专题24 机车的启动和运行-2014年高考物理80考点最新模拟题分类解析

2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题12 机车启动模型一、高考真题1．小明用额定功率为1200W 、最大拉力为300N 的提升装置，把静置于地面的质量为20kg 的重物竖直提升到高为85.2m 的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过25m /s 的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，g 取210m /s ，则提升重物的最短时间为（ ） A ．13.2s B ．14.2sC ．15.5sD ．17.0s【答案】C【详解】为了以最短时间提升重物，一开始先以最大拉力拉重物做匀加速上升，当功率达到额定功率时，保持功率不变直到重物达到最大速度，接着做匀速运动，最后以最大加速度做匀减速上升至平台速度刚好为零，重物在第一阶段做匀加速上升过程，根据牛顿第二定律可得22m 13002010m /s 5m /s 20T mg a m −−⨯=== 当功率达到额定功率时，设重物的速度为1v ，则有1m1200m /s 4m /s 300P v T ===额此过程所用时间和上升高度分别为1114s 0.8s 5v t a ===；221114m 1.6m 225v h a ===⨯重物以最大速度匀速时，有m 1200m /s 6m /s 200P P v Tmg====额额 重物最后以最大加速度做匀减速运动的时间和上升高度分别为m 3m 6s 1.2s 5v t a ===；22m 3m 6m 3.6m 225v h a ===⨯设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为2t ，该过程根据动能定理可得2222m 11122P t mgh mv mv −=−额又285.2m 1.6m 3.6m 80m h =−−=联立解得213.5s t =故提升重物的最短时间为min 1230.8s 13.5s 1.2s 15.5s t t t t =++=++=，C 正确，ABD 错误；故选C 。

2．“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。

专题02 机车启动问题1．(2017福建霞浦一中期中)升降机从地面上升，在一段时间内的速度随时间变化情况如下列图．如此升降机内一个重物受到的支持力的功率随时间变化的图象可能是如下图中的〔g取10m/s2〕〔〕【参考答案】．C2． (2016·江苏盐城高三模拟)把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车厢叫做动车。

而动车组是几节自带动力的车厢(动车)加几节不带动力的车厢(也叫拖车)编成一组。

假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。

假设2节动车加6节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h，如此9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为( ) A．120 km/h B．240 km/hC．360 km/h D．480 km/h【参考答案】．C【名师解析】假设开动2节动车带6节拖车，最大速度可达到120 km/h。

动车的功率为P，设每节车厢所受的阻力为F f，如此有2P＝8F f v，当开动9节动车带3节拖车时，有9P＝12F f v′，联立两式解得v′＝360 km/h故C正确。

3．(2016·曲阜师大附中高三一检)有一辆新颖电动汽车，总质量为1 000 kg。

行驶中，该车速度在14～20 m/s范围内保持恒定功率20 kW不变。

一位同学坐在驾驶员旁边观察车内里程表和速度表，记录了该车在位移120～400 m范围内做直线运动时的一组数据如下表，设汽车在上述范围内受到的阻力大小不变，如此( )s/m120160200240280320360400 v/(m·s－1)14.516.518.019.019.720.020.020.0A.该汽车受到的阻力为1 000 NB．位移120～320 m过程牵引力所做的功约为9.5×104 JC．位移120～320 m过程经历时间约为14.75 sD．该车速度在14～20 m/s范围内可能做匀加速直线运动【参考答案】．AC4．(2016·福建福州高三期中)质量为m的汽车行驶在平直的公路上，在运动过程中所受阻力不变。

