内容正文:
板块一 直线运动
(考试时间:100分钟 试卷满分:90分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题,共48分)
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每个小题给出的四个选项中,第1~8小题,只有一个选项符合题意;第9~12小题,有多个选项符合题意,全部选对的得4分,选对而不全的得2分,错选或不选的得0分)
1.关于矢量和标量,下列正确的是( )
A.只有大小没有方向的物理量叫做标量
B.甲、乙两运动物体的位移大小均为50 m,这两个物体的位移必定相同
C.做直线运动的甲、乙两物体的位移x甲=3 m,x乙= –5 m,因为甲的位移为正,乙的位移为负,所以
D.温度的读数有正、负之分,所以温度是矢量
2.在2025年的春晚上,有一场超炫的表演火遍了全世界。一群穿着大花袄的机器人排着队走出来,手里挥着红手绢,跳着东北秧歌。下列情况可将机器人看成质点的是( )
A.设计行走路线时 B.进行跳舞时
C.进行抛手帕时 D.进行谢幕鞠躬时
3.2025年3月30日,丽水马拉松在春寒中拉开帷幕。选手吴燕丽用时1小时22分10秒跑完21.0975公里的环形赛道,获得丽水马拉松半程女子冠军,关于此次比赛下列说法的正确是( )
A.吴燕丽在比赛中的运动位移大小为21.0975公里
B.1小时22分10秒表示时间间隔
C.研究吴燕丽最后冲刺加速的姿势时,可以将其视为质点
D.将21.0975公里除以1小时22分10秒,可得到吴燕丽此次比赛的平均速度约为4.23m/s
4.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
5.某同学参加800 m体测,需要在学校的400m标准操场跑两圈,该同学在内圈的400m跑道上,第1圈用时1分40秒,平均速度大小记作v₁,第2圈用时2分05秒,平均速度大小记作v₂,全程的平均速度大小记作v₃,则下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
6.在雾天的平直公路上,甲、乙两汽车同向匀速行驶,乙在前,甲在后。某时刻两车司机听到警笛提示,同时开始刹车,结果两车刚好没有发生碰撞。图示为两车刹车后匀减速直线运动的v-t图像,以下分析正确的是( )
A.两车开始刹车时的距离为87.5m B.甲刹车的加速度的大小为
C.时乙车的速度为5m/s D.两车都停下来后相距25m
7.如图所示,一汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的安全系统.当车速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”,使汽车避免与障碍物相撞.在上述条件下,若该车在不同路况下的“全力自动刹车”系统产生的加速度取之间的某一值,则“全力自动刹车”系统作用的最长时间为( )
A. B.
C.2.5s D.12.5s
8.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,每层楼高度相等,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法中正确的是( )
A.小球A经过每层楼的时间之比为1:3:5
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
9.(多选)国庆假期,小明同学跟家人进行了一次愉快的自驾游,行车途中小明注意到以下数据,如图甲、乙、丙、丁所示,下列说法正确的是( )
A.图甲是导航中的信息,“4.5公里”表示位移大小,“7分钟”表示时间
