人教版物理必修一匀变速直线运动的规律及图像(含参考答案)
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人教版物理必修1第二章第3节:匀变速直线运动的位移与时间的关系一、解答题。
1. 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)火车在第3s末的速度;(2)火车在第5s内的位移.2. 如图所示,一辆汽车在平直公路上做匀变速直线运动,公路边每隔15m有一棵树,汽车从树A运动到树B处所用时间为1s,从树B运动到树C处所用时间为1.5s,求汽车运动的加速度和通过树B时的速度.3. 滑雪运动员不借助滑雪杖,以加速度a1由静止从坡顶匀加速滑下,测得20s后的速度为20m/s,50s时到达坡底,又以加速度a2沿水平面匀减速运动25s后停止.求:(1)a1和a2的大小;(2)到达坡底后再经过6s时的速度大小;(3)在水平面上滑动的距离.4. “10米折返跑”的成绩反映了人体的灵敏素质,测定时,在平直跑道上,受试者以站立式起跑姿势站在起点—终点线前,当听到“跑”的口令后,全力跑向正前方10米处的折返线,测试员同时开始计时,受试者到达折返线处时,用手触摸折返线的物体(如木箱),再转身跑向起点一终点线,当胸部到达终点线的竖直面时,测试员停止计时,所用时间即为“10米折返跑”的成绩,设受试者起跑的加速度大小为4m/s2,运动过程中的最大速度为4m/s,快到达折返线处时需减速到零,减速的加速度大小为8m/s2,返回时达到最大速度后不需减速,保持最大速度冲线,求该受试者“10米折返跑”的成绩为多少秒?二、选择题。
甲、乙两物体运动的x−t图像如图所示,下列判断正确的是()A.甲做匀速直线运动,乙先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动B.两物体两次分别在1s末和4s末到达同一位置C.两物体两次分别在2s末和6s末到达同一位置D.6s末,乙的位移比甲的大一根长为12m的钢管竖立在地面上,一名消防队员在一次模拟演习训练中,从钢管顶端由静止下滑,如图所示.消防队员先匀加速再匀减速下滑,到达地面时速度恰好为零.如果他加速时的加速度大小是减速时的2倍,下滑的总时间为3s.该消防队员在这一过程中的v−t图像,可能正确的是()A. B.C. D.汽车从静止开始做匀加速直线运动,速度达到v时立即做匀减速运动,最后停止,全部时间为t,则汽车通过的全部位移为()A.vtB.vt2C.2vt D.vt4一辆沿笔直公路匀加速行驶的汽车,经过路旁两根相距50m的电线杆共用5s时间,它经过第二根电线杆时的速度为15m/s,则经过第一根电线杆时的速度为()A.2m/sB.10m/sC.2.5m/sD.5m/s汽车在水平面上刹车,其位移与时间的关系是x=24t−6t2,则它在前3s内的位移是()A.12mB.18mC.24mD.30m如图所示,在京昆高速公路266km处安装有一台500万像素的固定雷达测速仪,可以精准抓拍车辆超速以及测量运动过程中车辆的加速度.若B为测速仪,A为汽车,两者相距355m,此时刻B发出超声波,同时A由于紧急情况而刹车,当B接收到反射回来的超声波信号时,A恰好停止,且此时A、B相距335m,已知声速为340m/s,则汽车刹车前的正常行驶速度大小为()A.30m/sB.20m/sC.10m/sD.15m/s三、多选题。
一、第二章匀变速直线运动的研究易错题培优(难)1.某物体做直线运动,设该物体运动的时间为t,位移为x,其21xt t-图象如图所示,则下列说法正确的是()A.物体做的是匀加速直线运动B.t=0时,物体的速度为abC.0~b时间内物体的位移为2ab2D.0~b时间内物体做匀减速直线运动,b~2b时间内物体做反向的匀加速直线运动【答案】D【解析】【分析】【详解】AD.根据匀变速直线运动位移时间公式212x v t a t=+加得2112xv at t=+加即21xt t-图象是一条倾斜的直线。