《机械能守恒定律》 考点微专题3机车的两种启动问题一、知能掌握1．以额定功率启动(1)运动过程分析：假设汽车在平直的公路上行驶，所受阻力为定值f ，汽车等交通工具以额定功率启动后， 当汽车刚启动时速度v 很小，牵引力F 很大，汽车就向前加速，随速度v 的增加，牵引力v PF =会减小，加速度mf F a -=减小；所以，汽车要以恒定功率行驶，必定做加速度逐渐减小的变加速运动．当F ＝f 时加速度a ＝0，此时速度最大，且v max ＝Pf ；以后汽车就以v max 做匀速直线运动，其运动过程如下所示．(2)用图象可直观地描述这一运动过程，P-t 图、v －t 图象如图所示：(3)特点①只有当汽车的牵引力与所受的阻力大小相等时，才达到最大速度． ②在匀速运动之前，汽车是做加速度逐渐减小的变加速运动． 2．以恒定加速度启动(1)运动过程分析：汽车等交通工具以恒定加速度启动，即a ＝F －fm 保持不变，则牵引力应为恒力，而由公式P ＝Fv 知，随速度v 的增大，汽车的输出功率必将越来越大，但任何机械的输出功率的增大都是有限的，其极限为最大功率即额定功率，故机车的功率增加到额定功率以后能再以恒定的功率（额定功率）行驶，将保持不变；以后(同第一种启动方式)速度v 继续增加，但牵引力F 减小，直到减小到F ＝f 时，加速度a ＝0，机车的速度达到最大值'max f Pv =，此后以速度v max 保持匀速直线运动，运动过程如下所示．(2)用图象可直观地描述这一运动过程，P-t 图、v －t 图象如图所示：其中v 1=at 0为匀加速运动能达到的最大速度， 'max f Pv是汽车所能达到的最大速度。

(3)特点：①当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动．②当达到额定功率后做加速度减小的变加速运动，当加速度为零时达到最大速度． 3.两种启动方式分析技巧（1）掌握三个公式,：机车启动问题常用的三个公式，从运动学、动力学、功能关系分析①速度公式：v ＝at .②牛顿第二定律：F －F 阻＝ma .③牵引力功率公式：P ＝F ·v . 建立a-F-v 之间的关联，牛顿第二定律方程F-f=ma 联系着力和加速度,P=Fv 联系着力和速度.v ＝at 联系着速度和加速度 (2)抓住两个临界：①无论哪种启动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即v m =PF 阻.②机车以恒定加速度启动时,匀加速过程结束时功率达到最大,但速度不是最大,即v 1=P F <v m =PF 阻.(3)机车以恒定功率运行时,牵引力做的功W=Pt ,由动能定理得Pt-F 阻x=ΔE k ,用该式可求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度问题.说明：F 为牵引力，F 阻为机车所受恒定阻力．4.机车启动过程中几个物理量的求法(1)机车的最大速度vmax 的求法:机车达到最大速度时,a=0,即牵引力F 等于阻力f ，故v m =PF 阻.F(2)匀加速启动最长时间的求法:牵引力F=ma+f,匀加速阶段的最大速度V'fma +='额P v ,时间av t '=(3)瞬时加速度的求法:据F=P/v,求出对应瞬时速度v 的牵引力，则加速度a=(F-f)/m 5．解决机车启动问题时的四点注意(1)首先弄清是匀加速启动还是恒定功率启动，分别掌握两种启动的特点．①若是匀加速启动过程，机车功率是不断改变的，但该过程中的最大功率是额定功率，匀加速直线运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动．②若是以额定功率启动的过程，机车做加速度减小的加速运动，匀变速直线运动的规律不能用，速度最大值等于PF f，牵引力是变力，牵引力做的功可用W ＝Pt ，但不能用W ＝Fl cos θ计算．(2)分析机车启动问题时，要明确是功率不变还是加速度不变，注意找出在启动过程中不变的物理量与变化的物理量之间的关系.(3)对汽车、火车等机动车辆的启动问题，应明确P=Fv 中，P 为发动机的实际功率，机车正常行驶中实际功率小于或等于其额定功率;F 为发动机(机车)的牵引力，并非是机车所受的合外力;v 为瞬时速度.(4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足P ＝F f v m ，P 为机车的额定功率．F f 为机车所受的总阻力.6. 机车运动中的功率及图象问题 （1）分析功率的大小可用：①；②P=W/t（2）结合图象解决机动车运动过程中的功和功率问题，首先要明确不同力的功和功率。

