内容正文:
海南华侨中学2025年第一学期高一年级第一次阶段考试
物理试题
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,用铅笔把答题卡上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,本试卷由考生自己保留,将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 昆明高铁的开通,大幅缩短了沿线各城市的时空距离,昆明到贵州线路全长520.7千米,从昆明乘坐动车到贵州只需要2小时7分,设计时速可达350 km/h,下列说法正确的是( )
A. 2小时7分是指时刻
B. 全长520.7千米指位移
C. 350 km/h指瞬时速度
D. 研究动车完全通过短隧道的时间,动车可看成质点
2. 关于物体的运动,下列说法不可能的是( )
A. 加速度在减小,速度在增加
B. 加速度向东,而速度向西
C. 加速度和速度大小都在变化,加速度最大时速度最小,速度最大时加速度最小
D. 加速度方向改变而速度不变
3. 质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2(各物理量均采用国际单位制单位),则该质点( )
A. 第1s内的位移是5m B. 前2s内的平均速度是6m/s
C. 任意相邻的1s 内位移差都是1m D. 任意1s内的速度增量都是2m/s
4. 以10m/s的速度行驶的汽车在时刻刹车后做匀减速直线运动,若已知加速度大小为,则下列关于该汽车运动情况的说法正确的是( )
A. 经过3s,该车的位移为12m B. 该车第2s内的位移为4m
C. 该车第1s内的位移为2m D. 该车前2s的平均速度为5m/s
5. 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!如图所示,某次实验中,将完全相同的水球紧挨在一起水平排列,子弹恰好能穿出第四个水球,子弹在水球中沿水平方向视为做匀变速直线运动,则( )
A. 子弹依次穿过每个水球的时间之比为1:1:1:1
B. 子弹依次穿过每个水球的平均速度之比为4:3:2:1
C. 子弹依次穿过每个水球的加速度之比为1:1:1:1
D. 子弹依次进入四个水球的初速度之比4:3:2:1
6. 矿井中的升降机从井底以5m/s的速度竖直向上匀速运行,某时刻升降机底板上的一颗螺钉松动脱落,再经3s升降机底板上升到井口,此时松脱的螺钉刚好落到井底。不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 螺钉距离井口的最小距离为15m
B. 螺钉脱落时,升降机底板距离井底的距离为20m
C. 该矿井的深度为35m
D. 螺钉脱落后2s时,螺钉与升降机底板间的距离为20m
7. 甲、乙两个物体在同一时刻沿同一直线运动,它们的速度—时间图像如图所示,下列有关说法正确的是( )
A. 在4~6s内,甲、乙两物体的加速度大小相等、方向相反
B. 前6s内甲通过的路程比乙的大
C. 前4s内甲、乙两物体的平均速度相等
D. 甲、乙两物体一定在2s末相遇
8. 交通信号“绿波”控制系统一般被称为“绿波带”,它是根据车辆运行情况对各路口红绿灯进行协调,使车辆通过时能连续获得一路绿灯。在九江一条笔直的公路上依次设置三盏交通信号灯L1、L2和L3,L2与L1相距800m,L3与L2相距400m。每盏信号灯显示绿色的时间间隔都是20s,显示红色的时间间隔都是40s。L1与L3同时显示绿色,L2则在L1显示红色经历了10s时开始显示绿色。规定车辆通过三盏信号灯经历的时间不得超过150s。则有( )
A. 若有一辆匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻正好是L1刚开始显示绿色的时刻,则此汽车能不停顿地通过三盏绿色信号灯的最大速率24m/s
B. 若有一辆速率10m/s匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻正好是L1刚开始显示绿色的时刻,则此汽车能连续获得一路绿灯
C. 若有一辆速率20m/s匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻是L1显示绿色经历了10s的时刻,则此汽车能连续获得一路绿灯
D. 若有一辆匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻是L1显示绿色经历了10s的时刻,则此汽车能不停顿地通过三盏绿灯的最小速率是
二、多选题(本题共5小题,每小题4分,共20分,在每个小题给出的四个选项中,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。)