所以由图象可知物体做匀变速直线运动,在0~b时间内物体做匀减速直线运动,b~2b时间内物体做反向的匀加速直线运动,选项A错误,D正确;B.根据数学知识可得:221av k abb===选项B错误;C.根据数学知识可得1-2a a=加解得-2a a=加将t=b代入212x v t a t=+加得()2220112222x v t a t ab b a b ab =+=⨯+⨯-⨯=加选项C 错误。
故选D 。
2.“低头族”在社会安全中面临越来越多的潜在风险,若司机也属于低头一族,出事概率则会剧增。
若高速公路(可视为平直公路)同一车道上两小车的车速均为108km/h ,车距为105m ,前车由于车辆问题而紧急刹车,而后方车辆的司机由于低头看手机,4s 后抬头才看到前车刹车,经过0.4s 的应时间后也紧急刹车,假设两车刹车时的加速度大小均为6m/s 2,则下列说法正确的是( )A .两车不会相撞,两车间的最小距离为12mB .两车会相撞,相撞时前车车速为6m/sC .两车会相撞,相撞时后车车速为18m/sD .条件不足,不能判断两车是否相撞 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】两车的初速度0108km/h 30m/s v ==,结合运动学公式知两车从刹车到速度为0的位移220130m 75m 226v x a ==⨯= 则后车从开始到刹车到速度为0的位移2130(40.4)m 75m=207m>105m+=180m x x ⨯++=所以两车会相撞,相撞时前车已经停止,距后车减速到速度为0的位置相距207m 180m 27m x ∆=-=根据减速到速度为零的运动可以视为初速度为零的加速运动处理,则相撞时后车的速度22v a x ∆解得18m/s v =故C 正确,ABD 错误。
高一物理匀变速直线运动的规律试题答案及解析1.光滑斜面的长度为L,一物体由静止开始从斜面顶端沿斜面匀加速滑下,当该物体滑到底部时的速度为v,则物体下滑到L/2处的速度为A.B.v/2C.D.v/4【答案】A【解析】因为物体下滑的初速度为零,所以根据位移速度公式可得物体滑到底部时有,即,当物体下滑到L/2处时有,即,A正确,思路分析:因为物体的初速度为零,所以根据位移速度公式分析试题点评:本题考查了匀变速直线运动的位移速度公式的应用,车头过2.列车长为L,铁路桥长也是L,列车沿平直轨道匀加速过桥,车头过桥头的速度是v1桥尾的速度是v,则车尾通过桥尾时的速度为2B.C.D.A.v2【答案】D【解析】因为列车做的是匀加速直线运动,所以当列车车头过桥头到车头过桥位的过程中,列车的位移是L,所以根据位移速度公式,设车尾通过桥尾时的速度为v,此时离车头经过桥尾发生了L的位移,故,两式联立可得,D正确,思路分析:当列车车头过桥头到车头过桥位的过程中,列车的位移是L,车尾通过桥尾时离车头经过桥尾发生了L的位移,根据速度位移公式解题可得试题点评:本题考查了速度位移公式的应用,也可题型学生火车过桥时火车不能看做质点3.飞机起飞的速度相对静止空气是60 m/s,航空母舰以20 m/s的速度向东航行,停在航空母舰上的飞机也向东起飞,飞机的加速度是4m/s2,则起飞所需时间是______s,起飞跑道至少长______m。
【答案】10 200【解析】因为飞机和航母在同向运动,所以飞机的起飞速度为相对航母为40m/s,根据公式,根据公式,即起飞的跑道至少长200m,思路分析:因为飞机和航母在同向运动,所以飞机的起飞速度为相对航母为40m/s,然后根据公式分析试题点评:本题考查了相对运动以及匀变速直线运动规律4.做匀加速直线运动的物体,某一段时间t内经过的路程为S,而且这段路程的末速度为初速度的n倍,则加速度大小是。
【答案】【解析】因为物体做的是匀变速直线运动,所以,又因为这段路程的末速度为初速度的n倍,即,根据公式得,联立三式可得思路分析:根据,,三个公式解题试题点评:本题考查匀变速直线运动的规律,细心是关键5.伽利略对自由落体运动的研究,是科学实验和逻辑推理的完美结合。
匀变速直线运动的速度与时间的关系知识点 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,叫作匀变速直线运动。
即匀变速直线运动在任意相等时间=常量,加速度恒定不变,即大小和方向均不变。
内速度的变化量∆v相等,∆v∆t2、分类①匀加速直线运动:a和v同向,速度均匀增加。