[] A 单元 质点的直线运动A1 直线运动的概念、匀速直线运动23． [2014·浙江卷] 如图所示，装甲车在水平地面上以速度v 0＝20 m/s 沿直线前进，车上机枪的枪管水平，距地面高为h ＝1.8 m ．在车正前方竖直立一块高为两米的长方形靶，其底边与地面接触．枪口与靶距离为L 时，机枪手正对靶射出第一发子弹，子弹相对于枪口的初速度为v ＝800 m/s.在子弹射出的同时，装甲车开始匀减速运动，行进s ＝90 m 后停下．装甲车停下后，机枪手以相同方式射出第二发子弹．(不计空气阻力，子弹看成质点，重力加速度g 取10 m/s 2)第23题图(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小；(2)当L ＝410 m 时，求第一发子弹的弹孔离地的高度，并计算靶上两个弹孔之间的距离；(3)若靶上只有一个弹孔，求L 的范围．23．[答案] (1)209m/s 2 (2)0.55 m 0.45 m (3)492 m<L≤570 m [解析] 本题考查匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动等知识点和分析推理能力．[答案] (1)装甲车加速度a ＝v 202s ＝209m/s 2. (2)第一发子弹飞行时间t 1＝L v ＋v 0＝0.5 s 弹孔离地高度h 1＝h －12gt 21＝0.55 m 第二发子弹离地的高度h 2＝h －12g ⎝⎛⎭⎫L －s t 2＝1.0 m 两弹孔之间的距离Δh ＝h 2－h 1＝0.45 m.(3)第一发子弹打到靶的下沿时，装甲车离靶的距离为L 1L 1＝(v 0＋v )2h g＝492 m 第二发子弹打到靶的下沿时，装甲车离靶的距离为L 2L 2＝v 2h g＋s ＝570 m L 的范围 492 m<L ≤570 m.24． [2014·浙江卷] 某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示．一个半径为R ＝0.1 m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R 的金属棒OA ，A 端与导轨接触良好，O 端固定在圆心处的转轴上．转轴的左端有一个半径为r ＝R 3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动．圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m ＝0.5 kg 的铝块．在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.5 T ．a 点与导轨相连，b 点通过电刷与O 端相连．测量a 、b 两点间的电势差U 可算得铝块速度．铝块由静止释放，下落h ＝0.3 m 时，测得U ＝0.15 V ．(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g 取10 m/s 2)第24题图(1)测U 时，与a 点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失．24．[答案] (1)正极 (2)2 m/s (3)0.5 J[解析] 本题考查法拉第电磁感应定律、右手定则等知识和分析综合及建模能力．(1)正极(2)由电磁感应定律得U ＝E ＝ΔΦΔtΔΦ＝12BR 2Δθ U ＝12BωR 2 v ＝rω＝13ωR 所以v ＝2U 3BR＝2 m/s (3)ΔE ＝mgh －12mv 2 ΔE ＝0.5 J11． [2014·四川卷] 如图所示，水平放置的不带电的平行金属板p 和b 相距h ，与图示电路相连，金属板厚度不计，忽略边缘效应．p 板上表面光滑，涂有绝缘层，其上O 点右侧相距h 处有小孔K ；b 板上有小孔T ，且O 、T 在同一条竖直线上，图示平面为竖直平面．质量为m 、电荷量为－q (q >0)的静止粒子被发射装置(图中未画出)从O 点发射，沿p 板上表面运动时间t 后到达K 孔，不与板碰撞地进入两板之间．粒子视为质点，在图示平面内运动，电荷量保持不变，不计空气阻力，重力加速度大小为g .