内容正文:
1.4 速度变化快慢的描述——加速度(知识解读)(原卷版)
•知识点1 加速度
•知识点2 加速度的方向
•知识点3 从速度—时间图像看加速度
•作业 巩固训练
加速度
知识点1
1、加速度:速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值,即a=。
(1)单位:国际单位制中,加速度的单位是米每二次方秒,符号是m/s2或m·s-2。
(2)物理意义:加速度a是表示物体速度变化快慢的物理量,也叫速度对时间的变化率。
(3)a=是用比值定义法定义的物理量,a的大小与Δv、Δt无关!
2、速度和加速度的区别比较
速度v
加速度a
定义
位移与所用时间的比值
速度变化量与时间的比值
表达式
v=
a=
单位
m/s
m/s2
方向
为物体运动的方向,与a的方向不一定相同
与Δv的方向相同,与v的方向不一定相同
物理意义
表示物体运动的快慢和方向
表示物体速度变化的快慢和方向
大小关系
没有必然联系,其中一个物理量较大时,另一个物理量不一定较大
【典例1】关于加速度的概念,下列说法正确的是( )
A.加速度的方向总是和速度方向相同
B.物体运动速度变化快,加速度就大
C.某时刻物体的速度为零,其加速度一定为零
D.物体运动时,速度的变化量越大,它的加速度一定越大
【变式1-1】关于速度和加速度,下列说法正确的是( )
A.加速度为零,速度一定为零
B.速度变化量小,但加速度可能大
C.速度变化率变大,加速度可能变小
D.加速度减小,速度一定减小
【变式1-2】(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,加速度可能为零
B.汽车启动的一瞬间,由于速度为零加速度一定也为零
C.汽车启动得越快,加速度越大
D.汽车的加速度为-5m/s2,表明汽车在做减速运动
【变式1-3】加速度:物理学中把 与发生这一变化所用时间之比,叫作加速度,通常用a表示。 ,单位是 ,符号是 或 。
加速度的方向
知识点2
1、加速度的方向:加速度a的方向与速度的变化量Δv的方向相同,与速度v的方向无关。
2、加速度对运动的影响
(1)加速度的大小决定物体速度变化的快慢。
(2)加速度的方向与速度方向的关系决定物体是加速还是减速。
①如图甲所示,加速度方向与速度方向相同时,物体做加速运动。
②如图乙所示,加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动。
③在直线运动中,当a=0时,v不随时间的增加而发生变化,物体做匀速直线运动。
3、易错提醒
(1)忽略位移、速度、加速度的矢量性,只考虑大小,不注意方向。
(2)错误理解平均速度,随意使用。
(3)混淆速度、速度的增量和加速度之间的关系。
【典例2】加速度的方向
(1)加速度的方向与速度变化量的方向 。
(2)在直线运动中,物体加速时,加速度与速度方向 。
(3)在直线运动中,物体减速时,加速度与速度方向 。
【变式2-1】小明暑假和爸爸妈妈一起去北京旅行,乘坐的复兴号G2522高铁列车,早上08:03从“张家口”出发,行驶209公里后,于上午09:14到达“北京北”,总耗时1时零11分,下列说法正确的是( )
A.209公里表示位移
B.1时零11分表示时刻
C.G2522列车离开张家口站台过程加速度方向与速度方向相同
D.G2522列车进入北京北站台过程加速度方向与速度方向相同
【变式2-2】在体育课上,一名同学用手接住水平抛过来的速度大小为4m/s的篮球,并以3m/s的速度将它反向水平抛出,这个过程历时0.5s,则这个过程中( )
A.篮球的速度变化量是1m/s
B.篮球的加速度大小为14m/s²
C.加速度a的方向和速度变化量的方向相反
D.加速度a的方向和篮球反向抛出的方向相反
【变式2-3】(多选)下列关于物体运动的描述,可能成立的有( )
A.物体运动的加速度等于0,速度却不等于0
B.一个物体的速度变化量比较大,而加速度却比较小
C.物体具有向东的加速度和速度,而速度的大小在减小
D.物体具有向东的加速度和向西的速度,而速度的大小在增大
从速度—时间图像看加速度
知识点3
1、利用vt图像分析加速度
(1)vt图像的斜率表示加速度。如图所示的vt图像中,图线的倾斜程度(斜率)k==a,表示物体的加速度。斜率越大,加速度越大;斜率越小,加速度越小;斜率为零,加速度为零,即速度保持不变。
(2)斜率的正负表示加速度的方向。斜率为正,表示加速度的方向与正方向相同;斜率为负,表示加速度的方向与正方向相反。
(3)v-t图线为倾斜直线时,表示物体的加速度不变;图线为曲线时表示物体的加速度变化,图线切线的斜率表示这一时刻的瞬时加速度,如图中A点的切线e的斜率等于该时刻的瞬时加速度,整个运动过程中物体的加速度在减小.
