内容正文:
第2节 课后达标检测
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题组1 匀变速直线运动
1.(多选)下列说法不正确的是( )
A.匀加速直线运动的加速度为3 m/s2,表示某1 s末的速度比该1 s初的速度总是大3 m/s
B.匀加速直线运动的加速度为3 m/s2,表示某1 s末的速度比前1 s初的速度大3 m/s
C.速度大小始终不变的运动加速度为零
D.匀加速直线运动的加速度为正值
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解析:因为做匀加速直线运动的物体的加速度为3 m/s2,可知单位时间内的速度变化量为3 m/s,则某1 s末的速度比该1 s初的速度总是大3 m/s,故A正确,不符合题意;前1 s初到后1 s末之间的时间间隔有2 s,则当匀加速直线运动的加速度为3 m/s2时,某1 s末的速度比前1 s初的速度大6 m/s,故B错误,符合题意;速度大小不变,方向可以改变,此时加速度不为零,故C错误,符合题意;物体的初速度和加速度方向相同时,做匀加速直线运动,加速度不一定为正值,故D错误,符合题意。
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题组2 速度公式的理解和应用
2.(2025·江苏盐城市合格考模拟)一质点做匀加速直线运动,初速度为2 m/s,加速度大小为1 m/s2,则质点3 s末的速度为( )
A.3 m/s B.4 m/s
C.5 m/s D.6 m/s
解析:质点3 s末的速度v3=v0+at=5 m/s。
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3.(2025·甘肃临夏市期中)如图所示,物体以10 m/s的初速度冲上光滑斜面,已知物体在斜面上运动的加速度大小始终为5 m/s2,方向沿斜面向下,当物体速度大小变为5 m/s时,经历的时间可能为( )
A.2 s B.3 s C.4 s D.5 s
解析:选沿斜面向上为正方向,若以5 m/s的速度沿斜面向上,则v1=v0-at1,其中v1=5 m/s,a=5 m/s2,解得t1=1 s,若以5 m/s的速度沿斜面向下,则v2=v0-at2,其中v2=-5 m/s,解得t2=3 s。
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4.汽车在高速公路以25 m/s的速度行驶,想要超越前方车辆,以a=2 m/s2的加速度做匀加速直线运动,则汽车在第3 s末的速度是( )
A.27 m/s B.28 m/s
C.30 m/s D.31 m/s
解析:汽车做匀加速直线运动,在第3 s末的速度v=v0+at=(25+2×3) m/s=31 m/s。
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题组3 速度图像的进一步理解和应用
5.一个质点做直线运动,其v-t图像如图所示。该质点运动的初速度和加速度大小分别为( )
A.5 m/s,2.5 m/s2 B.4 m/s,0
C.5 m/s,5 m/s2 D.2.5 m/s,5 m/s2
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6.(2025·山西太原市期中)如图所示的是一个物体运动的v-t图像。下列说法正确的是( )
A.物体的加速度越来越小
B.物体的速度先增加后减小
C.物体可能做匀变速直线运动
D.在相等的时间间隔内,速度的变化量越来越大
解析:根据v-t图像的切线斜率表示加速度,可知物体做加速度逐渐减小的加速运动;根据Δv=aΔt,由于加速度越来越小,则在相等的时间间隔内,速度的变化量越来越小。
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7.(多选)甲、乙两物体运动过程的图像分别如图甲、乙所示,其中图甲为位移—时间图像,图乙为速度—时间图像,关于两物体的运动,下列说法正确的是( )
A.甲做加速直线运动
B.乙物体的加速度不变
C.甲前4 s的平均速度为2 m/s
D.1 s末两物体速度大小相等
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8.(2025·浙江温州期中)某次我国海军在亚丁湾索马里海域护航时,有六艘海盗快艇试图靠近中国海军护航编队保护的商船,中国特战队员发射爆震弹成功将其驱离。假如其中一艘海盗快艇在海面上沿直线运动的v-t图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.海盗快艇在66 s末离商船最近
B.海盗快艇在66 s末开始掉头逃离
C.海盗快艇在96 s到116 s内的加速度a=-0.75 m/s2
D.海盗快艇在前66 s内从静止出发做加速度增大的加速直线运动
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10.(8分)在平直路面上,一辆完全自动驾驶的汽车在进行研发测试,从静止开始以加速度a1加速5 s后又以加速度a2=2 m/s2加速,又经过10 s达到最大速度40 m/s,求:
