内容正文:
第1章 直线运动
(考试时间:60分钟 试卷满分:100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40分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每个小题给出的四个选项中,第1~5小题,只有一个选项符合题意;第6~8小题,有多个选项符合题意,全部选对的得5分,选对而不全的得3分,错选或不选的得0分)
1.2025年4月19日,20支人形机器人赛队与人类共同参跑半程马拉松,赛道长21.0975公里。男子组、女子组冠军成绩分别为1小时02分36秒、1小时11分07秒,机器人组冠军成绩为2小时40分42秒。认为所有参赛者(含机器人)的起点相同,终点也相同,下列说法正确的是( )
A.21.0975公里表示的是位移大小
B.“1小时02分36秒”表示的是时刻
C.研究女子组冠军的运动路径时不可将运动员视为质点
D.机器人组冠军的平均速度小于女子组冠军的平均速度
2.2019年9月23日5时10分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭配套远征一号上面级,以“一箭双星”方式,成功发射由中国航天科技集团五院主抓研制的第47、48颗北斗导航卫星,如图所示,若发射过程中某段时间内火箭速度的变化规律为,由此可知这段时间内( )
A.火箭的初速度为 B.火箭的加速度为
C.在末,火箭的瞬时速度为 D.火箭做匀减速直线运动
3.物体做直线运动时,下列有关物体加速度、速度的方向及它们的正、负值的说法正确的是( )。
A.在直线运动中,物体的加速度方向与速度方向必定相同
B.在减速直线运动中,物体的加速度必定为负值
C.在直线运动中,物体的速度变大时,其加速度可能减小
D.在直线运动中,加速度的正负由初速度的正负决定
4.某汽车刹车过程可视为匀减速直线运动,已知汽车开始刹车时初速度大小为10m/s,最后1s位移为1m,关于该车的运动,下列说法错误的是( )
A.刹车时加速度大小为
B.刹车最后2s内的位移大小为4m
C.第2s内的平均速度大小为3m/s
D.第2s内与第3s内通过的位移大小之比为7:5
5.赛龙舟是中国的优秀传统文化。龙舟a、b在同一江面上做直线运动,其速度v随时间t变化图像如图所示。在时间内,下列说法正确的是( )
A.龙舟a和龙舟b的平均速度相等
B.龙舟b先做匀加速运动,再做匀减速运动
C.龙舟a和龙舟b只有一个时刻加速度相同
D.龙舟b先往正方向运动,再往负方向运动
6. 2025年女子水球世界杯总决赛,中国女子水球队队长沈轶能奋力拼搏。若她将水平飞来的速度为10m/s的水球以原速率水平拦回,水球被击打过程的时间为0.2s,以初速度方向为正方向,在这段时间内水球的速度变化量和平均加速度a为( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示,将弹性小球以10m/s的速度从距地面2m处的A点竖直向下抛出,小球落地后竖直反弹经过距地面1.5m高的B点时,向上的速度为7m/s,从A到B,小球共用时0.3s,则此过程中( )
A.小球发生的位移大小为0.5m,方向竖直向上
B.小球路程为3.5m。
C.小球平均速度的大小为m/s,方向竖直向下
D.小球平均速率为m/s。
8. 现在随着“动车”、“高铁”的发展使得城市间距离拉近了很多,从哈尔滨到北京“高铁”只需要约5个小时。有一旅客在站台上候车线处候车,若“高铁”一节车厢长为L,进站时可以看做匀减速直线运动,他发现第6节车厢经过他用时为T,停下时旅客刚好在8号车厢头,如图所示。下列判断正确的是( )
A.可以求出该“高铁”的减速运动的加速度
B.第7节车厢经过他用时为
C.第6节车厢头和第7节车厢头经过他时的速度之比为
D.第7节车厢经过他与4、5、6节车厢经过他的总时间相同