B.图乙是某路段上的指示牌,牌上的“60”指的是瞬时速度
C.图丙是高速路上的指示牌,牌上的“120”指的是瞬时速度的最大值
D.图丁中的“”指的是路程
10.(多选)国庆期间,小明到成都海昌极地海洋公园观看了海狮抛球表演,海狮从水面将可视为质点的球以的初速度竖直向上顶出,经过一段时间后在同一位置接住球,忽略空气阻力,g取,关于小球在空中运动过程中,下列说法正确的是( )
A.小球在最高点不受外力作用
B.小球每秒钟速度变化量大小为
C.球被顶出到再次被海狮接住用时
D.球在运动过程中第1个内和第2个内的位移之比为
11.(多选)如图甲所示为某新能源电动客车沿直线运动的x-t图像,图乙为某玩具车沿直线运动的v-t图像。下列说法中正确的是( )
A.电动客车在1~1.5h内做匀速直线运动
B.电动客车在0~1h内的速度大小比1.5~3h内的大
C.玩具车在1~3s内的加速度大小为1m/s2
D.玩具车在0~3s内的平均速度为
12.(多选)春节临近,有长辈给小朋友压岁钱的习俗,为了增添年味,现在发压岁钱的方式也是越来越有趣,其中有一种叫做“滚钱”,具体操作是在桌面放置不同金额的纸币,瓶子滚到哪张纸币上就可以赢取此金额,如左图所示。为了便于分析,我们用右图来描述这个模型,滚瓶从水平桌面上O点出发,途中经过A、B、C、D、E,5个放钱的位置,A、B、C、D、E相邻两个位置的距离均为0.2m,滚瓶停在哪里就获得对应的压岁钱,滚瓶掉下桌子就没有。现设滚瓶(可视为质点)从O点出发后做匀减速直线运动,张强同学以推出滚瓶,最后刚好停在E处,已知滚瓶在D和E之间滑行的时间为1s,则下列说法正确的( )
A.滚瓶在B点的速度等于它在AC之间的平均速度
B.滚瓶在AB段和DE段的速度变化量之比为
C.滚瓶经过OA两点间的距离为0.45m
D.如果张强以0.9m/s的速度将滚瓶推出,滚瓶最终将停在CD之间
第Ⅱ卷(非选择题,共52分)
二、填空题(本题共2小题,共14分)
13.(6分)(2024·江西·一模)某同学利用打点计时器研究做匀变速直线运动小车的运动情况。图示为该同学实验时打出的一条纸带,其中纸带右端与小车相连接,纸带上两相邻计数点的时间间隔是。请回答下列问题:
(1)关于打点计时器的时间间隔,下列是四位同学各自发表的看法,其中正确的是( )
A.电源电压越高,每打两个点的时间间隔就越短
B.纸带速度越大,每打两个点的时间间隔就越短
C.打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定
D.如果将交流电源改为直流电源,打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变
(2)①根据纸带请判断该小车的运动属于 (填“匀速”、“匀加速”、“匀减速”)直线运动;
②打点计时器打B点时小车的速度 m/s(结果保留三位有效数字)
14.(8分) (2024·江西南昌·一模)研究物体的运动时,除了使用打点计时器计时外,也可以使用数字计时器。计时系统的工作要借助于光源和光敏管(统称光电门)。光源和光敏管相对,它射出的光使光敏管感光。当滑块经过时,其上的遮光条把光遮住,与光敏管相连的电子电路自动记录遮光时间的长短,通过数码屏显示出来。根据遮光条的宽度和遮光时间,可以算出滑块经过时的速度。如图1,在滑块上安装宽度d为0.50cm的遮光条,滑块在牵引力作用下由静止开始运动并通过光电门,配套的数字计时器记录了遮光条的遮光时间∆t为2.5ms。
(1)遮光条通过光电门的平均速度 m/s(保留两位有效数字),由于遮光条的宽度很小,所以这个速度可以近似看作遮光条通过光电门的瞬时速度v。