2、从速度—时间(vt)图像可以得到的信息
(1)物体运动的初速度,即图像中的纵轴截距。
(2)根据a=计算出加速度。
(3)物体是加速运动,还是减速运动。
(4)物体在某一时刻的速度或物体达到某一速度所需要的时间。
(5)物体在某一段时间内的位移。图线与坐标轴或坐标线围成的面积即该段时间内的位移。
3、由v-t图象判断速度的变化
通过v-t图象可直观判断速度的变化与加速度的正负无关,如图所示。
(1)在0~t0时间内,v<0,a>0,物体做减速运动;
(2)在t>t0时间内,v>0,a>0,物体做加速运动。
【典例3】甲、乙两个物体在同一直线上运动,它们的速度—时间图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.在0t1时间内,甲的加速度大于乙的加速度,且二者方向相反
B.在0t1时间内,甲、乙加速度方向相同
C.在0t2时间内,甲、乙运动方向相同
D.在0t2时间内,甲的加速度大于乙的加速度,且二者方向相同
【变式3-1】A、B两物体在同一直线上做变速直线运动,它们的速度—时间图像如图所示,则( )
A.A、B两物体的运动方向一定相反 B.0~6 s内A比B物体运动得快
C.t=4 s时,A、B两物体的速度相同 D.A物体的加速度比B物体的加速度大
【变式3-2】(多选)甲、乙两物体在同一直线上运动,它们的图像如图所示,由此可知( )
A.在时刻,甲和乙的加速度一定相同
B.在时刻,甲和乙的速度相同
C.在时刻,甲和乙的速度方向相同,加速度方向相反
D.在时刻,甲和乙的速度相同,加速度也相同
【变式3-3】如图所示为某一质点直线运动的v-t图像,由图可知物体
(1)在0-2秒内速度变化量为 ,加速度为 ;
(2)在2-3秒内速度变化量为 ,加速度为 ;
(3)在3-4秒内速度变化量为 ,加速度为 ;
(4)在4-6秒内速度变化量为 ,加速度为 ;
(5)质点在1秒末的速度是 ;
(6)质点在5秒末的速度是 。
一、单选题
1.(24-25高一上·浙江金华·期末)2024年11月14日,央视新闻联播关注了金义东市域轨道交通。该线路目前运营总里程达99km,列车最高运行速度120km/h。下列说法正确的是( )
A.题目中“99km”指的是位移 B.计算列车经过站台的时间时可以将列车看成质点
C.“120km/h”指的是瞬时速率 D.列车启动瞬间,速度为0,加速度也为0
2.(24-25高一上·北京大兴·期末)日常生活中的“快”和“慢”通常是笼统的含义,有时指的是速度大小,有时指的是加速度大小。从物理学描述运动的视角看,下列说法中“快”代表加速度大的是( )
A.“和谐号”动车行驶得很“快”
B.从家到学校,骑自行车比步行“快”
C.小轿车比大卡车刹车“快”
D.小明参加百米赛跑时,后半程比前半程跑得“快”
3.(24-25高一上·安徽芜湖·期末)衡量汽车动力性能的重要指标包括最高速度和加速性能等。下列关于汽车速度、速度的变化量和加速度的说法正确的是( )
A.汽车的速度变化量大,加速度就大
B.汽车的速度变化的越快,加速度就越大
C.只要汽车的速度大小不变,则加速度就为零
D.汽车速度在逐渐减小,加速度一定也逐渐减小
4.(24-25高一上·云南昭通·期中)关于速度和加速度,下列说法正确的是( )
A.某物体的加速度为m/s2,物体做减速运动
B.某物体的加速度为2m/s2,则该秒末速度比前1秒初速度大2m/s
C.若物体的加速度越大,则其速度变化量越大
D.做直线运动的物体加速度方向与运动方向相同,当物体加速度减小时,它的速度仍然变大
5.(24-25高一上·山西吕梁·期末)在第四次“天宫课堂上”,神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮三位博士在梦天实验舱完成了碰撞实验。如图,桂海潮将一质量为的小钢球扔出去之后,与相对于太空舱处于静止状态的质量为的大钢球发生碰撞,碰撞时间为。碰撞前小钢球的速度为,碰撞后的速度为大小为,方向与的方向相反。碰撞后大钢球的速度为,方向与的方向相同。若规定的方向为正方向,则在碰撞过程中,下列说法正确的是( )
A.小钢球速度的变化为 B.大钢球速度的变化为
C.小钢球的平均加速度的大小为 D.大钢球的平均加速度的大小为
6.(24-25高一上·贵州六盘水·期末)如图,一小球以竖直向下的速度与水平地面相碰,反弹后以速度竖直向上运动,已知的大小为,的大小为,若取竖直向下为正方向,则该过程中速度变化量( )
