精品解析:北京市第十二中学2026-2027学年高一上学期10月统一练习物理试题
2026-10-12
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内容正文:
北京十二中2026-2027学年第一学期高一年级10月统一练习
物理
本试卷共6页,满分100分。考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题纸上,在试卷上作答无效。考试结束后,将答题纸交回。
第一部分 选择题(共42分)
一、单项选择题(本题共6个小题,在每小题所给的四个选项中,只有一个选项符合题意。每小题3分,共18分)
1. 2025年9月3日,26架直-19武装直升机精确排列成“80”数字造型,飞越天安门广场上空,“80”字样直接呼应纪念抗战胜利80周年的主题,与悬挂“正义必胜”、“和平必胜”、“人民必胜”条幅的直-8L运输直升机梯队共同传递和平理念,下列说法正确的是( )
A. 选天安门广场地面观众为参考系,飞机是静止的
B. 选编队中某飞机为参考系,编队中其它飞机是匀速运动的
C. 计算飞机沿直线飞行的速度时,可将其视为质点
D. 若飞机在空中翻滚,对飞机进行动作分析时,可将其视为质点
2. 一个可以看成质点的物体在水平面上运动,建立平面直角坐标系,物体在、、、、、末的位置坐标分别为、、、、、,依次连接各位置,图中未标注其他时刻的位置,下列说法正确的是( )
A. 各点之间的连线为物体的运动轨迹
B. 物体在第内和第内的路程相等
C. 物体在第内和第内的位移相同
D. 物体在前内的位移大小小于最后内的位移大小
3. 驾驶员驾驶货车8∶00从地出发,当天10∶00到达地,两地的直线距离为100 km,里程表显示的里程数比直线距离多了,行驶过程中某时刻速度表盘的示数是,则下列说法正确的是( )
A. 该车全程的位移大小为
B. “”指的是平均速率
C. 货车从地到地的平均速度大小为
D. 货车从地到地的平均速率为
4. 质点沿直线运动,其加速度恒定,若在内速率从变为,则其加速度大小( )
A. 一定是 B. 一定是
C. 可能是 D. 可能是
5. 关于匀变速直线运动,下列说法正确的是( )
A. 若物体的加速度为,该物体的速度每秒减小
B. 相邻的相等时间间隔内的位移相等
C. 任意相等时间内的速度变化量都相等
D. 速度与运动时间成正比
6. a、b两物体的位移与时间的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. a物体的速度逐渐增大
B. b物体做的是匀加速运动
C. 时间内,a经过的路程比b的大
D. 时间内,a、b的平均速度相等
二、多项选择题(本题共6个小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题意。全部选对得4分,选对但不全得2分,有选错或不答的得0分。)
7. 甲的位移与时间图像和乙的速度与时间图像分别如图甲、乙所示,则这两个物体在内的运动情况是( )
A. 甲做往返运动,它的位移为零
B. 甲的运动方向不变,它的位移为
C. 乙做往返运动,它的位移为零
D. 乙在末和末的速度相同
8. 一物体做匀加速直线运动,第内的位移为,第内的位移为,以下说法正确的是( )
A. 物体运动的加速度为 B. 这两秒内的平均速度为
C. 第末的瞬时速度为 D. 物体运动的初速度为
9. 一列高铁列车即将出站,列车共16节车厢。站台上有个人与列车的前端对齐,列车启动时,此人开始计时,经过第一节车厢驶过此人,假设列车做匀加速直线运动,则( )
A. 第一节车厢末端与第三节车厢末端经过观察者的速度之比是
B. 整列列车驶过此人所用的时间为24s
C. 第一节车厢与第三节车厢经过观察者所用时间之比是
D. 最后7节车厢经过此人所用的时间约为6s
10. 一个小孩在蹦床上做游戏,从高处落到蹦床上后又被弹回到原高度。在他从高处开始下落到弹回至原高度的整个过程中,运动的速度随时间变化的图像如图所示。图中段和段为直线,取向下为正方向,下面判断正确的是( )
A. 在段向上做加速度减小的加速运动
B. 在段向下做加速度增大的减速运动
C. 在段向下做匀减速运动
D. 时刻小孩运动到最低点
11. 汽车在平直的公路上行驶,发现险情紧急刹车,汽车立即做匀减速直线运动直到停止,已知汽车刹车时第1s内的位移为13m,在最后1s内的位移为2m,则下列说法正确的是( )
A. 汽车在第1s末的速度可能为10m/s
B. 汽车加速度大小可能为3m/s2
C. 汽车在第1s末的速度一定为11m/s
D. 汽车的加速度大小一定为4m/s2
