2.2 匀变速直线运动的速度与时间的关系 讲义-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册
2026-08-31
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摘要:
本高中物理讲义聚焦匀变速直线运动的速度与时间关系,系统梳理匀变速直线运动的定义、v-t图像特点及速度公式v=v₀+at,构建从概念理解到图像分析再到公式应用的学习支架。
资料通过题型分类(利用v-t图像求加速度等3类)及例题、变式题设计,培养学生科学思维中的模型建构与科学推理能力,如例1结合v-t图像分析加速度变化提升理解,课中辅助教师教学,课后随堂巩固助力学生查漏补缺。
内容正文:
2.2 匀变速直线运动的速度与时间的关系(知识解读)
【人教版】
题型归纳
【题型1 利用v-t图像求加速度】 2
【题型2 v-t图像反映的物理量】 5
【题型3 匀变速直线运动速度与时间的关系】 8
【随堂巩固】 10
考点1
匀变速直线运动
1、定义:沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动。
根据匀速直线运动的特点可知,质点在相等时间内通过的位移相等,质点在相等时间内通过的路程相等,质点的运动方向相同,质点在相等时间内的位移大小和路程相等。
2、匀变速直线运动v-t图象:如图所示,匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线。
(1)直线a反映了速度随着时间是均匀增加的,为匀加速直线运动的图像。
(2)直线b反映了速度随着时间是均匀减小的,为匀减速直线运动的图像。
(3)直线c反映了速度随着时间先均匀减小,后均匀增加,由于加速度不变,整个运动过程也是匀变速直线运动。
3、匀变速直线运动的特点
(1)加速度a恒定不变; (2)v-t图象是一条倾斜直线。
4、分析vt图像时应注意的两点
(1)加速度是否变化看有无折点:在折点位置,图线的倾斜程度改变,表示此时刻物体的加速度改变,vt图像为曲线,可认为曲线上处处是折点,加速度时刻在改变。
(2)速度方向是否改变看与时间轴有无交点:在与时间轴的交点位置前后,纵坐标的符号改变,表示物体的速度方向改变。
5、匀变速直线运动的三种解释
(1)加速度恒定不变。
(2)任意相同时间内的速度变化量相等。
(3)速度随时间均匀变化。
6、变加速直线运动的vt图像
(1)非匀变速直线运动的v-t图象是一条曲线,曲线上某点切线的斜率等于该时刻物体的加速度。
(2)图甲中,在相等的时间Δt内Δv2>Δv1,加速度减小;图乙中,在相等的时间Δt内Δv2<Δv1,加速度增大。
(3)运动特点:沿正方向的变加速直线运动。
【题型1 】
【例1】某物体从静止开始先做加速度增加的加速运动,后做加速度增加的减速运动至停止。下列反映该物体运动的速度随时间变化的图像中,可能正确的是( )
A. B. C. D.
【变式1-1】甲、乙两物体做直线运动的图像如图所示。下列表述正确的是( )
A.乙做加速直线运动 B.0~1s内甲和乙的速度方向不相同
C.甲和乙的加速度方向相同 D.甲的加速度比乙的小
【变式1-2】(多选)如图是某质点的图像,则( )
A.前2s物体做匀加速运动,后3s物体做匀减速运动
B.2s末到5s末物体静止
C.前2s的加速度是,后3s加速度是
D.3s末物体的速度是5m/s
【变式1-3】如图所示,是某质点直线运动的图像,请回答:
(1)质点在AB、BC、CD段的过程各做什么运动?
(2)AB、CD段的加速度各是多少?
(3)质点在2秒末速度多大?
