内容正文:
阶段综合检测卷(一) 运动的描述 匀变速直线运动
(时间:90分钟 满分:100分)
【选择题】每小题4分
1.北京大学著名物理学家赵凯华教授曾经说过这样一句话:“加速度是人类认识史上最难建立的概念之一,也是每个初学物理的人最不易掌握的概念……”我国长征火箭点火升空瞬间的情景如图所示,则下列说法正确的是( )
A.在火箭点火升空的瞬间,火箭的速度很小,但加速度可能很大
B.在火箭点火升空的瞬间,火箭的速度很小,故加速度也小
C.火箭的速度变化越大,其加速度就大
D.火箭速度变化得越快,其加速度就变化得越快
2.(2023·江苏淮安模拟)1638年出版的《两种新科学的对话》著作中,伽利略描述了这样一个实验方案:①让滑块从距离挡板s处由静止滑下,同时打开水箱阀门,让水均匀稳定流到量筒中;②当滑块碰到挡板时关闭阀门;③记录量筒收集的水量V;④多次改变s并测出V。则s与V的关系为( )
A.s∝V2 B.s∝V-2
C.s∝V D.s∝
3.一物体从坐标原点竖直向上抛出,运动过程中受大小恒定的阻力,则该物体的x-t图像为( )
4.为了测一口枯井的深度,用一把玩具小手枪从井口竖直向下打出一颗弹珠,1.5 s后听到弹珠撞击井底的声音,然后再用玩具小手枪从井口竖直向上打出另一颗弹珠,2.5 s后听到弹珠从井口落回井底撞击的声音,假设弹珠从枪口射出速度大小不变,忽略声音传播时间,g取10 m/s2,则( )
A.枯井的深度为18.25 m
B.向下打出一颗弹珠,其运动过程的平均速度为12.5 m/s
C.弹珠从枪口射出时速度大小为10 m/s
D.两种打出弹珠方式中,弹珠到达井底的速度都为25 m/s
5.“无线蓝牙耳机”可在一定距离内实现与手机的无线连接。为了探究无线连接的最远距离,某兴趣小组甲、乙两同学完成了以下实验:甲同学携带手机,乙同学佩戴无线蓝牙耳机,如图甲,t=0时两名同学同时从起跑线沿两条相距8 m的平行直线跑道向同一方向运动,其v-t图像如图乙,测得整个运动过程中手机连接蓝牙耳机的总时间为6 s,忽略蓝牙耳机连接和断开所需要的时间,则最远连接距离为( )
A.8 m B.9 m
C.10 m D.11.5 m
6.A、B两物体从同一起点在同一直线上运动的位移—时间(x-t)图像如图所示。A的图像为直线,B的图像为过原点的抛物线,两图像交点C、D的坐标已标出,下列说法正确的是( )
A.在t1~t2时间段的某个时刻,A、B的速度相同
B.A做匀加速直线运动,B做加速度增大的变加速直线运动
C.在t1时刻之前,A可能在B的前面
D.A、B两物体在运动过程中相遇一次
7.(2023·天津东丽模拟)在成都举行的第31届世界大学生夏季运动会男子3米跳板决赛中,中国选手包揽冠亚军。从运动员离开跳板开始计时,跳水过程中运动员重心的v-t图像如图所示。不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,运动员的轨迹视为直线,取竖直向下为正方向。下列说法正确的是( )
A.运动员在0.2 s时刻加速度为零
B.运动员在t=2 s时已浮出水面
C.运动员在1~2 s内的位移大小为4 m
D.运动员在0~1 s内的平均速度大小为3 m/s
8.水平面上某物体从t=0时刻起以4 m/s的速度做匀速直线运动,运动3 s后又立即以大小为2 m/s2的加速度做匀减速直线运动,停止后物体不再运动,则下列判断正确的是( )
A.该物体从t=0时刻算起6 s内运动的位移大小为15 m
B.该物体在整个运动过程中的平均速度大小为2 m/s
C.该物体减速后最后1 s内的位移大小为1 m
D.该物体减速后第1 s末的速度大小为3 m/s
【多选题】每小题6分
9.甲、乙两物体从同一点开始沿一直线运动,他们的运动图像如图所示。下列说法中正确的是( )
A.甲做曲线运动,乙做直线运动
B.6 s内甲的路程为16 m,乙的路程为12 m
C.0~2 s甲、乙的平均速度大小不相同
D.甲在3 s末回到出发点,乙在6 s末回到出发点
