内容正文:
第2章
匀变速直线运动
第1讲 描述运动的基本概念
高考模拟练
第1讲 描述运动的基本概念
应用实践
1.[多选题][2025福建厦门海沧实验中学检测]斑马线礼让行人是尊重生命的体现,司机发现正前方30 m
处人行道上有行人过马路,马上开始刹车,刹车过程汽车做匀减速直线运动,其位移x与时间t的数值关系
为x=10t-t2(各物理量均采用国际单位制)。若取汽车初速度的方向为正方向,关于该汽车的运动,下列说
法正确的是 ( )
A.汽车的加速度大小为a=1 m/s2
B.汽车在3 s末的速度为v=6 m/s
C.汽车在前6 s内的位移为x=25 m
D.前3秒内的平均速度 =7 m/s
CD
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据位移x与时间t的数值关系x=10t-t2可知,v0=10 m/s,a=-2 m/s2,故A错误;汽车在3 s末的速度为v3
=v0+at=10 m/s-2×3 m/s=4 m/s,故B错误;汽车停止需要的时间t0= =5 s,在前6 s内的位移等于5 s内的
位移,即x= t0= ×5 m=25 m,故C正确;前3秒内的平均速度 = = m/s=7 m/s,故D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
2.[2026河北石家庄期末]小明观察到从水龙头流出的水柱越往下越细。若某水龙头竖直向下流水,水
流离开水龙头时的初速度为v0,重力加速度为g,则距离水龙头出水口高度分别为h1、h2两位置处水流的
横截面积之比为 ( )
A. B.
C. D.
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 设在距离水龙头出水口高度分别为h1、h2的两位置处,水流的速度分别为v1、v2,由于相同时间内
通过某截面的水的体积相同,则S1v1t=S2v2t(破题关键),根据匀变速直线运动规律得 - =2gh1, - =2gh2,
联立解得 = ,B正确。
第1讲 描述运动的基本概念
3.[2026浙江丽水五校高中发展共同体联考]如图甲所示,从跳水运动员离开跳板开始计时,其重心的v-t
图像如图乙所示,不计空气阻力,则下列说法正确的是(重力加速度g取10 m/s2) ( )
A.运动员在空中做的是自由落体运动
B.运动员在t=1 s时在空中到达最高点
C.在1~2 s内运动员的加速度逐渐增大
D.运动员离开跳板后重心上升的最大高度为 m
D
第1讲 描述运动的基本概念
解析 运动员离开跳板时有向上的速度,所以在空中不是做自由落体运动,A错误;由v-t图像可知,在t=
s时,速度为0,此时运动员在空中到达最高点,B错误;在v-t图像中,图线的斜率表示加速度,由图可知,在1~
2 s内图线的斜率逐渐变小,加速度逐渐变小,C错误;t= s时,运动员离开跳板后重心上升到最大高度,则
最大高度为h= gt2= m,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
4.[多选题][2026山东滨州期末]如图a所示,足够长斜面固定在水平面上,质量相等的小物块甲、乙同时
以相同初速度沿斜面下滑,且甲、乙的加速度大小相等。甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如图b,两
条曲线均为抛物线,乙的x-t曲线在t=t0时切线斜率为0。下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙的初速度大小为
B.甲、乙的加速度大小为
AC
C.t=t0时,乙的速度大小为0
D.t=t0时,甲的速度大小为
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据x-t图线切线的斜率表示速度,可得物块甲的速度不断增大,做匀加速直线运动,物块乙的速
度不断减小,做匀减速直线运动;乙的x-t图线在t=t0时切线斜率为0,即t=t0时乙的速度为零,根据匀变速直
线运动位移公式,结合逆向思维,可得x0= a ,解得加速度大小a= ,由速度-时间公式得初速度大小v0=
at0= ,故A、C正确,B错误;由于甲做匀加速直线运动,则t=t0时甲的速度大小为v=v0+at0= ,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
5.[2025福建厦门外国语学校检测]如图(a)所示,某同学用智能手机拍摄物块从台阶旁的斜坡上自由滑
下的过程,物块运动过程中的五个位置A、B、C、D、E及对应的时刻如图(b)所示。已知斜坡是由长为
d=0.6 m的地砖拼接而成,且A、C、E三个位置物块的下边缘刚好与砖缝平齐。求:
