内容正文:
第一章 运动的描述 匀变速直线运动 3
第一章 运动的描述 匀变速直线运动
课时作业1 描述运动的基本概念
-
1.2022年1月8日,我国首
条民营控股高铁———杭台
高铁正式开通运营。杭台
高铁全线266千米,设计时
速350千米,杭州至台州最短运行时间为1小
时3分钟。如图为G9308次复兴号动车组列
车经过杭台高铁椒江特大桥时的照片。则
( )
A.“266千米”指的是位移
B.“1小时3分钟”指的是时刻
C.G9308次复兴号动车组列车运行的平均速
度约为266
km/h
D.研究G9308次复兴号动车组列车经过杭台
高铁椒江特大桥的时间,不能将列车视为
质点
2.大雁在迁徙时整个队伍大
部分时间实际上都是匀速
飞行,这是为了进行长途
迁徙而采取的有效措施。
下列说法正确的是 ( )
A.以地面作为参考系,头雁是静止的
B.摄影师为了拍摄一张清晰大雁队伍照片,应
该以地面做参考系
C.若研究“雁阵”从一处飞往另一处的时间,则
可以将“雁阵”看作一个质点
D.研究头雁扇动翅膀产生的上升气流时,可以
将头雁看作质点
3.关于速度的描述,下列说法中正确的是 ( )
A.电动车限速20
km/h,指的是平均速度大小
B.子弹射出枪口时的速度大小为500
m/s,指
的是平均速度大小
C.苏炳添在奥运会百米半决赛的成绩是9.83
s,
则他冲刺时的速度大小一定为10.17
m/s
D.某 列 车 在 通 沪 铁 路 跑 出 的 最 高 时 速 为
220
km/h,指的是瞬时速度大小
4.(多选)关于加速度的理解,下列说法正确的是
( )
A.高速行驶的赛车,加速度可能为0
B.汽车启动的一瞬间,加速度一定不为0
C.汽车启动得越快,加速度越大
D.汽车的加速度为-5
m/s2,表明汽车在做减
速运动
5.如图所示,气垫导轨上滑块经
过光电门时,其上的遮光条将
光遮住,电子计时器可自动记
录遮光时间Δt。测得遮光条
的宽度为Δx,用
Δx
Δt
近似表
示滑块通过光电门时的瞬时速度。为使
Δx
Δt
更接近瞬时速度,正确的措施是 ( )
A.换用宽度更窄的遮光条
B.提高测量遮光条宽度的精确度
C.使滑块的释放点更靠近光电门
D.增大气垫导轨与水平面的夹角
6.某学习小组的同学从网上找到几幅照片,请你
根据照片所示情境,判断他们对这四幅图的理
解正确的是 ( )
A.如图甲,在火药爆炸炮弹还没发生运动瞬
间,炮弹的加速度一定为0
B.如图乙,轿车紧急刹车时,加速度方向可能
与速度方向相同
C.如图丙,高速行驶的磁悬浮列车的加速度可
能为0
D.如图丁,根据图中数据可求出运动员在百米
赛跑中任一时刻的速度
7.(多选)甲、乙两个物体在同一直线上沿正方向
运动,a甲=4
m/s2,a乙=-4
m/s2,那么对甲、
乙两物体的判断正确的是 ( )
A.甲的加速度与乙的加速度大小相等
B.甲做加速直线运动,乙做减速直线运动
-385-
hh
C.甲的速度比乙的速度变化快
D.每经过1
s,甲的速度增加4
m/s
8.(2024·九省联考吉林卷)如
图,齐齐哈尔到长春的直线
距离约为400
km。某旅客乘
高铁从齐齐哈尔出 发 经 哈
尔滨到达长春,总里程约为
525
km,用时为2.5
h。则在
整个行程中该旅客 ( )
A.位移大小约为525
km,平均速度大小约为
160
km/h
B.位移大小约为400
km,平均速度大小约为
160
km/h
C.位移大小约为525
km,平均速度大小约为
210
km/h
D.位移大小约为400
km,平均速度大小约为
210
km/h
9.如图所示,一小球(可看作质
点)在光滑的 V形槽中由A
点释放,经B 点(与B 点碰撞
所用时间不计)到达与A 点
等高的C 点,设A 点的高度为1
m,则全过程
中小球通过的路程和位移大小分别为 ( )
A.
