精品解析:甘肃省武威第一中学2023-2024学年高一上学期期中考试物理试卷
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内容正文:
武威一中2023年秋季学期期中考试
高一年级物理试卷
一、单项选择题(本题共11小题,每小题3分,共33分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。)
1. 关于位移和路程,下列说法中正确的是( )
A. 沿直线运动的物体,位移和路程是相等的
B. 质点沿不同的路径由A到B,若运动时间相同,则其平均速度必相同
C. 质点沿不同的路径由A到B,若运动时间相同,则其平均速率必相同
D. 质点运动的位移大小可能大于路程
2. 关于速度、速度改变量、加速度。下列说法正确的是( )
A. 物体运动的速度改变量很大,它的加速度一定很大
B. 速度很大的物体,其加速度可以很小,可能为零
C. 某时刻物体的速度为零,其加速度一定为零
D. 加速度很大时,运动物体的速度一定很大
3. 为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度d=3.0mm的遮光板。如图所示,滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间Δt1=0.030s,通过第二个光电门的时间Δt2=0.010s,遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间Δt=3.0s,则滑块的加速度约为( )
A. 0.067m/s2 B. 0.67m/s2 C. 0.02m/s2 D. 0.2m/s2
4. 某次自行车比赛的终点设置在平直的公路上,在公路两旁等距离的插着标记用的小旗。若运动员减速时开始计时,此时正通过第1面标记小旗,时恰好经过第11面小旗,运动员在时停下,此时恰好最后1面小旗在他面前。此过程中运动员的运动可视为匀减速直线运动,则可知标记小旗的数量为( )
A. 19面 B. 20面 C. 18面 D. 25面
5. 一物体做匀加速直线运动,连续通过A、B、C三点。已知A、B两点间距离与B、C两点间距离相等,物体通过AB段的平均速度大小为4m/s,通过BC段的平均速度大小为6m/s。下列说法正确的是( )
A. 物体通过A点的速度大小为3.0m/s
B. 物体通过A点的速度大小为2.8m/s
C. 物体通过C点的速度大小为6.4m/s
D. 物体通过C点的速度大小为5.2m/s
6. 如图所示,两位同学在教学楼。上做自由落体实验,甲同学在四楼先将小球A释放,当下落距离为h时,乙同学在三楼将小球B释放,小球B释放时间t后,两球恰好同时落地,小球A、B不在同一条竖直线上,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法中正确的是( )
A. 甲同学释放点离地高度为
B. 甲同学释放点离地高度为
C. 若两位同学均各上一层楼重做以上实验,两小球仍能同时落地
D. 若两位同学均各下一层楼重做以上实验,小球A先落地
7. 小明有一把塑料玩具枪,某次在无风环境下他将枪筒竖直向上发射子弹,发射子弹的间隔时间为1s,前两颗子弹在离枪口10m高处相碰,(忽略一切空气阻力,且子弹每次离开枪口时速度相同,g=10m/s2),则子弹离开枪口时的速度大小为( )
A. 10m/s B. 15m/s C. 20m/s D. 25m/s
8. 汽车设计、竞技体育的指导、宇航员的训练等多种工作都会用到急动度的概念。急动度j是加速度变化量Δa与发生这一变化所用时间Δt的比值,即,它的方向与物体加速度变化量的方向相同。一物体从静止开始做直线运动,其加速度a随时间t的变化关系如图,则该物体在( )
A. 1s~3s内做减速运动
B. 0~5s内速度方向发生改变
C t=2s时和t=4s时加速度等大反向
D. t=2s时和t=4s时急动度等大反向
9. 小智同学发现了一张自己以前为研究机动车的运动情况绘制的图像(如图)。已知机动车运动轨迹是直线,但是不知机动车是处于加速还是刹车状态,请你帮他判定以下合理的说法是( )
A. 机动车处于匀加速状态 B. 机动车的初速度为0
C. 机动车的加速度为大小为8 D. 机动车在前3秒的位移是24m
10. A、B两辆列车在能见度很低的雾天里在同一轨道上同向行驶,A车在前,速度vA=10 m/s,B车在后,速度vB=30 m/s。当B车发现A车时就立刻刹车。已知B车在进行刹车测试时发现,若车以30 m/s的速度行驶时,刹车后至少要前进1800 m才能停下,假设B车刹车过程中加速度恒定。为保证两辆列车不相撞,则能见度至少要达到( )
A. 400 m B. 600 m C. 800 m D. 1600 m
11. 如图甲所示,滑块在与水平方向夹角为斜向上的拉力F作用下,沿水平桌面做匀速直线运动。将该桌面倾斜成与水平方向夹角为,保持拉力的方向不变,大小变为2F,如图乙所示,滑块恰好沿倾斜桌面向上做匀速直线运动。已知,,若滑块与桌面间的动摩擦因数小于1,则滑块与桌面间的动摩擦因数是( )