9. 关于速度,下列说法正确的是( )
A. 速度是表示物体运动快慢和方向的物理量
B. 速度是矢量,正负表示大小,所以
C. 由速度公式可知,v与位移s成正比,与时间t成反比
D. 速度公式是定义式,此公式普遍适用
10. 物体从静止开始做匀加速直线运动,已知第4s内与第2s内的位移之差是12m,则可知( )
A. 第1s内的位移为3m
B. 第2s末的速度为8m/s
C. 物体运动的加速度为2m/s2
D. 物体在第5s内的平均速度为27m/s
11. 如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图,在这个系统中为一个能发射超声波的固定小盒子,工作时小盒子向匀速直线运动的被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的物体反射后又被小盒子接收,从小盒子发射超声波开始计时,经时间再次发射超声波脉冲,图乙是连续两次发射的超声波的图像.则下列说法正确的是( )
A. 超声波的速度为 B. 超声波的速度为
C. 物体的速度为 D. 物体的速度为
12. 如图所示,小球沿足够长的斜面向上做匀变速运动,依次经过、、、到达最高点。已知,,球从到和从到所用的时间都是,设小球经、时的速度分别为、,则( )
A. B. C. D. 从到所用时间为
13. 在某地客车和货车在同一时刻、从同一地点沿同一方向做直线运动。客车做初速度为零,加速度大小为的匀加速直线运动;货车做初速度为,加速度大小为的匀减速直线运动至速度减为零后保持静止客、货两车在运动过程中的(位移-速度)图像如图所示.其中虚线与对应的坐标轴垂直,在两车从开始运动,至货车停止运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 货车运动的位移为 B. 两车同时到达处
C. 两车最大间距为 D. 两车最大间距为
三.实验题(本题共两个小题,其中14题6分,15题12分,总共18分)
14. (1)打点计时器是一种使用______电源的计时仪器,当电源的频率为50Hz时,振针每隔______秒打一个点,如图所示为一次记录小车匀变速直线运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的记数点,相邻记数点间有四个点未画出。(计算结果保留三位有效数字)
(2)计算B点的瞬时速度大小______m/s;
(3)计算小车的加速度大小a=______m/s2。
15. 光电计时器是一种常用计时仪器,其结构如图所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当一辆带有挡光片的小车从a、b间通过时,光电计时器就可以显示挡光片的挡光时间。现有一辆小车带有宽度为d(很窄)的挡光片做匀变速直线运动,先后通过第一个光电门和第二个光电门,光电计时器记录下的挡光时间分别是t1和t2,挡光片从第一个光电门运动到第二个光电门用时t。
(1)小车通过第一个光电门的平均速度为__________________;
(2)如果将小车通过光电门的平均速度看作小车的瞬时速度,小车从第一个光电门运动到第二个光电门的加速度为__________________。
16. 某同学借助光电门研究滑块在倾斜木板上做匀变速直线运动的规律,如图甲所示,木板与水平面之间的夹角为α,固定在滑块上的遮光条宽度为d。将滑块从光电门a上方A点无初速度释放,记录滑块通过两个光电门之间的时间和两光电门之间的距离。测得遮光条经过光电门a时速度为,经过光电门b时速度为,当地的重力加速度为g。
(1)请写出与的关系式____________(用、、、来表示)。
(2)保持光电门a固定,多次改变光电门b的位置,每次都让滑块从A点无初速度释放,记录遮光条通过两个光电门之间的时间t和两光电门之间的距离s,以为纵坐标,以t为横坐标,写出与t的关系式_____________(设滑块加速度为a,用s、、a、t来表示)并作出如图乙所示的图像,已知图像的纵截距为b,斜率为k,忽略遮光条宽度对实验的影响,则纵截距b表示的物理意义是____________,滑块的加速度为____________。
四、解答题(本题共三个小题,其中第16题10分,第17题12分,第18题16分,共38分。把解答写在答题卡中指定答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。)
17. 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。
18. 平直公路上有甲、乙两辆汽车,甲以的加速度由静止开始行驶,乙在甲的前方处以的速度做同方向的匀速运动,问:
(1)甲何时追上乙?甲追上乙时的速度为多大?此时甲离出发点多远?