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
二、填空题(本题共2小题,共12分)
9.(6分)用如图1所示的装置来测量沿斜面运动小车的瞬时速度。接通电火花计时器的电源,然后放手让小车带动纸带运动,在纸带上打出一系列的点,记录下小车的运动信息,改变斜面的倾斜程度,重复实验。图2是实验得到的三条清晰的纸带,已知该电火花计时器的周期为T=0.02s,回答下列问题:
(1)电火花计时器的工作电压是_______V,频率是_______Hz。
(2)在处理纸带1、纸带2时,均用D、F两点间的平均速度来代替E点的瞬时速度,若不考虑测量误差,则_______纸带(选填“1”或“2”)更精确些。
(3)对纸带3,b、e两点间的平均速度大小为_______(用T和图中物理量符号表示)。
10.(6分)如图甲所示,利用遮光条和光电门能够较为精确的测量物体的速度。图乙中一滑块沿倾斜气垫导轨向上运动,先后穿过两个光电门时的挡光时间分别为 ,遮光条宽度d=2cm,遮光条从开始挡住第1个光电门到开始挡住第2个光电门的时间间隔t=2s。
(1)滑块通过第1个光电门的速度大小为_______m/s,滑块通过第2个光电门的速度大小为_______m/s,若该过程是匀变速运动,滑块的加速度为 _______m / s2; (以沿导轨向上为正方向)。
(2)采用以上方法测得的速度实际上是通过光电门的_______(填“平均速度”或“瞬时速度”),为了提高实验的精度,可将遮光条______________。
三、计算题(本题共3小题,共48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)
11.(14分) 高空抛物会造成严重的安全隐患,刑法修正案(十一)新设高空抛物罪,“高空抛物”正式入刑。若一小玻璃球从高度处的楼层由静止滑落,不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2,求:
(1)小玻璃球经过多长时间落到地面;
(2)小玻璃球下落20m的时间以及落地时的速度;
(3)下落过程中,小玻璃球在最后2s内的位移大小。
12(16分)某高一同学在国庆假期对自己家住小区单元电梯运行进行多次观察记录。发现:该电梯,启动时匀加速上升加速度为2m/s²,制动时匀减速上升加速度大小为1m/s²,中间阶段电梯可匀速运行。从小区物管处了解到该电梯运行的楼层高48m。分析:
(1)如果电梯先加速上升,然后以匀速上升,最后减速上升,到达最高楼层速度刚好为零,全程共用时间为多少?
(2)若电梯运行时最大限速为9m/s,电梯升到楼顶的最短时间是多少?
13. (18分)一辆公交车在路口等候绿灯,当绿灯亮时,公交车以的加速度由静止开始做匀加速直线运动,此时恰有一名送餐员骑一辆电动车以的速度匀速从旁边超过公交车前端,已知公交车在加速至后做匀速直线运动。(两车都可视为质点)
(1)求公交车追上电动车之前两者间的最大距离;
(2)判断公交车加速至时是否追上电动车;并求追上电动车所需的总时间;
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第1章 直线运动
(考试时间:60分钟 试卷满分:100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40分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每个小题给出的四个选项中,第1~5小题,只有一个选项符合题意;第6~8小题,有多个选项符合题意,全部选对的得5分,选对而不全的得3分,错选或不选的得0分)
1.2025年4月19日,20支人形机器人赛队与人类共同参跑半程马拉松,赛道长21.0975公里。男子组、女子组冠军成绩分别为1小时02分36秒、1小时11分07秒,机器人组冠军成绩为2小时40分42秒。认为所有参赛者(含机器人)的起点相同,终点也相同,下列说法正确的是( )