【题型2 】
【例2】一物体做直线运动,其v-t图像如图所示,以下说法正确的是 ( )
A.在4 s末物体的运动方向发生改变 B.2~4 s内物体静止
C.4~6 s内物体的速度一直在减小 D.0~2 s和5~6 s内物体的速度大小均增加
【变式2-1】2025年全国少年儿童跳水锦标赛8月15日在广东江门体育中心游泳馆结束。某运动员从起跳到入水时再到水中最深处过程中,速度v随时间t变化的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.t1时刻,运动员的加速度方向发生改变
B.t1~t2时间内,运动员的位移大小为
C.t2~t3时间内,运动员的加速度逐渐变小
D.t2~t3时间内,运动员的平均速度大小为
【变式2-2】(多选)如图所示是某质点的图像,则( )
A.前2 s质点做匀加速直线运动,后3 s质点做匀减速直线运动
B.2~5 s内质点静止
C.前2 s和后3 s内速度的变化量均为5 m/s
D.前2 s的加速度是2.5 m/s2,后3 s的加速度是-m/s2
【变式2-3】如图(a)所示,在t=0时刻,质量为2kg的物体从斜面上的A点由静止开始下滑,经过 B 点后进入水平面(经过 B 点前后速度大小不变),4s末物体到达 C点,6s末物体运动到 D点。该物体运动过程中速度的大小随时间变化的关系如图(b)所示,求:
(1)物体在斜面 AB上的加速度a1和在水平面 BC上的加速度的大小;
(2)物体经过 B点时的速度 的大小(计算结果保留一位小数)。
考点2
匀变速直线运动速度与时间的关系
1、速度公式:v=v0+at。其中,vt为末速度,v0为初速度,a为加速度,运用此公式解题时要注意公式的矢量性;在直线运动中,如果选定了该直线的一个方向为正方向,则凡与规定正方向相同的矢量在公式中取正值,凡与规定正方向相反的矢量在公式中取负值,因此,应先规定正方向。(一般以v0的方向为正方向,则对于匀加速直线运动,加速度取正值;对于匀减速直线运动,加速度取负值)
2、意义:做匀变速直线运动的物体,在t时刻的速度v等于物体在开始时刻的速度v0加上在整个过程中速度的变化量at。
3、公式的矢量性
(1)公式中的v0、v、a均为矢量,应用公式解题时,首先要规定正方向,一般取v0的方向为正方向,a、v与v0的方向相同时取正值,与v0的方向相反时取负值。计算时将各量的数值和正负号一并代入计算。
(2)a与v0同向时物体做匀加速直线运动,a与v0方向相反时,物体做匀减速直线运动。
4、公式的适用条件:只适用于匀变速直线运动。
5、公式的特殊形式
(1)当a=0时,v=v0(匀速直线运动)。
(2)当v0=0时,v=at(由静止开始的匀加速直线运动)。
6、应用v=v0+at解题步骤:
(1)规定一个方向为正方向一般以初速度的方向为正方向。
(2)根据规定的正方向确定已知量的正、负,并用带有正、负号的数值表示。
(3)根据速度与时间的关系式列式、求解。
(4)根据计算结果说明所求物理量的大小、方向。
【题型3 】
【例3】一辆公共汽车由静止出发做匀加速直线运动,加速度大小为,6s后改做匀速直线运动,快到下一站时关闭发动机做匀减速直线运动,再经过9s停止,求:
(1)汽车匀速行驶时的速度;
(2)汽车关闭发动机后的加速度;
(3)汽车在匀速行驶的过程中突遇紧急情况,需要停车,若其刹车的加速度大小为,那么刹车后2s和5s的速度各为多少?
【变式3-1】若火箭发射过程中某段时间内火箭速度的变化规律为,由此可知这段时间内( )
A.火箭的初速度为
B.火箭的加速度为
C.在末,火箭的瞬时速度为12m/s
D.火箭做匀加速直线运动
【变式3-2】(多选)一辆汽车在平直公路上,从静止开始先做匀加速运动,达到某一速度后立即做匀减速运动,直到停止。下表记录了汽车运动过程中几个时刻的瞬时速度。下列说法正确的有( )
时刻/s
0
2.0
4.0
6.0
8.0
速度/()
0
8.0
16.0
14.0
6.0
A.匀加速阶段汽车加速度的大小为 B.匀减速阶段汽车加速度的大小为
C.最大速度的大小为19m/s D.最大速度的大小为18m/s