(2)在追赶过程中,甲、乙之间何时有最大距离?这个距离为多少?
19. 一汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,司机忽然发现前方60m处有一警示牌,立即刹车。刹车过程中,汽车运动加速度随位移变化可简化为如图所示的图线。司机的反应时间t1=0.4s,在这段时间内汽车仍保持匀速行驶,x1~x2段位移为刹车系统的启动阶段,从x2位置开始,汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车停止。已知从x2位置开始计时,汽车第1s内的位移为10.5m,第4s内的位移为1.5m。
(1)求x2位置汽车的速度大小及此后的加速度大小;
(2)若x1~x2段位移大小为27m,求从司机发现警示牌到汽车停止过程汽车行驶的距离。
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海南华侨中学2025年第一学期高一年级第一次阶段考试
物理试题
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,用铅笔把答题卡上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,本试卷由考生自己保留,将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 昆明高铁的开通,大幅缩短了沿线各城市的时空距离,昆明到贵州线路全长520.7千米,从昆明乘坐动车到贵州只需要2小时7分,设计时速可达350 km/h,下列说法正确的是( )
A. 2小时7分是指时刻
B. 全长520.7千米指位移
C. 350 km/h指瞬时速度
D. 研究动车完全通过短隧道的时间,动车可看成质点
【答案】C
【解析】
【详解】A. 2小时7分是指从昆明到贵州所用时间的长度,是指时间间隔,故A项错误;
B. 全长520.7千米指的是从昆明到贵州经过的路线的长度,是指路程,故B项错误;
C. 最高时速可达300km/h,是某时刻的速度,指瞬时速度,故C项正确;
D. 研究动车完全通过短隧道的时间,动车的长度不能忽略,不可看成质点,故D项错误.
2. 关于物体的运动,下列说法不可能的是( )
A. 加速度在减小,速度在增加
B. 加速度向东,而速度向西
C. 加速度和速度大小都在变化,加速度最大时速度最小,速度最大时加速度最小
D. 加速度方向改变而速度不变
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.若加速度和速度同向,则若加速度在减小,速度在增加,选项A有可能;
B.若物体向西做减速运动,则加速度向东,而速度向西,选项B有可能;
C.若物体从静止开始做加速度减小的加速运动,则加速度和速度大小都在变化,开始时加速度最大时速度最小,速度最大时加速度最小,选项C有可能;
D.加速度方向改变,即加速度变化,则速度一定变化,选项D不可能。
故选D。
3. 质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2(各物理量均采用国际单位制单位),则该质点( )
A. 第1s内的位移是5m B. 前2s内的平均速度是6m/s
C. 任意相邻的1s 内位移差都是1m D. 任意1s内的速度增量都是2m/s
【答案】D
【解析】
【详解】第1s内的位移只需将t=1代入即可求出x=6m,A错误;前2s内的平均速度为,B错;由题给解析式可以求得加速度为a=2m/s2,C错;由加速的定义可知D选项正确
4. 以10m/s的速度行驶的汽车在时刻刹车后做匀减速直线运动,若已知加速度大小为,则下列关于该汽车运动情况的说法正确的是( )
