第二章 匀变速直线运动的研究 情境题专项-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第一册同步练习（人教版）

情境题 1.汽车在高速公路上超速是非常危险的， 为防止汽车超速，高速公路都装有测汽 车速度的装置。如图甲所示为超声波测 速仪测汽车速度的示意图，测速仪A可 发出并接收超声波信号，根据发出和接 收到的信号可以推测出被测汽车的速度， 如图乙所示是以测速仪所在位置为参考 点，测速仪连续发出的两个超声波信号 的x-1图像。下列说法正确的是（) 77777777777777777 第1题图 A.汽车离测速仪越来越近 B.超声波信号的速度是一 12-t C.汽车在t1~t2时间内的平均速度为 X2-x1 t2-t1 D.在测速仪发出两个超声波信号的时间 间隔内，汽车通过的位移为x2一x1 2.高速公路的ETC电子收费系统如图所示， ETC通道的长度是识别区起点到自动栏 杆的水平距离。某汽车以21.6km/h的速 第二章匀变速直线运动的研究。 专项 度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3s 的时间识别车载电子标签，识别完成后 发出“嘀”的一声，司机发现自动栏杆 没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚 好没有撞杆。已知司机的反应时间为 0.7s,刹车的加速度大小为5m/s2,则 该ETC通道的长度约为() 自动栏杆 ETC天线 电子标签 第2题图 A.4.2m B.6.0m C.7.8m D.9.6m 3. 伴随着汽车消费观念的转变，如今消费 者在购车的时候除了时尚的外观、丰富 的配置外，也越来越注重行车的安全， 就比如“主动刹车”系统。装备该系统的 车辆当满足车速3.6km/h≤v≤36km/h 且与前方行人之间的距离小于安全距离 时，如果司机未采取制动措施，系统就 会立即启动“自动刹车”，使汽车避免与 行人相撞。若该车在不同路况下“自动 刹车”的加速度取值范围是5~7m/s2, 则该系统设置的安全距离约为（) A.0.07m B.0.1m C.10m D.7.14m 练（39 I 高中物理必修第一册（人教版） 4.（多选)几个水球可以挡住子弹？《国家 地理频道》实验证实：四个水球就足 够。四个完全相同的水球紧挨在一起水 平排列，子弹在水球中沿水平方向做匀 变速直线运动，恰好能穿出第四个水球， 则可以判定( 第4题图 A.子弹在每个水球中运动的时间相同 B.由题干信息可以确定子弹穿过每个 水球的时间比 C.子弹在每个水球中速度变化相同 D.子弹穿出第三个水球的瞬时速度与 全程的平均速度相等 5.2021年6月11日，中国国家航天局举 行了天问一号探测器着陆火星首批科学 影像图揭幕仪式，公布了由祝融号火星 车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、 “中国印迹”和“着巡合影”等影像图。 经理论计算，如在火星上完成自由落体 运动实验：让一个物体从一定的高度处 自由下落，应测得在第6s内的位移是 22m,则() A.物体在2s末的速度是4m/s B.物体在第5s内的平均速度是14m/s 40)练 C.物体在第2s内的位移是6m D.物体在5s内的位移是48m 6.如图所示，建筑工人常常徒手抛砖块， 地面上的工人以10m/s的速度竖直向上 间隔1s连续两次抛砖，每次抛一块， 楼上的工人在距抛砖点正上方3.75m处 接砖，g取10/s2,空气阻力不计，则 楼上的工人两次接砖的最长时间间隔为 第6题图 A.1s B.2s C.3s D.4s 7.地铁是城市中重要的交通工具，某城市 地铁相邻两站之间的轨道可以看成水平 直轨道，某相邻两站之间的距离为912m。 