12. 宇航员的训练、竞技体育的指导、汽车和电梯的设计等多种工作都用到急动度的概念。急动度j是描述加速度a随时间t变化快慢的物理量,即,它可以用来反映乘客乘坐交通工具时的舒适程度,当交通工具的急动度为零时乘客感觉最舒适。如图所示为某新能源汽车从静止开始启动的一小段时间内的急动度j随时间t变化的规律。则有( )
A. 0~5.0s时间内汽车的加速度增加得越来越快
B. 5.0~10.0s时间内汽车匀加速运动
C. 12.0s时刻汽车的加速度为零
D. 10.0~12.0s时间内汽车加速度的增加量大小为0.8m/s2
第二部分 非选择题(共58分)
13. 某同学用图1所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后,接通电源,释放小车,打出一条纸带。舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每隔四个点取一个计数点,如图2中0、1、2……7点所示。
(1)实验中,除打点计时器、小车、长木板、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,还必须使用的有___________。
A.电压合适的50Hz交流电源 B.电压可调的直流电源
C.刻度尺 D.秒表 E.天平
(2)某同学计算出打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度,并在图3上画出坐标点。请帮助他计算打下计数点6时小车的速度v =___________m/s,并在图3中标出计数点6对应的坐标点,作出v-t图线__________。
(3)根据图3,测得小车的加速度a =___________m/s2(结果保留2位有效数字)。
(4)某同学把这条纸带每隔T = 0.1s 剪断,得到若干短纸条,测得长度依次为L1、L2……L7(单位:m)。再把这些纸条并排贴在一张纸上。如图4所示,使这些纸条的下端对齐,作为时间轴,并以纸带的宽度代表T的时间间隔。这些短纸条上端的中心点近似在一条直线上,该同学把它们连接起来作出图线①。若将图线①转化为小车的v-t图像。则图4中纵坐标位置标出的速度值为___________ (用题中的字母表示)。该同学发现每段短纸条上的第2个点,也近似在同一条直线上,如图线②所示。若测得图线②的斜率为k,则小车加速度a与斜率k的关系式___________。
14. 一辆汽车以v0=10m/s的速度在平直公路上匀速运动,刹车后经过2s速度变为6m/s,若将刹车过程视为匀减速直线运动,求:
(1)汽车匀减速运动的加速度;
(2)汽车前2s内通过的位移大小;
(3)从开始刹车起,汽车在6s内发生的位移大小。
15. 一辆汽车由静止开始在平直的公路上行驶,其运动过程的图像如图1所示。求:
(1)a.汽车在和两段时间的加速度大小;
b.汽车在时间内的位移大小。
(2)有研究表明,汽车启动或制动时加速度平稳变化使人感到舒服,为此有以下两种设计:
a.让汽车的加速度随时间均匀变化,如图2所示是一辆汽车由静止开始启动过程中加速度随时间变化的图像,求汽车启动后末速度大小及第内的速度变化量大小;
b.让汽车的加速度随位移均匀变化,如图3所示是一辆汽车制动过程加速度随位移变化的图像,汽车制动距离为,求汽车制动的初速度大小。
16. 智能交通控制中,为提升通行效率,某些路段设置了“绿波带”,能使以一定速度行驶的车辆连续绿灯通行。小明选取某平直道路相邻三个路口A、B、C的信号灯进行模拟研究(如图),路口间距。三个路口绿灯、红灯持续时间均为30 s。时,A的绿灯开启;时,B的绿灯开启;时,C的绿灯开启。时,车由静止从A开始做匀加速直线运动直到速度大小为,之后一直做匀速直线运动并依次通过B、C路口。车视为质点,不计通过路口的时间,不考虑黄灯时间。
(1)求车做匀加速直线运动的平均速度大小。
(2)若时,车刚好通过B路口,求车做匀加速直线运动的位移大小。
(3)若车在内通过C路口,求车做匀加速直线运动的加速度大小范围。
17. 速度和加速度等运动学概念,是伽利略首先建立起来的。伽利略相信,自然界的规律简洁明了。他从这个信念出发,猜想物体从静止开始下落的运动一定是一种最简单的变速运动,它的速度应该是均匀变化的。他考虑了两种可能:第一种是速度的变化对时间来说是均匀的,定义加速度,其中和分别表示一段时间内的初速度和末速度:第二种是速度的变化对位移来说是均匀的,定义加速度,其中和分别表示一段位移内的初速度和末速度。
(1)在第二种“匀变速”直线运动中,若且保持不变,求位移中点瞬时速度(用和表示);
(2)在第二种“匀变速”直线运动中,若且保持不变,请判断并说明与该运动相对应的“第一种加速度”会有怎样的变化?