(1)汽车5 s末的速度大小v1;(4分)
解析:汽车5 s末的速度大小等于第二次加速的初速度大小,则根据
v=v1+a2t2,解得v1=20 m/s。
答案:20 m/s
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(2)加速度a1的大小。(4分)
答案:4 m/s2
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11.(10分)(2025·广东江门市期中)卡车原来用10 m/s的速度在平直公路上匀速行驶,因为道口出现红灯,司机从较远的地方即开始刹车,使卡车匀减速前进,当车减速至2 m/s时,交通灯转为绿灯,司机当即放开刹车,并且只用了减速过程的一半时间卡车就加速到原来的速度,从开始刹车到恢复到原速过程用了12 s,求:
(1)减速与加速过程中的加速度大小;(5分)
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答案:1 m/s2 2 m/s2
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(2)开始刹车后2 s末及10 s末的瞬时速度大小。(5分)
解析:开始刹车后2 s末的瞬时速度
v=v0-a1t1=10 m/s-1×2 m/s=8 m/s
刹车后10 s末也就是加速2 s末的速度,根据速度时间关系有v′=2 m/s+2×2 m/s=6 m/s。
答案:8 m/s 6 m/s
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解析:从题图中可看出0时刻速度为5 m/s,v-t图线斜率表示加速度,即a= eq \f(Δv,Δt) =2.5 m/s2。
解析:位移—时间图像的斜率表示速度,甲的斜率不变,故甲做匀速直线运动,A错误;速度—时间图像的斜率表示加速度,乙的图像斜率不变,故乙的加速度不变,B正确;甲做匀速直线运动,前4 s的平均速度 eq \x\to(v) = eq \f(x,t) = eq \f(8,4) m/s=2 m/s,故C正确;甲做匀速直线运动,甲1 s末的速度为2 m/s,由题图乙可知乙1 s末的速度v乙=2 m/s,故D正确。
解析:由题图可知,96 s末,快艇沿正方向的速度减为0,正向位移达到最大,即此时离商船最近,故A错误;海盗快艇在96 s末速度减为0,之后速度为负值,则96 s末开始掉头逃离,故B错误;海盗快艇在96 s到116 s内的加速度a= eq \f(Δv,Δt) = eq \f(-15,116-96) m/s2=-0.75 m/s2,故C正确;由题图可知,海盗快艇在前66 s内图线切线的斜率减小,则加速度减小,所以快艇从静止出发做加速度减小的加速直线运动,故D错误。
9.长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要通过前方一长为L的隧道,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 < v0)。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为( )
A. eq \f(v0-v,2a) + eq \f(L+l,v)
B. eq \f(v0-v,a) + eq \f(L+2l,v)
C. eq \f(3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(v0-v)),2a) + eq \f(L+l,v)
D. eq \f(3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(v0-v)),a) + eq \f(L+2l,v)
解析:当列车恰好以速率v匀速通过隧道时,从减速开始至回到原来正常行驶速率所用时间最短,列车减速过程所用时间t1= eq \f(v0-v,2a) ,匀速通过隧道所用时间t2= eq \f(L+l,v) ,列车加速到原来速率v0所用时间t3= eq \f(v0-v,a) ,所以列车从减速开始至回到正常行驶速率所用时间至少为t=t1+t2+t3= eq \f(3(v0-v),2a) + eq \f(L+l,v) ,C正确。
解析:加速度a1= eq \f(v1,t1) = eq \f(20,5) m/s2=4 m/s2。
解析:令汽车加速过程中所用的时间为t,则由题意有2t+t=12 s,解得t=4 s
所以减速过程中的加速度大小
a1= eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(v2-v1,2t))) = eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(2-10,2×4) )) m/s2=1 m/s2
加速过程中的加速度大小
a2= eq \f(v1-v2,t) = eq \f(10-2,4) m/s2=2 m/s2。
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