【变式3-3】小汽车刹车做匀减速直线运动,在3s末的速度大小为21m/s,5s末的速度大小为15m/s,求:
(1)该汽车运动的加速度;
(2)该汽车初速度大小。
随堂巩固
【随堂巩固】
1.某物体做匀加速直线运动,加速度是,就是说( )
A.1s末的速度是2m/s B.任意1s内的末速度是初速度的2倍
C.物体速度的变化是2m/s D.任意1s内的末速度比初速度大2m/s
2.一质点做直线运动的v-t图像如图所示,下列关于质点运动的描述,正确的是( )
A.在0~1s内做匀减速直线运动 B.在0~1s内做匀加速直线运动
C.在1~5s内做匀减速直线运动 D.在1~5s内做匀加速直线运动
3.A、B两个物体的速度—时间图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.A、B两物体的运动方向一定相反
B.0~3s内,A的速度一直大于B的速度
C.t=4s时,A、B两物体的速度相同
D.t=4s时,A、B两物体的速度大小相等、方向相反
4.春节是中国人的传统节日,每年春节人们会燃放鞭炮,庆祝节日。窜天猴是利用火箭原理制成的一种鞭炮,又名钻天猴或冲天炮,如图甲所示。一只窜天猴由地面竖直向上发射,其速度和时间的关系图线如图乙所示,则( )
A.的时间内,窜天猴在向上做减速运动 B.的时间内,窜天猴在向下做加速运动
C.时刻窜天猴上升到最高点 D.的时间内,窜天猴的加速度最大
5.甲、乙两车在平直的公路上行驶,v-t(速度与时间)图像如图所示。已知t=2s时两车相遇,乙车图像由多段半径相同的四分之一圆弧构成,则( )
A.在t=4s时,甲、乙两车再次相遇
B.乙车2~4s做减速运动
C.8s内甲、乙两车的平均速度相同
D.在t=4s时,甲、乙两车速度大小相同,方向不同。
6.暑假期间,李华与家人乘坐高铁出行,弟弟坐在窗边数经过的电线杆。高铁需停靠某站,提前做匀减速直线运动。减速过程中,李华听到弟弟数“34”时,屏幕上显示速度为210km/h;数“48”时,屏幕上显示速度为180km/h。已知高铁路边的供电电线杆是等间距排列。直至高铁停下,李华弟弟能数到的电线杆总个数为( )
A.86 B.92 C.98 D.108
7.(多选)物体沿一条东西方向的水平线做直线运动,取向东为运动的正方向,其图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.在1s末,速度为9 m/s
B.0~2s内,加速度为
C.6~7s内,物体向西运动,且速度大小均匀增大
D.10~12s内,物体向东运动,且速度大小均匀增大
8.(多选)一汽车在公路紧急刹车,汽车停止前的速度随时间变化的关系为,则下列说法正确的是( )
A.汽车的初速度为10m/s B.汽车的加速度为-8m/s2
C.经过3s汽车的速度为m/s D.汽车每秒的速度变化量为-4m/s
9.(多选)如图所示为某物体做直线运动的图像,关于该物体在0~4s内的运动情况,下列说法正确的是( )
A.物体始终向同一方向运动
B.物体的加速度始终不变,且加速度方向与初速度方向相同
C.物体在0~2s内做减速直线运动
D.物体在时的速度为,加速度为
10.一火车以2m/s的初速度、0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,求:
(1)火车速度增加为初速度的2倍所用的时间是多少;
(2)火车在第2s末的速度是多少。
11.航母上的舰载机常规起飞一般采用滑跃起飞的方式。在这种起飞方式中,飞机跑道的前一部分是水平的;跑道尾端略微向上翘起。假设某飞机滑跃式起飞过程可以简化成两段连续的匀加速直线运动,前一段飞机由静止启动,加速度大小为,位移大小为,后一段的加速度大小为,位移大小为。
(1)求前一段过程飞机完成196m位移时的末速度大小;
(2)求飞机从启动到离舰的运动时间。
12.现有一辆以72km/h的速度行驶的货车与一辆以54km/h的速度行驶的摩托车相向而行,试求:
(1)为了防止碰撞,两车的驾驶员同时紧急刹车,货车、摩托车急刹车后到完全静止所需时间分别为4s、3s,货车的加速度与摩托车的加速度大小之比为多少?