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北京十二中2026-2027学年第一学期高一年级10月统一练习
物理
本试卷共6页,满分100分。考试时长90分钟。考生务必将答案写在答题纸上,在试卷上作答无效。考试结束后,将答题纸交回。
第一部分 选择题(共42分)
一、单项选择题(本题共6个小题,在每小题所给的四个选项中,只有一个选项符合题意。每小题3分,共18分)
1. 2025年9月3日,26架直-19武装直升机精确排列成“80”数字造型,飞越天安门广场上空,“80”字样直接呼应纪念抗战胜利80周年的主题,与悬挂“正义必胜”、“和平必胜”、“人民必胜”条幅的直-8L运输直升机梯队共同传递和平理念,下列说法正确的是( )
A. 选天安门广场地面观众为参考系,飞机是静止的
B. 选编队中某飞机为参考系,编队中其它飞机是匀速运动的
C. 计算飞机沿直线飞行的速度时,可将其视为质点
D. 若飞机在空中翻滚,对飞机进行动作分析时,可将其视为质点
【答案】C
【解析】
【详解】A.选天安门广场地面观众为参考系,飞机是运动的,故A错误;
B.选编队中某飞机为参考系,编队中其它飞机是静止的,故B错误;
C.计算飞机沿直线飞行的速度时,飞机大小可忽略不计,可将其视为质点,故C正确;
D.飞机在空中翻滚,对飞机进行动作分析时,飞机大小不可忽略不计,不可将其视为质点,故D错误。
故选C。
2. 一个可以看成质点的物体在水平面上运动,建立平面直角坐标系,物体在、、、、、末的位置坐标分别为、、、、、,依次连接各位置,图中未标注其他时刻的位置,下列说法正确的是( )
A. 各点之间的连线为物体的运动轨迹
B. 物体在第内和第内的路程相等
C. 物体在第内和第内的位移相同
D. 物体在前内的位移大小小于最后内的位移大小
【答案】D
【解析】
【详解】A.各点之间的连线表示位置变化的折线,并不一定是物体实际的运动轨迹。物体在第末到第末之间可能做曲线运动,也可能做折线运动,故A错误;
B.只知道物体在第内和第内的初末位置,不知道中间的运动轨迹,所以无法确定物体实际走过的路程,无法判断这两段时间内的路程是否相等,故B错误;
C.第4s内的位移
第5s内的位移
第 4s 内和第5s内的位移大小相等,但方向不同,故C错误;
D.物体在前内的位移大小为,最后内的位移大小为,则物体在前内的位移大小小于最后内的位移大小,故D正确;
故选D。
3. 驾驶员驾驶货车8∶00从地出发,当天10∶00到达地,两地的直线距离为100 km,里程表显示的里程数比直线距离多了,行驶过程中某时刻速度表盘的示数是,则下列说法正确的是( )
A. 该车全程的位移大小为
B. “”指的是平均速率
C. 货车从地到地的平均速度大小为
D. 货车从地到地的平均速率为
【答案】D
【解析】
【详解】A.位移是由初位置指向末位置的有向线段,其大小等于、两地的直线距离,即;是货车实际运动轨迹的长度,是路程,A错误;
B.速度表盘的示数反映的是某一时刻货车运动的快慢,指的是瞬时速率(瞬时速度的大小),不是全程的平均速率,B错误;
C.货车从地到地的位移大小为,从8:00到10:00所用时间,则平均速度大小为,不是,C错误;
D.货车从地到地的路程为,则平均速率为,D正确。
故选D。
4. 质点沿直线运动,其加速度恒定,若在内速率从变为,则其加速度大小( )
A. 一定是 B. 一定是
C. 可能是 D. 可能是
【答案】C
【解析】
【详解】加速度为矢量,定义式为,速率是速度的大小,需分两种情况计算,规定初速度方向为正方向:
若末速度方向不变,大小为
若末速度方向改变,大小为
综上加速度大小可能为或
故选C。
5. 关于匀变速直线运动,下列说法正确的是( )
A. 若物体的加速度为,该物体的速度每秒减小
B. 相邻的相等时间间隔内的位移相等
C. 任意相等时间内的速度变化量都相等
D. 速度与运动时间成正比
【答案】C