已知地铁列车变速时的最大加速度大小 为1.5m/s2,行驶过程允许的最大速度 为24m/s,列车在每一个站都需要停 靠，则地铁列车在这两站之间行驶的最 短时间为() A.35s B.42s C.50s D.54s高中物理必修第一册（人教版） ×2m=1.2m,则匀速运动的时间为2=专= x-x1-x=30-1.2-2.4s=225,匀减速运动的 1.2 时涧为与=号-后活=4，此次送货的时间为1 t1+t2+t3=2s+22s+4s=28s。 14.(1)-2m/s2,5s(2)3s【解析】 (1)汽车做匀减速直线运动2-=2ax,可得加 速度a=-公=5-15： 2x =2×50 m/s2=-2m/s2,方向与 运动方向相反，减速需要的时间，=”二=5。 (②)汽车加速的时间6=。-4s,加速的位 移云=气，=40m,汽车通过的总位移=，+ x2=90m,汽车匀速通过这段距离所用的时间t= 产=68，多用的时间△=4，+-1=35。 15.(1)△xm=40m(2)13s【解析】（1) 当A、B两车速度相等时，相距最远U,=2-a山1， 。=1a、二者之间的最大距离Ax.=+ -xA=xB+x0-t1,代入数据解得△xm=40m。 (2)B车刹车停止运动所用时间。= 2=20s=10s, a 2 2202 B车刹车停止运动的位移=2X2m=10m, 此时x'A=v1o=80m,则x'A<xo+xB,可见此时 A车并未追上B车，而是在B车停止后才追上， 之后A车运动时间为6=+-= 4+100-80。=3s,故所求时间为1=，+与=10s 8 +3s=13s。 >"情境题专项 1.C【解析】第二次超声波反射的位置离参 考点的距离x2>x,由x-1图线可知超声波信号 从发出到接收所用的时间变长，说明汽车离测速仪 越来越远，A错误；汽车运动x2的位移所用时间 不是6，据图像可知超声波的速度应为：=产：B 52 错误；和2分别为两个超声波信号碰到汽车反 射时的时刻，汽车在，~2时间内通过的位移为 -x1,时间为2-1，则汽车在1~2时间内的平 约速度为2二；C正确；由图可知第一次超声波 碰到车反射时的时刻为1，位置为x1,第二次超声 波碰到车反射时的时刻为2，位置为x2,故应是两 个超声波信号反射的时间内，汽车通过的位移为 x2一x；从图线上可以看出测速仪发出两个超声波 信号的时间间隔与两个超声波信号反射的时间间隔 不相同，D错误。故选C。 2.D【解析】汽车的速度21.6km/h=6m/s, 汽车在前0.3s+0.7s内做匀速直线运动，位移为 x1=(t1+2)=6×(0.3+0.7)m=6m,随后汽 车做减速运动，位移为，三2之=2义5m=3.6m, 所以该ETC通道的长度为L=x1+x2=6m+3.6m =9.6m,故A、B、C错误，D正确。 3.C【解析】安全距离应为刹车最长距离， 所以初速度取36km/h(10m/s),末速度为0，加 速度取5m/s2,由2-=2ar可得位移x=10m。 4.BD【解析】设水球的直径为d,子弹运动 的过程为匀减速直线运动，直到末速度为0，我们 可以应用逆过程，相当于子弹初速度为0做匀加速 直线运动。因为通过最后1个、最后2个以及后3 个、全部4个的位移分别为d,2d,3d和4d,根 据x=2知时间之比为1：2：52，所以子弹在 每个水球中运动的时间不同；从第一个到最后一 个，子弹穿过每个水球的时间比为(2-5)：(3 -√2)：（√2-1）：1，A错误，B正确；子弹在水球 中沿水平方向做匀变速直线运动，则受力是相同 的，所以加速度相同，由△v=at可知，运动的时 间不同，则速度的变化量不同，故C错误；子弹 穿出前三个水球的时间等于穿过全部水球时间的一 半，可知子弹穿出第三个水球的瞬时速度与全程的 平均速度相等，D正确。故选BD。 