(1)求发射装置对粒子做的功；(2)电路中的直流电源内阻为r ，开关S 接“1”位置时，进入板间的粒子落在b 板上的A 点，A 点与过K 孔竖直线的距离为l .此后将开关S 接“2”位置，求阻值为R 的电阻中的电流强度；(3)若选用恰当直流电源，电路中开关S 接“1”位置，使进入板间的粒子受力平衡，此时在板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场(磁感应强度B 只能在0～B m ＝()21＋5m()21－2qt 范围内选取)，使粒子恰好从b 板的T 孔飞出，求粒子飞出时速度方向与b 板板面的夹角的所有可能值(可用反三角函数表示)．11．(1)mh 22t 2 (2)mh q （R ＋r ）⎝⎛⎭⎫g －2h 3l 2t 2 (3)0<θ≤arcsin 25[解析] (1)设粒子在p 板上做匀速直线运动的速度为v 0，有h ＝v 0t ①设发射装置对粒子做的功为W ，由动能定理得W ＝12mv 20② 联立①②可得 W ＝mh 22t2③ (2)S 接“1”位置时，电源的电动势E 0与板间电势差U 有E 0＝U ④板间产生匀强电场的场强为E ，粒子进入板间时有水平方向的速度v 0，在板间受到竖直方向的重力和电场力作用而做类平抛运动，设加速度为a ，运动时间为t 1，有U ＝Eh ⑤mg －qE ＝ma ⑥h ＝12at 21⑦ l ＝v 0t 1⑧S 接“2”位置，则在电阻R 上流过的电流I 满足I ＝E 0R ＋r⑨ 联立①④～⑨得I ＝mh q （R ＋r ）⎝⎛⎭⎫g －2h 3l 2t 2⑩ (3)由题意知此时在板间运动的粒子重力与电场力平衡，当粒子从K 进入板间后立即进入磁场做匀速圆周运动，如图所示，粒子从D 点出磁场区域后沿DT 做匀速直线运动，DT 与b 板上表面的夹角为题目所求夹角θ，磁场的磁感应强度B 取最大值时的夹角θ为最大值θm ，设粒子做匀速圆周运动的半径为R ，有qv 0B ＝mv 0R○11 过D 点作b 板的垂线与b 板的上表面交于G ，由几何关系有DG ＝h －R (1＋cos θ)○12 TG ＝h ＋R sin θ○13 tan θ＝sin θcos θ＝DG TG○14 联立①○11～○14，将B ＝B m 代入，求得 θm ＝arcsin 25○15 当B 逐渐减小，粒子做匀速圆周运动的半径为R 也随之变大，D 点向b 板靠近，DT 与b 板上表面的夹角θ也越变越小，当D 点无限接近于b 板上表面时，粒子离开磁场后在板间几乎沿着b 板上表面运动而从T 孔飞出板间区域，此时B m >B >0满足题目要求，夹角θ趋近θ0，即θ0＝0○16则题目所求为 0<θ≤arcsin 25○17A2 匀变速直线运动的规律及应7． (15分)[2014·重庆卷] 题7图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图，首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月球表面高度为h 1处悬停(速度为0，h 1远小于月球半径)；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h 2处的速度为v ；此后发动机关闭，探测器仅受重力下落到月面，已知探测器总质量为m (不包括燃料)，地球和月球的半径比为k 1，质量比为k 2，地球表面附近的重力加速度为g ，求：题7图(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小；(2)从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化．7．[答案] (1)k 21k 2g v 2＋2k 21gh 2k 2 (2)12mv 2－k 21k 2mg (h 1－h 2) 本题利用探测器的落地过程将万有引力定律，重力加速度概念，匀变速直线运动，机械能等的概念融合在一起考查．设计概念比较多，需要认真审题．[解析] (1)设地球质量和半径分别为M 和R ，月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M ′、R ′和g ′，探测器刚接触月面时的速度大小为v t . 由mg ′＝G M ′m R ′2和mg ＝G Mm R 2得g ′＝k 21k 2g 由v 2t －v 2＝2g ′h 2得v t ＝v 2＋2k 21gh 2k 2 (2)设机械能变化量为ΔE ，动能变化量为ΔE k ，重力势能变化量为ΔE p .