内容正文:
4.速度变化快慢的描述——加速度
A组 教材夯基础
1.(人教版教材科学漫步改编)有研究发现,轿车的加速度变化情况将影响乘客的舒适度,即加速度变化得越慢,乘客就会感到越舒适,加速度变化得越快,乘客就会感到越不舒适。若引入一个新物理量来表示加速度变化的快慢,则依据运动学定义方法,“加速度的变化率”为( )
A. B. C. D.
2.(人教版教材课后习题改编)(多选)下列说法正确的是( )
A.匀速运动的汽车的加速度等于0,而速度却不等于0
B.两物体相比,一个物体的速度变化量比较大,其加速度一定较大
C.物体向东运动,但加速度可能向西
D.物体做直线运动,后一阶段的加速度比前一阶段小,则速度一定比前一阶段小
3.(人教版教材课后习题改编)图中的三条直线a、b、c描述了A、B、C三个物体的运动,则( )
A.物体C的加速度方向为正方向
B.物体C的加速度大小为4 m/s2
C.物体B的加速度最大
D.物体A的加速度最大
4.(人教版教材课后习题改编)以下描述了四个不同的运动过程:
①一架超音速飞机以500 m/s的速度在天空沿直线匀速飞行了10 s;
②一辆自行车以3 m/s的速度从某一陡坡的顶端加速冲下,经过3 s到达坡路底端时,速度变为12 m/s;
③一只蜗牛由静止开始爬行,经过0.2 s,获得了0.002 m/s的速度;
④一列动车在离开车站加速行驶中,用了100 s,使速度由72 km/h增加到144 km/h。
下列说法正确的是( )
A.以上四个运动过程,速度最大的是动车
B.以上四个运动过程,速度变化量最大的是飞机
C.以上四个运动过程,加速度最大的是自行车
D.以上四个运动过程,加速度最小的是蜗牛
5.加速度是矢量,其正负代表加速度的方向。( )
6.如果速度为零,则加速度一定也为零。( )
7.由公式a=可知,加速度a的大小与Δv成正比,与Δt成反比。( )
8.加速度减小,速度就减小,加速度增大,速度就增大。( )
B组 单一知识点
知识点1 加速度概念的理解
9.(2024河南驻马店期末)交警叔叔在给高一新生上交通安全课:“同学们,平时在骑车时应注意安全,避免急停急起。”下列物理量中描述“急停急起”最恰当的一个是( )
A.瞬时速度 B.瞬时速率
C.速度改变量 D.加速度
10.(2025广州阶段练习)关于加速度的理解,下列说法正确的是( )
A.汽车启动的一瞬间,速度为零,加速度也为零
B.汽车的加速度为-5 m/s2,表明汽车在做减速运动
C.汽车速度变化越大,加速度越大
D.汽车速度变化越快,加速度越大
知识点2 加速度的方向
11.(2025浙江湖州期末)如图所示,汽车在做直线运动过程中,原来的速度为v1,经过一小段时间后,速度变为v2,在图中以v1的箭头端为起点,以v2的箭头端为终点作出新的有向线段,以此表示速度变化量Δv,以下说法正确的是( )
A.汽车做加速直线运动
B.汽车加速度a与v1方向相同
C.汽车加速度a与Δv方向相同
D.若汽车做变速直线运动,则加速度a与Δv成正比
知识点3 从v-t图像看加速度
12. (明易错)(2024湖南娄底期末)一个物体做变速直线运动的v-t图像如图所示,下列说法中正确的是( )
A.在AB段时物体处于静止状态
B.前2 s内的运动方向与第5 s内的运动方向相反
C.第5 s内的加速度为-4 m/s2
D.OA段的加速度方向与速度方向相反
13.(2025太原期中改编)如图所示是一个物体运动的v-t图像。下列说法正确的是( )
A.物体的加速度越来越小
B.物体的速度先增大后减小
C.物体的加速度越来越大
D.在相等的时间间隔内,速度的变化量越来越大
知识点4 速度、速度变化量与加速度的关系
14.(2025成都月考)质点做直线运动过程中某时刻的速度v=-5 m/s,加速度a=-3 m/s2,且加速度逐渐减小到零,下列说法正确的是( )
A.质点做加速直线运动,当加速度减小到零时,速度达到最大值
B.因为质点加速度逐渐减小,所以质点做减速直线运动
C.因为质点的加速度为负,所以质点做减速直线运动
