内容正文:
章末综合检测(一) 描述运动的基本概念
(满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分,1~7题为单选题,8~10题为多选题,多选题全选对得4分,选对不全得2分,有错的得0分)
1.2023年5月30日上午9时3分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。历时约6.5小时后,成功对接于空间站天和核心舱径向端口。3名航天员随后从神舟十六号载人飞船进入空间站天和核心舱,并计划出舱完成空间站维护维修等任务。下列说法正确的是 ( )
A.对接完成后,以空间站组合体为参考系,神舟十六号飞船是静止的
B.研究航天员在舱外的活动姿态时,航天员可以视为质点
C.研究神舟十六号飞船绕地球运行的周期时,飞船不可以视为质点
D.题中9时3分是指时间间隔
A 解析:对接完成后,以空间站组合体为参考系,神舟十六号飞船是静止的,A正确;研究航天员在舱外的活动姿态,则要考虑航天员的形状,故航天员不可以视为质点,B错误;研究神舟十六号飞船绕地球运行的周期时,飞船的大小、形状可以忽略,故飞船可以视为质点,C错误;题中9时3分是指时刻,D错误。
2.北斗卫星导航系统免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10 m,测速精度0.2 m/s。以下说法正确的是 ( )
A.北斗卫星导航定位提供的是被测物体的位移
B.北斗卫星导航定位提供的是被测物体的位置变化
C.北斗卫星导航授时服务提供的是时间间隔
D.北斗卫星导航授时服务提供的是时刻
D 解析:由位置、位移的定义可知,北斗卫星导航定位提供的是一个点,是位置,不是位置的变化,A、B错误;由时间间隔、时刻的定义可知,北斗卫星导航授时服务提供的是时刻,C错误,D正确。
3.港珠澳大桥是连接香港、珠海和澳门的巨大桥梁,为香港、澳门和珠江三角洲的经济发展注入了新的动力。已知港珠澳大桥总长49.968公里,设计速度为100公里/小时。某辆汽车通过港珠澳大桥的记录显示:12:00进入港珠澳大桥,12:43离开大桥。下列说法正确的是 ( )
A.题中的“100公里/小时”为平均速度
B.题中的“12:43”指的是时刻
C.该汽车通过港珠澳大桥的位移为49.968 km
D.该汽车通过港珠澳大桥的平均速度为69.7 km/h
B 解析:题中的“100公里/小时”是汽车行驶的最大速度,是瞬时速度,A错误;题中的“12:43”指的是时刻,B正确;港珠澳大桥的总长为49.968 km,指的是路程,不是位移,C错误;港珠澳大桥的总长为49.968 km,指的是路程,根据v== km/h≈69.7 km/h可知,该汽车通过港珠澳大桥的平均速率为69.7 km/h,D错误。
4.如图,正方体盒子内有一只蚂蚁以大小不变的速度从顶点A爬到顶点C′,有线路AEC′和线路AFC′。已知E点和F点分别为CD和DD′的中点,则蚂蚁分别走两条线路时 ( )
A.位移一定不相同
B.时间一定不相同
C.平均速度一定不相同
D.到达C′的瞬时速度不相同
D 解析:位移是表示运动质点从初位置到末位置的有向线段,所以蚂蚁从顶点A爬到顶点C′,不论沿哪一条路线,其位移一定相同,A错误;由几何知识可知,沿线路AEC′和线路AFC′,两条路线的路程相等,蚂蚁速度大小不变,时间一定相同,B错误;位移相同,时间相同,平均速度一定相同,C错误;蚂蚁分别走两条线路到达C′点时速度大小相同,方向不同,因此瞬时速度不相同,D正确。
5.甲、乙两辆汽车沿平直公路从某地同时驶向同一目标,甲车在前一半时间内以速度v1做匀速运动,后一半时间内以速度v2做匀速运动;乙车在前一半路程内以速度v1做匀速运动,后一半路程内以速度v2做匀速运动,已知v1≠v2,则 ( )
A.甲先到达 B.乙先到达
C.甲、乙同时到达 D.不确定
A 解析:设甲、乙两地之间的距离为x,甲运动的时间为t1,乙运动的时间为t2,则对于甲来说有x=v1+v2,解得t1=,对于乙来说有t2=+=,则t2-t1==>0,故t2>t1,即甲车用的时间少,即甲车先到达,A正确。
6.已知a、b、c三个物体在0~10 s时间内的运动规律如图所示,则在0~10 s时间内,下列说法正确的是 ( )
A.a、b、c三个物体的平均速度相等
B.a、b、c三个物体的平均速率相等
C.a的平均速率最大,b的平均速率小于c的平均速率
D.a的平均速率最大,b的平均速率大于c的平均速率
