率是50 Hz时,每隔________s打一次点。其工作时的基本步骤如下:
A.当纸带完全通过电火花计时器后,立即关闭电源
B.将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座
C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是________。(按顺序填写步骤编号)
解析 电火花计时器使用220 V的交流电流,电源频率为50 Hz时,打点时间间隔为0.02 s,工作时,应先接通电源后释放纸带,并且打完纸带后应立即关闭电源,所以正确的顺序是C、B、D、A。
答案 交流 0.02 CBDA
14.(8分)某次实验打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz,纸带的记录如图所示,图中O点为纸带的第一个点,接下来的前几个点模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点:
(1)推测纸带的运动是加速运动还是减速运动?____________。
(2)在打出A、F这两点的时间间隔中,纸带运动的平均速度是________。
(3)B点的瞬时速度为________。
解析 (1)从A点开始相邻计数点间的时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s,每隔0.1 s纸带运动的位移分别是x1=2.15 cm、x2=2.89 cm、x3=3.74 cm、x4=4.32 cm、x5=5.15 cm,间距逐渐增加,说明纸带做加速运动。
(2)A、F间纸带运动的平均速度为
AF== cm/s=36.50 cm/s。
(3)B点的瞬时速度可以用AC段的平均速度表示,故vB=AC== cm/s=25.20 cm/s。
答案 (1)加速运动 (2)36.50 cm/s
(3)25.20 cm/s
15.(8分)某质点由A出发做直线运动,前5 s向东行了30 m经过B点,又行了5 s前进了60 m到达C点,在C点停了4 s后又向西行,经过6 s运动120 m到达A点西侧的D点,如图所示,求:
(1)全过程的平均速度的大小及方向;
(2)求全过程的平均速率。
解析 (1)全程的平均速度等于全程的位移除以总的时间即== m/s=-1.5 m/s,方向向西。
(2)全程的平均速率等于全程的路程除以总的时间即v== m/s=10.5 m/s。
答案 (1)-1.5 m/s,方向向西 (2)10.5 m/s
16.(8分)一质点沿直线做单向的运动,若前一半时间的平均速度为4 m/s,后一半时间的平均速度为6 m/s,求:
(1)整个过程的平均速度大小;
(2)其他条件不变,若物体前一半位移的平均速度为4 m/s,后一半位移的平均速度为6 m/s,整个过程的平均速度大小。
解析 (1)设一半的时间为t,由平均速度公式可得:x1=v1t、x2=v2t,
则全程的平均速度:2====5 m/s。
(2)设一半的位移为x,则由平均速度公式可得:t1=、t2=
则全程的平均速度为:
2===4.8 m/s。
答案 (1)5 m/s (2)4.8 m/s
17.(14分)沪杭高铁是连接上海和杭州的现代化高速铁路。沪杭高速列车在一次运行中由A站开往B站,A、B车站间的铁路为直线,技术人员乘此列车从A车站出发,列车从启动至加速到100 m/s,用了250 s,在匀速运动了10 min 后,列车减速运动,经过300 s后刚好停在B车站,求此高速列车启动、减速时的加速度大小。
解析 加速过程的初、末速度v0=0,v1=100 m/s,用时t1=250 s,该过程的加速度
a1== m/s2=0.4 m/s2
方向与运动方向相同。
减速过程的初、末速度v1=100 m/s,v2=0,用时t2=300 s,该过程的加速度a2== m/s2≈-0.33 m/s2,负号表示加速度方向与速度方向相反。
答案 0.4 m/s2 0.33 m/s2
18.(16分)如图所示,在一光滑斜面上,有一小球以v0=5 m/s沿斜面向上运动,经2 s到达最高点,然后又沿斜面下滑,经3 s到达斜面底端,已知小球在斜面上运动的加速度恒定,求:
(1)小球运动的加速度;
(2)小球到达斜面底端的速度;
(3)画出小球的vt图像。
解析 (1)设小球的加速度为a,对向上运动的过程,有a== m/s2=-2.5 m/s2,负号表示加速度方向平行于斜面向下。
(2)设小球到达斜面底端的速度为v1,有v1=at1=-2.5×3 m/s=-7.5 m/s,负号表示速度方向平行于斜面向下。
(3)由于小球在斜面上运动的加速度恒定,那么在速度—时间图像中应该是一条倾斜的直线,初速度为5 m/s,总共运动5 s的时间,返回斜面底端时的速度为-7.5 m/s,所以在初速度和末速度画一条直线就可以了。
答案 (1)2.5 m/s2,方向沿斜面向下
(2)7.5 m/s,方向沿斜面向下
(3)见解析图
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