第2章 章末过关检测(二)-【优学精讲】2024-2025学年高中物理必修第一册教用Word(教科版)

本讲义聚焦直线运动规律这一核心知识点，系统梳理匀速与匀变速直线运动的特点、速度-时间图像应用、平均速度与加速度计算，衔接实验探究（打点计时器、气垫导轨）及生活应用（刹车、竖直上抛、礼让行人），构建从概念到应用再到验证的完整学习支架。 该资料以科学思维为核心，通过逆向思维解刹车问题、图像分析运动过程等培养科学推理能力，结合打点计时器实验题提升科学探究素养，融入交通安全、冬奥会滑雪等情境渗透科学态度与责任。课中辅助教师检测学情，课后助力学生通过典型例题与实验题巩固知识，有效查漏补缺。

章末过关检测(二) (时间：90分钟　分值：100分) 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．两木块甲、乙自左向右做直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知两木块(　　) A．甲木块做匀速直线运动，乙物块做匀加速直线运动 B．甲木块做变加速直线运动，乙木块做匀速直线运动 C．t2到t5时间内，甲、乙物块的平均速度相等 D．整个运动的过程，甲木块始终在乙木块的前面 解析：选C。甲木块在相等时间内的位移之差是一恒量，可知甲木块做匀加速运动，乙木块在相等时间内的位移大小相等，做匀速直线运动，故A、B错误；t2到t5时间内，甲、乙两个木块的位移相等，时间相等，根据v＝可知二者平均速度相等，故C正确；由题图可知，t2到t5时间内乙木块在甲木块前面，故D错误。 2．A、B两物体在同一直线上做变速直线运动，它们的速度—时间图像如图所示，则(　　) A.A、B两物体的运动方向一定相同 B．前4 s内A比B物体运动得快 C．t＝4 s时，A、B两物体的加速度相同 D．A物体的加速度比B物体的加速度大 解析：选A。A、B两物体的运动图像都在t轴上方，速度为正，方向一定相同，故A正确；根据图像纵坐标对应的值可知，前4 s 内A比B物体运动得慢，故B错误；图线的斜率代表加速度，可知A物体的加速度a1＝＝1.25 m/s2，B物体的加速度a2＝||＝2.5 m/s2，A物体的加速度比B物体的加速度小，故C、D错误。 3．沿直线做匀变速运动的质点在第一个0.5 s内的平均速度比它在第一个1.5 s内的平均速度大2.45 m/s，以质点的速度方向为正方向，则质点的加速度为(　　) A．－2.45 m/s2　　　　 B．2.45 m/s2 C．－4.90 m/s2 D．4.90 m/s2 解析：选C。由中间时刻的速度等于平均速度及加速度的定义式可知，第一个0.5 s内平均速度是0.25 s 末的速度v1，第一个1.5 s内的平均速度是0.75 s末的速度v2，所以a＝＝＝ m/s2＝－4.90 m/s2，A、B、D错误，C正确。 4．以36 km/h的速度沿平直公路行驶的汽车，遇障碍物刹车后获得大小为4 m/s2的加速度，刹车后第1 s内、第2 s内、第3 s内汽车的位移大小之比为(　　) A．9∶4∶1 B．16∶8∶1 C．1∶3∶5 D．5∶3∶1 解析：选B。方法一　汽车的初速度为10 m/s，加速度为4 m/s2，故刹车后实际运动时间为2.5 s，由位移公式可知刹车后第1 s内、第2 s内、第3 s内汽车的位移大小分别为8 m、4 m、0.5 m，故答案为B。 方法二　汽车的初速度为10 m/s，加速度为4 m/s2，故刹车后实际运动时间为2.5 s，可将汽车的实际运动时间五等分，再将汽车的运动逆向看作从静止开始的匀加速运动，则由位移比例关系有9∶7∶5∶3∶1，故刹车后第1 s内、第2 s内、第3 s内汽车的位移大小之比为(9＋7)∶(5＋3)∶1＝16∶8∶1，B正确。 5．气球以10 m/s的速度匀速竖直上升，从气球上掉下一个物体，经17 s到达地面。物体刚脱离气球时气球的高度为(g取10 m/s2)(　　) A．1 445 m B．1 275 m C．170 m D．1 615 m 解析：选B。设物体刚脱离气球时气球的高度为H，取初速度的方向为正方向，则有－H＝v0t－gt2，代入数据得H＝1 275 m，故A、C、D错误，B正确。 6．道路交通安全法规定开车时严禁司机接打电话，原因是开车打电话会严重影响司机出现事故前的反应时间。