10.(2023·辽宁沈阳模拟)如图所示,物体自O点由静止开始做匀加速直线运动,A、B、C、D为其运动轨迹上的四点,测得AB=2 m,BC=3 m。且物体通过AB、BC、CD所用时间相等,A、B、C各点的瞬时速度表示为vA、vB、vC,则下列说法正确的是( )
A.可以求出物体加速度的大小
B.可以求得CD两点间距离
C.可求得OA之间距离为1.125 m
D.可以确定vC-vB=vB-vA
11.(2023·福建福州模拟)如图所示为运动员正在进行原地纵跳摸高训练。已知质量m=50 kg的运动员原地静止站立(不起跳)摸高为2.10 m,训练过程中,该运动员先下蹲,重心下降0.5 m,经过充分调整后,发力跳起摸到了2.90 m的高度。若运动员起跳过程视为匀加速运动,忽略空气阻力影响,g取10 m/s2。则( )
A.运动员起跳过程处于超重状态
B.起跳过程的平均速度比离地上升到最高点过程的平均速度大
C.起跳过程中运动员对地面的压力为960 N
D.从开始起跳到双脚落地需要1.05 s
12.如图所示,将B小球从地面上以v0的初速度竖直向上抛出的同时,将A小球从B球的正上方H处由静止释放,两小球运动过程中的空气阻力忽略不计,取g=10 m/s2,两小球可视为质点,下列说法正确的是( )
A.若v0= ,则两小球在地面相遇
B.若v0=,则两小球在地面相遇
C.若v0>,两小球相遇时,B正在上升途中
D.若 <v0<,两小球相遇时,B正在下落途中
【非选择题】每小题10分
【材料】
13.(10分)利用如图所示的装置,某同学设计了DIS两种实验方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度。
方法(1):遮光板固定在滑块中央,事先测定遮光板的宽度为L(很窄)。当滑块经过斜面上的B点时,固定在B点的光电门(图中没有画出)测出遮光板经过B点的时间为Δt,则遮光板经过B点的速度为________。若滑块不能视为质点,则测得的速度与滑块最右端到达B点的速度相比_________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。(4分)
方法(2):将遮光板固定在滑块最右端(对齐),从斜面上静止释放滑块,固定在B点的光电门测出遮光板经过B点的时间为Δt,更换宽度L不同的遮光板并测出对应的遮光时间Δt。多次实验,则每次释放滑块_________(“一定”或“不一定”)从同一位置静止释放,测量多组数据后作出_________图像(对应物理量字母)为一条不过原点的直线,且该线的_________即为滑块刚到达B点的速度。(6分)
【非选择题】每小题10分
【材料】
14.(10分)在马路的十字路口,红灯拦停了很多汽车,拦停的汽车排成笔直的一列,最前面的一辆汽车的前端刚好与路口停车线相齐,相邻两车的前端之间的距离均为L=6.0 m,若汽车起动时都以a=的加速度做匀加速运动,加速到v=10.0 m/s 后做匀速运动通过路口,该路口亮绿灯时间t=40.0 s,而且有按倒计时显示的时间显示灯,另外交通规则规定:原在绿灯时通行的汽车,红灯亮起时,车头已越过停车线的汽车允许通过,请解答下列问题:
(1)第1辆汽车从静止开始加速到最大速度的时间和位移?(3分)
(2)若绿灯亮起瞬间,所有司机同时起动汽车,问有多少辆汽车能通过路口?(3分)
(3)事实上由于人反应时间的存在,绿灯亮起时不可能所有司机同时起动汽车,现假设绿灯亮起时,第一个司机迟后Δt=0.90 s起动汽车,后面司机都比前一辆车迟后0.90 s起动汽车,在该情况下,有多少辆车能通过路口?(4分)
【非选择题】每小题11分
【材料】
15.(11分)公交车已成为现代城市交通很重要的工具,它具有方便、节约、缓解城市交通压力等许多作用。某日,某中学黄老师在家访途中向一公交车站走去,发现一辆公交车正从身旁平直的公路匀速驶过,此时他的速度大小为1 m/s,公交车的速度大小为15 m/s,黄老师距车站的距离为50 m。假设公交车在行驶到距车站25 m处开始刹车,刚好到车站停下,停车等待时间为8 s。黄老师从公交车经过他身边时开始匀加速,而他因年龄、体重、体力等因素最大速度只能达到6 m/s,最大加速度只能达到2.5 m/s2。