A.21.0975公里表示的是位移大小
B.“1小时02分36秒”表示的是时刻
C.研究女子组冠军的运动路径时不可将运动员视为质点
D.机器人组冠军的平均速度小于女子组冠军的平均速度
【答案】D
【详解】马拉松赛道长21.0975公里是实际路径的长度,属于路程而非位移。位移是起点到终点的直线距离,而赛道通常为曲线,故A错误;“1小时02分36秒”是完成比赛所用的时间间隔,而非某一时刻,故B错误;研究运动员的运动路径时,其大小和形状对轨迹无影响,可视为质点,故C错误;根据平均速度的定义,因位移相同,机器人组用时更长,故其平均速度更小,故D正确。故选D。
2.2019年9月23日5时10分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭配套远征一号上面级,以“一箭双星”方式,成功发射由中国航天科技集团五院主抓研制的第47、48颗北斗导航卫星,如图所示,若发射过程中某段时间内火箭速度的变化规律为,由此可知这段时间内( )
A.火箭的初速度为 B.火箭的加速度为
C.在末,火箭的瞬时速度为 D.火箭做匀减速直线运动
【答案】C
【详解】根据匀变速直线运动规律,结合火箭速度的变化规律
可得火箭的初速度,火箭的加速度,故AB错误;根据匀变速直线运动规律,可得火箭3s末的速度,故C正确;由于火箭的加速度和初速度的方向相同,故火箭做匀加速直线运动,故D错误。故选C。
3.物体做直线运动时,下列有关物体加速度、速度的方向及它们的正、负值的说法正确的是( )。
A.在直线运动中,物体的加速度方向与速度方向必定相同
B.在减速直线运动中,物体的加速度必定为负值
C.在直线运动中,物体的速度变大时,其加速度可能减小
D.在直线运动中,加速度的正负由初速度的正负决定
【答案】C
【详解】无论是否匀变速,只要物体加速,加速度方向必与速度方向相同。若方向相反,速度会减小,故A错误;减速仅说明加速度方向与速度方向相反,但速度的正负由所选正方向决定,故物体的加速度也由所选正方向决定,故B错误;在直线运动中,若物体做加速度减小的加速运动时,速度变大,加速度变小,故C正确;加速度的正负由规定的正方向决定,与初速度方向无关,故D错误。故选C。
4.某汽车刹车过程可视为匀减速直线运动,已知汽车开始刹车时初速度大小为10m/s,最后1s位移为1m,关于该车的运动,下列说法错误的是( )
A.刹车时加速度大小为
B.刹车最后2s内的位移大小为4m
C.第2s内的平均速度大小为3m/s
D.第2s内与第3s内通过的位移大小之比为7:5
【答案】C
【详解】由逆向思维,将整个过程视为初速度为零的匀加速直线运动,最后1s位移为1m,根据,解得加速度大小为,故A正确,不满足题意要求;汽车从刹车到停下所用时间为,根据初速度为0的匀变速直线运动相同时间内通过的位移比例关系可知,汽车在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内、第5s内的位移之比为,最后1s位移为1m,所以刹车最后2s内的位移大小为4m;第2s内与第3s内通过的位移大小之比为,故BD正确,不满足题意要求;第2s内的平均速度等于第1.5s时的瞬时速度,则有,故C错误,满足题意要求。故选C。
5.赛龙舟是中国的优秀传统文化。龙舟a、b在同一江面上做直线运动,其速度v随时间t变化图像如图所示。在时间内,下列说法正确的是( )
A.龙舟a和龙舟b的平均速度相等
B.龙舟b先做匀加速运动,再做匀减速运动
C.龙舟a和龙舟b只有一个时刻加速度相同
D.龙舟b先往正方向运动,再往负方向运动
【答案】C
【详解】图像与坐标轴围成的面积表示位移,故在时间内,龙舟b的位移大于龙舟a的位移,根据,可知龙舟a的平均速度小于龙舟b的平均速度,故A错误;图像的斜率表示加速度,故龙舟b先做加速度变小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,故B错误;对龙舟b,在时间内,只有一个时刻图像的斜率和龙舟a直线斜率相同,故C正确;龙舟b的运动方向不变,故D错误。故选C。