(2)考虑到“光电门的光源射出的光有一定的粗细,数字计时器内部的电子电路有一定的灵敏度”,若当遮光条遮住光源射出光的80%,即认为光被遮住,则第(1)问中的测量值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)用U型挡光片便可消除上述系统误差。某同学换用如图2所示的U型挡光片重复上述实验,若数字计时器显示两次开始遮光的时间间隔为∆t′,则滑块通过光电门的瞬时速度 。(用s、∆t′表示)
三、计算题(本题共4小题,共38分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15.(9分) 如图所示,一辆汽车在平直公路上从静止开始加速运动,前内汽车每前进的位移分别为、、、、。设汽车加速过程中做匀加速直线运动,求:
(1)前内汽车的平均速度大小;
(2)汽车加速过程中的加速度大小;
(3)时汽车的速度大小。
16.(9分) 垫球是排球运动的基本技术之一。如图所示,某次垫球训练过程中,排球自小丽手上方高度处自由下落,并以的速度落在小丽手上,小丽将其以原速率竖直向上垫起,不计排球所受空气阻力,已知排球和小丽手接触的时间为,重力加速度的大小。求排球:
(1)下落到小丽手的高度;
(2)在空中下落的时间及接触小丽手前内下落的高度;
(3)与小丽手接触过程中的平均加速度。
17.(9分) 如图所示为车辆行驶过程中常见的变道超车情形。图中A、B两车相距时,车正以的速度匀速行驶,A车正以的速度借道超车,此时A车司机发现前方不远处有一辆汽车C正好迎面驶来,其速度为C车和B车之间相距。现在A车司机有两个选择,一是放弃超车,驶回与B相同的车道,而后减速行驶;二是加速超车,在B与C相遇之前超过B车,不考虑变道过程的时间和速度的变化,且三辆车都可视为质点,则:
(1)若无C车,求A车超车所需时间;
(2)若A车选择放弃超车,回到B车所在车道,则A车至少应该以多大的加速度匀减速刹车,才能避免与B车相撞。
18.(11分) 如图所示为某高峰时段北京街头一十字路口,红灯拦停的汽车排成笔直的一列,最前面的汽车前端刚好与路口停止线相齐.假设相邻两车前车车头和后车车头的距离均为,车长均为,且汽车启动时都以的加速度做匀加速直线运动,加速到后做匀速直线运动通过路口.已知该路口亮绿灯时间,且有倒计时的时间显示灯,交通规则规定:原在绿灯时通行的汽车,红灯亮起时,车头已越过停止线允许通过.
(1)若绿灯亮起瞬时,所有司机同时启动汽车,求有多少辆汽车能通过路口.
(2)第(1)问中,不能通过路口的第一辆汽车司机,在时间显示灯刚亮出“5”时开始刹车做匀减速直线运动,结果车的后端与停止线相齐时刚好停下,求该汽车刹车后加速度的大小(结果保留2位小数).
(3)事实上人有反应时间,绿灯亮起时不可能所有司机同时启动汽车,现假设绿灯亮起时,第一个司机迟后启动汽车,后面司机都比前一辆车迟后启动汽车,在该情况下,求有多少辆车能通过路口.
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板块一 直线运动
(考试时间:100分钟 试卷满分:90分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题,共48分)
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每个小题给出的四个选项中,第1~8小题,只有一个选项符合题意;第9~12小题,有多个选项符合题意,全部选对的得4分,选对而不全的得2分,错选或不选的得0分)
1.关于矢量和标量,下列正确的是( )
A.只有大小没有方向的物理量叫做标量
B.甲、乙两运动物体的位移大小均为50 m,这两个物体的位移必定相同
C.做直线运动的甲、乙两物体的位移x甲=3 m,x乙= –5 m,因为甲的位移为正,乙的位移为负,所以
D.温度的读数有正、负之分,所以温度是矢量
【答案】A
