2016高中物理 第2章 4匀变速直线运动的速度与位移的关系课时作业(含解析)新人教版必修1
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2.4匀变速直线运动位移与速度的关系学习目标:1、知道位移速度公式,会用公式解决实际问题。
2、掌握匀变速直线运动的位移、速度、加速度和时间之间的相互关系,会用公式解决匀变速直线运动的问题。
学习内容:一、匀变速直线运动的位移与速度的关系 1.公式:ax v v t 2202=- 2.推导:3.物理意义:二、推论:匀变速直线运动 中间位移速度某段位移内中间位置的瞬时速度2X v 与这段位移的初、末速度0v 与t v 的关系为:()220221t x v v v +=【例一】射击时,火药在枪简内燃烧.燃气膨胀,推动弹头加速运动.我们把子弹在枪筒中的运动看作匀加速直线运动,假设子弹的加速度是a=5×l05m /s 2,枪筒长:x=0.64m ,计算子弹射出枪口时的速度.【例二】汽车以加速度a=2 m/s 2做匀加速直线运动,经过A 点时其速度v A =3m/s,经过B 点时速度v B =15m/s ,则A 、B 之间的位移为多少?【例三】由静止开始做匀加速直线运动的物体, 已知经过x 位移时的速度是v ,求位移为x/3时的速度v ’ 是多大?【例四】做匀加速直线运动的列车驶出车站,车头经过站台上的工作人员面前时,速度大小为s m /1,车尾经过该工作人员时,速度大小为s m /7。
若该工作人员一直站在原地没有动,则车身的正中部经过他面前时的速度大小为多少?【例五】如图所示,物体以4 m/s 的速度自斜面底端A 点滑上光滑斜面,途经斜面中点C ,到达斜面最高点B .已知v A ∶v C =4∶3,从C 点到B 点历时(3-2) s ,试求:(1)到达斜面最高点B 时的速度;(2)斜面的长度.匀变速直线运动小结:基本公式:1.速度与时间关系:2.位移与时间关系:3.速度与位移关系:推论:1.t时间内平均速度(中间时刻速度):2.相邻相等时间内位移增量:3.中间位移速度:课堂练习1.一辆载满乘客的客机由于某种原因紧急着陆,着陆时的加速度大小为6m/s2,着陆前的速度为60m/s,问飞机着陆后12s内滑行的距离为多大?2.一个做匀加速直线运动的物体,初速度v=2.0m/s,它在第3秒内通过的位移为4.5m,则它的加速度为多少?3.一质点做初速度为零的匀加速直线运动,若在第3秒末至第5秒末的位移为40m,则质点在前4秒的位移为多少?4.滑雪运动员由静止从A点匀加速下滑,随后在水平面上做匀减速直线运动,最后停止于C点,已知AB=4m,BC=6m,整个运动用时10s,则沿AB和BC运动的加速度a1、a2大小分别是多少?5.某飞机起飞的速度是50m/s,在跑道上加速时可能产生的最大加速度是4m/s2,求飞机从静止到起飞成功需要跑道最小长度为多少?6.一个做匀加速直线运动的物体,连续通过两段长为s的位移所用的时间分别为t1、t2,求物体的加速度?7.从斜面上某位置,每隔0.1 s释放一个小球,在连续释放几个后,对在斜面上的小球拍下照片,如图所示,测得x AB =15 cm,x BC =20 cm,试求(1)小球的加速度.(2)拍摄时B球的速度v B=?(3)拍摄时x CD=?课后练习1.一辆农用“小四轮”漏油,假如每隔1 s漏下一滴,车在平直公路上行驶,一同学根据漏在路面上的油滴分布情况,分析“小四轮”的运动情况(已知车的运动方向).下列说法正确的是()A.当沿运动方向油滴始终均匀分布时,车可能做匀速直线运动B.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车一定在做匀加速直线运动C.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车的加速度可能在减小D.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车的加速度可能在增大2.质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2(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/s3.