【优化探究】2017届高三物理新课标高考一轮复习第1章-第1讲 运动的描述 (30)

匀变速直线运动的规律[随堂反馈]1．(2015·高考江苏卷)如图所示，某“闯关游戏”的笔直通道上每隔8 m 设有一个关卡，各关卡同步放行和关闭，放行和关闭的时间分别为5 s 和2 s ．关卡刚放行时，一同学立即在关卡1处以加速度2 m/s 2由静止加速到2 m/s ，然后匀速向前，则最先挡住他前进的关卡是( )A ．关卡2B ．关卡3C ．关卡4D ．关卡5解析：关卡刚放行时，该同学加速的时间t ＝v a ＝1 s ，运动的距离x 1＝12at 2＝1 m ，然后以2m/s 的速度匀速运动，经4 s 运动的距离为8 m ，因此第1个5 s 内运动距离为9 m ，过了关卡2，到关卡3时再用时3.5 s ，大于2 s ，因此能过关卡3，运动到关卡4前共用时12.5 s ，而运动到第12 s 时，关卡关闭，因此被挡在关卡4前，C 正确． 答案：C2．(多选)一物体以初速度v 0做匀减速运动，第1 s 内通过的位移x 1＝3 m ，第2 s 内通过的位移x 2＝2 m ，又经过位移x 3物体的速度减小为0，则下列说法中正确的是( ) A ．初速度v 0的大小为2.5 m/s B ．加速度a 的大小为1 m/s 2C ．位移x 3的大小为1.125 mD ．位移x 3内的平均速度大小为0.75 m/s解析：由Δx ＝aT 2可得加速度a ＝－1 m/s 2，B 正确．第1 s 末的速度v 1＝x 1＋x 22T＝2.5 m/s ，得初速度v 0＝v 1－at ＝3.5 m/s ，A 错误．物体速度由2.5 m/s 减小到0所需时间t ＝Δva＝2.5 s ，则经过位移x 3的时间t 3为1.5 s ，且x 3＝－12at 23＝1.125 m ，C 正确．位移x 3内的平均速度v ＝x 3t 3＝0.75 m/s ，D 正确． 答案：BCD3.(多选)一根轻质细线将两个薄铁垫圈A 、B 连接起来，一同学用手固定B ，此时A 、B 间距为3L ，A 距地面为L ，如图所示．由静止释放A 、B ，不计空气阻力，从开始释放到A 落地历时t 1，A 落地前瞬间速率为v 1，从A 落地到B 落在A 上历时t 2，B 落在A 上前瞬间速率为v 2，则( )A ．t 1＞t 2B ．t 1＝t 2C ．v 1∶v 2＝1∶2D ．v 1∶v 2＝1∶3解析：对A 有L ＝12gt 21，且v 1＝gt 1，对B 有3L ＋L ＝12g (t 1＋t 2)2，且v 2＝g (t 1＋t 2)，联立解得t 1＝t 2，v 1∶v 2＝1∶2，B 、C 正确． 答案：BC4．(多选)在一次救灾活动中，一辆救灾汽车由静止开始做匀加速直线运动，在运动了8 s 之后，由于前方突然有巨石滚下并堵在路中央，所以又紧急刹车，匀减速运动经4 s 停在巨石前．关于汽车的运动情况，下列说法正确的是( ) A ．加速、减速中的加速度大小之比为a 1∶a 2＝2∶1 B ．加速、减速中的平均速度大小之比为v 1∶v 2＝1∶1 C ．加速、减速中的位移之比为x 1∶x 2＝2∶1 D ．加速、减速中的加速度大小之比为a 1∶a 2＝1∶3解析：汽车由静止运动8 s ，又经4 s 停止，加速阶段的末速度与减速阶段的初速度相等，由v ＝at ，知a 1t 1＝a 2t 2，a 1a 2＝12，A 、D 错误；又由v 2＝2ax 知a 1x 1＝a 2x 2，x 1x 2＝a 2a 1＝21，C 正确；由 v ＝v2知v 1∶v 2＝1∶1，B 正确．答案：BC5.如图所示，一长为l 的长方体木块在水平面上以加速度a 做匀加速直线运动，先后经过位置1、2.位置1、2之间有一定的距离，木块通过位置1、2所用时间分别为t 1和t 2.求：(1)木块经过位置1、位置2的平均速度大小． (2)木块前端P 在1、2之间运动所需时间． 解析：(1)由平均速度公式v ＝ΔxΔt得 木块经过位置1时的平均速度：v 1＝l t 1 木块经过位置2时的平均速度：v 2＝l t 2(2)方法一：由平均速度等于中间时刻的瞬时速度得P 端经过位置1后t 12时刻的速度为v 1，则P 端经过位置1时的速度：v 1＝v 1－a ·t 12同理，P 端经过位置2时的速度：v 2＝v 2－a ·t 22由速度公式得v 2＝v 1＋at解得t ＝l a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2－1t 1＋t 1－t 22方法二：设木块P 端距位置1的距离为x 1，距位置2的距离为x 2，P 端到位置1、2的时间分别为t 1′和t 2′，由x ＝12at 2得x 1＝12at 1′2x 1＋l ＝12a (t 1＋t 1′)2 x 2＝12at 2′2x 2＋l ＝12a (t 2＋t 2′)2解得t 1′＝l at 1－t 12，t 2′＝l at 2－t 22故木块前端P 在1、2之间运动所需时间为t ＝t 2′－t 1′＝l a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2－1t 1＋t 1－t 22.