【详解】A.只有大小没有方向的物理量叫做标量,A正确;
B.位移有大小和方向,甲、乙两运动物体的位移大小均为50m,这两个物体的位移不一定相同,B错误;
C.位移的正负号只代表方向而不代表大小,C错误;
D.温度计读数的正、负号表示温度高低,不表示方向,温度是标量,D错误。
故选A。
2.在2025年的春晚上,有一场超炫的表演火遍了全世界。一群穿着大花袄的机器人排着队走出来,手里挥着红手绢,跳着东北秧歌。下列情况可将机器人看成质点的是( )
A.设计行走路线时 B.进行跳舞时
C.进行抛手帕时 D.进行谢幕鞠躬时
【答案】A
【详解】A.设计机器人的行走路线时,机器人的形状大小可忽略不计,可看做质点,选项A正确;
BCD.机器人进行跳舞时,或者进行抛手帕时,或者进行谢幕鞠躬时,做这些动作时其形状大小都不能忽略不计,不能将其看做质点,否则就没有动作可言了,选项BCD错误。
故选A。
3.2025年3月30日,丽水马拉松在春寒中拉开帷幕。选手吴燕丽用时1小时22分10秒跑完21.0975公里的环形赛道,获得丽水马拉松半程女子冠军,关于此次比赛下列说法的正确是( )
A.吴燕丽在比赛中的运动位移大小为21.0975公里
B.1小时22分10秒表示时间间隔
C.研究吴燕丽最后冲刺加速的姿势时,可以将其视为质点
D.将21.0975公里除以1小时22分10秒,可得到吴燕丽此次比赛的平均速度约为4.23m/s
【答案】B
【详解】A.吴燕丽在比赛中运动了21.0975公里是指经过轨迹的长度,指的是路程,故A错误;
B.1小时22分10秒在时间轴上是一段距离,表示时间间隔,故B正确;
C.研究吴燕丽最后冲刺加速的姿势时,吴燕丽的体积和形状不可忽略,所以不可以将其视为质点,故C错误;
D.将21.0975公里除以1小时22分10秒,是路程除以时间可以得出此次比赛的平均速率约为4.27m/s,故D错误。
故选B。
4.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。
5.某同学参加800 m体测,需要在学校的400m标准操场跑两圈,该同学在内圈的400m跑道上,第1圈用时1分40秒,平均速度大小记作v₁,第2圈用时2分05秒,平均速度大小记作v₂,全程的平均速度大小记作v₃,则下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】围着400m标准操场跑1圈,位移为0,根据平均速度可知
故选D。
6.在雾天的平直公路上,甲、乙两汽车同向匀速行驶,乙在前,甲在后。某时刻两车司机听到警笛提示,同时开始刹车,结果两车刚好没有发生碰撞。图示为两车刹车后匀减速直线运动的v-t图像,以下分析正确的是( )
A.两车开始刹车时的距离为87.5m B.甲刹车的加速度的大小为
C.时乙车的速度为5m/s D.两车都停下来后相距25m
【答案】C
【详解】甲车的加速度,两车刚好没有发生碰撞,此时两车速度相等,所经历的时间为20s,此时甲车的位移为,乙车的加速度,此时乙车的位移为,所以两车开始刹车时的距离为,故A、B错误;在时乙车的速度为,故C正确;根据图像与坐标轴围成的面积表示位移可知,两车都停下来后相距为,故D错误。
7.如图所示,一汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的安全系统.当车速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”,使汽车避免与障碍物相撞.在上述条件下,若该车在不同路况下的“全力自动刹车”系统产生的加速度取之间的某一值,则“全力自动刹车”系统作用的最长时间为( )
A. B. C.2.5s D.12.5s
【答案】C
【详解】刹车的加速度最小时,刹车时间最长,最长刹车时间,故C正确.