A. B. C. D.
二、多项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30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5分,选对但不全的得3分,有选错或不的得0分。)
12. 一物体做加速度不变的直线运动,某时刻速度大小为4 m/s,1 s后速度的大小变为10 m/s,在这1 s内该物体的可能运动情况为( )
A. 加速度的大小为6 m/s2,方向与初速度的方向相同
B. 加速度的大小为6 m/s2,方向与初速度的方向相反
C. 加速度的大小为14 m/s2,方向与初速度的方向相同
D. 加速度的大小为14 m/s2,方向与初速度的方向相反
13. 一质点以初速度v、加速度大小为a做匀变速直线运动,经一段时间后质点运动的路程与位移大小之比为5∶3,则该过程的位移和时间可能为( )
A. 位移大小为 B. 位移大小为
C. 时间为 D. 时间为
14. 赛龙舟是端午节的传统活动。下列和图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程,其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有( )
A. B.
C. D.
15. 在平直公路上甲、乙两车在相邻车道上行驶。甲、乙两车并排行驶瞬间,前方有事故发生,两车同时开始刹车,刹车过程中两车速度的二次方随刹车位移x的变化规律如图所示,则( )
A. 乙车先停止运动 B. 甲、乙两车刹车过程中加速度大小之比为4∶1
C 从开始刹车起经,两车恰好相遇 D. 甲车停下时两车相距12.75 m
16. 现将一个沿水平方向大小为的力分解成两个分力,其中一个分力大小未知,方向与水平方向成30°夹角,则关于另一分力的大小及分解情况,下列说法中正确的是( )
A. 另一分力的大小方向不确定,有无数组解
B. 另一分力的大小为50N时,有唯一解
C. 另一分力大小为80N时,有唯一解
D. 另一分力的大小为60N时,无解
17. 如图,在斜面上木块A与B的接触面是水平的,绳子呈水平状态,两木块均保持静止。则木块A和木块B的受力个数可能为( )
A. 2个和4个 B. 3个和4个 C. 3个和5个 D. 4个和5个
三、实验题(前五空每空2分,最后一空3分,共13分。)
18. 某探究小组的同学利用图1所示的装置研究小车的匀变速直线运动,图2是某次实验获取的一段纸带。回答以下问题:
(1)除了图1中标出的器材外,还需要______(请填选项前的字母序号)。
A. 弹簧测力计 B. 刻度尺 C. 天平 D. 秒表
(2)实验中打点计时器每隔0.02s打一个点,打出纸带如图2所示,则可大致判断出小车做__________(选填“匀速直线运动”或“匀变速直线运动”),这是因为_____________________。
(3)A、B、C、D、E、F、G为选取的计数点,若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出,则打B点时小车的速度大小是______m/s,速度方向是______(选填“从A向C”或“从C向A”),小车的加速度大小是______(计算结果均保留2位有效数字)。
四、计算题(本大题共2小题,共24分)
19. 为确保行车安全,高速公路不同路段限速不同,若有一段直行连接弯道的路段,如图所示,直行路段AB限速120km/h,弯道处限速60km/h。
(1)一小车以120km/h的速度在直行道行驶,要在弯道B处减速至60km/h,已知该车制动的最大加速度为2.5m/s2,求减速过程需要的最短时间;
(2)设驾驶员的操作反应时间与车辆的制动反应时间之和为2s(此时间内车辆匀速运动),驾驶员能辨认限速指示牌的距离为x0=100m,求限速指示牌P离弯道B的最小距离。
20. 甲、乙两车相距40.5m,同时沿平直公路做直线运动,甲车在前,以初速度v1=16m/s,加速度a1=2m/s2做匀减速直线运动,乙车在后,以初速度v2=4.0m/s,加速度a2=1.0m/s2与甲同向做匀加速直线运动,求:
(1)甲、乙两车相遇前相距的最大距离
(2)乙车追上甲车经历的时间.