(2)有些国家的交通管理部门为了交通安全,特别制定了死亡加速度为(取),以醒世人,意思是如果行车加速度超过此值,将有生命危险。若两车发生碰撞,碰撞时间为,通过计算说明摩托车驾驶员是否有生命危险?(提示:摩托车与货车相撞瞬间,货车速度几乎不变,摩托车反向速度大小与货车相同)
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2.2 匀变速直线运动的速度与时间的关系(知识解读)
【人教版】
题型归纳
【题型1 利用v-t图像求加速度】 2
【题型2 v-t图像反映的物理量】 5
【题型3 匀变速直线运动速度与时间的关系】 8
【随堂巩固】 10
考点1
匀变速直线运动
1、定义:沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动。
根据匀速直线运动的特点可知,质点在相等时间内通过的位移相等,质点在相等时间内通过的路程相等,质点的运动方向相同,质点在相等时间内的位移大小和路程相等。
2、匀变速直线运动v-t图象:如图所示,匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线。
(1)直线a反映了速度随着时间是均匀增加的,为匀加速直线运动的图像。
(2)直线b反映了速度随着时间是均匀减小的,为匀减速直线运动的图像。
(3)直线c反映了速度随着时间先均匀减小,后均匀增加,由于加速度不变,整个运动过程也是匀变速直线运动。
3、匀变速直线运动的特点
(1)加速度a恒定不变; (2)v-t图象是一条倾斜直线。
4、分析vt图像时应注意的两点
(1)加速度是否变化看有无折点:在折点位置,图线的倾斜程度改变,表示此时刻物体的加速度改变,vt图像为曲线,可认为曲线上处处是折点,加速度时刻在改变。
(2)速度方向是否改变看与时间轴有无交点:在与时间轴的交点位置前后,纵坐标的符号改变,表示物体的速度方向改变。
5、匀变速直线运动的三种解释
(1)加速度恒定不变。
(2)任意相同时间内的速度变化量相等。
(3)速度随时间均匀变化。
6、变加速直线运动的vt图像
(1)非匀变速直线运动的v-t图象是一条曲线,曲线上某点切线的斜率等于该时刻物体的加速度。
(2)图甲中,在相等的时间Δt内Δv2>Δv1,加速度减小;图乙中,在相等的时间Δt内Δv2<Δv1,加速度增大。
(3)运动特点:沿正方向的变加速直线运动。
【题型1 】
【例1】某物体从静止开始先做加速度增加的加速运动,后做加速度增加的减速运动至停止。下列反映该物体运动的速度随时间变化的图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】因v-t图像的斜率等于加速度,可知开始阶段图像的斜率增加,后阶段图像斜率的绝对值也增加。
故选C。
【变式1-1】甲、乙两物体做直线运动的图像如图所示。下列表述正确的是( )
A.乙做加速直线运动 B.0~1s内甲和乙的速度方向不相同
C.甲和乙的加速度方向相同 D.甲的加速度比乙的小
【答案】A
【详解】A.速度—时间图像的斜率表示加速度,乙的图线为向上倾斜的直线,说明乙的加速度恒定且为正;乙的速度始终为正,速度与加速度方向相同,乙做匀加速直线运动,故A正确;
B.速度的正负表示运动方向,在内,甲、乙的速度均为正,速度方向相同,故B错误;
C.速度—时间图像斜率的正负表示加速度方向,甲的图线斜率为负,乙的图线斜率为正,两物体的加速度方向相反,故C错误;
D.设甲、乙的加速度分别为,,速度—时间图像的斜率表示加速度,由图得,
两者大小关系为,故D错误。
故选A。
【变式1-2】(多选)如图是某质点的图像,则( )
A.前2s物体做匀加速运动,后3s物体做匀减速运动
B.2s末到5s末物体静止
C.前2s的加速度是,后3s加速度是
D.3s末物体的速度是5m/s
【答案】AD
【详解】AB.图像斜率表示加速度,由图可知物体做匀加速运动,物体做匀速直线运动,物体做匀减速运动,故A正确,B错误;
C.由图可知前2s的加速度是,故C错误;
D.由图可知3s末物体的速度是5m/s,故D正确。
故选AD。
【变式1-3】如图所示,是某质点直线运动的图像,请回答:
(1)质点在AB、BC、CD段的过程各做什么运动?
(2)AB、CD段的加速度各是多少?
(3)质点在2秒末速度多大?