A. 经过3s,该车的位移为12m B. 该车第2s内的位移为4m
C. 该车第1s内的位移为2m D. 该车前2s的平均速度为5m/s
【答案】B
【解析】
【详解】A.汽车停止的时间为
则经过3s,该车的位移为
A错误;
C.该车第1s内的位移为
C错误;
B.该车前2s内的位移为
该车第2s内的位移为
B正确;
D.该车前2s的平均速度为
D错误。
故选B。
5. 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!如图所示,某次实验中,将完全相同的水球紧挨在一起水平排列,子弹恰好能穿出第四个水球,子弹在水球中沿水平方向视为做匀变速直线运动,则( )
A. 子弹依次穿过每个水球的时间之比为1:1:1:1
B. 子弹依次穿过每个水球的平均速度之比为4:3:2:1
C. 子弹依次穿过每个水球的加速度之比为1:1:1:1
D. 子弹依次进入四个水球的初速度之比4:3:2:1
【答案】C
【解析】
【详解】A.末速度为零的匀减速直线运动可以看成初速度为零的匀加速直线运动,所以连续相等位移所用时间之比为
即子弹依次穿过每个水球的时间之比为
故A错误;
B.水球尺寸都相同,根据公式
可知子弹依次穿过每个水球的平均速度之比为
故B错误;
C.根据题意可知子弹在水球中沿水平方向视为做匀变速直线运动,子弹依次穿过每个水球的加速度之比为1:1:1:1,故C正确;
D.利用逆向思维法,根据速度位移公式可得
所以
故D错误。
故选C。
6. 矿井中的升降机从井底以5m/s的速度竖直向上匀速运行,某时刻升降机底板上的一颗螺钉松动脱落,再经3s升降机底板上升到井口,此时松脱的螺钉刚好落到井底。不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 螺钉距离井口的最小距离为15m
B. 螺钉脱落时,升降机底板距离井底的距离为20m
C. 该矿井的深度为35m
D. 螺钉脱落后2s时,螺钉与升降机底板间的距离为20m
【答案】D
【解析】
【详解】A.螺钉脱落时,升降机地板距离井口
h=vt=15m
此后螺钉先做竖直上抛运动,能上升的高度为
则螺钉距离井口的最小距离为
hmin=15m-1.25m=13.75m
选项A错误;
B.螺钉从脱落到落到井底,则
即脱落时螺钉距离井底
H=30m
即螺钉脱落时,升降机底板距离并底的距离为30m,选项B错误;
C.该矿井的深度为30m+15m=45m,选项C错误;
D.螺钉脱落后2s时,螺钉与升降机底板间的距离为
选项D正确。
故选D。
7. 甲、乙两个物体在同一时刻沿同一直线运动,它们的速度—时间图像如图所示,下列有关说法正确的是( )
A. 在4~6s内,甲、乙两物体的加速度大小相等、方向相反
B. 前6s内甲通过的路程比乙的大
C. 前4s内甲、乙两物体的平均速度相等
D. 甲、乙两物体一定在2s末相遇
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图线斜率表示加速度可知在内,甲、乙两物体的加速度大小相等、方向相同,A错误;
B.由图线与时间轴围成的面积大小表示路程,前6s内甲图线与坐标轴围成图形的面积之和较大,所以甲通过的路程更大,B正确;
C.由图线所围图形的面积知,前4s内甲的位移大于乙的位移,故前4 s内甲的平均速度大于乙的平均速度,C错误;
D.由图线所围图形的面积知,前2s内两物体的位移相等,但不确定是从同一地点出发的,故不能判定二者2s末是否相遇,D错误。
故选B。