A. B.
C. D.
7.(24-25高一上·江苏连云港·阶段练习)将一条长为的纸带扭转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从点沿纸带中线向前爬行,当其再一次来到点的整个过程中,蚂蚁的( )
A.路程为 B.位移的大小为
C.加速度始终不为零 D.平均速度不为零
8.(24-25高一上·北京西城·期末)如图所示,汽车向右沿直线运动,原来的速度为,经过一小段时间之后,速度变为,且,则这一过程中汽车( )
A.位移的方向与的方向相反
B.速度变化量的方向与相同
C.加速度的方向与的方向相反
D.加速度的方向与速度变化量的方向相反
二、多选题
9.(24-25高一上·广西玉林·期中)如图所示,一小球(视为质点)由静止开始沿斜面下滑,开始下滑时小球到斜面底部挡板的距,经接触到挡板时其速度大小为。小球与挡板碰撞后以大小为的速度反弹,经达到最高点时到斜面底部挡板的距离。下列说法正确的是( )
A.小球从开始下滑至最低点的平均速度的大小为3m/s,方向水平向左
B.小球反弹后上滑至最高点的平均速度的大小为1.8m/s,方向沿斜面向上
C.小球从开始下滑至最低点的加速度大小为7.2m/s2
D.小球反弹后上滑至最高点的加速度大小为7.2m/s2
10.(24-25高一上·云南昆明·期末)歼20是我国研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的隐形第五代制空战斗机。2022年11月10日,歼20飞行员在空军举行的发布会上透露参加此次航展的歼20已全部换装“中国心”,也就是国产发动机,使得歼20超音速巡航速度可以达到马赫,而其最大飞行速度则高达马赫。关于歼20,下列说法正确的是( )
A.歼20启动时速度为零,加速度不为零
B.歼20启动时速度为零,加速度也为零
C.歼20以马赫的速度匀速直线巡航时,加速度不为零
D.歼20以马赫的速度匀速直线巡航时,加速度一定为零
11.(24-25高一上·北京海淀·期末)如图1所示,火箭发射时,速度能在内由0增加到;如图2所示,某汽车若以的速度行驶,急刹车时能在内停下来。若火箭和汽车的运动都可视为匀变速直线运动,且分别规定火箭和汽车运动方向为正,对于以上两个过程,下列说法正确的是( )
A.火箭速度的变化量为 B.汽车速度的变化量为
C.火箭的平均速度比汽车的平均速度小 D.火箭的加速度比汽车的加速度小
12.(24-25高一上·广东佛山·期中)到了基米同学家,小天发现他家的扫地机器人正在忙碌地工作着,机器人沿铺有相同大瓷砖的地面做匀变速直线运动,连续经过P、Q、R三点。 在段(2块砖)和段(3块砖)的平均速度分别为和,不计相邻瓷砖间的缝隙,则( )
A.机器人在PQ段与QR段的时间之比为1∶3
B.机器人在PR段的平均速度为v0
C.机器人在PR段的平均速度为v0
D.机器人通过每块砖时的速度变化量相同
三、填空题
13.(24-25高一上·福建漳州·期中)在一次蹦床比赛中,运动员从高处自由落下,沿着竖直方向以大小为的速度着网,与网作用后,沿着竖直方向以大小为的速度弹回,已知运动员与网接触的时间,则运动员在与网接触的这段时间内速度变化大小为 ,平均加速度的大小为 ,方向 。
四、解答题
14.(24-25高一上·陕西榆林·阶段练习)一篮球从高h1=4.8m处由静止开始下落,经t1=1.5s落到地面时的速度大小为v1=8m/s,篮球与地面碰撞的时间为,然后以v2=4m/s的速度反弹,经t2=0.4s到达最高点h2=1.6m处。求:
(1)篮球下落过程平均速度的大小和方向;
(2)篮球与地面碰撞过程中加速度的大小和方向;
(3)篮球从开始下落到反弹至最高点,全程平均速度的大小和方向。
15.(24-25高一上·江苏扬州·期中)如图,在一个短边长为,长边长为的矩形场地上,运动员(可视为质点)从点出发以恒定速率沿场地边缘顺时针到达点(、为两边的中点),求整个过程中:
(1)跑步者运动的平均速度大小;
(2)跑步者运动的平均加速度大小。
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1.4 速度变化快慢的描述——加速度(知识解读)(解析版)
•知识点1 加速度
•知识点2 加速度的方向
•知识点3 从速度—时间图像看加速度
•作业 巩固训练
加速度
知识点1
1、加速度:速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值,即a=。
(1)单位:国际单位制中,加速度的单位是米每二次方秒,符号是m/s2或m·s-2。
(2)物理意义:加速度a是表示物体速度变化快慢的物理量,也叫速度对时间的变化率。
(3)a=是用比值定义法定义的物理量,a的大小与Δv、Δt无关!