【详解】(1)AB段、CD段的图像是倾斜直线,说明这两段时间速度是均匀变化的,故质点在这两段做匀变速直线运动(AB匀加速、CD匀减速);BC段是平行于x轴的直线,做匀速直线运动。
(2)因为图线斜率大小等于加速度大小,故,
(3)由图像知2s末速度是4m/s。
【题型2 v-t图像反映的物理量】
【例2】一物体做直线运动,其v-t图像如图所示,以下说法正确的是 ( )
A.在4 s末物体的运动方向发生改变
B.2~4 s内物体静止
C.4~6 s内物体的速度一直在减小
D.0~2 s和5~6 s内物体的速度大小均增加
【答案】D
【详解】A.5s前速度为正,5s后速度为负,即5s末物体的运动方向发生改变,A错误;
B.2~4s内物体做匀速直线运动,B错误;
C.4~5s内物体速度在减小,而5~6 s内物体速度在反向增加,C错误;
D.0~2s和5~6 s内物体速度均在增加,D正确。
故选D。
【变式2-1】2025年全国少年儿童跳水锦标赛8月15日在广东江门体育中心游泳馆结束。某运动员从起跳到入水时再到水中最深处过程中,速度v随时间t变化的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.t1时刻,运动员的加速度方向发生改变
B.t1~t2时间内,运动员的位移大小为
C.t2~t3时间内,运动员的加速度逐渐变小
D.t2~t3时间内,运动员的平均速度大小为
【答案】C
【详解】A.0~t2时间内,图像是一条倾斜的直线,斜率不变,说明加速度不变,t1时刻运动员的加速度方向没有发生改变,故A错误;
B.t1~t2时间内,运动员的位移大小等于图线与时间轴围成的面积,即,故B错误;
C.t2~t3时间内,图像的斜率绝对值逐渐减小,说明运动员的加速度逐渐变小,故C正确;
D.t2~t3时间内,若运动员做匀减速直线运动,平均速度大小为,由图可知,实际位移大小小于匀减速直线运动的位移大小,所以平均速度大小小于,故D错误。
故选C。
【变式2-2】(多选)如图所示是某质点的图像,则( )
A.前2 s质点做匀加速直线运动,后3 s质点做匀减速直线运动
B.2~5 s内质点静止
C.前2 s和后3 s内速度的变化量均为5 m/s
D.前2 s的加速度是2.5 m/s2,后3 s的加速度是-m/s2
【答案】AD
【详解】A.在前内,图线为向上倾斜的直线,质点做匀加速直线运动;在内,图线为向下倾斜的直线,质点做匀减速直线运动,故A正确;
B.在内,质点的速度保持为,质点做匀速直线运动而不是静止,故B错误;
C.由速度变化量的定义得,前内
后内,故C错误;
D.由图像的斜率表示加速度得,前内
后内,故D正确。
故选AD。
【变式2-3】如图(a)所示,在t=0时刻,质量为2kg的物体从斜面上的A点由静止开始下滑,经过 B 点后进入水平面(经过 B 点前后速度大小不变),4s末物体到达 C点,6s末物体运动到 D点。该物体运动过程中速度的大小随时间变化的关系如图(b)所示,求:
(1)物体在斜面 AB上的加速度a1和在水平面 BC上的加速度的大小;
(2)物体经过 B点时的速度 的大小(计算结果保留一位小数)。
【详解】(1)在图像中,图线斜率的大小等于加速度大小。斜面阶段内,图线经过时和时,故
水平面阶段内,图线经过时和时,故
(2)设物体到达点的时刻为。由匀变速直线运动的速度与时间关系,斜面阶段有
水平面阶段的加速度为,故该阶段有
物体经过点前后速度大小不变,两段图线的交点对应点。交点坐标满足
解得,点的速度为
考点2
匀变速直线运动速度与时间的关系
1、速度公式:v=v0+at。其中,vt为末速度,v0为初速度,a为加速度,运用此公式解题时要注意公式的矢量性;在直线运动中,如果选定了该直线的一个方向为正方向,则凡与规定正方向相同的矢量在公式中取正值,凡与规定正方向相反的矢量在公式中取负值,因此,应先规定正方向。(一般以v0的方向为正方向,则对于匀加速直线运动,加速度取正值;对于匀减速直线运动,加速度取负值)
2、意义:做匀变速直线运动的物体,在t时刻的速度v等于物体在开始时刻的速度v0加上在整个过程中速度的变化量at。
3、公式的矢量性
(1)公式中的v0、v、a均为矢量,应用公式解题时,首先要规定正方向,一般取v0的方向为正方向,a、v与v0的方向相同时取正值,与v0的方向相反时取负值。计算时将各量的数值和正负号一并代入计算。
(2)a与v0同向时物体做匀加速直线运动,a与v0方向相反时,物体做匀减速直线运动。
4、公式的适用条件:只适用于匀变速直线运动。
5、公式的特殊形式
(1)当a=0时,v=v0(匀速直线运动)。
(2)当v0=0时,v=at(由静止开始的匀加速直线运动)。
6、应用v=v0+at解题步骤:
(1)规定一个方向为正方向一般以初速度的方向为正方向。
(2)根据规定的正方向确定已知量的正、负,并用带有正、负号的数值表示。
(3)根据速度与时间的关系式列式、求解。
(4)根据计算结果说明所求物理量的大小、方向。
【题型3 】
【例3】一辆公共汽车由静止出发做匀加速直线运动,加速度大小为,6s后改做匀速直线运动,快到下一站时关闭发动机做匀减速直线运动,再经过9s停止,求:
(1)汽车匀速行驶时的速度;
(2)汽车关闭发动机后的加速度;
(3)汽车在匀速行驶的过程中突遇紧急情况,需要停车,若其刹车的加速度大小为,那么刹车后2s和5s的速度各为多少?