8. 交通信号“绿波”控制系统一般被称为“绿波带”,它是根据车辆运行情况对各路口红绿灯进行协调,使车辆通过时能连续获得一路绿灯。在九江一条笔直的公路上依次设置三盏交通信号灯L1、L2和L3,L2与L1相距800m,L3与L2相距400m。每盏信号灯显示绿色的时间间隔都是20s,显示红色的时间间隔都是40s。L1与L3同时显示绿色,L2则在L1显示红色经历了10s时开始显示绿色。规定车辆通过三盏信号灯经历的时间不得超过150s。则有( )
A. 若有一辆匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻正好是L1刚开始显示绿色的时刻,则此汽车能不停顿地通过三盏绿色信号灯的最大速率24m/s
B. 若有一辆速率10m/s匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻正好是L1刚开始显示绿色的时刻,则此汽车能连续获得一路绿灯
C. 若有一辆速率20m/s匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻是L1显示绿色经历了10s的时刻,则此汽车能连续获得一路绿灯
D. 若有一辆匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻是L1显示绿色经历了10s的时刻,则此汽车能不停顿地通过三盏绿灯的最小速率是
【答案】C
【解析】
【详解】AB.若有一辆匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻正好是L1刚开始显示绿色的时刻,车辆通过三盏信号灯经历的时间不得超过150s,则汽车运动30~50s或90~110s时间内通过L2,则通过L2的速度范围是
或
解得
或
在汽车运动60~80s或者120~140s时间内通过L3的速度范围是
或
解得
或
综上所述,汽车的速度在范围内能一路绿灯通过,并且20m/s是最大速度,AB错误;
C.若有一辆匀速向前行驶的汽车通过L1的时刻是L1显示绿色经历了10s的时刻,车辆通过三盏信号灯经历的时间不得超过150s,则汽车运动20~40s或80~100s时间内通过L2,速度范围是
或
解得
或
在汽车运动50~70s或110s~130s时间内通过L3的速度范围是
或
解得
或
综上所述,一路绿灯的范围是或,最小速率是,C正确,D错误。
故选C。
二、多选题(本题共5小题,每小题4分,共20分,在每个小题给出的四个选项中,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。)
9. 关于速度,下列说法正确的是( )
A. 速度是表示物体运动快慢和方向的物理量
B. 速度是矢量,正负表示大小,所以
C. 由速度公式可知,v与位移s成正比,与时间t成反比
D. 速度公式是定义式,此公式普遍适用
【答案】AD
【解析】
【详解】A.速度是表示物体运动快慢和方向的物理量,速度的大小表示物体运动的快慢,方向表示物体运动的方向,故A正确;
B.速度是矢量,正负表示方向,所以,故B错误;
C.是速度的定义式,此公式普遍适用,v在数值上等于位移s与时间t的比值,但v与位移s、时间t无关,故C错误,D正确。
故选AD。
10. 物体从静止开始做匀加速直线运动,已知第4s内与第2s内的位移之差是12m,则可知( )
A. 第1s内的位移为3m
B. 第2s末的速度为8m/s
C. 物体运动的加速度为2m/s2
D. 物体在第5s内的平均速度为27m/s
【答案】AD
【解析】
【详解】AC.根据:
得物体运动的加速度:
m/s2
则第1s内的位移:
m
故A正确,C错误;
B.第2s末的速度:
6×2m/s=12m/s
故B错误.
D.物体在5s内的位移等于前5s内的位移减去前4s内的位移,则有:
m
则第5s内的平均速度为:
m/s
故D正确.