D.质点做减速直线运动,当加速度减小为零时,速度可能为最小值
15.(2024陕西商洛模拟预测)(多选)礼花弹从专用炮筒中射出后,在4 s末到达离地面100 m的最高点时炸开,构成各种美丽的图案,如图所示。有关礼花弹腾空的过程,以下说法正确的是( )
A.礼花弹的速度越大,加速度不一定越大
B.礼花弹的速度变化越快,加速度一定越大
C.礼花弹的速度变化量越大,加速度一定越大
D.某时刻速度为零,其加速度一定为零
知识点5 加速度的分析与计算
16.(2025长沙期中)汽车的“G值”是一个用来量化某一加速区间汽车加速性能的参数,测试中,“G值”是在一定加速区间测得的加速度的平均值除以重力加速度g得到的数。某型号汽车在0到100 km/h加速性能测试中,测得的加速时间是6.2 s,重力加速度g取9.8 m/s2,由此推算,该车的“G值”约为( )
A.1.6 B.1.0
C.0.46 D.0.30
17.(2025济南期中)2024年5月8日,中国选手朱雪莹在巴黎奥运会选拔赛中以56.89分的好成绩夺冠,在蹦床比赛中,她从高处自由落下,以大小为8 m/s的竖直速度着网,与网作用后,沿着竖直方向以大小为10 m/s的速度弹回,已知朱雪莹与网接触的时间Δt=1.0 s,则朱雪莹在与网接触的这段时间内加速度的大小和方向分别为( )
A.18.0 m/s2,竖直向上
B.8.0 m/s2,竖直向上
C.10.0 m/s2,竖直向下
D.2.0 m/s2,竖直向下
18.(2024广东肇庆期中)如图所示,子弹和足球的初速度均为12 m/s,方向水平向右。设它们与木板作用的时间都是0.1 s。
(1)子弹击穿木板后速度大小变为6 m/s,方向不变,求子弹击穿木板时的加速度;
(2)足球与木板作用后反向弹回的速度大小为6 m/s,求足球与木板碰撞反弹时的加速度。
C组 综合知识点
19.(2025天津津南期中)(多选)一辆汽车正以30 m/s的速度在平直的公路上行驶,遇到紧急情况急刹车,刹车后汽车轮胎在地面上划出一道长为40 m的刹车痕迹,刹车过程所用时间为2 s。以行驶方向为正方向,关于汽车刹车过程,下列说法正确的是( )
A.汽车刹车过程的速度变化量为-30 m/s
B.汽车刹车过程的平均速度大小为15 m/s
C.汽车刹车过程的平均加速度大小为15 m/s2
D.汽车刹车过程的加速度方向与速度变化量的方向相同
20. (明易错)(2024广东中山模拟)(多选)拍球是小孩子喜欢玩的一项游戏。如图所示,小孩在离地0.6 m的位置向下拍球,球落地时的速度大小为4 m/s,接触地面后弹起时的速度大小为3 m/s,反弹后上升的最大高度为0.45 m。假设球与地面的接触时间为0.1 s,取竖直向下为正方向,不计空气阻力,小球可视为质点,则( )
A.与地面接触这段时间内球的速度变化量为1 m/s
B.与地面接触这段时间内平均加速度为-70 m/s2
C.从开始拍球到小球弹到最高点的位移为0.15 m
D.从开始拍球到小球弹到最高点的路程为0.15 m
21.(2025北京朝阳期末改编)甲、乙两辆摩托车在一条东西方向的平直公路上行驶,以向东为正方向,两辆摩托车的v-t图像如图所示。由图可知( )
A.在0~6 s内,两辆摩托车运动方向相反
B.5 s时甲车的速度小于乙车的速度
C.在0~6 s内,甲车的加速度大于乙车的加速度
D.在0~6 s内,两辆摩托车的加速度方向相反
22.()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,其大小为500g,g取10 m/s2,以醒世人,意思是如果行车加速度超过此值,将有生命危险,这么大的加速度,一般情况下车辆是达不到的,但如果发生交通事故,将会达到这一数值。一辆以72 km/h的速度行驶的货车与一辆以54 km/h的速度行驶的摩托车相向而行,试问:
(1)若发生碰撞时,摩托车驾驶员被以与碰撞前货车相同的速度撞飞,碰撞时间为2.1×10-3 s,则摩托车驾驶员是否有生命危险?