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武威一中2023年秋季学期期中考试
高一年级物理试卷
一、单项选择题(本题共11小题,每小题3分,共33分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。)
1. 关于位移和路程,下列说法中正确的是( )
A. 沿直线运动的物体,位移和路程是相等的
B. 质点沿不同的路径由A到B,若运动时间相同,则其平均速度必相同
C. 质点沿不同的路径由A到B,若运动时间相同,则其平均速率必相同
D. 质点运动的位移大小可能大于路程
【答案】B
【解析】
【详解】A.在单向直线运动中,位移的大小等于路程,在非单向直线运动中,路程大于位移,故A错误;
BC.质点沿不同的路径由A到B,位移一定相同,路程不一定相同,若运动时间相同,则其平均速度一定相同,平均速率不一定相同,故B正确,C错误;
D.在单向直线运动中,位移的大小等于路程,其他情况都是路程大于位移的大小,位移大小不可能大于路程,故D错误。
故选B。
2. 关于速度、速度改变量、加速度。下列说法正确的是( )
A. 物体运动的速度改变量很大,它的加速度一定很大
B. 速度很大的物体,其加速度可以很小,可能为零
C. 某时刻物体的速度为零,其加速度一定为零
D. 加速度很大时,运动物体的速度一定很大
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据可知加速度a由速度的变化量和速度发生改变所需要的时间共同决定,虽然大,但更大时,a可以很小,故A错误;
B.根据可知物体的加速度就是速度的变化率,与物体的速度的大小无关。所以即使物体的速度很大,但速度的变化率可能很小,其加速度也很小;若保持匀速,则加速度为零,故B正确;
C.当物体的速度为0时,若物体所受的合外力不为0,其加速度不为0,如火箭刚点火时,速度为零而加速度不为零,故C错误;
D.物体的加速度很大,代表物体速度的变化率很大,而物体的速度可以大,也可以小,故D错误。
故选B。
3. 为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度d=3.0mm的遮光板。如图所示,滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间Δt1=0.030s,通过第二个光电门的时间Δt2=0.010s,遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间Δt=3.0s,则滑块的加速度约为( )
A. 0.067m/s2 B. 0.67m/s2 C. 0.02m/s2 D. 0.2m/s2
【答案】A
【解析】
【详解】遮光板两次挡住光电门时,滑块的速度分别为
则滑块的加速度
故选A。
4. 某次自行车比赛的终点设置在平直的公路上,在公路两旁等距离的插着标记用的小旗。若运动员减速时开始计时,此时正通过第1面标记小旗,时恰好经过第11面小旗,运动员在时停下,此时恰好最后1面小旗在他面前。此过程中运动员的运动可视为匀减速直线运动,则可知标记小旗的数量为( )
A. 19面 B. 20面 C. 18面 D. 25面
【答案】A
【解析】
【详解】设运动员经过第1面标记小旗时的速度大小为v0,加速度大小为a,相邻标记小旗间的距离为d,标记小旗的数量为n,根据运动学公式有
其中,,联立解得
故选A。
5. 一物体做匀加速直线运动,连续通过A、B、C三点。已知A、B两点间距离与B、C两点间距离相等,物体通过AB段的平均速度大小为4m/s,通过BC段的平均速度大小为6m/s。下列说法正确的是( )
A. 物体通过A点的速度大小为3.0m/s
B. 物体通过A点的速度大小为2.8m/s
C. 物体通过C点的速度大小为6.4m/s
D. 物体通过C点的速度大小为5.2m/s
【答案】B
【解析】
【详解】因为两段位移相等,两段时间与两段平均速度成反比,设第一段时间为3t,则第二段时间为2t,AB和BC的中间时刻的速度分别为v1=4m/s和v2=6m/s,则
故选B。
6. 如图所示,两位同学在教学楼。上做自由落体实验,甲同学在四楼先将小球A释放,当下落距离为h时,乙同学在三楼将小球B释放,小球B释放时间t后,两球恰好同时落地,小球A、B不在同一条竖直线上,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法中正确的是( )
A. 甲同学释放点离地高度为
B. 甲同学释放点离地高度