汽车由静止开始做匀加速直线运动,速度达到v时立即做匀减速直线运动,最后停止,运动的全部时间为t,则汽车通过的全部位移为()A.13v t B.12v tC.23v t D.14v t4.某物体做直线运动,物体的速度—时间图线如图所示,若初速度的大小为v0,末速度的大小为v,则在时间t1内物体的平均速度是()A.等于(v0+v)/2B.小于(v0+v)/2C.大于(v0+v)/2D.条件不足,无法比较5.在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,取一段如图2-9所示的纸带研究其运动情况.设O点为计数的起始点,在四个连续的计数点中,相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,若物体做理想的匀加速直线运动,则计数点“A”与起始点O 之间的距离x1为________cm,打计数点“A”时物体的瞬时速度为________m/s,物体的加速度为________m/s2. 6.做匀加速直线运动的物体,从某时刻起,在第3 s内和第4 s内的位移分别是21 m和27 m,求加速度和“开始计时”时的速度.7.在一次救援当中,为了救助伤员,直升机需要悬停在800 m的高空,用绳索将伤员从地面拉起,假设在某一次救助伤员时,悬绳以0.4 m/s2的加速度将静止于地面的伤员拉起,达到4 m/s的速度时,变为匀速上升,试求:(1)伤员加速运动的时间和位移;(2)伤员从地面到直升机需要多长时间.。
[随堂检测]1.已知长为L 的光滑斜面,物体从斜面顶端由静止开始匀加速下滑,当物体的速度是到达斜面底端速度的13时,它沿斜面已下滑的距离是( )A.L9 B.L 6 C.L 3D.3L 3解析:选A.设到达底端的速度为v ,则有 L =v 22a①当物体的速度是到达斜面底端速度的13时,下滑距离为x =⎝⎛⎭⎫v 322a ②由①②可知:x =L9,故B 、C 、D 错误,A 正确.2.(2019·湖南益阳高一期中)如图所示,一物体自某点(图中未标出)开始做匀减速直线运动,依次经过最后的A 、B 、C 、D 四点,最后停在D 点,已知A 、B 的间距为6 m ,B 、C 的间距为3 m, 且物体通过AB 段与BC 所用的时间相等, 则C 、D 间的距离等于( )A.18 m B.38 m C.58m D.78 m 解析:选B.设经过AB 和BC 的时间均为t ,则物体的加速度a =BC -AB t 2=3-6t 2 m/s 2=-3t 2 m/s 2;B 点的速度v B =AB +BC 2t =92t m/s ,则x BD =v 2B -2a =278 m ,则CD =278 m -3 m =38 m ,故选B.3.物体从静止开始做匀加速直线运动,在第2 s 内的位移为x m ,则物体运动的加速度是( ) A.3x2 m/s 2 B.2x3 m/s 2 C.x2m/s 2 D.x4m/s 2 解析:选B.设物体的加速度为a ,由速度公式可知物体在第1 s 末的速度为v =at =a ×1=a ,由物体的位移公式可得第2 s 内的位移为x =v t +12at 2=a +12a =32a ,所以加速度的大小为a =2x3m/s 2,选项B 正确.4.某航母跑道长为200 m ,飞机在航母上滑行的最大加速度为6 m/s 2,起飞需要的最低速度为50 m/s.那么,飞机在滑行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为( ) A .5 m/s B .10 m/s C .15 m/sD .20 m/s解析:选B.由题知,x =200 m ,a =6 m/s 2,v =50 m/s ,由v 2-v 20=2ax 得:v 0=10 m/s ,故B 正确.5.(2019·黄冈中学高一检测)我国多地出现了雾霾天气,给交通安全带来了很大的危害,某地雾霾天气中高速公路上的能见度只有72 m ,要保证行驶前方突发紧急情况下汽车的安全,汽车行驶的速度不能太大.已知汽车刹车时的加速度为5 m/s 2.