(1)物块下滑的加速度大小;
(2)物块在位置A时的速度大小。
答案 (1)1.875 m/s2 (2)0
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)由图可知AC段与CE段的时间间隔均为2T=0.80 s
xCE-xAC=3d-d=2d
又xCE-xAC=a(2T)2
联立解得a=1.875 m/s2
(2)物块在位置B时速度为
vB= = =0.75 m/s
又vB=vA+aT
解得vA=0
第1讲 描述运动的基本概念
6.[2025浙江精诚联盟月考]小明利用无人机练习拍摄鸟瞰视频,无人机始终竖直向下拍摄且其视角为7
7°,如图乙。无人机首先竖直上升至h=12.5 m的空中悬停,接着沿水平直线向前先以a1=1 m/s2的加速度
匀加速t1=6 s,后匀速飞行t2=1 s,再经t3=2 s匀减速到0,此为一次全过程拍摄。取tan 38.5°=0.8,π取3.14。
(1)求无人机水平匀减速飞行时的加速度大小a2;
(2)求一次全过程拍摄沿水平方向前进的距离x;
(3)求一次全过程拍摄的面积S;
(4)本次拍摄结束后,小明控制无人机降落到地面,他先控制无人机以a3=4 m/s2的加速度匀加速竖直下
第1讲 描述运动的基本概念
降,下降到适当高度时又控制无人机以大小为a4=2 m/s2的加速度匀减速竖直下降,最终无人机以v=2 m/s
的速度落地,求此次无人机降落全过程的时间t。
答案 (1)3 m/s2 (2)30 m (3)914 m2 (4)3.5 s
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)设无人机水平匀速飞行时的速度为v0,加速过程,有v0=a1t1,
减速过程,有0=v0-a2t3
联立解得v0=6 m/s,a2=3 m/s2
(2)一次全过程拍摄沿水平方向前进的距离
x= ·t1+v0t2+ ·t3=30 m
(3)由题可知,一次全过程拍摄的面积为两个半圆和一个矩形的面积之和
根据题图乙可得视野半径r=h tan 38.5°=10 m,则直径d=2r=20 m
矩形的长等于水平方向加速、匀速和减速的总位移大小,则矩形面积为S1=xd=600 m2
两个半圆的总面积为S2=πr2=314 m2
一次全过程拍摄的面积S=S1+S2=914 m2
第1讲 描述运动的基本概念
(4)设无人机匀加速下降的末速度为v1,加速下降过程,有v1=a3t4,且h1= a3
减速下降过程,有v=v1-a4t5,且h2=v1t5- a4
又h1+h2=h
联立解得t4=1.5 s,t5=2 s
此次无人机降落全过程的时间t=t4+t5=3.5 s
第1讲 描述运动的基本概念
7.[2026北京师范大学附属实验中学期中]“科技让生活更美丽”,自动驾驶汽车呈现出接近实用化的
趋势。图1为某型号无人驾驶的智能汽车的测试照,为了增加乘员乘坐舒适性,程序设定汽车制动时汽
车加速度大小随位移均匀变化。某次测试汽车“a-x”关系图像如图2所示,汽车制动距离为12 m。
(1)判断汽车做什么运动。
(2)微元法是一种常用的研究方法,对于直线运动,教科书中讲解了如何由v-t图像来求位移。请你借鉴
此方法,求汽车的初速度v0的大小。
(3)为了求汽车的制动时间t,某同学的求解过程如下:
在制动过程中加速度的平均值为 = m/s2=3 m/s2
将减速过程看成反向加速过程,根据运动学公式x= t2,得t=2 s
请你判断该同学的做法是否正确,并说明理由。
第1讲 描述运动的基本概念
答案 (1)见解析 (2)6 m/s (3)见解析
解析 (1)由图2可知汽车制动过程,其加速度a随位移x均匀增大,汽车做加速度逐渐增大的减速运动。
(2)由匀减速直线运动的速度与位移的关系可得v2- =-2ax
汽车做非匀变速直线运动,运用“微元法”,可知“a-x”图线与x轴所围图形的“面积”即“速度平方
变化量大小的二分之一”(破题关键),即 = m2·s-2
解得v0=6 m/s
(3)该同学的做法不正确;汽车以大小为3 m/s2的加速度做匀减速直线运动时,v-t图像如图中直线所示;位
移不变,即v-t图线与t轴围成的面积不变;由a-x图像可知,实际制动过程中汽车加速度随位移均匀增大,对
应的v-t图线如图中曲线所示,可得实际制动时间一定小于2 s。
第1讲 描述运动的基本概念
知识迁移 本题涉及微元法,将教材中“v-t”图线与t轴所围图形的“面积”表示物体的位移的方法进
行知识迁移,得出“a-x”图线与x轴所围图形的“面积”的物理意义,从而得出汽车的初速度大小。由
此可见,运用合适的物理方法,巧妙利用图像处理物理问题在物理学习中特别重要。
第1讲 描述运动的基本概念
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