2、速度和加速度的区别比较
速度v
加速度a
定义
位移与所用时间的比值
速度变化量与时间的比值
表达式
v=
a=
单位
m/s
m/s2
方向
为物体运动的方向,与a的方向不一定相同
与Δv的方向相同,与v的方向不一定相同
物理意义
表示物体运动的快慢和方向
表示物体速度变化的快慢和方向
大小关系
没有必然联系,其中一个物理量较大时,另一个物理量不一定较大
【典例1】关于加速度的概念,下列说法正确的是( )
A.加速度的方向总是和速度方向相同
B.物体运动速度变化快,加速度就大
C.某时刻物体的速度为零,其加速度一定为零
D.物体运动时,速度的变化量越大,它的加速度一定越大
【答案】B
【详解】A.加速度与速度没有必然的联系,加速度方向和速度方向可能相同,可能相反,故A错误;
B.加速度是描述速度变化快慢的物理量,物体运动的速度变化快,加速度就大,故B正确;
C.加速度与速度没有必然的联系,某时刻物体的速度为零,其加速度不一定为零,故C错误;
D.为加速度的定义式,加速度的大小与和均没有关系,物体运动时,速度的变化量越大,加速度不一定大,故D错误。
故选B。
【变式1-1】关于速度和加速度,下列说法正确的是( )
A.加速度为零,速度一定为零
B.速度变化量小,但加速度可能大
C.速度变化率变大,加速度可能变小
D.加速度减小,速度一定减小
【答案】B
【详解】A.加速度为零,物体可能做匀速直线运动,速度不为零,故A错误;
BC.加速度是描述速度变化快慢的物理量,则速度变化率变大,加速度也变大,加速度与速度变化量没有直接关系,所以速度变化量小,加速度可能大,B正确,C错误;
D.加速度减小,如果加速度方向与速度方向相同,则速度增大,D错误。
故选B。
【变式1-2】(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,加速度可能为零
B.汽车启动的一瞬间,由于速度为零加速度一定也为零
C.汽车启动得越快,加速度越大
D.汽车的加速度为-5m/s2,表明汽车在做减速运动
【答案】AC
【详解】A.高速行驶的赛车,若做匀速运动,则加速度为零,选项A正确;
B.汽车启动的一瞬间,速度为零,但是加速度不为零,选项B错误;
C.加速度是速度的变化率,汽车启动得越快,加速度越大,选项C正确;
D.汽车的加速度为-5m/s2,若速度也为负值,则汽车做加速运动,选项D错误。
故选AC。
【变式1-3】加速度:物理学中把 与发生这一变化所用时间之比,叫作加速度,通常用a表示。 ,单位是 ,符号是 或 。
【答案】 速度的变化量 米每二次方秒
【详解】[1][2][3][4][5]加速度:物理学中把速度的变化量与发生这一变化所用时间之比,叫作加速度,通常用a表示。
单位是米每二次方秒,符号是或。
加速度的方向
知识点2
1、加速度的方向:加速度a的方向与速度的变化量Δv的方向相同,与速度v的方向无关。
2、加速度对运动的影响
(1)加速度的大小决定物体速度变化的快慢。
(2)加速度的方向与速度方向的关系决定物体是加速还是减速。
①如图甲所示,加速度方向与速度方向相同时,物体做加速运动。
②如图乙所示,加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动。
③在直线运动中,当a=0时,v不随时间的增加而发生变化,物体做匀速直线运动。
3、易错提醒
(1)忽略位移、速度、加速度的矢量性,只考虑大小,不注意方向。
(2)错误理解平均速度,随意使用。
(3)混淆速度、速度的增量和加速度之间的关系。
【典例2】加速度的方向
(1)加速度的方向与速度变化量的方向 。
(2)在直线运动中,物体加速时,加速度与速度方向 。
(3)在直线运动中,物体减速时,加速度与速度方向 。
【答案】(1)相同
(2)相同
(3)相反
【详解】(1)根据加速度的定义式可知,加速度的方向与速度变化量的方向相同;
(2)在直线运动中,物体加速时,加速度与速度方向相同;
(3)在直线运动中,物体减速时,加速度与速度方向相反。
【变式2-1】小明暑假和爸爸妈妈一起去北京旅行,乘坐的复兴号G2522高铁列车,早上08:03从“张家口”出发,行驶209公里后,于上午09:14到达“北京北”,总耗时1时零11分,下列说法正确的是( )
A.209公里表示位移
B.1时零11分表示时刻
C.G2522列车离开张家口站台过程加速度方向与速度方向相同
D.G2522列车进入北京北站台过程加速度方向与速度方向相同
【答案】C