2
33
m,
2
33
m B.
2
33
m,
4
33
m
C.
4
33
m,
2
33
m D.
4
33
m,1
m
4
10.(2023·浙江三地市联考)
将一条长为L 的纸带扭转
180°后连接两端就构成了
一个莫比乌斯环,不考虑连接纸带时的长度
损失。一只蚂蚁以恒定的速率v 从P 点沿纸
带中线向前爬行,当其再一次来到P 点的整
个过程中,蚂蚁的 ( )
A.路程为L B.位移的大小为L
C.加速度始终为0 D.平均速度为0
11.(多选)一段高速公路上限速120
km/h,为监
控车辆是否超速,设置了一些“电子警察”系
统,其工作原理如图所示:路面下,距离L 埋
设两个传感器线圈A和B,当有车辆经过线
圈正上方时,传感器能向数据采集器发出一
个电信号;若有一辆汽车(在本题中可看成质
点)经过该路段,两传感器先后向数据采集器
发送信号,时间间隔为Δt,经微型计算机处理
后得出该车的速度,若超速,则计算机将控制
架设在路面上方的照相机C对汽车拍照,留
下违章证据。根据以上信息,下列说法正确
的是 ( )
A.计算汽车速度的表达式v=LΔt
B.计算汽车速度的表达式v=2LΔt
C.若L=5
m,Δt=0.2
s,照相机将会拍照
D.若L=5
m,Δt=0.2
s,照相机不会拍照
12.(多选)如图所示,物体
沿曲线轨迹的箭头方
向运动,沿AB、ABC、
ABCD、ABCDE 四 段
曲线轨迹运动所用的
时间分别是1
s、2
s、3
s、4
s。下列说法正确
的是 ( )
A.物体沿曲线A→E 的平均速率为1
m/s
B.物体在ABC 段的平均速度大小为 52
m/s
C.AB 段的平均速度比ABC 段的平均速度
更能反映物体处于A 点时的瞬时速度
D.物体在B 点时的速度等于AC 段的平均
速度
13.让小球从斜面的顶端滚下,如图所示,用闪光
照相机拍摄小球在斜面上运动的过程,已知
闪频为10
Hz,且O 点是0.4
s时小球所处的
位置。试根据此图估算:
(1)小球从O 点到B 点的平均速度大小;
(2)小球在A 点和B 点的瞬时速度大小;
(3)小球运动的加速度大小。
-386-
参
考
答
案
1048
(3×108)2
kg≈1031
kg,1
min=60
s,
则每 秒 钟 平 均 减 少 的 质 量 量 级 为
Δm'=
Δm
60=
1031
60
kg≈1029
kg,故 A、
B、D错误,C正确。
典例6 CD X粒子质量数为4,电荷数
为2,是α粒子,故A错误;衰变释放的
能量为ΔE=(m-m1-m2)c2,故B错
误;因动量守恒,设23490Th原子核和 X
粒子的速度分别为v1、v2,则 m1v1=
m2v2,ΔE = (m -m1 -m2)c2 =
1
2m1v
2
1+
1
2m2v
2
2,23490Th原子 核 的 动
能 为 Ek=
m2
m1+m2
ΔE,解 得 Ek =
2
119
(m-m1-m2)c2,故C正确;两粒
子均带正电,衰变时速度相反,则径迹
为外切圆,其半径r=
mv
qB
∝
1
q
,则r1
r2
=
1
45
,故D正确。
对点演练
7.C 由 图 知42He核 的 比 结 合 能 约 为
7
MeV,氦核的核子数为4,因 此 结 合
能约为4×7
MeV=28
MeV,故 A错
误;比结合 能 越 大,原 子 核 越 稳 定,由
于42He核 比63Li核 的 比 结 合 能 大,所
以42He核比63Li核 更 稳 定,故 B错 误;
两个21H核结合成42He核时,即由比结
合能小的反应生成比结合能大的释放
能量,故C正确;根据原子核的比结合
能曲 线 可 知,23592U 核 中 核 子 的 比 结 合
能比8936Kr核中的小,故D错误。
学科素养聚焦
例1 BC 根据洛伦兹力提供向心力,有
qvB=m
v2
r
,解得r=
mv
qB
,衰变时动量
守恒,而α粒子电荷量较小,所以半径