②匀减速直线运动:a和v反向,速度均匀减小。
3、v-t图像匀变速直线运动的v-t图像是一条倾斜的直线,图线a表示匀加速直线运动,图线b表示匀减速直线运动。
=a,斜率表示加速度。
①斜率:k=∆v∆t②截距:图线的纵截距表示初速度。
③交点:两条图线的交点表示两物体在该时刻速度相等。
知识点2 匀变速直线运动的速度与时间的关系1、速度公式的推导2、速度公式v t =v 0+at3、对公式的理解①该公式仅适用于匀变速直线运动。
②公式是矢量式,习惯上规定初速度的方向为正方向。
③公式的特殊形式:当a =0时,v = v 0 ;当v 0 = 0时,v =at 。
④可逆思想:若物体做末速度为0的匀减速直线运动,则可以运用逆向思维,将其看成反向的初速度为0的匀加速直线运动。
知识点3 匀变速直线运动的两个重要推论1、某段时间内的平均速度等于初、末速度的平均值,即 v =12(v 0+v )。
【证明】如图所示为匀变速直线运动的v -t 图像,图线与坐标轴所围的面积表示这段时间内的位移。
则t 时间内的位移为x =12(v 0+v )t ,故平均速度v =xt =12(v 0+v t )。
2、某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,即v t 2=v =12(v 0+v t )。
【证明】0∼t 2 时间内,有v t 2=v 0+a ∙t2①t 2∼t 时间内,有v t =v t 2+a ∙t2②联立①②可得,v t 2=v =12(v 0+v t )=v 。
1、刹车类问题求解刹车类问题时应注意,由于它们在速度减小为零后就会停留在某位置不动,所以计算它的末速度时不可盲目将所给时间代人公式计算。
人教版物理必修一匀变速直线运动的规律及图像题型一 匀变速直线运动的规律及应用【题型解码】(1) 匀变速直线运动的基本公式(v -t 关系、x -t 关系、x -v 关系)原则上可以解决任何匀变速直线运动问题.因为那些导出公式是由它们推导出来的,在不能准确判断用哪些公式时可选用基本公式.(2)未知量较多时,可以对同一起点的不同过程列运动学方程.(3)运动学公式中所含x 、v 、a 等物理量是矢量,应用公式时要先选定正方向,明确已知量的正负,再由结果的正负判断未知量的方向.【典例分析1】图中ae 为珠港澳大桥上四段110 m 的等跨钢箱连续梁桥,若汽车从a 点由静止开始做匀加速直线运动,通过ab 段的时间为t ,则通过ce 段的时间为( )A .t B.2t C .(2-2)t D .(2+2) t【典例分析2】如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H 。
上升第一个H 4所用的时间为t 1,第四个H 4所用的时间为t 2。
不计空气阻力,则t 2t 1满足( )A.1<t 2t 1<2 B.2<t 2t 1<3 C.3<t 2t 1<4 D.4<t 2t 1<5 【典例分析3】近几年,国家取消了7座及以下小车在法定长假期间的高速公路收费,给自驾出行带来了很大的实惠,但车辆的增多也给道路的畅通增加了压力,因此交管部门规定,上述车辆通过收费站口时,在专用车道上可以不停车拿(交)卡而直接减速通过。
若某车减速前的速度为v 0=20 m/s ,靠近站口时以大小为a 1=5 m/s 2的加速度匀减速,通过收费站口时的速度为v t =8 m/s ,然后立即以大小为a 2=4 m/s 2的加速度匀加速至原来的速度(假设收费站的前、后都是平直大道)。
试问:(1)该车驾驶员应在距收费站口多远处开始减速?(2)该车从减速开始到最终恢复到原来速度的过程中,运动的时间是多少?(3)在(1)(2)问题中,该车因减速和加速过站而耽误的时间为多少?【提分秘籍】1.基本规律速度公式:v =v 0+at .位移公式:x =v 0t +12at 2. 速度和位移公式的推论:v 2-v 02=2ax .中间时刻的瞬时速度:v 2t =x t =v 0+v 2. 任意两个连续相等的时间内的位移之差是一个恒量,即Δx =x n +1-x n =aT 2.2.刹车问题末速度为零的匀减速直线运动问题常用逆向思维法,应特别注意刹车问题,要先判断车停下所用的时间,再选择合适的公式求解.3.双向可逆类全过程加速度的大小和方向均不变,故求解时可对全过程列式,但需注意x 、v 、a 等矢量的正、负及物理意义.4.平均速度法的应用在用运动学公式分析问题时,平均速度法常常能使解题过程简化.5.解题思路建立物体运动的情景,画出物体运动示意图,并在图上标明相关位置和所涉及的物理量,明确哪些量已知,哪些量未知,然后根据运动学公式的特点恰当选择公式求解.【突破训练】1.如图所示,物体自O点由静止开始做匀加速直线运动,途经A、B、C三点,其中A、B之间的距离l1=2.5 m,B、C之间的距离l2=3.5 m。