【解析】
【详解】A.加速度为负值,仅表示加速度的方向与规定的正方向相反。若物体的初速度方向也为负值,则物体做匀加速直线运动,速度大小是每秒增加,故A错误;
B.匀变速直线运动的位移公式为,在连续相等的时间间隔T内,位移之差为恒量。只要加速度,匀加速时相邻的相等时间间隔内的位移逐渐增大,匀减速时相邻的相等时间间隔内的位移逐渐减小,故B错误;
C.根据加速度的定义式,,在任意相等时间内,速度的变化量必然相等,故C正确;
D.匀变速直线运动的速度公式为,当初速度,速度与运动时间成正比。当初速度时,速度与时间是线性关系,但不是正比关系,故D错误。
故选C。
6. a、b两物体的位移与时间的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. a物体的速度逐渐增大
B. b物体做的是匀加速运动
C. 时间内,a经过的路程比b的大
D. 时间内,a、b的平均速度相等
【答案】D
【解析】
【详解】AB.位移—时间图像(图像)只能描述直线运动,图像的斜率表示速度,故a物体的速度逐渐减小,b物体速度不变,做匀速直线运动,故AB错误;
C.由图可知,在时间内,两物体的位移均随时间单调增加,说明两物体均做单向直线运动。对于单向直线运动,路程等于位移的大小。因为两物体位移相等,所以路程也相等,故C错误;
D.平均速度等于位移与时间的比值,即。在时间内,两物体的初位置相同(均为 ),末位置也相同(纵坐标相等),所以位移相等,所用时间也相等,故平均速度相等,故D正确;
故选D。
二、多项选择题(本题共6个小题,每小题4分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题意。全部选对得4分,选对但不全得2分,有选错或不答的得0分。)
7. 甲的位移与时间图像和乙的速度与时间图像分别如图甲、乙所示,则这两个物体在内的运动情况是( )
A. 甲做往返运动,它的位移为零
B. 甲的运动方向不变,它的位移为
C. 乙做往返运动,它的位移为零
D. 乙在末和末的速度相同
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.甲图是位移—时间()图像,图像的斜率表示速度。甲图是一条倾斜直线,斜率恒定且为正,说明甲做匀速直线运动,运动方向不变。其位移为,故A错误,B正确;
C.乙图是速度—时间()图像,速度的正负表示运动方向。乙的速度先为负值后为正值,说明乙做往返运动。图像与时间轴围成的面积表示位移,则乙在内的位移为,故C正确;
D.乙做匀变速直线运动,加速度
末的速度
末的速度
两时刻速度大小相等但方向相反,故速度不同,故D错误。
故选BC。
8. 一物体做匀加速直线运动,第内的位移为,第内的位移为,以下说法正确的是( )
A. 物体运动的加速度为 B. 这两秒内的平均速度为
C. 第末的瞬时速度为 D. 物体运动的初速度为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据匀变速直线运动连续相等时间内位移差公式
相邻1s内位移差
时间间隔,代入得,故A正确;
B.两秒总位移为,总时间为,平均速度,故B错误;
C.第3s内的平均速度等于2.5s时刻的瞬时速度,即
第3s末速度,故C正确;
D.第2s内的平均速度等于1.5s时刻的瞬时速度,即
由
代入得,故D错误。
故选AC。
9. 一列高铁列车即将出站,列车共16节车厢。站台上有个人与列车的前端对齐,列车启动时,此人开始计时,经过第一节车厢驶过此人,假设列车做匀加速直线运动,则( )
A. 第一节车厢末端与第三节车厢末端经过观察者的速度之比是
B. 整列列车驶过此人所用的时间为24s
C. 第一节车厢与第三节车厢经过观察者所用时间之比是
D. 最后7节车厢经过此人所用的时间约为6s
【答案】BD
【解析】
【详解】A.设每节车厢的长度为L,列车的加速度为a,则根据匀变速规律,可得