【详解】A.209公里表示列车行驶的轨迹长度,表示路程,故A错误;
B.1时零11分表示行驶的时间,是时间间隔,故B错误;
C.当G2522列车出站时要做加速运动,此时列车加速度方向与速度方向相同,故C正确;
D.当G2522列车进站时要做减速运动,此时列车加速度方向与速度方向相反,故D错误。
故选C。
【变式2-2】在体育课上,一名同学用手接住水平抛过来的速度大小为4m/s的篮球,并以3m/s的速度将它反向水平抛出,这个过程历时0.5s,则这个过程中( )
A.篮球的速度变化量是1m/s
B.篮球的加速度大小为14m/s²
C.加速度a的方向和速度变化量的方向相反
D.加速度a的方向和篮球反向抛出的方向相反
【答案】B
【详解】A.以篮球水平抛出的方向为正方向,这个过程中篮球的速度变化量为
即篮球的速度变化量大小为,方向与篮球抛出的方向相反,故A错误;
B D.篮球的加速度为
即篮球的加速度大小为,方向与篮球抛出的方向相反,故B正确,D错误;
C.加速度a的方向和速度变化量的方向相同,故C错误。
故选B。
【变式2-3】(多选)下列关于物体运动的描述,可能成立的有( )
A.物体运动的加速度等于0,速度却不等于0
B.一个物体的速度变化量比较大,而加速度却比较小
C.物体具有向东的加速度和速度,而速度的大小在减小
D.物体具有向东的加速度和向西的速度,而速度的大小在增大
【答案】AB
【详解】A.物体运动的加速度等于0,速度却不等于0,如匀速运动的物体,则A符合题意;
B.加速度的大小与速度的变化量无关,故一个物体的速度变化量比较大,而加速度却比较小,则B符合题意;
C.物体具有向东的加速度和速度,速度与加速度同向,则速度的大小在增大,故C不符合题意;
D.物体具有向东的加速度和向西的速度,速度与加速度反向,则速度的大小在减小,故D不符合题意。
故选AB。
从速度—时间图像看加速度
知识点3
1、利用vt图像分析加速度
(1)vt图像的斜率表示加速度。如图所示的vt图像中,图线的倾斜程度(斜率)k==a,表示物体的加速度。斜率越大,加速度越大;斜率越小,加速度越小;斜率为零,加速度为零,即速度保持不变。
(2)斜率的正负表示加速度的方向。斜率为正,表示加速度的方向与正方向相同;斜率为负,表示加速度的方向与正方向相反。
(3)v-t图线为倾斜直线时,表示物体的加速度不变;图线为曲线时表示物体的加速度变化,图线切线的斜率表示这一时刻的瞬时加速度,如图中A点的切线e的斜率等于该时刻的瞬时加速度,整个运动过程中物体的加速度在减小.
2、从速度—时间(vt)图像可以得到的信息
(1)物体运动的初速度,即图像中的纵轴截距。
(2)根据a=计算出加速度。
(3)物体是加速运动,还是减速运动。
(4)物体在某一时刻的速度或物体达到某一速度所需要的时间。
(5)物体在某一段时间内的位移。图线与坐标轴或坐标线围成的面积即该段时间内的位移。
3、由v-t图象判断速度的变化
通过v-t图象可直观判断速度的变化与加速度的正负无关,如图所示。
(1)在0~t0时间内,v<0,a>0,物体做减速运动;
(2)在t>t0时间内,v>0,a>0,物体做加速运动。
【典例3】甲、乙两个物体在同一直线上运动,它们的速度—时间图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.在0t1时间内,甲的加速度大于乙的加速度,且二者方向相反
B.在0t1时间内,甲、乙加速度方向相同
C.在0t2时间内,甲、乙运动方向相同
D.在0t2时间内,甲的加速度大于乙的加速度,且二者方向相同
【答案】B
【详解】ABD.图像斜率表示加速度,由图可知,甲的加速度小于乙的加速度,斜率正负表示加速度方向,由图可知,甲、乙的加速度方向相同,故AD错误,B正确;
C.由图可知,0~t2时间内,甲的速度为正方向,0~t1时间内,乙的速度为负方向,t1~t2时间内,乙的速度为正方向,故C错误。
故选B。
【变式3-1】A、B两物体在同一直线上做变速直线运动,它们的速度—时间图像如图所示,则( )
A.A、B两物体的运动方向一定相反 B.0~6 s内A比B物体运动得快
C.t=4 s时,A、B两物体的速度相同 D.A物体的加速度比B物体的加速度大
【答案】C
【详解】A.两物体的速度都为正值,所以运动方向相同,A错误;
B.0~4 s内,B的速度大,B运动得快,4~6 s内,A的速度大,A运动得快,B错误;
C.t=4 s时,A、B两物体的速度都为5 m/s,所以两物体的速度相同,C正确;
D.从图像上可以看出,B的斜率比A的斜率大,所以B的加速度大于A的加速度,D错误。