假设某位测试员以v0＝15 m/s的速度匀速行驶，发现前方模拟假人，经反应时间后汽车向前滑行一段距离停下；随后该测试员以相同的初速度边打电话边开车，同样发现模拟假人后汽车停下，经测量边打电话边开车时汽车滑行的距离比正常行驶多4 m。假设汽车刹车可视为匀变速直线运动，则边打电话边开车比正常行驶反应时间约慢了(　　) A．0.15 s B．0.27 s C．0.32 s D．0.44 s 解析：选B。设正常行驶的反应时间为Δt1，汽车滑行距离为x1，汽车刹车的加速度为a，由题意可知x1＝v0Δt1＋，同理，设边打电话边行驶的反应时间为Δt2，汽车滑行距离为x2，由题意可知x2＝v0Δt2＋，联立以上两式整理得v0(Δt2－Δt1)＝x2－x1，解得Δt2－Δt1＝≈0.27 s。　 7.北京冬奥会的成功举办极大地促进了我国民众对冰雪运动的热爱。如图所示的是某滑冰场的滑雪轨道，该轨道是由倾斜直轨道AB和水平轨道BC组成。t＝0时某滑雪爱好者从A点由静止开始匀加速下滑，经过B点前后速度大小不变，之后在BC上做匀减速直线运动，最后停在C点。若第2 s末和第6 s末速度大小均为8 m/s，第4 s末速度大小为12 m/s，则(　　) A．运动员在第4 s末恰好经过B点 B．运动员经过B点的速度为 m/s C．运动员在第8 s末恰好停在C点 D．运动员在第10 s末恰好停在C点 解析：选D。匀加速运动的加速度大小a1＝ m/s2＝4 m/s2，若第4 s末恰好到达B点，则此时速度v＝4×4 m/s＝16 m/s，说明4 s前到达B点，A错误；匀减速运动的加速度大小a2＝ m/s2＝2 m/s2，设2 s至B点的时间为t，则B点速度vB＝8 m/s＋a1t＝8 m/s＋a2，得t＝ s，B点速度vB＝ m/s＝ m/s，B错误；第6 s末的速度是8 m/s，到停下来还需要的时间t′＝＝4 s，运动员停止的时间t停＝t′＋t6＝4 s＋6 s＝10 s，则第10 s末停在C点，C错误，D正确。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8．A、B两物体在同一直线上做变速直线运动，它们的vt图像如图所示，则(　　) A．A、B两物体的运动方向一定相反 B．前6 s内A比B运动得快 C．t＝4 s时，A、B两物体的速度相同 D．A物体的加速度比B物体的加速度小 解析：选CD。两物体的速度都为正值，所以运动方向相同，A错误；前4 s内，B的速度大，B运动得快，4 s到6 s内，A的速度大，A运动得快，B错误；t＝4 s时，A、B两物体的速度都为5 m/s，所以两物体的速度相同，C正确；vt图线的斜率表示加速度，从图线上可以看出，B斜率的绝对值比A大，所以B的加速度大于A的加速度，D正确。 9. 某汽车正以20 m/s的速度在公路上行驶，临近某斑马线，为“礼让行人”， 以5 m/s2不变的加速度刹车，则以下说法正确的是(　　) A．刹车后5 s时的速度大小为5 m/s B．刹车后第1 s内的位移大小为22.5 m C．刹车后最后1 s内的位移大小为2.5 m D．刹车后5 s内的位移大小为40 m 解析：选CD。已知初速度为20 m/s，刹车停止的时间t＝＝4 s<5 s，则刹车后5 s时的速度大小为0，故A错误；根据位移时间关系可知，刹车后第1 s内的位移大小x1＝v0t1－at＝20×1 m－×5×12 m＝17.5 m，故B错误；根据逆向思维可知，刹车后最后1 s内的位移大小x2＝at＝×5×1 m＝2.5 m，故C正确；刹车停止时间为4 s，所以刹车后5 s内的位移大小为刹车4 s后的位移，则x＝t＝×4 m＝40 m，故D正确。 10.甲物体从离地面高度H处无初速度释放，同时乙物体从地面以初速度v0竖直向上抛出，两物体同时到达离地面H高度处，重力加速度为g，不计空气阻力，则　(　　) A．从自由下落到相遇，经过的时间t＝ B．甲物体落到地面时，乙物体仍在上升 C．相遇时，甲、乙两物体的速度大小均为 D．乙上升的最大高度为H 解析：选ACD。由题意知两者相遇时有，甲的位移H＝gt2，乙的位移H＝v0t－gt2，联立可得H＝，t＝，故A正确；乙做竖直上抛运动，上升的最大高度h＝＝H，故D正确；乙物体上升到最高点时间t1＝，甲物体的位移h＝gt＝g×2＝＝H，即甲物体落到地面时，乙物体恰好上升到最高点，故B错误；甲、乙相遇时的运动时间t＝，甲的速度v甲＝gt＝，乙的速度v乙＝v0－gt＝，故C正确。