由ΔE ＝ΔE k ＋ΔE p有ΔE ＝12m (v 2＋2k 21gh 2k 2)－m k 21k 2gh 1得ΔE ＝12mv 2－k 21k 2mg (h 1－h 2) 23． [2014·浙江卷] 如图所示，装甲车在水平地面上以速度v 0＝20 m/s 沿直线前进，车上机枪的枪管水平，距地面高为h ＝1.8 m ．在车正前方竖直立一块高为两米的长方形靶，其底边与地面接触．枪口与靶距离为L 时，机枪手正对靶射出第一发子弹，子弹相对于枪口的初速度为v ＝800 m/s.在子弹射出的同时，装甲车开始匀减速运动，行进s ＝90 m 后停下．装甲车停下后，机枪手以相同方式射出第二发子弹．(不计空气阻力，子弹看成质点，重力加速度g 取10 m/s 2)第23题图(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小；(2)当L ＝410 m 时，求第一发子弹的弹孔离地的高度，并计算靶上两个弹孔之间的距离；(3)若靶上只有一个弹孔，求L 的范围．23．[答案] (1)209m/s 2 (2)0.55 m 0.45 m (3)492 m<L≤570 m [解析] 本题考查匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动等知识点和分析推理能力．[答案] (1)装甲车加速度a ＝v 202s ＝209m/s 2. (2)第一发子弹飞行时间t 1＝L v ＋v 0＝0.5 s 弹孔离地高度h 1＝h －12gt 21＝0.55 m 第二发子弹离地的高度h 2＝h －12g ⎝⎛⎭⎫L －s t 2＝1.0 m 两弹孔之间的距离Δh ＝h 2－h 1＝0.45 m.(3)第一发子弹打到靶的下沿时，装甲车离靶的距离为L 1L 1＝(v 0＋v )2h g＝492 m 第二发子弹打到靶的下沿时，装甲车离靶的距离为L 2L 2＝v 2h g＋s ＝570 m L 的范围 492 m<L ≤570 m.10．在如图所示的竖直平面内，水平轨道CD 和倾斜轨道GH 与半径r ＝944m 的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点，GH与水平面的夹角θ＝37°.过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度B＝1.25 T；过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场，电场方向水平向右，电场强度E＝1×104 N/C.小物体P1质量m＝2×10－3kg、电荷量q＝＋8×10－6C，受到水平向右的推力F＝9.98×10－3N的作用，沿CD向右做匀速直线运动，到达D点后撤去推力．当P1到达倾斜轨道底端G点时，不带电的小物体P2在GH顶端静止释放，经过时间t＝0.1 s与P1相遇．P1与P2与轨道CD、GH 间的动摩擦因数均为μ＝0.5，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，物体电荷量保持不变，不计空气阻力．求：(1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小；(2)倾斜轨道GH的长度s.10．(1)4 m/s(2)0.56 m[解析] (1)设小物体P1在匀强磁场中运动的速度为v，受到向上的洛伦兹力为F1，受到的摩擦力为f，则F1＝qvB①f＝μ(mg－F1)②由题意，水平方向合力为零F－f＝0③联立①②③式，代入数据解得v＝4 m/s④(2)设P1在G点的速度大小为v G，由于洛伦兹力不做功，根据动能定理qEr sin θ－mgr(1－cos θ)＝12mv2G－12mv2⑤P1在GH上运动，受到重力、电场力和摩擦力的作用，设加速度为a1，根据牛顿第二定律qE cos θ－mg sin θ－μ(mg cos θ＋qE sin θ)＝ma1⑥P 1与P 2在GH 上相遇时，设P 1在GH 上运动的距离为s 1，则s 1＝v G t ＋12a 1t 2⑦ 设P 2质量为m 2，在GH 上运动的加速度为a 2，则m 2g sin θ－μm 2g cos θ＝m 2a 2⑧P 1与P 2在GH 上相遇时，设P 2在GH 上运动的距离为s 2，则s 2＝12a 2t 2⑨ 联立⑤～⑨式，代入数据得s ＝s 1＋s 2⑩s ＝0.56 m ○11 2．（2014·安徽安庆联考）如图X1-2所示，在水平面上有一个质量为m 的小物块，在某时刻给它一个初速度，使其沿水平面做匀减速直线运动，其依次经过A 、B 、C 三点，最终停在O 点．