答案：(1)l t 1l t 2 (2)l a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2－1t 1＋t 1－t 22[课时作业]一、单项选择题1．伽利略在对自由落体运动的研究过程中，开创了如图所示的一套科学研究方法，其中方框2和方框4中的方法分别是( ) 观察现象→2→逻辑推理→4→修正推广→…… A ．提出假设，实验检验 B ．数学推理，实验检验 C ．实验检验，数学推理 D ．实验检验，合理外推解析：根据伽利略对自由落体运动研究的实际顺序可知，A 正确． 答案：A2．质点做直线运动的位移x 与时间t 的关系为x ＝5t ＋t 2(各物理量均采用国际单位制单位)，则该质点( )A ．第1 s 内的位移是5 mB ．前2 s 内的平均速度是6 m/sC ．任意相邻的1 s 内位移差都是1 mD ．任意1 s 内的速度增量都是2 m/s解析：根据质点做直线运动的位移与时间的关系式x ＝5t ＋t 2可知，质点做匀加速直线运动，初速度为5 m/s ，加速度为2 m/s 2，在第1 s 内的位移是x ＝6 m ，A 错误；前2 s 内的平均速度为v ＝x t ＝5t ＋t 2t＝5＋t ＝(5＋2)m/s ＝7 m/s ，B 错误；因为质点做匀变速直线运动，应该满足公式Δx ＝x 2－x 1＝aT 2，任意相邻的1 s 内的位移差都是2 m ，C 错误；任意1 s内的速度增量就等于加速度大小，D 正确． 答案：D3．滑板爱好者由静止开始沿一斜坡匀加速下滑，经过斜坡中点时的速度为v ，则到达斜坡底端时的速度为( ) A.2v B.3v C ．2vD.5v解析：由匀变速直线运动的中间位置的速度公式v x2＝v 20＋v22，有v ＝0＋v 2底2，得v 底＝2v ，所以只有A 项正确． 答案：A4．汽车进行刹车试验，若速率从8 m/s 匀减速至零，需用时间1 s ，按规定速率为8 m/s 的汽车刹车后拖行路程不得超过5.9 m ，那么上述刹车试验的拖行路程是否符合规定( ) A ．拖行路程为8 m ，符合规定 B ．拖行路程为8 m ，不符合规定 C ．拖行路程为4 m ，符合规定 D ．拖行路程为4 m ，不符合规定解析：由x ＝v 02t 可得，汽车刹车后的拖行路程为x ＝82×1 m＝4 m ＜5.9 m ，选项C 正确．答案：C5．(2014·高考上海卷)在离地高h 处，沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球，它们的初速度大小均为v ，不计空气阻力，两球落地的时间差为( ) A.2vgB.v gC.2h vD.h v解析：根据竖直上抛运动的对称性，可知向上抛出的小球落回到出发点时的速度也是v ，之后的运动与竖直下抛的物体运动情况相同．因此上抛的小球与下抛的小球运动的时间差为t ＝－v －v －g ＝2v g ，A 项正确．答案：A6．(2016·石家庄质检)如图所示，一小滑块(可视为质点)沿足够长的斜面以初速度v 向上做匀变速直线运动，依次经A 、B 、C 、D 到达最高点E ，已知AB ＝BD ＝6 m ，BC ＝1 m ，滑块从A 到C 和从C 到D 所用的时间都是2 s ．设滑块经B 、C 时的速度分别为v B 、v C ，则( )A ．v C ＝6 m/sB ．v B ＝8 m/sC ．DE ＝3 mD ．从D 到E 所用时间为4 s 解析：由 x AC －x CD ＝at 2得a ＝x AC －x CDt 2＝＋－－22 m/s 2＝0.5 m/s 2，滑块由A 至C的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则v C ＝x AD t ＝6＋62×2m/s ＝3 m/s ，A 错误；由v 2B －v 2C ＝2ax BC ，得v B ＝10 m/s ，B 错误；由v 2B ＝2ax BE 得x BE ＝10 m ，故x DE ＝x BE －x BD ＝4 m ，C 错误；由x DE ＝12at 2DE 得t DE ＝4 s ，D 正确．答案：D 二、多项选择题7.如图所示，小球从竖直砖墙某位置由静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了如图中1、2、3、4、5…所示的小球运动过程中每次曝光的位置．连续两次曝光的时间间隔均为T ，每块砖的厚度为d ，根据图中的信息，下列判断正确的是( )A ．位置“1”是小球释放的初始位置B ．小球做匀加速直线运动C ．小球下落的加速度为d T2 D ．小球在位置“3”的速度为7d2T解析：由题图可知相邻时间间隔内通过的位移分别为2d 、3d 、4d 、5d ，所以小球做匀加速直线运动，位置“1”不是小球释放的初始位置，由位移差Δx ＝aT 2得小球下落的加速度为a ＝d T 2，小球在位置“3”的速度为v ＝x t ＝3d ＋4d 2T ＝7d 2T，故B 、C 、D 均正确． 答案：BCD8．