(1)若公交车刹车过程视为匀减速运动,其加速度大小是多少?(3分)
(2)黄老师与公交车间的最大距离是多少?(4分)
(3)试计算分析,黄老师是否可以赶上这班车。(4分)
【非选择题】每小题13分
【材料】
16.(13分)一两侧开口且长度为L=4.5 m的圆筒A沿着地面滑行,由于摩擦阻力的作用,加速度大小为a=4 m/s2,方向总与运动方向相反,直到圆筒停在地面上。圆筒滑行方向前方有一堵墙,圆筒撞到墙后会反弹,撞墙后速率变为撞墙前的一半。某时刻该圆筒速度为vA,右端距离墙壁为s0=16 m,向着墙壁滑动。一无人机B(可视为质点)此时恰在圆筒右侧圆筒口中心以速度vB=6 m/s与圆筒同向做匀速直线运动。假设无人机可以在圆筒内外自由穿梭不受圆筒影响,无人机相对于圆筒从一侧圆筒口运动到另一侧圆筒口视为穿过一次圆筒。
(1)若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞,求此情况下vA的大小;(3分)
(2)若vA=12 m/s,求当圆筒最终停止时,其右侧到墙壁的距离;(5分)
(3)若vA=12 m/s,求无人机B在飞到墙壁前,每次穿过圆筒所经过的时间。(5分)
阶段综合检测卷(一) 运动的描述 匀变速直线运动
1.解析:火箭点火瞬间,速度很小,几乎为零,但此时火箭得到的反冲力较大,火箭的加速度可能很大,故A正确,B错误;加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,速度变化得越快,加速度就越大,故C、D错误。
2.解析:探究滑块在斜面上的运动性质,需要有计时工具,而题目已经说水流均匀稳定,故量筒中的水量可以表示滑块下滑的时间;滑块下滑的性质与质量无关,V∝t,滑块做初速度为0的匀加速直线运动,则s∝t2,所以s∝V2,故A正确。
3.解析:一物体从坐标原点竖直向上抛出,运动过程中受大小恒定的阻力,可知物体先向上做匀减速直线运动,到达最高点后,再向下做匀加速直线运动;根据x-t图像的切线斜率绝对值表示速度大小可知,x-t图像的切线斜率绝对值先逐渐减小到0,再逐渐增大,故B正确。
4.解析:根据对称性,可知竖直向上打出的弹珠从井口到最高点的时间与最高点落回井口的时间相等,均为t1=0.5 s,根据v=gt1可得弹珠从枪口射出时速度大小为5 m/s;从井口向下到井底,根据h=vt+gt2可知,枯井的深度为h=18.75 m,故A、C错误;向下打出一颗弹珠,其运动过程的平均速度=12.5 m/s,故B正确;根据对称性,可知两种打出弹珠方式中,子弹到达井底的速度一样,都为vt=v+gt=20 m/s,故D错误。
5.解析:根据题图可知甲做速度等于3 m/s的匀速直线运动,乙先做匀加速,再做匀速直线运动,整个运动过程中手机连接蓝牙耳机的总时间为6 s,由题图可知t=4 s,两同学再次平齐,所以在4~6 s内的相对距离为Δx=(6-3)×2 m=6 m,已知直线轨道相距8 m,手机检测到蓝牙耳机时,甲、乙两同学水平方向之间的位移之差最大值为Δx,最远连接距离为x,由勾股定理得x==10 m,故C正确。
6.解析:根据题图中图线某点的切线斜率表示速度,可知在t1~t2时间段的某个时刻,代表A、B两物体的图线切线斜率相等,所以二者的速度相同,故A正确;由题图可知A做匀速直线运动,B做加速度恒定的匀加速直线运动,故B错误;在t1时刻代表A物体的图线斜率较大,说明相遇时A物体速度较大,可知在t1时刻之前,A在B的后面,故C错误;x-t图像中图线的交点表示相遇,由题图可知A、B两物体在运动过程中相遇两次,故D错误。
7.解析:运动员离开跳板时,有向上的初速度,运动员在0.2 s时刻速度为零,加速度大小等于重力加速度,故A错误;运动员在t=2 s时速度为0,运动到最低点,即入水最深处,故B错误;