11. 如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图,在这个系统中为一个能发射超声波的固定小盒子,工作时小盒子向匀速直线运动的被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的物体反射后又被小盒子接收,从小盒子发射超声波开始计时,经时间再次发射超声波脉冲,图乙是连续两次发射的超声波的图像.则下列说法正确的是( )
A. 超声波的速度为 B. 超声波的速度为
C. 物体的速度为 D. 物体的速度为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.根据图像可知,超声波在时间内运动的位移大小为x1,可得超声波的速度
故A正确,B错误;
CD.由题可知,物体通过x2-x1段位移时所用时间为
可得物体速度
故C正确,D错误。
故选AC。
12. 如图所示,小球沿足够长的斜面向上做匀变速运动,依次经过、、、到达最高点。已知,,球从到和从到所用的时间都是,设小球经、时的速度分别为、,则( )
A. B. C. D. 从到所用时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.物体在a点时的速度大小为v0 ,加速度为a,则从a到c有
物体从a到d有
代入数据,联立解得,
从a到b有
解得,故A正确;
B.因为e点是最高点,所以,故B错误;
C.根据速度公式可得
从d到e有
代入数据得m,故C错误;
D.从d到e所用时间为s,故D正确。
故选AD。
13. 在某地客车和货车在同一时刻、从同一地点沿同一方向做直线运动。客车做初速度为零,加速度大小为的匀加速直线运动;货车做初速度为,加速度大小为的匀减速直线运动至速度减为零后保持静止客、货两车在运动过程中的(位移-速度)图像如图所示.其中虚线与对应的坐标轴垂直,在两车从开始运动,至货车停止运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 货车运动的位移为 B. 两车同时到达处
C. 两车最大间距为 D. 两车最大间距为
【答案】AC
【解析】
【详解】根据图像可知,客车的速度随位移增大而增大,货车的速度随位移增大而减小,当x=0时,货车的速度为6m/s,即货车的初速度为6m/s;
对客车
v2=2a1x
对货车
v2-v20=-2a2x
当速度相等时,x=6m,则联立解得
a1+a2=3m/s2
当客车的速度v1=8m/s,货车的速度v2=2m/s时,两车通过相同的位移均为x′。
对客车
对货车
联立解得
a1=2a2
则
a1=2m/s2
a2=1m/s2
A.货车运动的距离为
故A正确;
B.客车到达x=6m的位置所用的时间为
此时两车速度相等,速度为
货车所用时间为
即两车不是同时达到x=6m的位置,故B错误;
CD.当两车速度相等时,即
v0-a2t=a1t
代入数据解得
t=2s
此时两车的间距为
而当货车停止运动时所用的时间为
此时两车间距为
解得
Δx′=18m>Δx=6m
则至货车停止运动过程中两车最大间距为18m,故C正确,D错误;
故选AC。
三.实验题(本题共两个小题,其中14题6分,15题12分,总共18分)
14. (1)打点计时器是一种使用______电源的计时仪器,当电源的频率为50Hz时,振针每隔______秒打一个点,如图所示为一次记录小车匀变速直线运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的记数点,相邻记数点间有四个点未画出。(计算结果保留三位有效数字)
(2)计算B点的瞬时速度大小______m/s;
(3)计算小车的加速度大小a=______m/s2。
【答案】 ①. 交流 ②. 0.02 ③. 0.875 ④. 3.50
【解析】
【详解】(1)[1] 电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源的计时仪器,电磁打点计时器的工作电压交流6V以下,电火花计时器使用220V的交流电源,使用电源均为交流电源;
[2]当电源的频率为50Hz时,它每隔0.02s打一次点;
(2)[3] 匀变速直线运动中,中间时刻的速度等于该过程中的平均速度,因此B点的瞬时速度为
(3)[4] 根据匀变速直线运动的推论公式可得
15. 光电计时器是一种常用计时仪器,其结构如图所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当一辆带有挡光片的小车从a、b间通过时,光电计时器就可以显示挡光片的挡光时间。现有一辆小车带有宽度为d(很窄)的挡光片做匀变速直线运动,先后通过第一个光电门和第二个光电门,光电计时器记录下的挡光时间分别是t1和t2,挡光片从第一个光电门运动到第二个光电门用时t。
(1)小车通过第一个光电门的平均速度为__________________;