5.C【解析】由第6s内的位移是22m可知 第6s内的平均速度为22ms,即5.5s末的速度 为22m/s,则由速度公式v=at得a=4m/s2,那 么2s末速度v=at=8m/s,A错误；第5s内的平 均速度应为4.5s末的速度v=at=18m/s,B错 误，5内的位移x=2ad=50m,D错误：前2。 位移=2=8m,第1s位移x=a=2m, 所以第2s内的位移是6m,C正确。 6.B【解析】研究第一块砖九=1+子(-g) 2,即3.75m=(10t-52)m,解得t1=0.5s,2 =1.5s,分别对应第一块砖上升过程和下降过程， 根据题意第二块砖到达抛砖点正上方3.75m处的 时间为43=1.5s,t4=2.5s,楼上的工人两次接砖 的最长时间间隔为△=4-t1=2s,B正确。 7.D【解析】由于地铁列车在每站都需要停 靠，则地铁列车在两站之间一定有加速和减速过 程，列车做匀加速和匀减速运动的时间均为4=” =24s=16s,匀加速和匀减速过程运动的距离之 和=之×24，=384m。因为s>0,所以列车以 最大速度做匀速运动的时间与=8-0_912-384。 24 =22s,列车在两站之间行驶的最短时间t=2t,+2 =54s,故选D。 >“感知高考 1.C【解折】根据速度的定义式-会产表明。 速度等于位移与时间的比值。位移是物体在一段时 间内从一个位置到另一个位置的位置变化量，而时 间是这段时间的长度。这个定义强调了速度不仅描 述了物体运动的快慢，还描述了物体运动的方向。 因此，速度是刻画物体位置变化快慢的物理量。再 根据物体位置随时间的关系x=1+2t+32,可知 开始时物体的位置xo=1m,1s时物体的位置x= 6m,则1s内物体的位移为△x=x1-xo=5m,故 选C。 2.A【解析】木板在斜面上运动时，木板的 加速度不变，设加速度为a,木板从静止释放到下 端到达A点的过程，根据运动学公式有L=乃G, 木板从静止释放到上端到达A点的过程，当木板 1 长度为L时，有2L=2a,当木板长度为2L时， 参考答案与解析。 有3L=2a,又4，=-，△=-0，联立解 得A2:△1=（5-1)：(2-1)，故选A。 3.C【解析】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<), 则列车进隧道前必须减速到v,则有v=。-2aL1, 解得4=“2、在隧道内匀速有与-列车尾 部出隧道后立即加速到o,有o=v+at3,解得3 =二”，则列车从减速开始至回到正常行驶速率 ,所用时间至少为1=3()二》++，故选C。 一十 2 4.BD【解析】质点在0~o时间内从静止出 发，先做加速度增大的加速运动，再做加速度减小 的加速运动，此过程一直向前加速运动，，-2o 时间内加速度和速度反向，先做加速度增加的减速 运动，再做加速度减小的减速运动，2时刻速度 减速到0，此过程一直向前做减速运动，2，-4o 重复此过程的运动，即质点一直向前运动，A、C 错误，B正确；a-t图像的面积表示速度变化量， 宁~，内速度的变化量为0，因此宁时刻的速度 与子时刻相同，D正确。故选BD。 5.C【解析】由题知，电动公交车做匀减速 直线运动，且设RS间的距离为x,则根据题意有 。芹，。经兰，联立，解得 =4t1,v7=vr-10,再根据匀变速直线运动速度 与时间的关系有v7=vr-a5t1,则at1=2m/s,其 中还有=以-a受，解得：=1，联立，解 得v,=1m/s,故选C。 6.(1)20m/s(2)680m【解析】(1) 根据匀变速运动速度公式v=at,可得救护车匀速 运动时的速度大小v=2×10m/s=20m/s。 (2)救护车加速运动过程中的位移名=了叫- 100m,设在t3时刻停止鸣笛，根据题意可得 (3-t1)20+100 一+43=2，停止鸣笛时救护车距出 发处的距离x=x1+(3-1)”,代入数据，联立， 53