t=1 s时运动员的速度为v=8 m/s,若运动员在1~2 s内做匀减速运动,v-t图像如图中虚线所示,由于v-t图像中图像与横坐标轴围成的面积表示位移,可知此时运动员在1~2 s内的位移为x=×1×8 m=4 m,则运动员在1~2 s内的实际位移小于4 m,故C错误;由图可知,运动员在0~1 s的平均速度大小为 m/s=3 m/s,故D正确。
8.解析:物体速度减为0的时间为t2= s=2 s,物体在3 s+2 s=5 s末停止运动,所以物体在6 s内的位移等于前5 s内的位移,总位移为x=v0t1+v0t2-=4×3 m+4×2 m-×2×22 m=16 m,故A错误;物体的平均速度为 m/s=3.2 m/s,故B错误;根据运动的可逆性可知,物体减速后最后1 s内的位移大小等于以2 m/s2加速1 s内的位移,大小为x′=×2×12 m=1 m,故C正确;物体减速后第1 s末的速度大小为v=v0-at=4 m/s-2×1 m/s=2 m/s,故D错误。
9.解析:由题图可知,甲、乙均在一条直线上运动,都做直线运动,故A错误;由图甲可得6 s内甲的路程为s甲=4×4 m=16 m,由图乙可得6 s内乙的路程为s乙=2××3×4 m=12 m,故B正确;由图甲可知,0~2 s内,甲的位移为4 m,根据平均速度等于位移与时间的比值,可知甲的平均速度为2 m/s,0~2 s内,乙做匀加速直线运动,根据,可得乙的平均速度为 m/s=2 m/s,所以,二者在0~2 s内的平均速度相同,故C错误;由x-t图像可知甲在3 s末回到出发点,根据v-t图像中图线与横坐标轴围成的面积表示位移,可知乙在6 s内的位移为零,即乙在6 s末也回到出发点,故D正确。
10.解析:由匀变速直线运动位移差推论Δx=aT2=CD-BC=BC-AB=1 m,解得CD=4 m,a=,由于时间间隔不知道,故无法求出加速度的大小,故A错误,B正确;根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该段过程的平均速度,物体经过B点时的速度为
vB=,再根据速度位移公式有2a·OB=,解得OB=3.125 m,则有OA=OB-AB=1.125 m,故C正确;根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该段过程的平均速度,则有vB=,可得=vB-vA,故D正确。
11.解析:在起跳过程中可视为匀加速直线运动,加速度方向竖直向上,所以运动员起跳过程处于超重状态,故选项A正确;在起跳过程中做匀加速直线运动,起跳过程的平均速度,运动员离开地面后做竖直上抛运动,离地上升到最高点过程的平均速度,故选项B错误;运动员离开地面后做竖直上抛运动,根据2gh=v2可知,v= m/s=4 m/s,在起跳过程中根据速度位移公式可知2aΔh=v2,解得a= m/s2=16 m/s2,对运动员,根据牛顿第二定律可知FN-mg=ma,解得FN=1 300 N,根据牛顿第三定律可知,运动员对地面的压力为1 300 N,故选项C错误;起跳过程运动的时间t1= s=0.25 s,起跳后运动的时间t2==0.4 s,故运动的总时间t=t1+2t2=1.05 s,故选项D正确。
12.解析:若B正好运动到最高点时两小球相遇,则B速度减小为零所用的时间
t=,此时A下落的高度hA=gt2,B上升的高度hB=,且hA+hB=H,解得v0=,若A、B两小球恰好在落地时相遇,则有t=,此时A下落的高度hA=gt2=H,解得v0= 所以若v0=,则B运动到最高点时两小球相遇,若v0= ,则两小球在地面相遇,故A正确,B错误;若v0>,则两小球在B上升途中相遇,故C正确;若 <v0<,则两小球在B下落途中相遇,故D正确。
13.解析:方法(1)因为极短时间内的平均速度等于瞬时速度,可知vB=