A 、B 、C 三点到O 点的距离分别为L 1、L 2、L 3，小物块由A 、B 、C 三点运动到O 点所用的时间分别为t 1、t 2、t 3.则下列结论正确的是( )图X1-2A.L 1t 1＝L 2t 2＝L 3t 3B.L 1t 21＝L 2t 22＝L 3t 23C.L 1t 1＜L 2t 2＜L 3t 3D. L 1t 21＜L 2t 22＜L 3t 232．B [解析] 小物块由A 点到O 点的匀减速直线运动可看成由O 点到A 点的初速度为0的匀加速直线运动，由位移规律，分别有L 1＝12at 21、L 2＝12at 22和L 3＝12at 33，联立以上各式可得L 1t 21＝L 2t 22＝L 3t 23，选项B 正确． 8．（2014·安徽“江淮十校”联考）测速仪上装有超声波发射和接收装置，如图X1-9所示，B 为测速仪，A 为汽车，两者相距335 m ，某时刻B 发出超声波，同时A 由静止开始做匀加速直线运动，当B 接收到反射回来的超声波信号时，A 、B 相距355 m ．已知声速为340 m/s ，则汽车的加速度大小为( )图X1-9A ．20 m/s 2 B. 10 m/s 2 C ．5 m/s 2 D. 无法计算8．B [解析] 设超声波来回传播的总时间为t ，汽车运动的加速度为a ，声速为v ，则v ·t 2－12a ⎝⎛⎭⎫t 22＝335 m ，12at 2＝355 m －335 m ，联立以上二式解得t ＝2 s ，a ＝10 m/s 2，选项B 正确．9.（ 2014·江西景德镇二检）如图X1-10所示，物体从O 点由静止开始做匀加速直线运动，途经A 、B 、C 三点，其中|AB |＝2 m ，|BC |＝3 m ．若物体通过AB 和BC 这两段位移的时间相等，则O 、A 两点之间的距离等于( )图X1-10A.98 mB.89 mC.34 mD.43m 9．A [解析] 设物体的加速度为a ，经过A 点时的速度为v A ，由A 点到B 点所用的时间为t ，则x AB ＝v A t ＋12at 2＝2 m ，x AC ＝v A ·2t ＋12a (2t )2＝5 m ，联立以上二式解得at 2＝1 m ，v A t ＝1.5 m ，而||OA ＝v 2A 2a ＝98m ，选项A 正确．A3 自由落体运动A4 竖直上抛运动A5 运动图象5． [2014·重庆卷] 以不同的初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一个物体所受空气阻力大小与物体的速率成正比，下列分别用虚线和实线描述两物体运动的v －t 图像可能正确的是( )A BC D5．D[解析] 本题考查v－t图像．当不计阻力上抛物体时，物体做匀减速直线运动，图像为一倾斜直线，因加速度a＝－g，故该倾斜直线的斜率的绝对值等于g.当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时，对上升过程，由牛顿第二定律得－mg－kv＝ma，可知物体做加速度逐渐减小的减速运动，通过图像的斜率比较，A错误．从公式推导出，上升过程中，|a|>g，当v＝0时，物体运动到最高点，此时a＝－g，而B、C图像的斜率的绝对值均小于g，故B、C错误，D正确．1．[2014·天津卷] 质点做直线运动的速度—时间图像如图所示，该质点()A．在第1秒末速度方向发生了改变B．在第2秒末加速度方向发生了改变C．在前2秒内发生的位移为零D．第3秒末和第5秒末的位置相同1．D[解析] 本题考查了学生的读图能力．应用图像判断物体的运动情况，速度的正负代表了运动的方向，A错误；图线的斜率代表了加速度的大小及方向，B错误；图线与时间轴围成的图形的面积代表了物体的位移，C错误，D正确．15．[2014·山东卷] 一质点在外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图像如图所示．在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()A．t1B．t2C．t3D．t415．AC[解析] 本题考查的是速度图像．速度图像中某点的切线的斜率表示加速度．t1时刻速度为正，加速度也为正，合外力与速度同向；t2时刻速度为正，加速度为负，合外力与速度反向；t3时刻速度为负，加速度也为负，合外力与速度同向；t4时刻速度为负，加速度为正，合外力与速度反向．选项A 、C 正确．