C. 若两位同学均各上一层楼重做以上实验,两小球仍能同时落地
D. 若两位同学均各下一层楼重做以上实验,小球A先落地
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB.小球A下落h所需时间为t′,则
解得
故小球A下落到地面所需时间为
下降的高度为
故A错误B正确;
C.当两位同学均各上一层楼重做以上实验,相当于在以上实验的基础上,假设两同学不动,地平面下降了一层楼。则由自由落体运动规律可知,两球会在空中原来地平面处相遇,相遇时小球A速度大,故A先落地,故C错误;
D.若两位同学均各下一层楼重做以上实验,相当于在以上实验的基础上,假设两同学不动,地平面上升了一层楼,则两小球不能在空中相遇,根据自由落体规律可知小球B先落地,故D错误;
故选B。
7. 小明有一把塑料玩具枪,某次在无风环境下他将枪筒竖直向上发射子弹,发射子弹的间隔时间为1s,前两颗子弹在离枪口10m高处相碰,(忽略一切空气阻力,且子弹每次离开枪口时速度相同,g=10m/s2),则子弹离开枪口时的速度大小为( )
A. 10m/s B. 15m/s C. 20m/s D. 25m/s
【答案】B
【解析】
【详解】设第二颗子弹运动时间t后与第一颗子弹碰撞,取向上为正方向,则有
且第一颗有
联立解得
故选B。
8. 汽车的设计、竞技体育的指导、宇航员的训练等多种工作都会用到急动度的概念。急动度j是加速度变化量Δa与发生这一变化所用时间Δt的比值,即,它的方向与物体加速度变化量的方向相同。一物体从静止开始做直线运动,其加速度a随时间t的变化关系如图,则该物体在( )
A. 1s~3s内做减速运动
B. 0~5s内速度方向发生改变
C. t=2s时和t=4s时加速度等大反向
D. t=2s时和t=4s时急动度等大反向
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.1s~3s内加速度为正值,做加速度减小的加速运动,故A错误;
B.与时间轴所围面积为物体的速度,故0~5s内始终为正值,故速度方向不变,故B错误;
C.由图像可知,t=2s时和t=4s时加速度等大反向,故C正确;
D.t=2s时和t=4s时,斜率相同,故急动度相同,故D错误。
故选C。
9. 小智同学发现了一张自己以前为研究机动车的运动情况绘制的图像(如图)。已知机动车运动轨迹是直线,但是不知机动车是处于加速还是刹车状态,请你帮他判定以下合理的说法是( )
A. 机动车处于匀加速状态 B. 机动车的初速度为0
C. 机动车的加速度为大小为8 D. 机动车在前3秒的位移是24m
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】ABC.由
可知,将等式变形为
由图像两个交点可得
机动车做初速度为,加速度为8的匀减速运动,故AB错误C正确;
D .由
可判断,机动车在2.5s时停止运动,由
则机动车在前3秒的位移
故D错误。
故选C。
10. A、B两辆列车在能见度很低的雾天里在同一轨道上同向行驶,A车在前,速度vA=10 m/s,B车在后,速度vB=30 m/s。当B车发现A车时就立刻刹车。已知B车在进行刹车测试时发现,若车以30 m/s的速度行驶时,刹车后至少要前进1800 m才能停下,假设B车刹车过程中加速度恒定。为保证两辆列车不相撞,则能见度至少要达到( )
A. 400 m B. 600 m C. 800 m D. 1600 m
【答案】C
【解析】
【分析】
详解】根据匀变速直线运动位移和速度关系有
则B车加速度为
为了避免相撞,则临界条件为B减速到与A共速且刚运动到A车处,则有
,
解得
,
故A运动的距离为
故能见度应为
故选C。
11. 如图甲所示,滑块在与水平方向夹角为斜向上的拉力F作用下,沿水平桌面做匀速直线运动。将该桌面倾斜成与水平方向夹角为,保持拉力的方向不变,大小变为2F,如图乙所示,滑块恰好沿倾斜桌面向上做匀速直线运动。已知,,若滑块与桌面间的动摩擦因数小于1,则滑块与桌面间的动摩擦因数是( )
A B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意,设滑块质量为,当滑块沿水平桌面做匀速直线运动时,根据平衡条件可得,在水平方向上有
竖直方向上有
当滑块沿倾斜桌面向上做匀速直线运动,垂直斜面方向上有
沿斜面方向上有
又因
联立解得
,(舍去)
故选A。
二、多项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30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5分,选对但不全的得3分,有选错或不的得0分。)