若物体通过l1、l2这两段位移的时间相等,则O、A之间的距离l等于()A.0.5 mB.1.0 mC.1.5 mD.2.0 m2.瑞士阿尔卑斯山的劳特布伦嫩跳伞区是全球最美的跳伞地之一,每年都吸引了无数跳伞爱好者汇聚此地.某日一跳伞爱好者以5 m/s的速度竖直匀速降落,在离地面h=10 m时掉了一颗扣子,则跳伞爱好者比扣子晚着陆的时间为(扣子受到的空气阻力可忽略,g取10 m/s2)()A.2 s B. 2 s C.1 s D.(2-2) s3.一个物体做匀加速直线运动,它在第3 s内的位移为5 m,则下列说法正确的是()A.物体在第3 s末的速度一定是6 m/s B.物体的加速度一定是2 m/s2C.物体在前5 s内的位移一定是25 m D.物体在第5 s内的位移一定是9 m题型二v-t图象的理解及应用【题型解码】(1)只有直线运动才有速度(不分解的)-时间图象,v-t图象中用速度的正负表示速度的方向(与规定正方向相同或相反).(2)v-t图象的斜率大小表示加速度大小,斜率正负表示加速度方向.(3)v-t图象与t轴所围面积表示位移.t轴以上的面积表示正方向的位移,t轴以下的面积表示负方向的位移.(4)v-t图象不含有t=0时刻的位置信息,不能确定出发点.【典例分析1】假设某高速公路上甲、乙两车在同一车道上行驶,甲车在前,乙车在后。
t=0时刻,发现前方有事故,两车同时开始刹车,行进中两车恰好没有发生碰撞。
两车刹车过程的图象如图所示,以下判断正确的是()A.t=0时刻两车间距等于50 m B.两车都停止运动时相距50 mC.t=5 s时两车间距大于t=15 s时两车间距D.乙车刹车的加速度大小是甲车的1.5倍【典例分析2】李大妈买完菜后乘电梯上楼回家,其乘坐的电梯运行情况如图所示,可知()A .李大妈家所在楼层离地高度约40 mB .0~3 s 内电梯的加速度大小为0.5 m/s 2C .0~17 s 内电梯的平均速度大小为0.75 m/sD .电梯加速运动的距离等于减速运动的距离【题型解码】v -t 图像(1)物理意义:反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律.(2)图线斜率的意义①图线上某点切线的斜率的大小表示物体加速度的大小.②图线上某点切线的斜率的正负表示物体加速度的方向(3)在v t 图象中,两条图线的交点不表示两物体相遇,而是表示两者速度相同。
(4)v t 图象中两条图线在轴上的截距不同,不少同学误认为两物体的初始位置不同,位置是否相同应根据题中条件确定。
【突破训练】1.甲、乙两辆汽车在同一平直公路上行驶,在t =0时刻两车正好相遇,在之后一段时间0~t 2内两车的速度—时间图象(v t 图象)如图所示,则在0~t 2这段时间内有关两车的运动,下列说法正确的是( )A .甲、乙两辆车运动方向相反B .在t 1时刻甲、乙两车再次相遇C .乙车在0~t 2时间内的平均速度小于v 1+v 22D .在t 1~t 2时间内乙车在甲车前方 2.甲、乙两辆车初始时相距1000 m ,甲车在后,乙车在前,在同一条公路上做匀变速直线运动,它们的速度时间—图象如图所示,则下列说法正确的是( )A.两辆车在t=36 s时速度相等B.乙车比甲车早出发8 sC.两辆车不会相撞D.甲车停下时,甲车在乙车前边191 m处题型三x-t图象的理解及应用(1)只有直线运动才有位移(不分解的)-时间图象,x-t图象中用正负表示位移方向(不一定是运动方向).(2)x-t图象的斜率大小表示速度大小,斜率正负表示速度方向.(3)t=0时刻位置表示出发点.(4)x-t图象是位移随时间变化关系图象,不是运动轨迹.