内容正文:
题型训练1.2 初速度为零的匀变速直线运动的规律
一 四个规律的基本应用
1.一矿井深为125m,在井口每隔一定时间自由下落一个小球.当第11个小球刚从井口开始下落时,第1个小球恰好到达井底,则相邻两个小球开始下落的时间间隔为 s,这时第3个小球和第5个小球相距 m.(g取10m/s²)
2.我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10米跳台冠军.某轮比赛中,陈芋汐在跳台上倒立静止,然后下落,前5m完成技术动作,随后5m完成姿态调整.假设整个下落过程近似为自由落体运动,重力加速度大小取10m/s²,则她用于姿态调整的时间约为 ( )
A.0.2s B.0.4s C.1.0s D.1.4s
3.一个从静止开始做匀加速直线运动的物体,从开始运动起,连续通过三段位移的时间分别是1s、2s、3s,这三段位移的大小之比和这三段位移上的平均速度大小之比分别是 ( )
A.1:2²:3²;1: 2: 3 B.1: 2³:3³;1: 2²: 3² C.1:2:3;1:1:1 D.1:3:5;1: 2:3
二 利用规律判断运动初始点的位置
4.(多选)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=2m,BC=3m,且物体通过AB、BC、CD所用的时间相等,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=4m
C.可以求得OA之间的距离为1.125m
D.可以求得OA之间的距离为1.5m
三 逆向思维的应用
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!某次实验中,子弹恰好能穿出第四个水球,实验中将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视为做匀变速直线运动,则( )
A.由题目信息可以求得子弹穿过每个水球的时间之比
B.子弹在每个水球中运动的平均速度相同
C.子弹在每个水球中速度变化量相同
D.子弹依次进入四个水球的初速度之比为1:
6.如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H.上升第一个 所用的时间为t₁,第四个H/₄所用的时间为t₂.不计空气阻力,则 满足 ( )
7.一质量为m=2000kg的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶.行驶过程中,司机突然发现前方100m处有一警示牌,立即刹车.刹车过程中,汽车所受阻力大小随时间的变化可简化为图(a)中的图线.图(a)中,0~t₁时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间(这段时间内汽车所受阻力已忽略,汽车仍保持匀速行驶), 时间段为刹车系统的启动时间, ;从l₂时刻开始汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车停止.已知从t₂时刻开始,汽车第1s内的位移为24m,第4s内的位移为1m.
(1)在图(b)中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的v-l图线;
(2)求t₂时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小;
(3)求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t₁~l₂时间内汽车克服阻力做的功;从司机发现警示牌到汽车停止,汽车行驶的距离约为多少(以t₁~t₂时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度)?
题型训练1.2初速度为零的匀变速直线运动的规律
1.0.50s,35m.
【解析】第1个小球从井口到井底,由运动学公式得
解得t=5s,
相邻两个小球开始下落的时间间隔为
当第11个小球刚从井口开始下落时,第3个小球已下落4s,第5个小球已下落3s,两球相距的距离为
2. B【解析】前5m过程,由运动学公式得 解得t₁=1s,整个过程,由运动学公式得 解得 故陈芋汐用于姿态调整的时间 1)s≈0.4s,综上答案为B.
3. B【解析】由 的匀加速运动的推论得,从开始起第1个T内,第2个T内,第3个 T 内…的位移之比为 即所求 位移之 比为 联立平均速度公式可知B正确.
4. BC【解析】设物体通过AB、BC、CD所用的时间均为t,由匀变速直线运动的推论得 物体的加速度a的大小 因不知道时间,故不能求出加速度,故A 错误;因CD-BC=BC-AB=1m,i故 CD=3+1=4m,故B正确;因某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故物体经过B点时的瞬时速度为 由运动学公式得 即OB两点间的距离为 故O与A间的距离xoA=xOB-AB=(3.125-2)m=1.125m,故C正确,综上答案为BC.
5. A【解析】根据运动的对称性,子弹的运动可看成是从左向右的初速度为零的匀加速直线运动,由初速度为零的匀变速直线运动的规律得,通过连续相等位移所用时间之比为1 故子弹穿过每个水球的时间之比 故A正确;由初速度为零的匀变速直线运动的规律得,通过连续相等位移的末速度之比为1: 即子弹依次进入四个水球的初速度之比为 故D错误;平均速度 子弹通过连续相等位移所用时间不同,因此平均速度不同,故B错误;由△v=a△t得,当a恒定时,因子弹通过连续相等位移所用时间不同,速度的变化量不同,故C错误.综上答案为A.
6. C【解析】运动员的竖直上抛运动逆向等效为自由落体运动,则 全过程所用时间 下落第一个 所用的时间为 满足 解得 最后一个H/₄之前所用的时间为v₂,满足 解得 又 古 综上答案为C.
另解:运动员的竖直向上运动利用逆向思维等效成自由落体运动,根据初速度为0的匀加速直线运动的规律知,相同位移所用时间之比为 可得 综上答案为C.
7.(1)见解析:(2)28m/s,8m/s²;(3)30m/s,1.16×10⁵J,87.5m.
【解析】(1)v-t图像如图所示.
(2)设刹车前汽车匀速行驶时的速度大小为v₁,则t₁时刻的速度也为v₁;t₂时刻的速度为v₂.在t₂时刻后汽车做匀减速运动,设其加速度大小为a,取△t=1s,设汽车在 内的位移为:
若汽车在 时间内未停止,设它在 时刻的速度为v₃,在 时刻的速度为v₄,由运动学公式得
联立解得
这说明在 时刻前,汽车已经停止,因此假设不成立.由于在 内汽车停止,由运动学公式得
联 立 解 得 或 =29.76m/s,
当 时, ,不合题意 ,舍去.
综上所述,t₂时刻汽车的速度大小为28m/s,此后的加速度大小为8m/s².
(3)设汽车的刹车系统稳定工作时,汽车所受阻力的大小为f₁,由牛顿第二定律得ff₁= ma,
在t₁~t₂时间内,阻力对汽车冲量的大小为 由动量定理得
由动能定理得,在t₁~t₂时间内,汽车克服阻力做的功为
联立解得v₁=30m/s,W=1.16×10⁵J,
从司机发现警示牌到汽车停止,汽车行驶的距离s约为
联立解得s=87.5m.
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