物体做匀加速直线运动，在时间T 内通过位移x 1到达A 点，接着在时间T 内又通过位移x 2到达B 点，则物体( )A ．在A 点的速度大小为x 1＋x 22TB ．在B 点的速度大小为3x 2－x 12TC ．运动的加速度为2x 1T2D ．运动的加速度为x 1＋x 2T 2解析：匀变速直线运动全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则v A ＝v ＝x 1＋x 22T，A 正确．设物体的加速度为a ，则x 2－x 1＝aT 2，所以a ＝x 2－x 1T 2，C 、D 均错误．物体在B 点的速度大小为v B ＝v A ＋aT ，代入数据得v B ＝3x 2－x 12T ，B 正确．答案：AB9．将甲、乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出，抛出时间相隔2 s ，它们运动的v -t 图线分别如直线甲、乙所示．则( )A ．t ＝2 s 时，两球高度相差一定为40 mB ．t ＝4 s 时，两球相对于各自抛出点的位移相等C ．两球从抛出至落到地面所用的时间间隔相等D ．甲球从抛出至到达最高点的时间间隔与乙球的相等解析：甲、乙两小球抛出后均做竖直上抛运动，只是乙的运动滞后2 s ．因初始位置高度不同，所以无法确定t ＝2 s 时两小球的高度差，选项A 错误；v -t 图象中位移的大小等于图线与t 轴所围的面积，从图象中可以看出t ＝4 s 时两球相对于各自抛出点的位移相等，选项B 正确；同时因抛出速度相同，所以从抛出至到达最高点的时间相同，从v -t 图象知，该时间间隔均为3 s ，选项D 正确；因两球抛出时高度不同即高度差不确定，运动时间就不确定，因此时间间隔不确定，选项C 错误． 答案：BD10．(2016·潍坊模拟)如图所示，t ＝0时，质量为0.5 kg 的物体从光滑斜面上的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)，最后停在C 点．每隔2 s 物体的瞬时速度记录在下表中，重力加速度g 取10 m/s 2，则下列说法中正确的是( )A ．t ＝3 s 的时刻物体恰好经过B 点 B ．t ＝10 s 的时刻物体恰好停在C 点 C ．物体运动过程中的最大速度为12 m/sD ．A 、B 间的距离小于B 、C 间的距离解析：根据图表中的数据，可以求出物体在斜面上下滑的加速度a 1＝4 m/s 2.如果第4 s 物体还在斜面上的话，速度应为16 m/s ，从而判断出第4 s 已过B 点，物体是在2 s 到4 s之间经过B 点，则物体水平面上的加速度a 2＝－2 m/s 2.根据运动学公式有8 m/s ＋a 1t 1＋a 2t 2＝12 m/s ，又t 1＋t 2＝2 s ，解出t 1＝43 s ，知物体经过103 s 到达B 点，到达B 点时的速度v＝a 1t ＝403 m/s.所以最大速度不是12 m/s ，故A 、C 均错误．第6 s 末的速度是8 m/s ，到停下来还需的时间t ′＝0－8－2 s ＝4 s ，所以到C 点的时间为10 s ，故B 正确．根据v 2－v 20＝2ax ，求出AB 段的长度为2009 m ，BC 段长度为4009 m ，则A 、B 间的距离小于B 、C 间的距离，故D 正确． 答案：BD 三、非选择题11．(2016·黄冈调研)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．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 m2t 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 4，x 2＝v m2t 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. 答案：(1)2 s (2)121312．在一次低空跳伞演练中，当直升机悬停在离地面224 m 高处时，伞兵离开飞机做自由落体运动．运动一段时间后，打开降落伞，展伞后伞兵以12.5 m/s 2的加速度匀减速下降．为了伞兵的安全，要求伞兵落地速度最大不得超过5 m/s.(g 取10 m/s 2)求：(1)伞兵展伞时，离地面的高度至少为多少？着地时相当于从多高处自由落下？ (2)伞兵在空中的最短时间为多少？解析：(1)设伞兵展伞时，离地面的高度至少为h ，此时速度为v 0，则有v 2－v 20＝－2ah又v 20＝2g (H －h )联立解得h ＝99 m ，v 0＝50 m/s以5 m/s 的速度落地相当于从h 1高处自由落下，即v 2＝2gh 1解得h 1＝v 22g ＝5220m ＝1.25 m(2)设伞兵在空中的最短时间为t ，则有v 0＝gt 1解得t 1＝v 0g ＝5010 s ＝5 st 2＝v －v 0a ＝5－50－12.5s ＝3.6 s故t ＝t 1＋t 2＝(5＋3.6) s ＝8.6 s. 答案：(1)99 m 1.25 m (2)8.6 s。