(1)若前方紧急情况出现的同时汽车开始制动,汽车行驶的速度不能超过多大?(结果可以带根号)(2)若驾驶员从感知前方紧急情况到汽车开始制动的反应时间为0.6 s ,汽车行驶的速度不能超过多大?解析:(1)汽车刹车的加速度a =-5 m/s 2,要在x =72 m 内停下,设行驶的速度不超过v 1, 由运动学公式有:0-v 21=2ax 代入题中数据可得:v 1=12 5 m/s.(2)设汽车行驶的速度不超过v 2,在驾驶员的反应时间t 0内汽车做匀速运动的位移为x 1,则 x 1=v 2t 0刹车减速位移x 2=-v 222ax =x 1+x 2联立各式代入数据可得:v 2=24 m/s. ★答案★:(1)12 5 m/s (2)24 m/s[课时作业]一、单项选择题1.(2019·无锡高一检测)两物体都做匀变速直线运动,在给定的时间间隔内( ) A .加速度大的,其位移一定也大 B .初速度大的,其位移一定也大 C .末速度大的,其位移一定也大 D .平均速度大的,其位移一定也大解析:选D.由x =v 0t +12at 2知:x 与v 0、a 都有关系,选项A 、B 均错误;由x =v 0+v 2·t 知:x 还与v 0有关,选项C 错误;由x =v t 知:在t 一定时,x 与v 成正比,故选项D 正确. 2.如图所示,一辆正以8 m/s 速度沿直线行驶的汽车,突然以1 m/s 2的加速度加速行驶,则汽车行驶了18 m 时的速度为( )A.8 m/s B.12 m/sC.10 m/s D.14 m/s解析:选C.由v2-v20=2ax得:v=v20+2ax=82+2×1×18 m/s=10 m/s,故选C. 3.(2019·甘肃白银高一期中)国庆期间,京津冀地区平均PM2.5浓度维持在250 μg/m3左右,出现严重污染.已知汽车在京津高速上行驶限速120 km/h,由于雾霾的影响,某人开车在此段高速公路上行驶时,能见度(观察者与能看见的最远目标间的距离)为50 m,该人的反应时间为0.5 s,汽车刹车时能产生的最大加速度的大小为5 m/s2,为安全行驶,汽车行驶的最大速度是()A.10 m/s B.15 m/sC.20 m/s D.25 m/s解析:选C.设汽车行驶的最大速度为v,则有:v t0+v22a=x,即0.5v+v210=50,解得v=20 m/s. 4.一辆汽车由静止开始做匀变速直线运动,从开始运动到驶过第一个100 m距离时,速度增加了10 m/s,汽车驶过第二个100 m时,速度的增加量是()A.4.1 m/s B.8.2 m/sC.10 m/s D.20 m/s解析:选A.设驶过第一个100 m时的速度为v1,驶过第二个100 m时的速度为v2,则由v2-v20=2ax得,v21=2ax①v22-v21=2ax②联立①②式解得v2=14.1 m/s,故驶过第二个100 m时速度的增加量Δv=v2-v1=4.1 m/s,因此A正确.5.(2019·东北育才中学高一检测)两个小车在水平面上做加速度相同的匀减速直线运动,若它们的初速度之比为1∶2,它们运动的最大位移之比为()A.1∶2 B.1∶4C.1∶ 2 D.2∶1解析:选B.由0-v20=2ax得x1x2=v201v202,故x1x2=⎝⎛⎭⎫122=14,B正确.6.汽车进行刹车实验,若速率从8 m/s匀减速至零要用时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,那么上述刹车实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:选C.由题意可知,该实验的汽车的加速度a =0-v t =0-81m/s 2=-8 m/s 2,再由运动学公式,可得位移x =0-v 22a =0-822×(-8)m =4 m ,C 正确.7.一物体做匀加速直线运动,通过一段位移Δx 所用的时间为t 1,紧接着通过下一段位移Δx 所用的时间为t 2,则物体运动的加速度为( ) A.2Δx (t 1-t 2)t 1t 2(t 1+t 2) B.Δx (t 1-t 2)t 1t 2(t 1+t 2) C.2Δx (t 1+t 2)t 1t 2(t 1-t 2)D.Δx (t 1+t 2)t 1t 2(t 1-t 2)解析:选A.