(2)如果将小车通过光电门的平均速度看作小车的瞬时速度,小车从第一个光电门运动到第二个光电门的加速度为__________________。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】(1)[1]小车通过第一个光电门的平均速度为
(2)[2]小车通过第二个光电门的平均速度为
则小车从第一个光电门运动到第二个光电门的加速度为
16. 某同学借助光电门研究滑块在倾斜木板上做匀变速直线运动的规律,如图甲所示,木板与水平面之间的夹角为α,固定在滑块上的遮光条宽度为d。将滑块从光电门a上方A点无初速度释放,记录滑块通过两个光电门之间的时间和两光电门之间的距离。测得遮光条经过光电门a时速度为,经过光电门b时速度为,当地的重力加速度为g。
(1)请写出与的关系式____________(用、、、来表示)。
(2)保持光电门a固定,多次改变光电门b的位置,每次都让滑块从A点无初速度释放,记录遮光条通过两个光电门之间的时间t和两光电门之间的距离s,以为纵坐标,以t为横坐标,写出与t的关系式_____________(设滑块加速度为a,用s、、a、t来表示)并作出如图乙所示的图像,已知图像的纵截距为b,斜率为k,忽略遮光条宽度对实验的影响,则纵截距b表示的物理意义是____________,滑块的加速度为____________。
【答案】 ①. ②. ③. 遮光条经过光电门a时滑块的速度 ④. 2k
【解析】
【详解】(1)[1]滑块做匀变速直线运动,可根据平均速度公式求位移,于是有
(2)[2]根据匀变速直线运动时间位移关系,有
可得
[3]根据表达式可知图线的纵截距为
即遮光条经过光电门a时滑块的速度
[4]直线斜率
即
四、解答题(本题共三个小题,其中第16题10分,第17题12分,第18题16分,共38分。把解答写在答题卡中指定答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。)
17. 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)
【解析】
【小问1详解】
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
【小问2详解】
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。
【小问3详解】
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
18. 平直公路上有甲、乙两辆汽车,甲以的加速度由静止开始行驶,乙在甲的前方处以的速度做同方向的匀速运动,问:
(1)甲何时追上乙?甲追上乙时的速度为多大?此时甲离出发点多远?
(2)在追赶过程中,甲、乙之间何时有最大距离?这个距离为多少?
【答案】(1)甲在40秒时追上乙,此时速度为20 m/s,离出发点400 m。
(2)甲、乙间最大距离出现在10秒时,最大距离为225 m。
【解析】
【小问1详解】
设甲经过时间t追上乙,对甲,根据位移时间公式,有
对乙,有
位移间的关系为
代入数据解得t=40s和t=-20 s(舍去)
这时甲的速度v甲=a甲t=0.5×40 m/s=20 m/s
甲离出发点的位移
【小问2详解】
当v甲=v乙时,甲、乙之间的距离达到最大值。
由
可得
即甲在10s末离乙的距离最大。
根据运动学公式,有
19. 一汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,司机忽然发现前方60m处有一警示牌,立即刹车。刹车过程中,汽车运动加速度随位移变化可简化为如图所示的图线。司机的反应时间t1=0.4s,在这段时间内汽车仍保持匀速行驶,x1~x2段位移为刹车系统的启动阶段,从x2位置开始,汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车停止。已知从x2位置开始计时,汽车第1s内的位移为10.5m,第4s内的位移为1.5m。
(1)求x2位置汽车的速度大小及此后的加速度大小;
(2)若x1~x2段位移大小为27m,求从司机发现警示牌到汽车停止过程汽车行驶的距离。
【答案】(1),;(2)57m
【解析】
【详解】(1)从x2位置开始计时,汽车做减速运动,汽车第1s内的位移x1=10.5m,第4s内的位移为x4=1.5m,由于
由于初速度为0的匀加速直线运动,相邻相等时间内的位移之比等于连续奇数之比1:3:5:7…,可知,若从x2位置开始计时,汽车在第4s末的速度恰好减为0。令,利用逆向思维,根据相邻相等时间内的位移差规律有
解得加速度大小为
设汽车在x1位置的速度为v0,x2位置的速度为v,结合上述可知,汽车第4s末刚好停下,利用逆向思维有
(2)从x1~x2,将该过程分成n段极短的位移,在该过程可以将汽车看为匀变速直线运动,在该极短位移内,利用逆向思维,根据位移与速度的关系有
…
()
将上述n个表达式相加有
其中表示a—x图像与横轴所围几何图形的面积,则有
即有
结合上述解得
则反应时间内的位移
在匀减速阶段,利用逆向思维,位移为
汽车行驶总位移
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