(2)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4 s、3 s,则货车的加速度与摩托车的加速度大小之比为多少?
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4.速度变化快慢的描述——加速度
教材改编题
1.C “加速度的变化率”表示的是加速度变化的快慢,所以,“加速度的变化率”应该等于加速度的变化量与时间的比值,即,C正确。
2.AC 匀速运动的汽车的速度不为0,且速度不变化,则加速度等于0,A正确;若物体速度变化量较大,但用时很长,则加速度可能较小,B错误;物体向东减速运动时,其加速度向西,C正确;物体做加速度减小的加速运动时,加速度是逐渐减小的,但速度是一直增大的,D错误。
3.D v-t图像的斜率表示加速度,c图线的斜率a==-0.25 m/s2,加速度的正负表示方向,则物体C的加速度方向为负方向,选项A、B错误;由题图可知,a图线的倾斜程度最大,则物体A的加速度最大,b图线的倾斜程度最小,则物体B的加速度最小,选项C错误,D正确。
4.C 超音速飞机的速度为500 m/s,速度变化量为0,加速度为0;自行车到达坡路底端时速度为12 m/s,速度变化量为Δv=12 m/s-3 m/s=9 m/s,加速度为a==3 m/s2;蜗牛的末速度为0.002 m/s,速度变化量也为0.002 m/s,加速度为a'== m/s2=0.01 m/s2;动车的末速度为v2=144 km/h=40 m/s,初速度为v1=72 km/h=20 m/s,速度变化量为Δv″=v2-v1=20 m/s,加速度为a″==0.2 m/s2。综上所述,速度最大的是飞机,速度变化量最大的是动车,加速度最大的是自行车,加速度最小的是飞机。故选C。
易错易混辨析
5.√ 6.✕ 7.✕
8.✕ a、v同向时加速,反向时减速。若a、v同向,即使a减小,v仍然在增大;若a、v反向,即使a在增大,v仍然在减小。
9.D “急停急起”指速度变化快,而描述速度变化快慢的物理量是加速度,D正确。
10.D 汽车启动的一瞬间,汽车的速度为零,加速度一定不为零,故A错误;汽车的加速度为-5 m/s2,若以向前为正方向,当汽车倒车时,速度方向与加速度方向相同,则汽车做加速运动,故B错误;根据加速度的定义式a=可知,虽然Δv大,但Δt更大时,a可以很小,故C错误;加速度表示速度变化的快慢,汽车速度变化越快,则加速度越大,故D正确。
11.C 由图可知v1>v2,故汽车做减速直线运动,A错误;根据加速度定义式a=可知,汽车加速度a与Δv方向相同,汽车加速度a与v1方向相反,故B错误,C正确;加速度的定义式为a=,但a与Δv无决定关系,故D错误。
12.C AB段速度为4 m/s,即AB段时物体处于匀速运动状态,选项A错误;由v-t图像可知,前2 s内的速度与第5 s内的速度均为正值,即两段时间内的运动方向相同,选项B错误;v-t图像斜率代表加速度,由题图可知,第5 s内的加速度为a== m/s2=-4 m/s2,选项C正确;OA段的加速度与速度均为正值,方向相同,选项D错误。
易错警示 本题容易错选B项,一定要区分纵坐标的物理意义与图像斜率的物理意义:只要物体的速度始终为正值,物体的运动方向就始终是正方向;v-t图像斜率的正、负改变表示物体的加速度方向发生了变化。
13.A 根据v-t图像的斜率表示加速度可知,物体的加速度逐渐减小,故A正确,C错误;由图可知,物体的速度一直增大,故B错误;由图可知,在相等的时间间隔内,速度的变化量越来越小,故D错误。