物体做匀加速直线运动,利用中间时刻的瞬时速度等于全过程的平均速度,得v t 12=Δx t 1,v t 22=Δx t 2,又v t 22=v t 12+a t 1+t 22,得a =2Δx (t 1-t 2)t 1t 2(t 1+t 2),所以选项A 正确,选项B 、C 、D 错误.8.(2019·山西高一月考)平直公路上有一超声波测速仪B ,汽车A 向B 做直线运动,当两者相距355 m 时刻,B 发出超声波,同时由于紧急情况A 刹车,当B 接收到反射回来的超声波信号时,A 恰好停止,此时刻AB 相距335 m .已知超声波的声速为340 m/s ,则汽车刹车的加速度为( ) A .20 m/s 2 B .10 m/s 2 C .5 m/s 2D .无法确定解析:选B.设汽车的加速度为a ,运动的时间为t ,匀减速运动直到静止可以看成初速度为零的匀加速直线运动,则有s =12at 2=(355-335) m =20 m ,超声波来回的时间为t ,则单程的时间为t 2,根据x ′=12a ⎝⎛⎭⎫t 22,得x ′=5 m ,知超声波与汽车相遇时,超声波的位移x =(5+335) m=340 m ,所以t 2=xv 声=1 s ,t =2 s .所以汽车的加速度大小为10 m/s 2.故B 正确,A 、C 、D 错误.二、多项选择题9.(2019·成都四中高一检测)一汽车在公路上以54 km/h 的速度行驶,突然发现前方30 m 处有一障碍物,为使汽车不撞上障碍物,驾驶员立刻刹车,刹车的加速度为6 m/s 2,则驾驶员允许的反应时间可以为( ) A .0.5 s B .0.7 s C .0.8 sD .0.9 s解析:选AB.汽车在驾驶员的反应时间内做匀速直线运动,刹车后做匀减速直线运动.根据题意和匀变速直线运动的规律可得v 0t +v 202a≤l ,代入数据解得t ≤0.75 s ,故A 、B 正确.10.某物体以速度v 匀速通过直线上的A 、B 两点,所用时间为t ;现在该物体从A 点由静止出发,先做匀加速直线运动(加速度大小为a 1)到某一最大速度v m 后立即做匀减速直线运动(加速度大小为a 2)至B 点速度恰好为0,所用时间仍为t .则( ) A .v m 只能为2v ,与a 1、a 2的大小无关 B .v m 可为许多值,与a 1、a 2的大小有关 C .a 1、a 2必须是确定的一组值 D .a 1、a 2必须满足1a 1+1a 2=t2v解析:选AD.由x AB =v t =v m 2t 1+v m 2t 2=v m2t ,得v m =2v ,与a 1、a 2的大小无关,选项A 正确,B 错误;由t 1=v m a 1,t 2=v m a 2,得t =v m a 1+v m a 2,即1a 1+1a 2=t2v ,选项C 错误,D 正确.11.(2019·山东枣庄高一月考)一个物体以初速度v 0沿光滑斜面向上运动,其速度v 随时间t 变化的规律如图所示,在连续两段时间m 和n 内对应面积均为S ,设b 时刻的加速度和速度分别为a 和v b ,则( ) A .a =2(m -n )S(m +n )mnB .a =2(n -m )S(m +n )mnC .v b =(m +n )SmnD .v b =(m 2+n 2)S(m +n )mn解析:选AD.根据x =v 0t +12at 2得:S =v a m +12am 2①S =v b n +12an 2②v b =v a +am ③①②③联立得:a =2(m -n )S (m +n )mn ,v b =(m 2+n 2)S(m +n )mn故选AD.12.甲、乙两车在一平直道路上同向运动,其v -t 图象如图所示,图中△OPQ 和△OQT 的面积分别为S 1和S 2(S 2>S 1).初始时,甲车在乙车前方S 0处( ) A .若S 0=S 1+S 2,两车不会相遇 B .若S 0<S 1,两车相遇2次 C .若S 0=S 1,两车相遇1次 D .若S 0=S 2,两车相遇1次解析:选ABC.