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．(8分)如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器所接电源的频率为50 Hz，实验时得到表示小车运动过程的一条清晰纸带如图所示，纸带上相邻两计数点间还有4个实际打点没有画出，测得相邻计数点间距离分别为s1、 s2、 s3、s4、s5、s6，则： (1)打点计时器使用________(选填“交流”或“直流”)电源。 (2)相邻两计数点间时间间隔T＝________。 (3)3点处瞬时速度计算表达式为v3＝____________(用题中所给物理量符号表示，两计数点间时间间隔为T)。 (4)利用4～6计数点之间的纸带，求小车运动的加速度a＝____________(用题中所给物理量符号表示，两计数点间时间间隔为T)。 (5)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是________。 A．电火花计时器使用的是4～6 V交流电源 B．先释放纸带，后接通打点计时器的电源 C．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快 D．如果实际电源频率为55 Hz，而计算时仍按50 Hz计算，则速度的测量值偏小 解析：(1)打点计时器使用交流电源。 (2)打点计时器所接电源的频率为50 Hz，纸带上相邻两计数点间还有4个实际打点没有画出，则相邻两计数点间时间间隔T＝0.02×5 s＝0.1 s。 (3)由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得3点处瞬时速度计算表达式为v3＝。 (4)由匀变速直线运动的推论Δs＝aT2，利用4～6计数点之间的纸带，可得小车运动的加速度a＝。 (5)电火花计时器使用的是220 V交流电源，A错误；为了充分利用纸带，得到更多的数据，应先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带，B错误；纸带上打的点越密，说明物体在相同时间内运动的距离越小，则运动得越慢，C错误；用打点计时器测定物体的速度，如果实际电源频率为55 Hz，可知打点周期T′＝ s< s，而计算时仍按50 Hz计算，计算得到的两点间所用时间偏大，则速度的测量值偏小，D正确。 答案：(1)交流　(2)0.1 s　(3)　(4)　(5)D 12．(8分)利用气垫导轨和光电计时器可以测量物体的速度和加速度。实验中实际是利用了遮光条通过光电门这段时间的平均速度近似代表滑块通过光电门这一位置时的瞬时速度。如图甲所示，滑块上安装了遮光条，遮光条的宽度为d，滑块在牵引力作用下做匀变速直线运动，先后通过两个光电门，配套的数字计时器可以记录显示滑块通过光电门的时间t1和t2，已知两光电门之间的距离为L。 (1)某次实验时，测得各数据如下：d＝4 mm，t1＝0.02 s，t2＝0.01 s，L＝60 cm，则遮光条经过光电门2时的速度大小为______m/s，滑块的加速度大小为________ m/s2。(结果均保留2位有效数字) (2)为了使测量结果更加准确，下列措施可行的是________。 A．换用宽度更窄的遮光条 B．换用更光滑的气垫导轨 C．使滑块的释放点更靠近光电门 D．增大两光电门的距离 (3)为了减小实验的误差，实验时只改变光电门2的位置，仍将滑块从同一位置由静止释放，测得多组实验数据。根据数据结果绘制了L的图像如图乙所示，若图线的斜率为k，纵轴截距为b，则遮光条经过光电门1时的速度为______(用b、d表示)，滑块的加速度为__________(用d、k表示)。 解析：(1)遮光条经过光电门2时的速度大小 v2＝＝ m/s＝0.40 m/s 遮光条经过光电门1时的速度大小 v1＝＝0.20 m/s 滑块的加速度大小a＝＝0.10 m/s2。 (2)遮光条宽度越窄，平均速度就越能代表滑块通过光电门的瞬时速度，故A符合题意；气垫导轨的作用是使滑块不受摩擦力，故B不符合题意；滑块的释放点若离光电门太近，则滑块通过光电门速度的测量值精确度下降，故C不符合题意；增大两光电门的距离，滑块做匀加速运动过程的时间将加长，遮光条通过光电门的时间相对而言就更短了，实验误差更小，故D符合题意。 (3)只改变光电门2的位置，不改变滑块经过光电门1的位置，则加速度大小的测量满足2－v＝2aL 可变形为＝L＋ 图线的纵截距b＝ 则遮光条经过光电门1时的速度v1＝d 图线的斜率k＝ 则滑块的加速度a＝。 答案：(1)0.40　0.10　(2)AD　(3)d　 13．(10分)近两年，交警将“礼让行人”作为管理重点，“斑马线前车让人”现已逐渐成为一种普遍现象。司机小张驾车以72 km/h的速度，在平直的城市道路上沿直线行驶，看到斑马线有行人后立即以5 m/s2的加速度刹车，车停住时车头刚好碰到斑马线，等待行人10 s后(人已走过)，又用了6 s时间匀加速至原来的速度，开始刹车时设为计时起点(即t＝0)。 (1)求刹车前5 s内的位移大小。 (2)求从开始刹车到恢复原速这段时间内车的平均速度大小。 解析：(1)汽车刹车前的速度大小为 v0＝72 km/h＝20 m/s 刹车时间为t1＝＝4 s<5 s 刹车前5 s内的位移大小等于刹车距离，为 x1＝＝40 m。 (2)汽车匀加速运动的位移大小为 x2＝t3＝×6 m＝60 m 从开始刹车到恢复原速这段时间内车的平均速度大小为＝＝5 m/s。 答案：(1)40 m　(2)5 m/s 14．(14分)气球下面用细线吊着一个小球，从地面由静止释放后一起匀加速上升6 s，速度达到30 m/s时，吊着小球的细线恰好断开，在小球落地前的整个过程，重力加速度g取10 m/s2，不计小球受到的空气阻力。求： (1)小球落地前的整个过程，上升的最大高度； (2)小球从释放到落地的时间； (3)从细线断开到落地整个运动过程中小球的平均速度。 解析：(1)设t1＝6 s，v1＝30 m/s，则小球加速上升的高度为h1＝t1＝90 m 竖直上抛的高度为h2＝＝45 m 小球落地前的整个过程，上升的最大高度为 h＝h1＋h2＝135 m。 (2)减速上升的时间为 t2＝＝3 s 设小球做自由落体运动的时间为t3，则h＝gt 解得t3＝3 s 小球从释放到落地的时间为 t＝t1＋t2＋t3＝3(3＋) s。 (3)从细线断开到落地整个运动过程中小球的平均速度为＝＝15 m/s 平均速度方向竖直向下。 答案：(1)135 m　(2) 3(3＋) s　(3)15 m/s，方向竖直向下 15．(14分)一辆汽车沿平直的公路匀速行驶，某时刻司机发现前方有障碍物，经一段反应时间后踩下刹车(“反应时间”指从发现障碍物到踩下刹车所需的时间)，司机正常驾驶时，从发现障碍物到汽车停止运动，汽车向前运动的位移x0＝32 m。已知踩下刹车后汽车做匀减速直线运动，且速度平方v2与位移x的关系图线如图所示。问： (1)司机从发现障碍物到停止运动所需的时间为多少？ (2)如果司机疲劳驾驶，从发现障碍物到停止运动，汽车走过的位移x0′＝42 m，则司机疲劳驾驶比正常驾驶时的反应时间增加了多少？ (3)如果司机在疲劳驾驶的状态下，满足(2)中所述条件，发现正前方有一辆正以v＝8 m/s 的速度匀速向前行驶的自行车，为了避免发生碰撞，司机发现自行车时两车的间距应满足什么条件？ 解析：(1)由图像可得，汽车刹车前的速度为20 m/s，刹车停止的距离为25 m，由速度与位移公式有 0－v＝－2ax 解得a＝8 m/s2 则刹车停止的时间t1＝＝2.5 s 汽车匀速运动的时间t2＝＝ s＝0.35 s 则司机从发现障碍物到停止运动所需的时间 t＝t1＋t2＝2.85 s。 (2)司机疲劳驾驶时，反应时间内的位移 Δx′＝ m＝17 m 则反应时间t2′＝＝0.85 s 则司机疲劳驾驶比正常驾驶时的反应时间增加了 Δt′＝t2′－t2＝0.5 s。 (3)由(2)知，司机疲劳驾驶时反应时间t2′＝0.85 s 若两车速度相等时没追尾，则此后都不会追尾，则当两车速度相等时，汽车减速的时间 t3＝＝1.5 s 此时自行车行驶的距离x3＝v＝18.8 m 此时汽车行驶的距离x4＝v0t2′＋＝38 m 司机发现自行车时两车的间距L0＝x4－x3＝19.2 m　 则为了避免发生碰撞，司机发现自行车时两车的间距应至少为19.2 m。 答案：(1)2.85 s　(2)0.5 s　(3)至少19.2 m 章末知识网络建构 学科网（北京）股份有限公司 $