则第一节车厢末端与第三节车厢末端经过观察者的速度之比为,故A错误;
B.根据匀变速运动规律,可得
设此列车共有16节车厢,则有
可得,故B正确;
C.根据匀变速运动规律,可得
则第一节车厢与第三节车厢经过观察者所用时间之比为。故C错误;
D.由上述可知前9节车厢经过所用时间为,则
故
故最后7节车厢经过此人所用的时间约为,故D正确。
故选BD。
10. 一个小孩在蹦床上做游戏,从高处落到蹦床上后又被弹回到原高度。在他从高处开始下落到弹回至原高度的整个过程中,运动的速度随时间变化的图像如图所示。图中段和段为直线,取向下为正方向,下面判断正确的是( )
A. 在段向上做加速度减小的加速运动
B. 在段向下做加速度增大的减速运动
C. 在段向下做匀减速运动
D. 时刻小孩运动到最低点
【答案】BD
【解析】
【详解】A.在段,速度为正(向下),且速度继续增大,说明小孩向下做加速运动;图线斜率绝对值逐渐减小,说明加速度大小减小。所以段是向下做加速度减小的加速运动,不是向上加速,故A错误;
B.在段,速度为正(向下)且逐渐减小,说明小孩向下做减速运动;图线斜率绝对值逐渐增大,说明加速度大小增大。所以段是向下做加速度增大的减速运动,故B正确;
C.在段,速度为负(向上),图线为直线,说明加速度恒定且方向向下,小孩向上做匀减速运动,不是向下,故C错误;
D.时刻速度为零,且之前速度为正向下减小,之后速度为负向上增大,说明此时小孩运动到最低点,故D正确。
故选BD。
11. 汽车在平直的公路上行驶,发现险情紧急刹车,汽车立即做匀减速直线运动直到停止,已知汽车刹车时第1s内的位移为13m,在最后1s内的位移为2m,则下列说法正确的是( )
A. 汽车在第1s末的速度可能为10m/s
B. 汽车加速度大小可能为3m/s2
C. 汽车在第1s末的速度一定为11m/s
D. 汽车的加速度大小一定为4m/s2
【答案】CD
【解析】
【详解】BD.采用逆向思维可知,汽车的刹车过程可以反过来看成是初速度为零的匀加速直线运动,故由题可知,汽车最后1s内的位移为2m,则
代入数据得
B错误,D正确;
AC.车刹车时第1s内的位移为13m,则
代入数据可得
汽车在第一秒末的速度为
解得
A错误,C正确。
故选CD。
12. 宇航员的训练、竞技体育的指导、汽车和电梯的设计等多种工作都用到急动度的概念。急动度j是描述加速度a随时间t变化快慢的物理量,即,它可以用来反映乘客乘坐交通工具时的舒适程度,当交通工具的急动度为零时乘客感觉最舒适。如图所示为某新能源汽车从静止开始启动的一小段时间内的急动度j随时间t变化的规律。则有( )
A. 0~5.0s时间内汽车的加速度增加得越来越快
B. 5.0~10.0s时间内汽车匀加速运动
C. 12.0s时刻汽车的加速度为零
D. 10.0~12.0s时间内汽车加速度的增加量大小为0.8m/s2
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据题意,由图可知,0~5.0s时间内汽车的急动度增加,则汽车的加速度增加的越来越快,故A正确;
B.根据题意,由图可知,5.0~10.0s时间内汽车的急动度不变,则汽车的加速度均匀增大,汽车做变加速运动,故B错误;
C.根据题意可知,j-t图像的面积表示加速度的变化量,汽车从静止开始启动,由图可知,0∼12s内,图像的面积为正值,则汽车在12.0s时刻的加速度比开始启动时的加速度增加了,加速度不为0,故C错误;
D.j-t图像的面积表示加速度的变化量,10.0~12.0s时间内汽车加速度的变化量大小为:
故D正确。
故选AD。
第二部分 非选择题(共58分)
13. 某同学用图1所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后,接通电源,释放小车,打出一条纸带。舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每隔四个点取一个计数点,如图2中0、1、2……7点所示。