A 解析:由图看出,三个物体在10 s内的位移相同,根据平均速度=知,它们的平均速度相同,A正确;由图看出,根据位移图像的斜率等于物体的速度可知,a物体先沿正方向运动,后沿负方向运动,b一直沿正方向做匀速直线运动,c一直沿正方向做加速运动,而三个物体的位移相同,则知在10 s内a物体通过的路程最大,而b、c两物体通过的路程相等,根据平均速率=可得,a的平均速率最大,b、c相同,B、C、D错误。
7.根据如图所示的v-t图像所描述的物体的运动情况,下列结论中正确的是 ( )
A.O到A的加速度比B到C的加速度大
B.AB平行于时间轴,则物体在AB这段时间内是静止的
C.O到A的速度方向与B到C的速度方向相反
D.物体的位移越来越大
D 解析:O到A和B到C的速度的变化量大小相等,而O到A所用的时间长,故O到A的加速度比B到C的加速度小,A错误;物体在AB段这段时间以v0匀速运动,B错误;O到A和B到C的速度都大于0,故速度方向相同,C错误;物体运动速度方向不变,位移越来越大,D正确。
8.一物体做加速度不变的直线运动,某时刻速度的大小为4 m/s,2 s后速度的大小为8 m/s。在这2 s内该物体的 ( )
A.速度变化量的大小可能大于8 m/s
B.速度变化量的大小可能小于4 m/s
C.加速度的大小可能大于4 m/s2
D.加速度的大小可能小于2 m/s2
AC 解析:题中只给出了初、末速度的大小,这就隐含了初、末速度的方向可能相同,也可能相反。若初、末速度方向相同,则Δv=v末-v初=(8-4)m/s=4 m/s,加速度a==2 m/s2;若初、末速度方向相反,取初速度方向为正方向,则v末=-8 m/s,速度变化量Δv=v末-v初=(-8-4)m/s=-12 m/s,加速度a==-6 m/s2,负号说明a的方向与初速度方向相反,A、C正确。
9.若某物体做直线运动的v-t图像如图所示,则下列说法中正确的是 ( )
A.0~1 s内物体运动的加速度为30 m/s2
B.t=3 s时物体运动的加速度方向发生改变
C.t=3 s时物体离出发点最远
D.t=3 s时物体的加速度为零
AC 解析:由v-t图像可得0~1 s内物体运动的加速度为30 m/s2,A正确;在2~5 s内直线的斜率一定,说明物体的加速度恒定且为-30 m/s2,则t=3 s时物体运动的加速度方向没有发生改变,B、D错误;物体在前3 s内沿正方向运动,3 s后沿负方向运动,则t=3 s时物体离出发点最远,C正确。
10.在如图所示的v-t图像中,A、B两质点同时从同一点沿同一条直线开始运动,运动规律用a、b两图线表示,下列叙述正确的是 ( )
A.t=1 s时,B质点运动方向发生改变
B.A质点的加速度为0.5 m/s2,B质点在0~1 s、1~4 s的加速度分别为-1 m/s2、1 m/s2
C.A、B两质点同时由静止出发,朝相反的方向运动
D.在t=4 s时,A、B两质点速度相等
BCD 解析:t=1 s时,B质点运动加速度方向发生改变而速度方向没有改变,A错误;由v-t图像可求得A质点的加速度为0.5 m/s2,B质点在0~1 s、1~4 s的加速度分别为-1 m/s2、1 m/s2,B正确;由题图可知,t=0时,A、B两质点v=0,此后2 s内vA>0,vB<0,C正确;t=4 s时,A、B两质点速度相等,D正确。
二、非选择题(本题共6小题,共60分)
11.(6分)在“用打点计时器测速度”的实验中:
(1)下列操作中正确的是________。
A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器
B.打点计时器应放在长木板有滑轮的一端固定
C.先接通电源,后释放小车
D.电火花计时器应使用低压交流电源
(2)如图所示为同一打点计时器在四条水平运动的纸带上打出的点,四条纸带的a、b间的间距相等,则a、b间的平均速度最小的是________。
答案:(1)AC (2)D
解析:(1)为了有效利用纸带,在释放小车前,小车要靠近打点计时器,A正确;打点计时器应放在长木板没有滑轮的一端固定,B错误;使用打点计时器时,都要先接通电源,后释放小车(或纸带),C正确;电火花计时器应使用220 V交流电源,D错误。
(2)四条纸带的a、b间的间距相等,由于纸带D中打点间隔数最多,所用时间最长,a、b间的平均速度最小,D正确。
12.(8分)一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下小球每次曝光的位置,并将小球的位置编号,如图甲所示,1位置恰对应小球刚开始运动的瞬间,作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同。