【典例分析1】(多选)甲、乙两物块在同一直线上运动的xt图象如图所示,乙物块做匀变速运动,加速度大小为0.2 m/s2,两图线相切于坐标点(5 s,-3 m),下列说法正确的是()A.前5 s内甲、乙的运动方向一直相同B.t=5 s时甲、乙相遇且速度相同C.乙的初速度大小为1.8 m/s D.t=0时甲、乙相距2.8 m【典例分析2】在平直公路上行驶的甲车和乙车,其位移—时间图象分别为图中直线和曲线所示,图中t1对应x1,则()A.t1到t3时间内,乙车的运动方向始终不变B.在t1时刻,甲车的速度大于乙车的速度C.t1到t2时间内,某时刻两车的速度相同D.t1到t2时间内,甲车的平均速度小于乙车的平均速度【提分秘籍】x-t图像(1)物理意义:反映了物体做直线运动的位移随时间变化的规律.(2)图线斜率的意义①图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小.②切线斜率的正负表示物体速度的方向.(3)对于x t 图象,图线在纵轴上的截距表示t =0时物体的位置【突破训练】1.甲、乙两物体沿同一直线运动,运动过程的位移—时间图象如图所示,下列说法正确的是( )A .0~6 s 内甲物体做匀变速直线运动B .0~6 s 内乙物体的速度逐渐减小C .0~5 s 内两物体的平均速度大小相等D .0~6 s 内存在某时刻两物体的速度大小相等2.甲、乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动,若以该时刻作为计时起点,得到两车的x t 图象如图所示,则下列说法正确的是( )A .t 1时刻乙车从后面追上甲车B .t 1时刻两车相距最远C .0到t 1时间内,乙车的平均速度小于甲车的平均速度、D .0到t 1时间内,乙车的平均速度等于甲车的平均速度题型四 非常规的运动学图像问题【题型解码】遇到特殊图象可根据图象确定纵坐标与横坐标的函数关系,再转化为常见形式,从而确定物体运动情况.如:x t -t 图象,先建立x t-t 函数关系式,再将其转化为x -t 关系,从而确定运动性质. 【典例分析1】(多选) 在星球M 上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上,把物体P 轻放在弹簧上端,P 由静止向下运动,物体的加速度a 与弹簧的压缩量x 间的关系如图中实线所示。
在另一星球N 上用完全相同的弹簧,改用物体Q 完成同样的过程,其a x 关系如图中虚线所示。
假设两星球均为质量均匀分布的球体。
已知星球M 的半径是星球N 的3倍,则( )A .M 与N 的密度相等B .Q 的质量是P 的3倍C .Q 下落过程中的最大动能是P 的4倍D .Q 下落过程中弹簧的最大压缩量是P 的4倍【典例分析2】一个物体沿直线运动,从t =0时刻开始,物体的位移x 与运动时间的关系如图x t-t 所示,由此可知( )A .物体做匀加速直线运动B .物体做变加速直线运动C .物体的初速大小为0.5 m/sD .物体的加速度大小为0.5 m/s 2【典例分析3】运动学中有人认为引入“加速度的变化率”没有必要,然而现在有人指出“加速度的变化率”能引起人的心理效应,车辆的平稳加速(即加速度基本不变)使人感到舒服,否则人会感到不舒服,关于“加速度的变化率”,下列说法正确的是( )A .从运动学角度的定义,“加速度的变化率”的单位应是m/s 3B .加速度的变化率为0的运动是匀速直线运动C .若加速度与速度同方向,如图所示的a t 图象,表示的是物体的速度在减小D .若加速度与速度同方向,如图所示的a t 图象,已知物体在t =0时速度为5 m/s ,则2 s 末的速度大小为8 m/s【提分秘籍】1.a -t 图像(1)物理意义:反映了做直线运动的物体的加速度随时间变化的规律.(2)图象斜率的意义:图线上某点切线的斜率表示该点加速度的变化率.(3)包围面积的意义:图象和时间轴所围的面积,表示物体的速度变化量2.非常规图象的解决要领对于非常规图象,要结合运动学公式或题给条件确定图象的斜率、截距或特殊点的物理意义,分析图象与坐标轴围成的面积是否具有实际的物理意义,进而确定相关已知量,进行求解。