8.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,每层楼高度相等,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法中正确的是( )
A.小球A经过每层楼的时间之比为1:3:5
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
【答案】B
【详解】A.小球A做自由落体运动,初速度为0,经过相等位移的时间比为,A错误;
B.设小球A下落h所用时间为,有,解得,小球A下落的总时间为,下落的总高度为,B正确;
C.由于题目中实验时两球同时落地,但A球运动时间长,根据,可知,落地时,A球速度大,若两位同学均各上一层楼重做以上实验,假设两位同学不动,相当于地面下降了一层楼,两球同时到达原来的地面位置且A球速度大,所以可判断出A球先落地,C错误;
D.若两位同学均各下一层楼重做以上实验,假设两位同学不动,相当于二楼就是地面,由于两球加速度相同,原来落地时A球速度大,从二楼到一楼,根据,可知,到二楼时A球速度大,根据,可知,A球从二楼到地面所用时间短,又因为两球同时落地,所以B球先落到二楼,D错误。
故选B。
9.(多选)国庆假期,小明同学跟家人进行了一次愉快的自驾游,行车途中小明注意到以下数据,如图甲、乙、丙、丁所示,下列说法正确的是( )
A.图甲是导航中的信息,“4.5公里”表示位移大小,“7分钟”表示时间
B.图乙是某路段上的指示牌,牌上的“60”指的是瞬时速度
C.图丙是高速路上的指示牌,牌上的“120”指的是瞬时速度的最大值
D.图丁中的“”指的是路程
【答案】CD
【详解】A.题图甲是导航中的信息,“4.5公里”表示路程,“7分钟”表示时间,故A错误;
B.题图乙是某路段上的指示牌,牌上的“60”指的是这段距离内的平均速率,故B错误;
C.题图丙是高速路上的指示牌,牌上的“120”指的是全路段瞬时速度不能超过其大小,故C正确;
D.题图丁中的“”指的是路程,故D正确。
故选CD。
10.(多选)国庆期间,小明到成都海昌极地海洋公园观看了海狮抛球表演,海狮从水面将可视为质点的球以的初速度竖直向上顶出,经过一段时间后在同一位置接住球,忽略空气阻力,g取,关于小球在空中运动过程中,下列说法正确的是( )
A.小球在最高点不受外力作用
B.小球每秒钟速度变化量大小为
C.球被顶出到再次被海狮接住用时
D.球在运动过程中第1个内和第2个内的位移之比为
【答案】BC
【详解】A.小球在最高点受到重力作用,故A错误;
B.根据,可知小球每秒钟速度变化量大小为,故B正确;
C.球被顶出到最高点所用时间为,根据对称性可知,球被顶出到再次被海狮接住用时,故C正确;
D.球被顶出到最高点所用时间为,根据逆向思维看成球做初速度为0的匀加速直线运动,根据初速度为0的匀变速直线运动在相等时间通过的位移规律可知,球在运动过程中第1个内和第2个内的位移之比为,故D错误。
故选BC。
11.(多选)如图甲所示为某新能源电动客车沿直线运动的x-t图像,图乙为某玩具车沿直线运动的v-t图像。下列说法中正确的是( )
A.电动客车在1~1.5h内做匀速直线运动
B.电动客车在0~1h内的速度大小比1.5~3h内的大
C.玩具车在1~3s内的加速度大小为1m/s2
D.玩具车在0~3s内的平均速度为
【答案】BC
【详解】A.电动客车在1~1.5h内静止,A错误;
B.电动客车在0~1h内的速度 ,电动客车在1.5~3h内的速度,B正确;
C.玩具车在1~3s内的加速度大小为 ,C正确;
D.玩具车在0~3s内的平均速度为 ,D错误。
故选BC。
12.(多选)春节临近,有长辈给小朋友压岁钱的习俗,为了增添年味,现在发压岁钱的方式也是越来越有趣,其中有一种叫做“滚钱”,具体操作是在桌面放置不同金额的纸币,瓶子滚到哪张纸币上就可以赢取此金额,如左图所示。为了便于分析,我们用右图来描述这个模型,滚瓶从水平桌面上O点出发,途中经过A、B、C、D、E,5个放钱的位置,A、B、C、D、E相邻两个位置的距离均为0.2m,滚瓶停在哪里就获得对应的压岁钱,滚瓶掉下桌子就没有。现设滚瓶(可视为质点)从O点出发后做匀减速直线运动,张强同学以推出滚瓶,最后刚好停在E处,已知滚瓶在D和E之间滑行的时间为1s,则下列说法正确的( )