较大,A 错 误;根 据 动 量 守 恒 定 律 得
4m0v=(238-4)m0v',衰变过程中释
放的 核 能 为 E=
1
2 ×4m0v
2+
1
2 ×
(238-4)m0v'2,结 合 半 径 公 式 得
R1=
234m0v'
90eB =
4m0v
90eB
,R2=
4m0v
2eB
,联
立解得R2=45R1,E=
119e2B2R22
234m0
,B、
C正 确;根 据 周 期 公 式 T=
2πm
qB
得
Tα
T=
mα
qα
m
q
=
4
234×
90
2=
90
117
,D错误。
例2 (1)3
ΔE
c2
(2)1113
2
E0
(3)En=
11
13
2n
E0
解析:(1)根据核反应方程满足质量数
守恒,有235+1=139+94+x,解 得
x=3,根 据 爱 因 斯 坦 的 质 能 方 程,有
ΔE=Δmc2,可得亏损质量为Δm=
ΔE
c2
。
(2)设中子的质量为 m,碳核的质量为
12m,中子与碳核碰撞过程中动量守恒
和机械能守恒,有 mv0=mv1+12mv2,
1
2mv
2
0=
1
2mv
2
1+
1
2 ×12mv
2
2,解 得
v1=-
11
13v0
,v2=
2
13v0
,由 于 E0=
1
2mv
2
0,E1 =
1
2m -
11
13v0
2
,所 以
E1=
11
13
2
E0。
(3)第1次碰撞后E1=
11
13
2
E0,第2
次碰撞后E2=
11
13
4
E0,第3次碰撞
后E3=
11
13
6
E0,……第n 次碰撞后
En=
11
13
2n
E0。
跟踪训练1 D 原子核的衰变过程满足
动量守恒,粒 子 与 反 冲 核 的 速 度 方 向
相反,根据左手定则判断得知,粒子与
反冲核的电性相反,则知粒子带负电,
所以该 衰 变 是β衰 变,此 粒 子 是β粒
子,符号为 0-1e,根据动量守恒定律可得
m1v1=m2v2,带电粒子在匀强磁场中
做圆周运动,满足qvB=m
v2
r
,可得半
径公式为r=
mv
qB
,因 mv 大 小 相 等,r
与q成反比,因大圆与小圆的半径之比
为7︰1,则得粒子与反冲核的电荷量
之比为1︰7,所以反冲核的电荷量为
7e,电荷 数 是7,其 符 号 为147N,所 以 碳
14的 衰 变 方 程 为146C→ 0-1e+147N,故
A、B、C错误,D正确。
跟踪训练2 (1)AZX→A-4Z-2Y+42He
(2)
2πm
qB
q
2B
2πm
(3)
(M+m)(qBR)2
2mMc2
解析:(1)AZX→A-4Z-2Y+42He。
(2)设α粒子的速度大小为v,
由qvB=m
v2
R
,T=
2πR
v
,得
α粒子在磁场中运动的周期T=
2πm
qB
,
环形电流大小I=qT =
q2B
2πm
。
(3)由qvB=m
v2
R
,得v=q
BR
m
,
设衰变后新核 Y的速度大小为v',系
统 动 量 守 恒 Mv'-mv =0,v'=
mv
M =
qBR
M
由Δmc2=
1
2Mv'
2+
1
2mv
2,得Δm=
(M+m)(qBR)2
2mMc2
。
第一章 运动的描述
匀变速直线运动
课时作业1 描述运动的基本概念
1.D “266千 米”指 的 是 路 程,A错 误;
“1小时3分 钟”指 的 是 时 间,B错 误;
平均速度是位移与时间之比,C错误;
研究G9308次复兴号动车组列车经过
杭台高铁 椒 江 特 大 桥 的 时 间,不 能 忽
略动车长度,故不能将列车视为质点,
D正确。
2.C 以地面作为参考系,头雁在匀速飞
行,是 运 动 的,A错 误;由 于 大 雁 在 匀
速飞行,摄 影 师 为 了 拍 摄 一 张 清 晰 大
雁队伍照 片,应 该 以 雁 群 中 的 某 只 大
雁做参考系,B错误;若研究“雁阵”从
一处飞往 另 一 处 的 时 间,与 两 地 的 距
离相比,大 雁 群 的 形 状 与 体 积 可 以 忽