6. 2025年女子水球世界杯总决赛,中国女子水球队队长沈轶能奋力拼搏。若她将水平飞来的速度为10m/s的水球以原速率水平拦回,水球被击打过程的时间为0.2s,以初速度方向为正方向,在这段时间内水球的速度变化量和平均加速度a为( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【详解】设初速度方向为正方向则,故A错,B正确;,故C错,D正确。故选BD。
7. 如图所示,将弹性小球以10m/s的速度从距地面2m处的A点竖直向下抛出,小球落地后竖直反弹经过距地面1.5m高的B点时,向上的速度为7m/s,从A到B,小球共用时0.3s,则此过程中( )
A.小球发生的位移大小为0.5m,方向竖直向上
B.小球路程为3.5m。
C.小球平均速度的大小为m/s,方向竖直向下
D.小球平均速率为m/s。
【答案】BC
【详解】设地面为坐标原点,竖直向上为正,位移
可知小球发生的位移大小为0.5m,方向竖直向下,A选项错误;小球路程S=2+1.5=3.5m,B选项正确;由平均速度公式,可知小球平均速度的大小为m/s,方向竖直向下,C选项正确;由平均速率公式v==≈11.7 m/s,D选项错误。故选BC。
8. 现在随着“动车”、“高铁”的发展使得城市间距离拉近了很多,从哈尔滨到北京“高铁”只需要约5个小时。有一旅客在站台上候车线处候车,若“高铁”一节车厢长为L,进站时可以看做匀减速直线运动,他发现第6节车厢经过他用时为T,停下时旅客刚好在8号车厢头,如图所示。下列判断正确的是( )
A.可以求出该“高铁”的减速运动的加速度
B.第7节车厢经过他用时为
C.第6节车厢头和第7节车厢头经过他时的速度之比为
D.第7节车厢经过他与4、5、6节车厢经过他的总时间相同
【答案】AD
【详解】设第6节车厢刚到达旅客处时,车的速度大小为,加速度大小为a,有,从第6节车厢刚到达旅客处至列车停下来,有,因L、T为已知量,联立两式,可求出该“高铁”的减速运动的加速度,故A正确;根据逆向思维法,火车反向做初速度为零的匀加速直线运动,则有
又,联立解得,,,则4、5、6节车厢经过他的总时间为,故B错误,D正确;根据逆向思维法,火车反向做初速度为零的匀加速直线运动,则第6节车厢头经过他时有,解得,第7节车厢口头过他时有,解得,故,故C错误。故选AD。
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
二、填空题(本题共2小题,共12分)
9.(6分)用如图1所示的装置来测量沿斜面运动小车的瞬时速度。接通电火花计时器的电源,然后放手让小车带动纸带运动,在纸带上打出一系列的点,记录下小车的运动信息,改变斜面的倾斜程度,重复实验。图2是实验得到的三条清晰的纸带,已知该电火花计时器的周期为T=0.02s,回答下列问题:
(1)电火花计时器的工作电压是_______V,频率是_______Hz。
(2)在处理纸带1、纸带2时,均用D、F两点间的平均速度来代替E点的瞬时速度,若不考虑测量误差,则_______纸带(选填“1”或“2”)更精确些。
(3)对纸带3,b、e两点间的平均速度大小为_______(用T和图中物理量符号表示)。
【答案】(1) 220 50 (2)2 (3)
【详解】(1)[1][2]电火花计时器的工作电压是,频率是。
(2)用某段时间的平均速度来代替中间时刻的瞬时速度,时间间隔越短,平均速度越接近中间时刻的瞬时速度,所以若不考虑测量误差,则纸带2更精确些。
(3)对纸带3,b、e两点间的距离为,时间间隔为,故b、e两点间的平均速度大小为。
10.(6分)如图甲所示,利用遮光条和光电门能够较为精确的测量物体的速度。图乙中一滑块沿倾斜气垫导轨向上运动,先后穿过两个光电门时的挡光时间分别为 ,遮光条宽度d=2cm,遮光条从开始挡住第1个光电门到开始挡住第2个光电门的时间间隔t=2s。