故选C。
【变式3-2】(多选)甲、乙两物体在同一直线上运动,它们的图像如图所示,由此可知( )
A.在时刻,甲和乙的加速度一定相同
B.在时刻,甲和乙的速度相同
C.在时刻,甲和乙的速度方向相同,加速度方向相反
D.在时刻,甲和乙的速度相同,加速度也相同
【答案】BC
【详解】A.图像的斜率表示加速度,斜率的正负表示加速度的正负,由图可知,两图像的加速度方向相反,所以时刻甲和乙的加速度一定不同,故A错误;
B.在时刻,两图线相交,则此时速度相同,故B正确;
C.在时刻甲和乙的速度方向都为正,即速度方向相同,加速度方向相反,故C正确;
D.在时刻甲的速度大于乙的速度,加速度方向相反,则加速不同,故D错误。
故选BC。
【变式3-3】如图所示为某一质点直线运动的v-t图像,由图可知物体
(1)在0-2秒内速度变化量为 ,加速度为 ;
(2)在2-3秒内速度变化量为 ,加速度为 ;
(3)在3-4秒内速度变化量为 ,加速度为 ;
(4)在4-6秒内速度变化量为 ,加速度为 ;
(5)质点在1秒末的速度是 ;
(6)质点在5秒末的速度是 。
【答案】 4m/s 2m/s2 -4m/s -4m/s2 -4m/s -4m/s2 4m/s 4m/s2 2m/s -2m/s
【详解】(1)[1]由图可知,在0-2秒内速度变化量为
[2]加速度为
(2)[3]同理在2-3秒内速度变化量为
△v2=-4m/s
[4]加速度为
(3)[5]在3-4秒内速度变化量为
△v3=-4m/s
[6]加速度为
(4)[7]在4-6秒内速度变化量为
△v4=4m/s
[8]加速度为
(5)[9]由图可知,质点在1秒末的速度是2m/s;
(6)[10]由图可知,质点在5秒末的速度是-2m/s
一、单选题
1.(24-25高一上·浙江金华·期末)2024年11月14日,央视新闻联播关注了金义东市域轨道交通。该线路目前运营总里程达99km,列车最高运行速度120km/h。下列说法正确的是( )
A.题目中“99km”指的是位移 B.计算列车经过站台的时间时可以将列车看成质点
C.“120km/h”指的是瞬时速率 D.列车启动瞬间,速度为0,加速度也为0
【答案】C
【详解】A.题目中“99km”指的是路程,故A错误;
B.计算列车经过站台的时间时,列车的大小不能忽略,不能将其看成质点,故B错误;
C.“120km/h”指的是瞬时速率,故C正确;
D.列车启动瞬间,速度为0,加速度不为0,故D错误。
故选C。
2.(24-25高一上·北京大兴·期末)日常生活中的“快”和“慢”通常是笼统的含义,有时指的是速度大小,有时指的是加速度大小。从物理学描述运动的视角看,下列说法中“快”代表加速度大的是( )
A.“和谐号”动车行驶得很“快”
B.从家到学校,骑自行车比步行“快”
C.小轿车比大卡车刹车“快”
D.小明参加百米赛跑时,后半程比前半程跑得“快”
【答案】C
【详解】A.“和谐号”动车行驶得很“快”指速度大,故A错误;
B.从家到学校,骑自行车比步行“快”指速度大,故B错误;
C.小轿车比大卡车刹车“快”指小轿车的加速度更大,故C正确;
D.小明参加百米赛跑时,后半程比前半程跑得“快”指速度大,故D错误。
故选C。
3.(24-25高一上·安徽芜湖·期末)衡量汽车动力性能的重要指标包括最高速度和加速性能等。下列关于汽车速度、速度的变化量和加速度的说法正确的是( )
A.汽车的速度变化量大,加速度就大
B.汽车的速度变化的越快,加速度就越大
C.只要汽车的速度大小不变,则加速度就为零
D.汽车速度在逐渐减小,加速度一定也逐渐减小
【答案】B
【详解】A.汽车的速度变化量大,加速度不一定就大,还与时间有关,选项A错误;
B.汽车的速度变化的越快,加速度就越大,选项B正确;
C.汽车的速度大小不变,若方向不断变化,则加速度就不为零,选项C错误;
D.汽车速度在逐渐减小,说明加速度和速度反向,而加速度不一定也逐渐减小,选项D错误。
故选B。
4.(24-25高一上·云南昭通·期中)关于速度和加速度,下列说法正确的是( )
A.某物体的加速度为m/s2,物体做减速运动
B.某物体的加速度为2m/s2,则该秒末速度比前1秒初速度大2m/s
C.若物体的加速度越大,则其速度变化量越大
D.做直线运动的物体加速度方向与运动方向相同,当物体加速度减小时,它的速度仍然变大
【答案】D
【详解】A.加速度是矢量,负号表示加速度的方向,若初速度与加速度同向,物体做加速运动,故A错误;
B.某物体加速度为2m/s2,指该秒末速度比这1秒初速度变化了2m/s,速度不一定增大,故B错误;