略,可以将“雁阵”看作一个质点,C正
确;研究 头 雁 扇 动 翅 膀 产 生 的 上 升 气
流时,不能忽略头雁的形状与体积,头
雁不能看作质点,D错误。
3.D A项指的是瞬时速度大小不超过
20
km/h;B项500
m/s指的是子弹离
开枪口时的瞬时速度大小;C项苏炳添
百米的平均速度大小为10.17
m/s;D
项指的是瞬时速度大小为220
km/h。
故选D。
4.ABC 由a=
Δv
Δt
可知,加速度是描述
物体速度 变 化 快 慢 的 物 理 量,所 以 高
速行驶的赛车,加速度可能是0,也可
能不是0,A正确;汽车启动的一瞬间,
汽车由静 止 开 始 运 动,汽 车 的 速 度 一
定发生变化,所以加速度一定不为0,B
正确;汽车启动得越快,说明汽车的速
度变化越快,加速度越大,C正确;汽车
的加速度为-5
m/s2,正、负号表示加
速度的方 向,若 汽 车 运 动 方 向 与 加 速
度方向相同,则汽车做加速运动,若相
反,则汽车做减速运动,D错误。
5.A
Δx
Δt
表示的是Δt时间内滑块的平
均速度,遮光条的宽度 Δx 越小,则记
录遮光时间Δt越小,
Δx
Δt
越接近滑块通
过光电门时的瞬时速度,A正确。
6.C 炮弹发射瞬间,尽管速度为0,但速
度的变化 率 较 大,即 加 速 度 不 为0,A
错误;轿车刹车做减速运动,a 与v 反
向,
B错误;当磁悬浮列车匀速行驶时
a=0,C正确;根据运动员100米用时
9秒83,可以求出运动员百米赛跑的平
均速度,但求不出任一时刻 的 速 度,D
错误。
7.ABD 加速度的正、负表示方向,绝对
值表示大小,甲、乙加速度大小相等,A
正确;甲的加速度与速度方向相同,所
以做加速 直 线 运 动,乙 的 加 速 度 与 速
度方向相 反,所 以 做 减 速 直 线 运 动,B
正确;加 速 度 大 小 表 示 速 度 变 化 的 快
慢,甲、乙速度变化一样快,C错误;由
Δv=aΔt可知每经过1
s,甲的速度增
加4
m/s,D正确。
8.B 位移是起点到终点的有向线段,则
在整个 行 程 中 该 旅 客 位 移 大 小 约 为
400
km,平均 速 度 大 小 约 为v=
x
t =
400
2.5
km/h=160
km/h,故选B。
9.C 小球通过的路程为小球实际运动轨
迹的长度,则小球的路程为s=2lAB=
2×
1
sin
60°
m=
4
3 3
m;位移是由初位
置指向末位置的有向线段,则小球的位
移大 小 为 x=lAC =2×
1
tan
60°
m=
2
33
m,C正确。
-625-
hh
10.D 从P 点出发到再次来到P 点,路
程为2L,位移为0,A、B错误;由于速
度方 向 不 断 改 变,即 速 度 在 变 化,故
加速度 不 为0,C错 误;由v=
x
t
可
知,位移为0,平均速度为0,D正确。
11.AD 计算汽车速度的原理是利用短
时间内的平均速度来代替瞬时速度,
故汽车速度的表达式为v=
L
Δt
,A正
确,B错误;若L=5
m,Δt=0.2
s,则
汽车 的 速 度 为 v=
L
Δt=25
m/s=
90
km/h<120
km/h,未超速,故照相
机不会拍照,C错误,D正确。
12.BC 平均速率是路程与时间的比值,
图中信 息 不 能 求 出 ABCDE 段 轨 迹
长度,故不能求出平均速率,A错误;
由v=
Δx
Δt
可得vAC=
5
2
m/s,B正确;
所选取的过程离A 点越近,其过程的
平均速度越接近 A 点的瞬时速度,C
正确;物体在B 点的速度不一定等于
AC 段的平均速度,D错误。
13.(1)0.8
m/s (2)0.8
m/s 1.0
m/s
(3)2.0
m/s2
解析:依 题 意 知,相 邻 两 次 闪 光 的 时
间间隔Δt=
1
10
s=0.1
s。
(1)vOB =
xOB
tOB
=