【详解】(1)加速时间为6s,根据速度时间公式可得汽车匀速行驶时的速度
方向与运动方向相同。
(2)关闭发动机做匀减速直线运动,再经过9s停止,根据速度时间公式可得
可得
可得大小为,方向与运动方向相反。
(3)刹车的加速度大小为,即,根据速度时间公式可得减速到零有
可得
刹车后2s的速度为
刹车后5s的速度为0。
【变式3-1】若火箭发射过程中某段时间内火箭速度的变化规律为,由此可知这段时间内( )
A.火箭的初速度为
B.火箭的加速度为
C.在末,火箭的瞬时速度为12m/s
D.火箭做匀加速直线运动
【答案】D
【详解】AB.根据公式
可知,火箭的初速度为,火箭的加速度为,故AB错误;
C.在3s末,火箭的瞬时速度为,故C错误;
D.根据题目中的公式可知火箭做加速度为的匀加速直线运动,故D正确。
故选D。
【变式3-2】(多选)一辆汽车在平直公路上,从静止开始先做匀加速运动,达到某一速度后立即做匀减速运动,直到停止。下表记录了汽车运动过程中几个时刻的瞬时速度。下列说法正确的有( )
时刻/s
0
2.0
4.0
6.0
8.0
速度/()
0
8.0
16.0
14.0
6.0
A.匀加速阶段汽车加速度的大小为 B.匀减速阶段汽车加速度的大小为
C.最大速度的大小为19m/s D.最大速度的大小为18m/s
【答案】AC
【详解】A.由图表信息可知加速阶段的加速度大小为,A正确;
B.由图表信息可知减速阶段的加速度大小为,B错误;
CD.根据题意,设加速的时间为,则当汽车运动6s时,减速的时间为,设6s时速度为,由运动学知识有
解得
由运动学公式有,C正确;D错误。
故选AC。
【变式3-3】小汽车刹车做匀减速直线运动,在3s末的速度大小为21m/s,5s末的速度大小为15m/s,求:
(1)该汽车运动的加速度;
(2)该汽车初速度大小。
【详解】(1)取汽车运动方向为正方向,3s末到5s末的时间间隔
根据
即大小为,方向与初速度方向相反。
(2)3s末的速度有
解得
随堂巩固
【随堂巩固】
1.某物体做匀加速直线运动,加速度是,就是说( )
A.1s末的速度是2m/s B.任意1s内的末速度是初速度的2倍
C.物体速度的变化是2m/s D.任意1s内的末速度比初速度大2m/s
【答案】D
【详解】A.加速度表示单位时间内速度的变化量,不能由加速度直接确定某时刻的速度,末的速度还与物体的初速度有关,故A错误;
B.任意内速度的变化量均为,但末速度不一定是初速度的倍,故B错误;
C.题目未说明速度变化所对应的时间间隔,不能直接判断物体速度的变化量为,故C错误;
D.根据加速度的定义有
当时,解得
物体做匀加速直线运动,因此任意内的末速度都比初速度大,故D正确。
故选D。
2.一质点做直线运动的v-t图像如图所示,下列关于质点运动的描述,正确的是( )
A.在0~1s内做匀减速直线运动 B.在0~1s内做匀加速直线运动
C.在1~5s内做匀减速直线运动 D.在1~5s内做匀加速直线运动
【答案】B
【详解】AB.在图像中,倾斜上升的直线代表速度随时间均匀增大,加速度保持恒定,因此内质点做匀加速直线运动,B正确,A错误;
CD.在图像中,平行于时间轴的水平直线代表速度不随时间发生变化,内质点的速度始终为,保持恒定,因此该阶段质点做匀速直线运动,CD错误;
故选B。
3.A、B两个物体的速度—时间图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.A、B两物体的运动方向一定相反
B.0~3s内,A的速度一直大于B的速度
C.t=4s时,A、B两物体的速度相同
D.t=4s时,A、B两物体的速度大小相等、方向相反