(1)滑块通过第1个光电门的速度大小为_______m/s,滑块通过第2个光电门的速度大小为_______m/s,若该过程是匀变速运动,滑块的加速度为 _______m / s2; (以沿导轨向上为正方向)。
(2)采用以上方法测得的速度实际上是通过光电门的_______(填“平均速度”或“瞬时速度”),为了提高实验的精度,可将遮光条______________。
【答案】(1) 0.2 0.1 -0.05 (2) 平均速度 换用宽度更窄的遮光条
【详解】(1)遮光条通过光电门1的速度为,遮光条通过光电门2的速度为,则加速度为
(2)由于遮光条有一定宽度,通过光电门的时间t内,滑块的速度是变化的,因此测得的是平均速度;为了让平均速度更接近瞬时速度,应减小遮光条的宽度,即换用宽度更窄的遮光条。
三、计算题(本题共3小题,共48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)
11.(14分) 高空抛物会造成严重的安全隐患,刑法修正案(十一)新设高空抛物罪,“高空抛物”正式入刑。若一小玻璃球从高度处的楼层由静止滑落,不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2,求:
(1)小玻璃球经过多长时间落到地面;
(2)小玻璃球下落20m的时间以及落地时的速度;
(3)下落过程中,小玻璃球在最后2s内的位移大小。
【答案】(1) (2),,方向竖直向下 (3)
【详解】(1)由分析可知小玻璃球做自由落体运动,设其经过时间落到地面,根据自由落体运动位移公式有
代入数据解得
(2)设小玻璃球下落20m的时间为,根据自由落体运动位移公式有
代入数据解得
根据自由落体运动速度与位移的关系式有
解得小玻璃球落地时的速度为
方向竖直向下。
(3)设小玻璃球下落的位移为,根据自由落体运动位移公式有
所以小玻璃球在最后2s内的位移为
12(16分)某高一同学在国庆假期对自己家住小区单元电梯运行进行多次观察记录。发现:该电梯,启动时匀加速上升加速度为2m/s²,制动时匀减速上升加速度大小为1m/s²,中间阶段电梯可匀速运行。从小区物管处了解到该电梯运行的楼层高48m。分析:
(1)如果电梯先加速上升,然后以匀速上升,最后减速上升,到达最高楼层速度刚好为零,全程共用时间为多少?
(2)若电梯运行时最大限速为9m/s,电梯升到楼顶的最短时间是多少?
【答案】(1)15s (2)12s
【详解】(1)设电梯加速时间为,减速时间为,由加速度定义式及位移-时间关系式可得加速的时间为
加速过程的位移为
减速的时间为
减速过程的位移为
匀速运动的位移为
匀速运动的时间为
电梯上升的时间为
(2)要想所用时间最短,则电梯上升的过程只有加速和减速过程,而没有匀速过程,设最大速度为,由位移-速度关系式可得
代入数据解得
因为,符合题意
加速的时间为
减速的时间为
运动的最短时间为
13. (18分)一辆公交车在路口等候绿灯,当绿灯亮时,公交车以的加速度由静止开始做匀加速直线运动,此时恰有一名送餐员骑一辆电动车以的速度匀速从旁边超过公交车前端,已知公交车在加速至后做匀速直线运动。(两车都可视为质点)
(1)求公交车追上电动车之前两者间的最大距离;
(2)判断公交车加速至时是否追上电动车;并求追上电动车所需的总时间;
【答案】(1) (2)
【详解】(1)公交车追上电动车之前,当两者速度相等时,距离最大,则有
解得
该段时间内公交车的位移大小为
电动车的位移大小为
则两者间的最大距离为
(2)公交车加速至最大速度,所用时间为
此时公交车的位移大小为
电动车的位移大小为
由于,所以公交车未追上电动车,之后公交车匀速行驶,假设还需要时间追上电动车,则有
解得
则追上电动车的总时间为
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