C.加速度是描述速度变化快慢的物理量,则物体的加速度越大,则其速度变化一定越快,但其速度变化量不一定越大,故C错误;
D.当做直线运动的物体加速度方向与运动方向相同,物体做加速度减小的加速运动,它的速度仍然变大,故D正确。
故选D。
5.(24-25高一上·山西吕梁·期末)在第四次“天宫课堂上”,神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮三位博士在梦天实验舱完成了碰撞实验。如图,桂海潮将一质量为的小钢球扔出去之后,与相对于太空舱处于静止状态的质量为的大钢球发生碰撞,碰撞时间为。碰撞前小钢球的速度为,碰撞后的速度为大小为,方向与的方向相反。碰撞后大钢球的速度为,方向与的方向相同。若规定的方向为正方向,则在碰撞过程中,下列说法正确的是( )
A.小钢球速度的变化为 B.大钢球速度的变化为
C.小钢球的平均加速度的大小为 D.大钢球的平均加速度的大小为
【答案】C
【详解】A.小钢球速度的变化为,故A错误;
B.大钢球速度的变化为,故B错误;
C.小钢球的平均加速度大小为,故C正确;
D.大钢球的平均加速度大小为,故D错误。
故选C。
6.(24-25高一上·贵州六盘水·期末)如图,一小球以竖直向下的速度与水平地面相碰,反弹后以速度竖直向上运动,已知的大小为,的大小为,若取竖直向下为正方向,则该过程中速度变化量( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】取竖直向下为正方向,则该过程中速度变化量
故选D。
7.(24-25高一上·江苏连云港·阶段练习)将一条长为的纸带扭转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从点沿纸带中线向前爬行,当其再一次来到点的整个过程中,蚂蚁的( )
A.路程为 B.位移的大小为
C.加速度始终不为零 D.平均速度不为零
【答案】C
【详解】A.路程指运动轨迹的长度,可知,蚂蚁的路程为2L,故A错误;
B.位移指由始位置指向末位置的有向线段,题中始末位置相同,则蚂蚁的位移为0,故B错误;
C.图中蚂蚁速度大小一定,方向在变化,可知速度在变化,根据加速度定义式可知,蚂蚁的加速度始终不为零,故C正确;
D.平均加速度等于总位移与总时间的比值,结合上述可知,蚂蚁的位移为零,则蚂蚁的平均速度为零,故D错误。
故选C。
8.(24-25高一上·北京西城·期末)如图所示,汽车向右沿直线运动,原来的速度为,经过一小段时间之后,速度变为,且,则这一过程中汽车( )
A.位移的方向与的方向相反
B.速度变化量的方向与相同
C.加速度的方向与的方向相反
D.加速度的方向与速度变化量的方向相反
【答案】C
【详解】A.物体的速度方向没变,则位移的方向与的方向相同,选项A错误;
B.速度变化量方向与相反,选项B错误;
CD.加速度的方向与速度变化量的方向相同,则与的方向相反,选项C正确,D错误。
故选C。
二、多选题
9.(24-25高一上·广西玉林·期中)如图所示,一小球(视为质点)由静止开始沿斜面下滑,开始下滑时小球到斜面底部挡板的距,经接触到挡板时其速度大小为。小球与挡板碰撞后以大小为的速度反弹,经达到最高点时到斜面底部挡板的距离。下列说法正确的是( )
A.小球从开始下滑至最低点的平均速度的大小为3m/s,方向水平向左
B.小球反弹后上滑至最高点的平均速度的大小为1.8m/s,方向沿斜面向上
C.小球从开始下滑至最低点的加速度大小为7.2m/s2
D.小球反弹后上滑至最高点的加速度大小为7.2m/s2
【答案】BD
【详解】A.小球从开始下滑至最低点的过程中平均速度大小为
方向沿斜面向下,故A错误;
B.小球反弹后上滑至最高点的过程中平均速度大小为
方向沿斜面向上,故B正确;
C.小球从开始下滑至最低点的加速度大小为
故C错误;
D.小球反弹后上滑至最高点的加速度大小为
故D正确。
故选BD。
10.(24-25高一上·云南昆明·期末)歼20是我国研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的隐形第五代制空战斗机。2022年11月10日,歼20飞行员在空军举行的发布会上透露参加此次航展的歼20已全部换装“中国心”,也就是国产发动机,使得歼20超音速巡航速度可以达到马赫,而其最大飞行速度则高达马赫。关于歼20,下列说法正确的是( )
A.歼20启动时速度为零,加速度不为零
B.歼20启动时速度为零,加速度也为零