16×10-2
2×0.1
m/s=
0.8
m/s。
(2)小球在 A 点时的瞬时速 度vA=
vOB=0.8
m/s,小球在B 点时的瞬时速
度vB=
xAC
tAC
=
(27-7)×10-2
2×0.1
m/s=
1.0
m/s。
(3)由加速度的定义得,小球运动的加速
度大小a=
vB-vA
tAB
=
1.0-0.8
0.1
m/s2=
2.0
m/s2。
课时作业2 匀变速直线
运动的规律
1.B 飞机在相等时间内的位移在增大,
可知飞机 做 加 速 直 线 运 动,但 是 用 观
察法无 法 得 出 飞 机 做 匀 加 速 直 线 运
动,A错误;根据匀变速直线运动的推
论,若飞 机 在 相 邻 相 等 时 间 内 的 位 移
之差相等,则飞机做匀变速直线运动,
B正 确;Δx 已 知,但 曝 光 时 间t 不 知
道,无法求出加速度,C错误;虽然物体
做匀变速 直 线 运 动 时,中 间 时 刻 的 速
度等于该段运动的平均速度,但由于t
不知道,无 法 求 出 两 段 总 时 间 中 间 时
刻的速度,D错误。
2.B 取 初 速 度 方 向 为 正 方 向,则v0=
10
m/s,a=-5
m/s2,由v=v0+at
可得,当t=3
s时,v=-5
m/s,“-”
表示物体在t=3
s时速度方向沿斜面
向下,B正确。
3.C 时间为0时和1
s时质点位置分别
为x0=2
m,x1=(2+4×1-12)
m=
5
m,所以第1
s内的位移大小是x1-
x0=3
m,A错误;前2
s内的位移大小
为x2-x0=(2+4×2-22)
m-2
m=
4
m,故平均速度为v=
4
2
m/s=2
m/s,
B错误;根据匀变速直线运动公式x=
v0t+
1
2at
2,v=v0+at得质点初速度
为4
m/s,加速度为-2
m/s2
,所以减
速为0时间为2
s,C正确;4
s末位置
x4=(2+4×4-42)
m=2
m,D错误。
4.C 由题知当列车的任一部分处于隧
道内时,列车速率都不允许超过v(v<
v0),则列车进隧道前必须减速到v,则
有v=v0-2at1,解得t1=
v0-v
2a
,在隧
道内匀速有t2=
L+l
v
,列车尾部出隧
道后立即加速到v0,有v0=v+at3,解
得t3=
v0-v
a
,则列车从减速开始至回
到正常行 驶 速 率v0 所 用 时 间 至 少 为
t=
3(v0-v)
2a +
L+l
v
。
5.BD 因为冰壶做匀减速直线运动,且
末速度为0,故可以看作反向匀加速直
线运动来研究。初速度为0的匀加速
直线运动中通过连续三段相等位移的
时间之比为1︰(2-1)︰(3- 2),
故所求时间之比为(3- 2)︰(2-
1)︰1,C错 误,D正 确;由v2-v20=
2ax 可得初速度为0的匀加速直线运
动中通过连续相等位移的速度之比为
1︰ 2︰ 3,则所求的速度之比为 3︰
2︰1,A错误,B正确。
6.B 物 体 做 匀 加 速 直 线 运 动,所 以 第
2
s内的平均速度等于1.5
s时刻的瞬
时速度,所以v1.5=v2=8
m/s,根据加
速度定义式得物体的加速度a=
Δv
Δt=
8-6
1.5-1
m/s2=4
m/s2,根据v=v0+
at得物体0时刻的速度v0=v-at=
6
m/s-4×1
m/s=2
m/s,A错误,B
正确;由加速度为4
m/s2 知,任意1
s
内的速度变化量均为4
m/s,C错误;前
2
s内 的 位 移x=v0t'+
1
2at'
2=2×
2
m+
1
2×4×2
2
m=12
m,则前2
s内
的平均速度v=
x
t'=
12
2
m/s=6
m/s,
D错误。
7.D 设汽车刹车做匀减速直线运动的
加速度大小为a,把汽车刹车的匀减速
直线运动看成反向的初速度为0的匀
加速直线运动,由逆向思维法求解,则
汽车刹车的最后3
s时间内通过的位
移x2=
1
2a×3
2=
9
2a
,在最初3