(1)小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1=0,v2=0.06 m/s,v3=______m/s,v4=0.18 m/s,v5=________m/s。
(2)在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图像。
答案:(1)0.12 0.24 (2)见解析图
解析:(1)如题图所示,x1+x2=0.06 m,而v2= m/s=0.06 m/s,故T=0.5 s,则v3== m/s=0.12 m/s,又x4+x5=0.24 m,则v5== m/s=0.24 m/s。
(2)其v-t图像如图所示。
13.(10分)一物体以v1=4 m/s的速度向东运动了5 s后到达A点,在A点停了5 s后又以v2=6 m/s的速度沿原路返回,运动了6 s后到达B点,求物体在全程的平均速率和平均速度的大小。
答案:3.5 m/s 1 m/s
解析:前5 s内的位移为x1=v1t1=4×5 m=20 m,方向向东
最后6 s内的位移x2=v2t2=6×6 m=36 m,方向向西
故总位移x=x2-x1=36 m-20 m=16 m,方向向西
平均速度大小为v== m/s=1 m/s,方向向西
全程运动的路程为s=20 m+36 m=56 m
故全程的平均速率为v′== m/s=3.5 m/s。
14.(10分)一质点在x轴上只朝着x轴的正方向运动,各个时刻的位置坐标如下表所示,则此质点开始运动后:
t/s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
x/m
2
4
6
8
8
8
12
16
20
24
(1)质点在前10 s内的位移、路程各为多大?
(2)质点在第8 s末的瞬时速度为多大?
(3)质点在0到18 s这段时间内的平均速度为多大?
答案:(1)6 m 6 m (2)0 (3)1.2 m/s
解析:(1)质点在前10 s内的位移大小和路程相等,
x=8 m-2 m=6 m。
(2)质点在第8 s末处于静止状态,所以瞬时速度为零。
(3)质点在0到18 s这段时间内的平均速度= m/s≈1.2 m/s。
15.(12分)如图所示,小王同学在一个带有竖直挡板的水平台面上玩弹球,弹球从距离挡板2.5 m的A点向右运动,以1.2 m/s的速度碰上挡板,经过0.2 s弹球以大小为0.8 m/s的速度被挡板反弹,最后回到距离挡板1.0 m的B点,求:
(1)弹球从A点运动到B点的位移和路程;
(2)弹球和挡板相互作用过程的平均加速度。
答案:(1)1.5 m,水平向右 3.5 m (2)10 m/s2,水平向左
解析:(1)从A到B过程的位移大小为
s=2.5 m-1.0 m=1.5 m,方向水平向右,
路程为l=2.5 m+1.0 m=3.5 m。
(2)设向右为正方向,由加速度的定义可得
a==-10 m/s2
故加速度大小为10 m/s2,方向水平向左。
16.(14分)有些国家的交通管理部门为了交通安全,特别制定了死亡加速度为500g(g取10 m/s2),以醒世人,意思是如果行车加速度超过此值,将有生命危险,那么大的加速度,一般情况下车辆是达不到的,但如果发生交通事故时,将会达到这一数值。试问:
(1)一辆以72 km/h的速度行驶的货车与一辆以54 km/h的速度行驶的摩托车相向而行发生碰撞,摩托车驾驶员被以与货车相同的速度撞飞,碰撞时间为2.1×10-3 s,通过计算说明摩托车驾驶员是否有生命危险?(提示:摩托车与货车相撞瞬间,货车速度几乎不变,摩托车反向速度大小与货车相同)
(2)为了防止碰撞,两车的驾驶员同时紧急刹车,货车、摩托车急刹车后到完全静止所需时间分别为4 s、3 s,货车的加速度大小与摩托车的加速度大小之比为多少?
答案:(1)摩托车驾驶员有生命危险,计算说明过程见解析 (2)1∶1
解析:(1)两车碰撞过程中,取摩托车的初速度方向为正方向,摩托车的速度变化量为
Δv=v2-v1=-72 km/h-54 km/h=-20 m/s-15 m/s=-35 m/s
两车相碰撞时摩托车的加速度为
a==≈-16 667 m/s2=-1 666.7g
1 666.7g>500g,因此摩托车驾驶员有生命危险。
(2)设货车、摩托车的加速度大小分别为a1、a2,根据加速度定义得a1=,a2=
所以a1∶a2=∶=∶=1∶1。
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