C.歼20以马赫的速度匀速直线巡航时,加速度不为零
D.歼20以马赫的速度匀速直线巡航时,加速度一定为零
【答案】AD
【详解】AB.歼20启动时速度为0,加速度不为0,故A正确,B错误;
CD.歼20以马赫的速度匀速直线巡航时,根据平衡条件可知,加速度一定为零,故C错误,D正确。
故选AD。
11.(24-25高一上·北京海淀·期末)如图1所示,火箭发射时,速度能在内由0增加到;如图2所示,某汽车若以的速度行驶,急刹车时能在内停下来。若火箭和汽车的运动都可视为匀变速直线运动,且分别规定火箭和汽车运动方向为正,对于以上两个过程,下列说法正确的是( )
A.火箭速度的变化量为 B.汽车速度的变化量为
C.火箭的平均速度比汽车的平均速度小 D.火箭的加速度比汽车的加速度小
【答案】AD
【详解】A.10s内火箭的速度改变量为
故A正确;
B.内汽车速度的变化量为
故B错误;
C.根据匀变速直线运动中,平均速度等于初末速度和的一半知,内火箭的平均速度为
内汽车的平均速度为
故C错误;
D.根据
解得火箭的加速度
汽车的加速度
负号表示加速度的方向与速度方向相反,加速度的大小为,由此可知火箭的加速度比汽车的加速度小,故D正确。
故选AD。
12.(24-25高一上·广东佛山·期中)到了基米同学家,小天发现他家的扫地机器人正在忙碌地工作着,机器人沿铺有相同大瓷砖的地面做匀变速直线运动,连续经过P、Q、R三点。 在段(2块砖)和段(3块砖)的平均速度分别为和,不计相邻瓷砖间的缝隙,则( )
A.机器人在PQ段与QR段的时间之比为1∶3
B.机器人在PR段的平均速度为v0
C.机器人在PR段的平均速度为v0
D.机器人通过每块砖时的速度变化量相同
【答案】AB
【详解】A.设每块瓷砖的长度为d,根据平均速度的定义可知,机器人在段和所用时间之比为
A正确;
BC.机器人在PR段的平均速度为
B正确,C错误;
D.由加速度的定义可知
解得
尽管机器人的加速度不变,但机器人通过每块瓷砖的时间不同,故速度的变化量不同,D错误。
故选AB。
三、填空题
13.(24-25高一上·福建漳州·期中)在一次蹦床比赛中,运动员从高处自由落下,沿着竖直方向以大小为的速度着网,与网作用后,沿着竖直方向以大小为的速度弹回,已知运动员与网接触的时间,则运动员在与网接触的这段时间内速度变化大小为 ,平均加速度的大小为 ,方向 。
【答案】 18 12 竖直向上
【详解】[1]规定竖直向下为正方向,v1方向与正方向相同,v2方向与正方向相反,则运动员在与网接触的这段时间内速度变化为
则速度变化大小为。
[2][3]根据加速度定义式得
负号表示与正方向相反,即加速度大小为12m/s2,方向竖直向上。
四、解答题
14.(24-25高一上·陕西榆林·阶段练习)一篮球从高h1=4.8m处由静止开始下落,经t1=1.5s落到地面时的速度大小为v1=8m/s,篮球与地面碰撞的时间为,然后以v2=4m/s的速度反弹,经t2=0.4s到达最高点h2=1.6m处。求:
(1)篮球下落过程平均速度的大小和方向;
(2)篮球与地面碰撞过程中加速度的大小和方向;
(3)篮球从开始下落到反弹至最高点,全程平均速度的大小和方向。
【答案】(1)
(2),方向竖直向上
(3),方向竖直向下。
【详解】(1)由平均速度的定义式有
得篮球下落过程的平均速度大小为,方向竖直向下。
(2)选竖直向下为正方向,由加速度的定义式有
故篮球与地面碰撞过程中的加速度大小为,方向竖直向上。
(3)选竖直向下为正,篮球从开始下落到反弹至最高点的总位移为
总时间为
由平均速度的定义式有
方向竖直向下。
15.(24-25高一上·江苏扬州·期中)如图,在一个短边长为,长边长为的矩形场地上,运动员(可视为质点)从点出发以恒定速率沿场地边缘顺时针到达点(、为两边的中点),求整个过程中:
(1)跑步者运动的平均速度大小;
(2)跑步者运动的平均加速度大小。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)位移为初位置指向末位置的有向线段,根据题意,由图可知,跑步者总位移大小为
根据题意,由公式可得,跑步者在长边上跑动的时间为
跑步者在短边上跑动的时间为
则跑步者运动的平均速度大小
(2)根据题意,以初速度方向为正方向,则初速度为,末速度为,由加速度定义式可得,跑步者运动的平均加速度大小为
即跑步者运动的平均加速度大小为。
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