12. 一物体做加速度不变的直线运动,某时刻速度大小为4 m/s,1 s后速度的大小变为10 m/s,在这1 s内该物体的可能运动情况为( )
A. 加速度的大小为6 m/s2,方向与初速度的方向相同
B. 加速度的大小为6 m/s2,方向与初速度的方向相反
C. 加速度的大小为14 m/s2,方向与初速度的方向相同
D. 加速度的大小为14 m/s2,方向与初速度的方向相反
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.以初速度的方向为正方向,若初、末速度方向相同,加速度
方向与初速度的方向相同,A正确,B错误;
CD.若初、末速度方向相反,加速度
负号表示方向与初速度的方向相反,C错误,D正确。
故选AD。
13. 一质点以初速度v、加速度大小为a做匀变速直线运动,经一段时间后质点运动的路程与位移大小之比为5∶3,则该过程的位移和时间可能为( )
A. 位移大小为 B. 位移大小为
C. 时间为 D. 时间为
【答案】BD
【解析】
【详解】做匀变速直线运动的物体,位移与路程不同,说明物体速度方向发生变化。在这个过程中,物体速度一定会在某点为0,把物体运动分成两部分,减速运动与反向加速运动,设物体减速运动的位移大小为x1,经历时间为t1,根据匀加速直线运动公式有
0-v2 = 2(-a)x1
0 = v-at1
反向加速所产生的位移大小为x2,经历时间为t2,根据匀加速直线运动公式有
若x1 > x2,根据题意有
(x1+x2):(x1-x2) = 5:3
解得物体整个运动过程位移大小
物体整个运动过程时间
若x1 < x2,根据题意有
(x1+x2):(x1-x2) = 5:3
解得物体整个运动过程位移大小
物体整个运动过程时间
故选BD。
14. 赛龙舟是端午节的传统活动。下列和图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程,其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A.此图是速度图像,由图可知,甲的速度一直大于乙的速度,所以中途不可能出现甲乙船头并齐,故A错误;
B.此图是速度图像,由图可知,开始丙的速度大,后来甲的速度大,速度图像中图像与横轴围成的面积表示位移,由图可以判断在中途甲、丙位移会相同,所以在中途甲丙船头会并齐,故B正确;
C.此图是位移图像,由图可知,丁一直运动在甲的前面,所以中途不可能出现甲丁船头并齐,故C错误;
D.此图是位移图像,交点表示相遇,所以甲戊在中途船头会齐,故D正确。
故选BD。
15. 在平直公路上甲、乙两车在相邻车道上行驶。甲、乙两车并排行驶瞬间,前方有事故发生,两车同时开始刹车,刹车过程中两车速度的二次方随刹车位移x的变化规律如图所示,则( )
A. 乙车先停止运动 B. 甲、乙两车刹车过程中加速度大小之比为4∶1
C. 从开始刹车起经,两车恰好相遇 D. 甲车停下时两车相距12.75 m
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.由
得
结合图像有
解得,,则甲、乙两车运动过程中加速度大小之比为,由图像知甲车的初速度,乙车的初速度,则刹车过程,甲车运动时间,乙车运动时间,A错误,B正确;
C.相遇时结合位移关系得
解得或,C正确;
D.甲车停下时,甲车的位移大小,乙车的位移大小
两车相距
D错误。
故选BC。
16. 现将一个沿水平方向大小为的力分解成两个分力,其中一个分力大小未知,方向与水平方向成30°夹角,则关于另一分力的大小及分解情况,下列说法中正确的是( )
A. 另一分力的大小方向不确定,有无数组解
B. 另一分力的大小为50N时,有唯一解
C. 另一分力的大小为80N时,有唯一解
D. 另一分力的大小为60N时,无解
【答案】AB
【解析】
【详解】A.设方向已知的分力为F1,如下图所示
根据三角形法则,两个分力与合力一定组成闭合的三角形可知,由于分力F1的方向确定,但大小不确定,则F1、F2和F可构成无数个矢量三角形,则另一分力F2的大小方向不确定,有无数组解,故A正确;
B.由图可知,当另一个分力F2与分力F1垂直时,则F2有最小值为
F2=Fsin30°=100×0.5N=50 N
此时另一个分力F2的大小方向均确定,有唯一解,故B正确;
CD.当另一个分力F2大小满足
50 N<F2<100 N
此时,F1、F2和F可构成如图所示的两个矢量三角形,所以此时有两组解,故CD错误。
故选AB。