【答案】C
【详解】A.图像中,速度的正负表示运动方向,A、B的速度始终为正,因此两物体运动方向相同,故A错误;
B.由图可知,内,B的速度一直大于A的速度,故B错误;
CD.图像的交点,表示该时刻两个物体速度相同(大小、方向都相同)。时两图线相交,两物体速度大小相等、方向相同,故C正确,D错误。
故选C。
4.春节是中国人的传统节日,每年春节人们会燃放鞭炮,庆祝节日。窜天猴是利用火箭原理制成的一种鞭炮,又名钻天猴或冲天炮,如图甲所示。一只窜天猴由地面竖直向上发射,其速度和时间的关系图线如图乙所示,则( )
A.的时间内,窜天猴在向上做减速运动
B.的时间内,窜天猴在向下做加速运动
C.时刻窜天猴上升到最高点
D.的时间内,窜天猴的加速度最大
【答案】D
【详解】A.时间内,窜天猴速度为正(方向向上),且速度大小持续增大,因此是向上做加速运动,故A错误;
B.时间内,窜天猴速度仍为正,说明运动方向还是向上,只是速度大小减小,因此是向上做减速运动,故B错误;
C.时间内速度始终为正,窜天猴一直向上运动,时刻速度减为0,才到达最高点,故C错误;
D.图像斜率的绝对值表示加速度大小,由图可知,段斜率绝对值最大,因此窜天猴的加速度最大,故D正确。
故选D。
5.甲、乙两车在平直的公路上行驶,v-t(速度与时间)图像如图所示。已知t=2s时两车相遇,乙车图像由多段半径相同的四分之一圆弧构成,则( )
A.在t=4s时,甲、乙两车再次相遇
B.乙车2~4s做减速运动
C.8s内甲、乙两车的平均速度相同
D.在t=4s时,甲、乙两车速度大小相同,方向不同。
【答案】C
【详解】A.由图像与时间轴围成的面积表示位移,内乙图线在甲图线上方,乙的位移大于甲的位移,已知时相遇,则时乙在甲前方,两车未相遇,故A错误;
B.2~4s内乙车速度由增加到,做加速运动,故B错误;
C.乙车图像由多段圆弧构成,根据对称性,内乙车图线与甲车图线围成的面积相同,两车总位移相同,时间相同,由可知平均速度相同,故C正确;
D.t=4s时,两车速度均为,图像均在时间轴上方,方向均沿正方向,方向相同,故D错误。
故选C。
6.暑假期间,李华与家人乘坐高铁出行,弟弟坐在窗边数经过的电线杆。高铁需停靠某站,提前做匀减速直线运动。减速过程中,李华听到弟弟数“34”时,屏幕上显示速度为210km/h;数“48”时,屏幕上显示速度为180km/h。已知高铁路边的供电电线杆是等间距排列。直至高铁停下,李华弟弟能数到的电线杆总个数为( )
A.86 B.92 C.98 D.108
【答案】A
【详解】设列车加速度为,相邻电杆间距为,李华弟弟数“34”时列车速度,李华弟弟数“48”时列车速度,此过程中列车位移,则:
设此刻之后再运行位移列车停下,则:
解得
李华弟弟能数电线杆的总个数
故选A
7.(多选)物体沿一条东西方向的水平线做直线运动,取向东为运动的正方向,其图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.在1s末,速度为9 m/s
B.0~2s内,加速度为
C.6~7s内,物体向西运动,且速度大小均匀增大
D.10~12s内,物体向东运动,且速度大小均匀增大
【答案】AC
【详解】AB.在内,图像为倾斜直线,由加速度定义得
在末,由匀变速直线运动速度与时间的关系得,故A正确,B错误;
CD.在内,速度和图像斜率均为负值,即速度、加速度均向西,物体做匀加速运动;在内,速度为负值而图像斜率为正值,即速度向西、加速度向东,物体做匀减速运动,故C正确,D错误。
故选AC。
8.(多选)一汽车在公路紧急刹车,汽车停止前的速度随时间变化的关系为,则下列说法正确的是( )