(1)实验中,除打点计时器、小车、长木板、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,还必须使用的有___________。
A.电压合适的50Hz交流电源 B.电压可调的直流电源
C.刻度尺 D.秒表 E.天平
(2)某同学计算出打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度,并在图3上画出坐标点。请帮助他计算打下计数点6时小车的速度v =___________m/s,并在图3中标出计数点6对应的坐标点,作出v-t图线__________。
(3)根据图3,测得小车的加速度a =___________m/s2(结果保留2位有效数字)。
(4)某同学把这条纸带每隔T = 0.1s 剪断,得到若干短纸条,测得长度依次为L1、L2……L7(单位:m)。再把这些纸条并排贴在一张纸上。如图4所示,使这些纸条的下端对齐,作为时间轴,并以纸带的宽度代表T的时间间隔。这些短纸条上端的中心点近似在一条直线上,该同学把它们连接起来作出图线①。若将图线①转化为小车的v-t图像。则图4中纵坐标位置标出的速度值为___________ (用题中的字母表示)。该同学发现每段短纸条上的第2个点,也近似在同一条直线上,如图线②所示。若测得图线②的斜率为k,则小车加速度a与斜率k的关系式___________。
【答案】 ①. AC ②. 0.57 ③. ④. 0.42##0.43##0.44 ⑤. ⑥. a=2.5k
【解析】
【详解】(1)[1]必须使用电压合适的50Hz交流电源给打点计时器供电,需要用刻度尺测量计数点之间的距离,故选AC。
(2)[2]因电源频率为50Hz,每隔四个点取一个计数点,故相邻两计时点之间的时间间隔为0.1s,则打下计数点6时小车的速度为
[3]如图所示
(3)[4]小车的加速度为
故测量结果范围为0.42m/s2~0.44m/s2。
(4)[5]因为剪断的纸带所用的时间都是T=0.1s,即时间T相等,所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的瞬时速度,即纸带的高度之比等于中间时刻瞬时速度之比。则图4中纵坐标位置标出的速度值为
[6] 图线的斜率表示加速度,可知小车加速度a与斜率k的关系式为。
14. 一辆汽车以v0=10m/s的速度在平直公路上匀速运动,刹车后经过2s速度变为6m/s,若将刹车过程视为匀减速直线运动,求:
(1)汽车匀减速运动的加速度;
(2)汽车前2s内通过的位移大小;
(3)从开始刹车起,汽车在6s内发生的位移大小。
【答案】(1),方向与初速度方向相反
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
规定初速度方向为正方向,根据速度时间公式
代入数据解得加速度
加速度大小为,方向与初速度方向相反。
【小问2详解】
根据匀变速直线运动的位移公式
代入数据解得前内通过的位移大小
【小问3详解】
汽车速度减为零所需的时间
因为,所以汽车在前已经停止运动,其在内的位移等于内的位移。根据位移公式
代入数据解得
15. 一辆汽车由静止开始在平直的公路上行驶,其运动过程的图像如图1所示。求:
(1)a.汽车在和两段时间的加速度大小;
b.汽车在时间内的位移大小。
(2)有研究表明,汽车启动或制动时加速度平稳变化使人感到舒服,为此有以下两种设计:
a.让汽车的加速度随时间均匀变化,如图2所示是一辆汽车由静止开始启动过程中加速度随时间变化的图像,求汽车启动后末速度大小及第内的速度变化量大小;
b.让汽车的加速度随位移均匀变化,如图3所示是一辆汽车制动过程加速度随位移变化的图像,汽车制动距离为,求汽车制动的初速度大小。
【答案】(1)a.,;b.