17. 如图,在斜面上木块A与B的接触面是水平的,绳子呈水平状态,两木块均保持静止。则木块A和木块B的受力个数可能为( )
A. 2个和4个 B. 3个和4个 C. 3个和5个 D. 4个和5个
【答案】AD
【解析】
【详解】A受重力、B对A的支持力,细线可能有拉力,此时A还受B对A的摩擦力,即A可能受2个力(细绳拉力为零时),也可能是4个力(细绳拉力不为零时);B受重力、斜面的支持力、A对B的压力;若细线拉力为零,则受斜面的摩擦力;若细线的拉力不为零,则B还受A对B的摩擦力,此时斜面对B可能有摩擦力,也可能没有摩擦力。即B可能受4个力(细绳拉力为零时),也可能受4个或5个力(细绳拉力不为零时)。
故选AD。
三、实验题(前五空每空2分,最后一空3分,共13分。)
18. 某探究小组的同学利用图1所示的装置研究小车的匀变速直线运动,图2是某次实验获取的一段纸带。回答以下问题:
(1)除了图1中标出的器材外,还需要______(请填选项前的字母序号)。
A. 弹簧测力计 B. 刻度尺 C. 天平 D. 秒表
(2)实验中打点计时器每隔0.02s打一个点,打出的纸带如图2所示,则可大致判断出小车做__________(选填“匀速直线运动”或“匀变速直线运动”),这是因为_____________________。
(3)A、B、C、D、E、F、G为选取的计数点,若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出,则打B点时小车的速度大小是______m/s,速度方向是______(选填“从A向C”或“从C向A”),小车的加速度大小是______(计算结果均保留2位有效数字)。
【答案】(1)B (2) ①. 匀变速直线运动 ②. 在误差允许范围内连续相等的时间间隔内的位移之差大致相等
(3) ①. 0.40 ②. 从C向A ③. 0.80
【解析】
【小问1详解】
除了图1中标出的器材外,还需要刻度尺测量纸带的长度,不需要弹簧测力计、天平和秒表,故选B。
【小问2详解】
[1][2]实验中打点计时器每隔0.02s打一个点,打出的纸带如图2所示,则由于连续相等的时间间隔内的位移之差大约为0.80cm,则可大致判断出小车做匀变速直线运动,这是因为在误差允许范围内连续相等的时间间隔内的位移之差大致相等。
【小问3详解】
[1][2][3]若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出,则T=0.1s,则打B点时小车的速度大小是
速度方向是从C向A,小车的加速度大小是
四、计算题(本大题共2小题,共24分)
19. 为确保行车安全,高速公路不同路段限速不同,若有一段直行连接弯道的路段,如图所示,直行路段AB限速120km/h,弯道处限速60km/h。
(1)一小车以120km/h的速度在直行道行驶,要在弯道B处减速至60km/h,已知该车制动的最大加速度为2.5m/s2,求减速过程需要的最短时间;
(2)设驾驶员的操作反应时间与车辆的制动反应时间之和为2s(此时间内车辆匀速运动),驾驶员能辨认限速指示牌的距离为x0=100m,求限速指示牌P离弯道B的最小距离。
【答案】(1)6.67s;(2)133.3m
【解析】
【详解】(1),,根据速度公式v=v0-at,加速度大小最大为2.5m/s2,解得
t=6.67s
(2)反应期间做匀速直线运动
x1=v0t1=66.6m
匀减速的位移,解得
x=166.7m
则
应该在弯道前133.3m距离处设置限速指示牌。
20. 甲、乙两车相距40.5m,同时沿平直公路做直线运动,甲车在前,以初速度v1=16m/s,加速度a1=2m/s2做匀减速直线运动,乙车在后,以初速度v2=4.0m/s,加速度a2=1.0m/s2与甲同向做匀加速直线运动,求:
(1)甲、乙两车相遇前相距的最大距离
(2)乙车追上甲车经历的时间.
【答案】(1)64.5m;(2)11s
【解析】
【详解】(1)甲、乙两车速度相等时距离最大,由v=v0+at得,
v1−a1t=v2+a2t
代入数据解得:
t1=4.0s
前4s内,对甲车:
,
对乙车:
甲、乙两车相遇前相距的最大距离:
△xmax=x+x1-x2=64.5m
(2)甲车运动的总时间:
,
甲车位移:
乙车位移:
故甲车停止时,甲、乙两车相距恰好仍为x0=40.5m
甲车停后,乙车以v′2=v2+a2t2=12m/s为初速度做匀加速直线运动,
设再经过时间t3追上甲车:
代入数据解得:
t3=3s
则乙车追上甲车经历的时间为:
t=t2+t3=11s
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