14.A 由题意可知,质点做直线运动过程中某时刻的速度方向与加速度的方向相同,质点做加速直线运动,由于加速度逐渐减小,则质点做加速度减小的加速直线运动,在加速度减小为0时,质点的速度达到最大,故A正确,B、C、D错误。
15.AB 解题关键 速度、速度的变化量和加速度表示不同的物理意义。
解题思路 速度越大指运动得越快,不能说明速度变化越快,即加速度不一定越大,故A正确;根据加速度表示物体速度变化的快慢,可知礼花弹的速度变化越快,加速度一定越大,故B正确;加速度等于速度变化量与对应时间的比值,速度变化量大,不能说明加速度大,故C错误;竖直向上运动的礼花弹在最高点时速度为零,但其加速度不为零,故D错误。
16.C 由于v=100 km/h= m/s,则汽车的加速度为a=≈4.48 m/s2,该车的“G值”为≈0.46,故选C。
17.A 以竖直向上为正方向,朱雪莹在与网接触的这段时间内加速度为a== m/s2=18.0 m/s2,可知加速度大小为18.0 m/s2,方向竖直向上。故选A。
18.答案 (1)60 m/s2,与初速度的方向相反
(2)180 m/s2,与初速度的方向相反
解题思路 (1)令子弹初速度方向为正方向,则子弹的初速度v1=12 m/s,末速度v2=6 m/s,则
加速度a1== m/s2=-60 m/s2
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反
(2)令足球初速度方向为正方向,则足球的初速度v3=12 m/s,末速度v4=-6 m/s,则
加速度a2== m/s2=-180 m/s2
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反
19.ACD 速度变化量等于末速度减初速度,则汽车刹车过程的速度变化量为Δv=0-30 m/s=-30 m/s,故A正确;汽车刹车过程的平均速度为== m/s=20 m/s,故B错误;由加速度定义式a=可知,汽车刹车过程的加速度方向与速度变化量的方向相同,代入数据可得汽车刹车过程的平均加速度为a= m/s2=-15 m/s2,即汽车刹车过程的平均加速度大小为15 m/s2,故C、D正确。
20.BC 以球为研究对象,则v1=4 m/s,v2=-3 m/s,与地面接触这段时间内球的速度变化量为Δv=v2-v1=-7 m/s,故A错误;与地面接触这段时间内的平均加速度为a==-70 m/s2,故B正确;位移为由初位置指向末位置的有向线段,从开始拍球到小球弹到最高点的位移为0.6 m-0.45 m=0.15 m,故C正确;路程为轨迹长度,从开始拍球到小球弹到最高点的路程为0.6 m+0.45 m=1.05 m,故D错误。
易错警示 求加速度时注意矢量的方向
在公式a=中,a、v0、v都是矢量,分析求解时,首先要规定某一方向为正方向,然后确定其他物理量的方向,若与规定正方向相同则为正值,与规定正方向相反则为负值,切勿盲目套用公式。
21.D
22.答案 (1)见解题思路 (2)1∶1
解题思路 (1)两车碰撞过程中,取摩托车的初速度方向为正方向,摩托车的速度变化量为Δv=v2-v1=-72 km/h-54 km/h=-20 m/s-15 m/s=-35 m/s,
两车相碰撞时摩托车驾驶员的加速度为a==≈-16 667 m/s2=-1 666.7g,
1 666.7g>500g,因此摩托车驾驶员有生命危险。
(2)设货车、摩托车的加速度大小分别为a1、a2,根据加速度定义得a1=,a2=,所以a1∶a2=∶=∶=1∶1。
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