光电门记录到遮光板经过B点的时间不可能很小,所以上述的瞬时速度vB实质是遮光板通过B点的平均速度,滑块加速运动,所以大于滑块最右端到达B点的速度。
方法(2)根据匀加速运动速度时间关系
所以为了保证每次到达B点速度相同,每次释放滑块一定从同一位置静止释放,则测量多组数据后作出-Δt图像为一条不过原点的直线,且该线的纵截距即为滑块刚到达B点的速度。
答案: 偏大 一定 Δt 纵截距
14.解析:(1)设第1辆汽车从静止开始加速到最大速度的时间为t1,位移为s1。根据匀变速直线运动速度与时间规律可得v=at1
解得t1=4 s
根据匀变速直线运动位移与时间规律可得s1=
解得s1=20 m。
(2)40.0 s时间,汽车能行驶的位移为
s2=s1+v(t-t1)=20 m+10×36 m=380 m
汽车同时起步,车辆之间的间距不变,故通过路口的数量为
n=≈63.3
故所有司机同时起动汽车,共有64辆汽车能通过路口。
(3)设能通过k辆汽车,则最后一辆车延时0.9k s启动,则最后一辆车到路口的距离为
(k-1)L。最后一辆车能通过路口时有
+v(t-t1-0.9k)≥(k-1)L
解得k≤25.7
故有25辆车能通过路口。
答案:(1)4 s 20 m (2)64辆 (3)25辆
15.解析:(1)公交车的加速度为
a1= m/s2=-4.5 m/s2
所以其加速度大小为4.5 m/s2。
(2)当公交车匀减速运动到速度为6 m/s时,公交车与黄老师间的距离最大,此时公交车匀减速运动的位移是
x2= m=21 m
所用时间为t1= s=2 s
公交车从与黄老师相遇到开始刹车的匀速行驶用时为
t0= s= s
黄老师以最大加速度达到最大速度用时为t2= s=2 s
加速过程发生的距离为x3=×2 m=7 m
黄老师在时间(t0+t1-t2)内匀速运动距离为
x4=v2(t0+t1-t2)=10 m
所以黄老师与公交车间的最大距离
Δx=x-x1+x2-(x3+x4)=29 m。
(3)公交车刹车过程中用时为t3= s= s
黄老师以最大速度跑到车站用时为t4= s
显然t2+t4 < t0+t3+8 s
黄老师可以赶上这班车。
答案:(1)4.5 m/s2 (2)29 m (3)黄老师可以赶上这班车
16.解析:(1)若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞,则有
解得vA=8 m/s≈11.3 m/s。
(2)依题意,有vA=12 m/s>8 m/s
即圆筒会与墙发生碰撞,设碰撞前圆筒的速度大小为vA′,则碰撞后速度大小为,可得-2as0=vA′2-
联立,解得vA′=4 m/s,x=0.5 m
即当圆筒最终停止时,其右侧到墙壁的距离为0.5 m。
(3)无人机第一次穿过圆筒时,如图
此过程中无人机的位移为xB1= vBt1
筒的位移为xA1=vAt1-
根据位移之间的关系可得xA1=xB1+L
解得t1=1.5 s
即无人机第一次穿过圆筒用时1.5 s。设筒开始运动后经过t2的时间到达墙,由
s0=vAt2-
解得t2=2 s或t2=4 s(舍去),
计算见解析可知t1<t2
即无人机第一次通过筒时,筒尚未撞墙。无人机在t1=1.5 s时到达筒的左端,此时筒的速度为vA1=-at1=6 m/s
而再经过Δt=t2-t1=0.5 s碰撞墙
因此,在筒撞墙时,无人机进入筒的距离为
Δx=vBΔt-·Δt=0.5 m
在撞墙后瞬间,筒的速度大小变为碰撞前的一半,筒停下还需用时
Δt′==0.5 s
在这段时间内,无人机的位移大小xB2=vBΔt′=3 m
由于L-Δx-(x+xB2)=0.5 m>0
其中x为撞墙后筒的位移,上面已经求出,可知筒停下时,无人机尚在筒内,因此,无人机从筒停下到飞出筒还需用时
Δt″= s
可知无人机第二次穿筒用时
t3=Δt+Δt′+Δt″≈1.083 s。
答案:(1)11.3 m/s (2)0.5 m (3)见解析
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