(2)a.3m/s;0.75m/s;b.
【解析】
【小问1详解】
a.v-t图像的斜率等于加速度,则汽车在时间的加速度大小
在时间的加速度大小
b.图像与坐标轴围成的面积等于位移,可知汽车在时间内的位移大小
【小问2详解】
a.因a-t图像与坐标轴围成的面积等于速度的变化量,可知汽车启动后2s末速度大小
同理第2s内的速度变化就是1s到2s之间三角形的面积,第2s内的速度变化量大小
b.根据
由图像可知
可得汽车制动的初速度大小
16. 智能交通控制中,为提升通行效率,某些路段设置了“绿波带”,能使以一定速度行驶的车辆连续绿灯通行。小明选取某平直道路相邻三个路口A、B、C的信号灯进行模拟研究(如图),路口间距。三个路口绿灯、红灯持续时间均为30 s。时,A的绿灯开启;时,B的绿灯开启;时,C的绿灯开启。时,车由静止从A开始做匀加速直线运动直到速度大小为,之后一直做匀速直线运动并依次通过B、C路口。车视为质点,不计通过路口的时间,不考虑黄灯时间。
(1)求车做匀加速直线运动的平均速度大小。
(2)若时,车刚好通过B路口,求车做匀加速直线运动的位移大小。
(3)若车在内通过C路口,求车做匀加速直线运动的加速度大小范围。
【答案】(1)7.5m/s (2)150m
(3)
【解析】
【小问1详解】
对于匀变速直线运动,某段过程的平均速度满足
汽车由静止开始匀加速,初速度 ,末速度 ,因此平均速度:
【小问2详解】
汽车从A到B总位移 ,总用时 。设匀加速时间为 ,则匀速运动的时间为
总位移可表示为匀加速位移加匀速位移:
解得
因此匀加速位移:
【小问3详解】
汽车从A到C总位移 ,要求总运动时间 。 设匀加速加速度为,则匀加速到的时间
匀加速位移
总位移满足:
代入数值整理得:
化简后得到总时间与加速度的关系:
当 时,对应加速度最小值:
当 时,对应加速度最大值:
校验通过B灯时,是否闯红灯:
加速到最大速度时,最大位移
说明到B之前已达到最大速度;
车通过B的时刻满足,同理可得与加速度的关系:
B的绿灯窗口为
结合得到的,代入的表达式可得:
当时,;当时,。
即满足B路口绿灯通行的要求,不存在闯红灯的情况。
因此加速度范围为
17. 速度和加速度等运动学概念,是伽利略首先建立起来的。伽利略相信,自然界的规律简洁明了。他从这个信念出发,猜想物体从静止开始下落的运动一定是一种最简单的变速运动,它的速度应该是均匀变化的。他考虑了两种可能:第一种是速度的变化对时间来说是均匀的,定义加速度,其中和分别表示一段时间内的初速度和末速度:第二种是速度的变化对位移来说是均匀的,定义加速度,其中和分别表示一段位移内的初速度和末速度。
(1)在第二种“匀变速”直线运动中,若且保持不变,求位移中点瞬时速度(用和表示);
(2)在第二种“匀变速”直线运动中,若且保持不变,请判断并说明与该运动相对应的“第一种加速度”会有怎样的变化?
【答案】(1)
(2),加速度与速度成正比。速度随运动过程不断增大,随速度增大而增大。
【解析】
【小问1详解】
在位移内,初速度,末速度,依题意得
对位移的后半程,位移中点瞬时速度为,则有
联立得
【小问2详解】
设初速度为,某个位置处的速度为
由得,
第二种“匀变速”直线运动相对应的“第一种加速度”
即,加速度与速度成正比。
若且保持不变,由得,速度随运动过程不断增大,随速度增大而增大。
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