14． [2014·新课标Ⅱ卷] 甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶．在t ＝0到t ＝t 1的时间内，它们的v －t 图像如图所示．在这段时间内( )A ．汽车甲的平均速度比乙的大B ．汽车乙的平均速度等于v 1＋v 22C ．甲乙两汽车的位移相同D ．汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增大14．A [解析] v －t 图像中图线与横轴围成的面积代表位移，可知甲的位移大于乙的位移，而时间相同，故甲的平均速度比乙的大，A 正确，C 错误；匀变速直线运动的平均速度可以用v 1＋v 22来表示，乙的运动不是匀变速直线运动，所以B 错误；图像的斜率的绝对值代表加速度的大小，则甲、乙的加速度均减小，D 错误．13． [2014·广东卷] 图6是物体做直线运动的v －t 图像，由图可知，该物体( )A ．第1 s 内和第3 s 内的运动方向相反B ．第3 s 内和第4 s 内的加速度相同C ．第1 s 内和第4 s 内的位移大小不相等D ．0～2 s 和0～4 s 内的平均速度大小相等13．B [解析] 0～3 s 内物体一直沿正方向运动，故选项A 错误；v －t 图像的斜率表示加速度，第3 s 内和第4 s 内图像斜率相同，故加速度相同，选项B 正确；v －t 图像图线与时间轴包围的面积表示位移的大小，第1 s 内和第4 s 内对应的两个三角形面积相等，故位移大小相等，选项C 错误；第3 s 内和第4 s 内对应的两个三角形面积相等，故位移大小相等，方向相反，所以0～2 s 和0～4 s 内位移相同，但时间不同，故平均速度不相等，选项D 错误．14． [2014·全国卷] 一质点沿x 轴做直线运动，其v －t 图像如图所示．质点在t ＝0时位于x ＝5 m 处，开始沿x 轴正向运动．当t ＝8 s 时，质点在x 轴上的位置为( )A ．x ＝3 mB ．x ＝8 mC ．x ＝9 mD ．x ＝14 m14．B [解析] 本题考查v －t 图像. v －t 图像与x 轴围成的面积表示位移，即位移为s 1－s 2＝3 m ，由于初始坐标是5 m ，所以t ＝8 s 时质点在x 轴上的位置为x ＝3 m ＋5 m ＝8 m ，因此B 正确．6．（2014·广东江门调研）跳伞运动员从高空悬停的直升机上跳下，运动员沿竖直方向运动的v -t 图像如图X1-6所示，下列说法正确的是( )图X1-6A ．运动员在0～10 s 的平均速度大于10 m/sB ．15 s 末开始运动员处于静止状态C ．10 s 末运动员的速度方向改变D ．10～15 s 运动员做加速度逐渐减小的减速运动6．AD [解析] 由图可知，运动员在0～10 s 的位移大于其在这段时间内做匀加速运动的位移，则平均速度大于202m/s ＝10 m/s ，选项A 正确；15 s 后速度的大小恒定，运动员做匀速运动，选项B 错误； 10 s 末的速度最大，方向不变，选项C 错误；10～15 s 图线的斜率减小，运动员做加速度逐渐减小的减速运动，选项D 正确．图X1-77．（2014·上海松江期末）如图X1-7所示，汽车以10 m/s的速度匀速驶向路口，当行驶至距路口停车线20 m处时，还有3 s绿灯就要熄灭．而该汽车在绿灯熄灭时刚好停在停车线处，则汽车运动的速度—时间图像可能是图X1-8中的()图X1-87．BC[解析] 汽车运动的速度—时间图线与坐标轴所围成图形的面积表示位移，所以，v-t图像可能是图B或图C.A6追及与相遇问题A7实验：研究匀变速直线运动(长度的测量)19．[2014·福建卷Ⅰ] (1)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.19．[答案] (1)60.10 4.20[解析] 金属杆的长度通过毫米刻度尺读出来，毫米刻度尺读数时要读到最小刻度的下一位，即要有估读数位，如图甲所示，读数为60.10 cm ，其中最后一个“0”为估读数；金属杆的直径通过游标卡尺读出来，游标卡尺的读数是主尺读数加上游标尺的读数，注意没有估读，如图乙所示，读数为：4 mm ＋10×0.02 mm ＝4.20 mm.22． [2014·全国卷] 现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示．拍摄时频闪频率是10 Hz ；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x 1、x 2、x 3、x 4.已知斜面顶端的高度h 和斜面的长度s .