由题图可知甲的加速度a 1比乙的加速度a 2大,在达到速度相等的时间T 内两车相对位移为S 1,若S 1<S 0,则乙车还没有追上甲车,此后甲车比乙车快,不可能追上,选项A 正确;若S 0<S 1,乙车追上甲车时乙车比甲车快,因为甲车加速度大,甲车会再追上乙车,之后乙车不能再追上甲车,选项B 正确;若S 0=S 1,恰好在速度相等时追上,之后不会再相遇,选项C 正确;若S 0=S 2(S 2>S 1),两车速度相等时还没有追上,并且之后甲车快,更追不上,选项D 错误. 二、非选择题13.(2019·衡水高一检测)做匀减速直线运动的物体经4 s 后停止,若在第1 s 内的位移是14 m ,则最后1 s 的位移大小与4 s 内位移大小各是多少? 解析:法一:常规解法设初速度为v 0,加速度大小为 a ,由已知条件及公式: v =v 0+at ,x =v 0t +12at 2可列方程⎩⎪⎨⎪⎧0=v 0-a ×414=v 0×1-12a ×12 解得⎩⎪⎨⎪⎧v 0=16 m/s a =4 m/s 2 最后1 s 的位移为前4 s 的位移减前3 s 的位移 x 1=v 0t 4-12at 24-⎝⎛⎭⎫v 0t 3-12at 23 =⎣⎡⎦⎤16×4-12×4×42-⎝⎛⎭⎫16×3-12×4×32 m =2 m 4 s 内的位移为x 2=v 0t 4-12at 24=⎝⎛⎭⎫16×4-12×4×16m =32 m. 法二:逆向思维法将时间反演,则上述运动就是一初速度为零的匀加速直线运动. 则14=12at 24-12at 23其中t 4=4 s ,t 3=3 s , 解得a =4 m/s 2 最后1 s 内的位移为 x 1=12at 21=12×4×12 m =2 m 4 s 内的位移为x 2=12at 24=12×4×42 m =32 m. ★答案★:2 m 32 m14.甲、乙两车在同一直线轨道上同向行驶,甲车在前,速度为v 1=8 m/s ,乙车在后,速度为v 2=16 m/s ,当两车相距x 0=8 m 时,甲车因故开始刹车,加速度大小为a 1=2 m/s 2,为避免相撞,乙车立即开始刹车,则乙车的加速度至少为多大? 解析:方法一:临界法两车速度相同均为v 时,设所用时间为t ,乙车的加速度大小为a 2,则:v 1-a 1t =v 2-a 2t =v v 1+v 2t =v 2+v2t -x 0, 解得:t =2 s ,a 2=6 m/s 2即t =2 s 时刻,两车恰好未相撞,显然此后在停止运动前,甲的速度始终大于乙的速度,故可避免相撞.满足题意的条件为乙车的加速度至少为6 m/s 2. 方法二:函数法甲运动的位移:x 甲=v 1t -12a 1t 2x 乙=v 2t -12a 2t 2避免相撞的条件为:x 乙-x 甲<x 0 即12(a 2-a 1)t 2+(v 1-v 2)t +x 0>0, 代入数据有:(a 2-2)t 2-16t +16>0 不等式成立的条件是:Δ=162-4×16(a 2-2)<0,且a 2-2>0解得:a 2>6 m/s 2方法三:图象法如图所示,当速度相同时,阴影面积Δx 表示两者位移之差,若Δx ≤x 0,则不会相撞,由几何关系得: Δx =(v 2-v 1)t 2=x 0解得:t =2 s由v 1-a 1t =v 2-a 2t 得:a 2=6 m/s 2故乙车的加速度大于6 m/s 2才能避免两车相撞. ★答案★:6 m/s 2。
匀变速直线运动的速度与时间的关系[随堂检测]1.关于匀变速直线运动中加速度的方向和正负值,下列说法中错误的是( ) A .匀加速直线运动中,加速度方向一定和初速度方向相同 B .匀减速直线运动中,加速度一定是负值 C .在匀加速直线运动中,加速度也有可能取负值D .只有在规定了初速度方向为正方向的前提下,匀加速直线运动的加速度才取正值 解析:选B.匀加速直线运动中,加速度和初速度方向相同,选项A 正确;加速度的正、负取决于正方向的选取,加速度方向与规定的正方向相同时加速度为正值,反之为负值,所以无论是匀加速还是匀减速,加速度有可能是正值,也有可能是负值,选项C 正确,选项B 错误;当规定初速度方向为正方向时,匀加速直线运动中的加速度与速度方向相同,故取正值,选项D 正确.2.(多选)一个物体做匀变速直线运动,当t =0时,物体的速度大小为12 m/s ,方向向东;当t =2 s 时,物体的速度大小为8 m/s ,方向仍向东.