A.滚瓶在B点的速度等于它在AC之间的平均速度
B.滚瓶在AB段和DE段的速度变化量之比为
C.滚瓶经过OA两点间的距离为0.45m
D.如果张强以0.9m/s的速度将滚瓶推出,滚瓶最终将停在CD之间
【答案】BCD
【详解】A.根据平均速度公式可得,式中,,解得而DE段所用时间的中间时刻的瞬时速度等于该段位移上的平均速度,则有,运用逆向思维,设加速度大小为,由速度与时间的关系式有,解得,运用逆向思维,设小球从E点到C、B、A三点的时间分别为、、,由位移与时间的关系式可得,,解得,,,,由此可得,,AC间的平均速度,显然,滚瓶在B点的速度不等于它在AC之间的平均速度,故A错误;
B.滚瓶在AB段的速度变化量为,滚瓶在DE段的速度变化量为,可得,故B正确;
C.运用逆向思维有,解得,可得,故C正确;
D.若以的速度推出滚瓶,则有,解得滚瓶运动的最大位移为,而,,可知,如果张强以0.9m/s的速度将滚瓶推出,滚瓶最终将停在CD之间,故D正确。
故选BCD。
第Ⅱ卷(非选择题,共52分)
二、填空题(本题共2小题,共14分)
13.(6分)(2024·江西·一模)某同学利用打点计时器研究做匀变速直线运动小车的运动情况。图示为该同学实验时打出的一条纸带,其中纸带右端与小车相连接,纸带上两相邻计数点的时间间隔是。请回答下列问题:
(1)关于打点计时器的时间间隔,下列是四位同学各自发表的看法,其中正确的是( )
A.电源电压越高,每打两个点的时间间隔就越短
B.纸带速度越大,每打两个点的时间间隔就越短
C.打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定
D.如果将交流电源改为直流电源,打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变
(2)①根据纸带请判断该小车的运动属于 (填“匀速”、“匀加速”、“匀减速”)直线运动;
②打点计时器打B点时小车的速度 m/s(结果保留三位有效数字)
【答案】(1)C (2) 匀减速 0.145
【详解】(1)ABC.打点计时器打点时间间隔与频率决定,与电压大小、纸带速度无关,故AB错误,C正确;
D.如果将交流电源改为直流电源,打点计时器将不能正常工作,故D错误。
故选C。
(2)[1]刻度尺读数应考虑其最小刻度为1mm,读数时估读到1mm的下一位,则有
则有
纸带右端与小车相连接,可以判断小车做匀减速直线运动;
[2]根据匀变速直线运动某段的平均速度等于其中间时刻的速度可得,打点计时器打B点时小车的速度
14.(8分) (2024·江西南昌·一模)研究物体的运动时,除了使用打点计时器计时外,也可以使用数字计时器。计时系统的工作要借助于光源和光敏管(统称光电门)。光源和光敏管相对,它射出的光使光敏管感光。当滑块经过时,其上的遮光条把光遮住,与光敏管相连的电子电路自动记录遮光时间的长短,通过数码屏显示出来。根据遮光条的宽度和遮光时间,可以算出滑块经过时的速度。如图1,在滑块上安装宽度d为0.50cm的遮光条,滑块在牵引力作用下由静止开始运动并通过光电门,配套的数字计时器记录了遮光条的遮光时间∆t为2.5ms。
(1)遮光条通过光电门的平均速度 m/s(保留两位有效数字),由于遮光条的宽度很小,所以这个速度可以近似看作遮光条通过光电门的瞬时速度v。
(2)考虑到“光电门的光源射出的光有一定的粗细,数字计时器内部的电子电路有一定的灵敏度”,若当遮光条遮住光源射出光的80%,即认为光被遮住,则第(1)问中的测量值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)用U型挡光片便可消除上述系统误差。某同学换用如图2所示的U型挡光片重复上述实验,若数字计时器显示两次开始遮光的时间间隔为∆t′,则滑块通过光电门的瞬时速度 。(用s、∆t′表示)
【答案】(1)2.0 (2)偏大 (3)
【详解】(1)遮光条通过光电门的平均速度为