A.汽车的初速度为10m/s B.汽车的加速度为-8m/s2
C.经过3s汽车的速度为m/s D.汽车每秒的速度变化量为-4m/s
【答案】AD
【详解】AB.将与速度公式对照可知,汽车的初速度为v0=10m/s,加速度为,故A正确,B错误。
C.根据速度公式可以计算出汽车的速度减为0的时间为,可知经过3s汽车的速度为零,故C错误。
D.汽车每秒的速度变化量为,故D正确。
故选AD。
9.(多选)如图所示为某物体做直线运动的图像,关于该物体在0~4s内的运动情况,下列说法正确的是( )
A.物体始终向同一方向运动
B.物体的加速度始终不变,且加速度方向与初速度方向相同
C.物体在0~2s内做减速直线运动
D.物体在时的速度为,加速度为
【答案】CD
【详解】A.由图像可知,内速度为负,物体沿负方向运动;内速度为正,物体沿正方向运动,物体在时改变运动方向,故A错误;
B.图像的斜率表示加速度,根据图像有
物体的加速度恒定且沿正方向,而初速度,初速度沿负方向,二者方向相反,故B错误;
C.在内,物体的速度沿负方向,加速度沿正方向,速度与加速度方向相反,且速度大小均匀减小,因此物体做匀减速直线运动,故C正确;
D.物体在时的速度为
代入数据解得
由图像斜率可知加速度为,故D正确。
故选CD。
10.一火车以2m/s的初速度、0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,求:
(1)火车速度增加为初速度的2倍所用的时间是多少;
(2)火车在第2s末的速度是多少。
【详解】(1)一火车以初速度,加速度做匀加速直线运动,则
解得火车速度增加为初速度的倍所用的时间
(2)火车在第末的速度
解得
11.航母上的舰载机常规起飞一般采用滑跃起飞的方式。在这种起飞方式中,飞机跑道的前一部分是水平的;跑道尾端略微向上翘起。假设某飞机滑跃式起飞过程可以简化成两段连续的匀加速直线运动,前一段飞机由静止启动,加速度大小为,位移大小为,后一段的加速度大小为,位移大小为。
(1)求前一段过程飞机完成196m位移时的末速度大小;
(2)求飞机从启动到离舰的运动时间。
【详解】(1)由题知,飞机第一段过程中做初速度为零的匀加速直线运动,根据速度位移公式有
代入数据解得
(2)飞机在第一段过程中,根据速度时间公式有
解得
飞机在第二段过程中,根据速度位移公式有
解得
根据速度时间公式有
解得
则飞机从启动到离舰的运动时间
解得
12.现有一辆以72km/h的速度行驶的货车与一辆以54km/h的速度行驶的摩托车相向而行,试求:
(1)为了防止碰撞,两车的驾驶员同时紧急刹车,货车、摩托车急刹车后到完全静止所需时间分别为4s、3s,货车的加速度与摩托车的加速度大小之比为多少?
(2)有些国家的交通管理部门为了交通安全,特别制定了死亡加速度为(取),以醒世人,意思是如果行车加速度超过此值,将有生命危险。若两车发生碰撞,碰撞时间为,通过计算说明摩托车驾驶员是否有生命危险?(提示:摩托车与货车相撞瞬间,货车速度几乎不变,摩托车反向速度大小与货车相同)
【详解】(1)(1)货车的速度大小为
货车的加速度大小为
摩托车的速度大小为
摩托车的加速度大小为
所以货车的加速度与摩托车的加速度大小之比为
(2)摩托车与货车相撞瞬间,货车速度几乎不变,摩托车反向,取摩托车碰撞前的速度方向为正方向,则摩托车碰撞前的速度大小为,摩托车碰撞后的速度为,则两车相碰撞时摩托车驾驶员的加速度大小为
其中碰撞时间为
解得
,因此摩托车驾驶员有生命危险。
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