数据如下表所示．重力加速度大小g 取9.80 m/s 2.单位：cm根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a ＝________m/s 2(保留3位有效数字)．(2)因为______________________，可知斜面是粗糙的．22．(1)4.30(填“4.29”或“4.31”同样给分) (2)物块加速度小于g h s＝5.88 m/s 2(或：物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)[解析] (1)根据逐差法求出加速度a ＝（x 3＋x 4）－（x 1＋x 2）（2T ）2＝4.30 m/s 2. (2)根据牛顿第二定律，物块沿光滑斜面下滑的加速度a ′＝g sin θ＝g h s＝5.88 m/s 2，由于a ＜a ′，可知斜面是粗糙的．A8 直线运动综合1．[2014·天津卷] 质点做直线运动的速度—时间图像如图所示，该质点()A．在第1秒末速度方向发生了改变B．在第2秒末加速度方向发生了改变C．在前2秒内发生的位移为零D．第3秒末和第5秒末的位置相同1．D[解析] 本题考查了学生的读图能力．应用图像判断物体的运动情况，速度的正负代表了运动的方向，A错误；图线的斜率代表了加速度的大小及方向，B错误；图线与时间轴围成的图形的面积代表了物体的位移，C错误，D正确．23．(18分)[2014·山东卷] 研究表明，一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0＝0.4 s，但饮酒会导致反应时间延长．在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0＝72 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L＝39 m，减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动．取重力加速度的大小g取10 m/s2.求：图甲图乙(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间；(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值．23．[答案] (1)8 m/s2 2.5 s(2)0.3 s(3)41 5[解析] (1)设减速过程中汽车加速度的大小为a，所用时间为t，由题可得初速度v0＝20m/s ，末速度v t ＝0，位移s ＝25 m ，由运动学公式得v 20＝2as ①t ＝v 0a② 联立①②式，代入数据得a ＝8 m/s 2③t ＝2.5 s ④(2)设志愿者反应时间为t ′，反应时间的增加量为Δt ，由运动学公式得L ＝v 0t ′＋s ⑤Δt ＝t ′－t 0⑥联立⑤⑥式，代入数据得Δt ＝0.3 s ⑦(3)设志愿者所受合外力的大小为F ，汽车对志愿者作用力的大小为F 0，志愿者质量为m ，由牛顿第二定律得F ＝ma ⑧由平行四边形定则得F 20＝F 2＋(mg )2⑨联立③⑧⑨式，代入数据得F 0mg ＝415⑩ 10．（2014·湖北黄冈期末）某人在相距10 m 的A 、B 两点间练习折返跑，他在A 点由静止出发跑向B 点，到达B 点后立即返回A 点．设加速过程和减速过程都是匀变速运动，加速过程和减速过程的加速度大小分别是4 m/s 2和8 m/s 2，运动过程中的最大速度为4 m/s ，从B 点返回的过程中达到最大速度后即保持该速度运动到A 点，求：(1)从B 点返回A 点的过程中以最大速度运动的时间；(2)从A 点运动到B 点与从B 点运动到A 点的平均速度的大小之比．10．(1)2 s (2)1213[解析] (1)设此人从静止到加速至最大速度时所用的时间为t 1，加速运动的位移大小为x 1，从B 点返回A 点的过程中做匀速运动的时间为t 2，A 、B 两点间的距离为L ，由运动学公式可得v m ＝a 1t 1x 1＝v m 2t 1 L －x 1＝ v m t 2联立以上各式并代入数据可得t 2＝2 s.(2)设此人从A 点运动到B 点的过程中做匀速运动的时间为t 3，减速运动的位移大小为x 2，减速运动的时间为t 4，由运动学方程可得v m ＝a 2t 4x 2＝v m 2t 4 L －x 1－x 2＝ v m t 3v AB v BA ＝t 1＋t 2t 1＋t 3＋t 4联立以上各式并代入数据可得v AB v BA ＝1213.。