(2)由于光电门的光源射出的光有一定的粗细,且当遮光条遮住光源射出光的80%,认为光被遮住,即挡光时间变短,所以平均速度的测量值比真实值偏大。
(3)若采用U型挡光片,则数字计时器显示两次开始遮光的时间间隔内,滑块的位移为2s,所以
三、计算题(本题共4小题,共38分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15.(9分) 如图所示,一辆汽车在平直公路上从静止开始加速运动,前内汽车每前进的位移分别为、、、、。设汽车加速过程中做匀加速直线运动,求:
(1)前内汽车的平均速度大小;
(2)汽车加速过程中的加速度大小;
(3)时汽车的速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由题意可知前内汽车的位移,则平均速度
(2)对前运动过程,根据
解得
(3)由运动学公式可知时的速度
16.(9分) 垫球是排球运动的基本技术之一。如图所示,某次垫球训练过程中,排球自小丽手上方高度处自由下落,并以的速度落在小丽手上,小丽将其以原速率竖直向上垫起,不计排球所受空气阻力,已知排球和小丽手接触的时间为,重力加速度的大小。求排球:
(1)下落到小丽手的高度;
(2)在空中下落的时间及接触小丽手前内下落的高度;
(3)与小丽手接触过程中的平均加速度。
【答案】(1)
(2),
(3),方向竖直向上
【详解】(1)由速度位移公式可得
代入数据解得
(2)由速度时间公式可得
代入数据解得
排球在内下落的距离为
则排球在与小丽手接触前内下落的高度
(3)排球与小丽手接触过程中,在的时间内,排球速度的变化量为
加速度定义式
方向竖直向上
17.(9分) 如图所示为车辆行驶过程中常见的变道超车情形。图中A、B两车相距时,车正以的速度匀速行驶,A车正以的速度借道超车,此时A车司机发现前方不远处有一辆汽车C正好迎面驶来,其速度为C车和B车之间相距。现在A车司机有两个选择,一是放弃超车,驶回与B相同的车道,而后减速行驶;二是加速超车,在B与C相遇之前超过B车,不考虑变道过程的时间和速度的变化,且三辆车都可视为质点,则:
(1)若无C车,求A车超车所需时间;
(2)若A车选择放弃超车,回到B车所在车道,则A车至少应该以多大的加速度匀减速刹车,才能避免与B车相撞。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)设超车时间为,由位置关系可得,
解得。
(2)设车与车恰好不相撞的加速度为,则在追上车时速度相等,有,
位移关系为,
联立解得,
所以车至少应该以的加速度匀减速刹车,才能避免与车相撞。
18.(11分) 如图所示为某高峰时段北京街头一十字路口,红灯拦停的汽车排成笔直的一列,最前面的汽车前端刚好与路口停止线相齐.假设相邻两车前车车头和后车车头的距离均为,车长均为,且汽车启动时都以的加速度做匀加速直线运动,加速到后做匀速直线运动通过路口.已知该路口亮绿灯时间,且有倒计时的时间显示灯,交通规则规定:原在绿灯时通行的汽车,红灯亮起时,车头已越过停止线允许通过.
(1)若绿灯亮起瞬时,所有司机同时启动汽车,求有多少辆汽车能通过路口.
(2)第(1)问中,不能通过路口的第一辆汽车司机,在时间显示灯刚亮出“5”时开始刹车做匀减速直线运动,结果车的后端与停止线相齐时刚好停下,求该汽车刹车后加速度的大小(结果保留2位小数).
(3)事实上人有反应时间,绿灯亮起时不可能所有司机同时启动汽车,现假设绿灯亮起时,第一个司机迟后启动汽车,后面司机都比前一辆车迟后启动汽车,在该情况下,求有多少辆车能通过路口.
【答案】(1)46
(2)
(3)19
【详解】(1)汽车加速时间为,
在30s内,汽车行驶的位移为,代入数据解得,
则有,
即有46辆汽车通过路口.
(2)记,当计时灯刚亮出“5”时,第47辆汽车行驶的位移为,
代入数据得,此时汽车距停止线的距离为,
代入数据得,
第47辆汽车刹车的加速度为,代入数据解得,
故第47辆车刹车的加速度为.
(3)设能通过辆汽车,则第辆汽车能通过路口要满足条件
代入数据解得,即能通过19辆汽车。
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