s时
间内通过的位移x1=
1
2at
2-
1
2a
(t-
3)2=
1
2a
(6t-9),又x1︰x2=5︰3,
联立解得t=4
s,A、B、C错误,D正确。
8.B 小球做初速度为0的匀加速直线
运动,根据v2=2ax 知到达A 点的速
度v'3>v'2>v'1,根据平均速度推论可
知v3>v2>v1,则
x1
t1
<
x2
t2
<
x3
t3
,A错
误,B正确;由于位移之间的大小关系
未知,所 以 无 法 比 较 平 均 速 度 的 等 量
关系,C、D错误。
9.B 频 闪 照 相 机 的 曝 光 时 间 间 隔 为
T=
1
f
,设小球下落的加速 度 大 小 为
a,则Δx=x2-x1=aT2,小球经过位
置3时的瞬时速度为v3=
x1+x2
2T
,根
据速度时间关系有v3=v1+2aT,联
立以上各式解得v1=
5x1-3x2
2 f
,故
选B。
10.B 108
km/h=30
m/s,324
km/h=
90
m/s,由于中间4个站均匀分布,因
此节省的时间相当于在任意相邻两站
间节省的时间的5倍为总的节省时间,
相邻两站间的距离x=
1
080×103
5
m=
2.16×105
m,普通列车加速时间t1=
v1
a=
30
0.5
s=60
s,加 速 过 程 的 位 移
x1=
1
2at
2
1=
1
2×0.5×60
2
m=900
m,
根据对 称 性 可 知 加 速 与 减 速 位 移 相
等,可 得 匀 速 运 动 的 时 间 t2 =
x-2x1
v1
=
2.16×105-2×900
30
s=
7
140
s,同理高铁列车加速时间t'1=
v'1
a=
90
0.5
s=180
s,加速过程的位移
x'1=
1
2at'
2
1 =
1
2 ×0.5×180
2
m=
8
100
m,根据对称性可知加速与减速
位移相等,可得匀速运动的时间t'2=
x-2x'1
v'1
=
2.16×105-2×8
100
90
s=
2
220
s,相邻两站间节省的时间Δt=
(t2+2t1)-(t'2+2t'1)=4
680
s,因此
总的 节 省 时 间 Δt总 =5Δt=4
680×
5
s=23
400
s=6小时30分,故选B。
11.BD 匀速运动的速度v=
s
t
,设匀加
速运动的初速度为v1,根据平均速度
公式有
v1+v
2 =
s
2t
,联立上面两式得
v1=0,对 匀 加 速 运 动,根 据a=
Δv
Δt
,
得a1=
s
t -0
2t =
s
2t2
,或根据位移公式
有s=
1
2a1
(2t)2,解得a1=
s
2t2
,A错
误;设 匀 减 速 直 线 运 动 的 末 速 度 为
v2,对匀 减 速 直 线 运 动,根 据 平 均 速
度公式有
v2+v
2 =
s
3
2t
,解得v2=
s
3t
,
匀减速直线运动的加速度大小a2=
Δv
Δt =
s
t -
s
3t
3
2t
=
4s
9t2
,B、D正确;三
个 过 程 中 的 平 均 速 度 大 小 v =
3s
2t+t+
3
2t
=
2s
3t
,C错误。
12.(1)1
m/s,方向沿斜面向上 (2)第一
次滑到B 点用时1.5
s,第二次滑到
B 点用时2.5
s
解析:(1)从B 到C 是匀减速直线运
动,末速度为0,逆向思维,从C 到B
是初速度为0的匀加速直线运动,以
沿斜面 向 下 为 正 方 向,加 速 度a1=
2
m/s2,位 移 大 小 为 xBC=25
cm=
0.25
m,根 据 位 移—时 间 关 系 式,有
xBC=
1
2a1t
2
1,解得t1=0.5
s,再根据
速度—时 间 关 系 式,有v1=a1t1,解
得v1=1
m/s,故第一次经过B 点时
速度大小为1
m/s,方向沿斜面向上。
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