当t 为多少时,物体的速度大小变为2 m/s( )A .3 sB .5 sC .7 sD .9 s,物体的加速度a =v -v 0t =8-122m/s 2=-2 m/s 2.物体的速度大小为2 m/s 时,方向可能向东,也可能向西.当速度方向向东时:t 1=2-12-2 s =5 s ;当速度方向向西时:t 2=-2-12-2 s =7 s ,故B 、C 正确.3.(2017·4月浙江选考)汽车以10 m/s 的速度在马路上匀速行驶,驾驶员发现正前方15 m 处的斑马线上有行人,于是刹车礼让,汽车恰好停在斑马线前,假设驾驶员反应时间为0.5 s .汽车运动的v -t 图如图所示.则汽车的加速度大小为( ) A .20 m/s 2B .6 m/s 2C .5 m/s 2D .4 m/s 2解析:选C.根据速度时间图象可以知道,在驾驶员反应时间内,汽车的位移为x 1=vt =10×0.5 m =5 m ,所以汽车在减速阶段的位移x 2=15 m -5 m =10 m ,根据0-v 2=-2ax 2可解得:a =5 m/s 2,故C 对.4.(2019·山西高一期中)在一次空军演习的任务中,某士兵从悬停飞机上无初速度跳下,下落4 s 速度达到30 m/s 时开始打开降落伞,开始做减速直线运动,在跳下14 s 后以速度4 m/s 着地,他的速度图象如图所示,下落说法正确的是( )A .该士兵是在下落80 m 时打开降落伞的B .该士兵打开伞时离地面的高度等于170 mC .该士兵打开伞时离地面的高度大于170 mD .该士兵跳伞时的高度一定小于230 m解析:选D.4 s 时才打开降落伞,图象的面积表示位移,所以此时下落了x =12×4×30 m =60m ,A 错误;连接(4,30)和(14,4),所连直线表示做匀减速直线运动,若打开降落伞后做匀减速直线运动,打开伞时离地面的离度x ′=12×10×(30+4) m =170 m ,所以该士兵打开伞时离地面的高度小于170 m ,士兵跳伞时的高度小于x +x ′=230 m ,B 、C 错误,D 正确. 5.甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动的v -t 图象如图所示,下列判断正确的是( )A .甲做匀速直线运动,乙做匀变速直线运动B .两物体两次相遇的时刻分别在1 s 末和4 s 末C .乙在前2 s 内做匀加速直线运动,2 s 后做匀减速直线运动D .2 s 后,甲、乙两物体的速度方向相反解析:选C.甲以2 m/s 的速度做匀速直线运动,乙在0~2 s 内做匀加速直线运动,a 1=2 m/s 2,2~6 s 内做匀减速直线运动,a 2=-1 m/s 2.1 s 末和4 s 末二者只是速度相同,并未相遇.6 s 内甲、乙两物体速度方向一直相同.[课时作业]一、单项选择题1.(2019·北大附中高一检测)下列有关匀变速直线运动的认识,其中正确的是( ) A .物体在一条直线上运动,若在相等的时间内通过的位移相等,则物体的运动就是匀变速直线运动B .加速度大小不变的运动就是匀变速直线运动C .匀变速直线运动是速度变化量为零的运动D .匀变速直线运动的加速度是一个恒量解析:选D.匀变速直线运动有两个特点:(1)轨迹为直线;(2)加速度恒定.只有具备这两个特点,物体做的才是匀变速直线运动,B 错,D 对;匀变速直线运动的速度不断变化,所以速度变化量不为零,相等时间内通过的位移也不相同,A 、C 错.2.某质点的速度随时间变化的关系是v =4+2t ,v 与t 的单位分别为m/s 和s ,则质点的初速度与加速度分别为( ) A .4 m/s 与2 m/s 2B .0与4 m/s 2C .4 m/s 与4 m/s 2D .4 m/s 与0解析:选A.v =4+2t 与v =v 0+at 比较可知:v 0=4 m/s ,a =2 m/s 2,故A 正确.3.(2019·合肥一中高一检测)如图所示为某质点的速度-时间图象,则下列说法正确的是( )A .在0~6 s 内,质点做匀变速直线运动B .在6~10 s 内,质点处于静止状态C .在4 s 末,质点运动方向反向D .在t =12 s 末,质点的加速度为-1 m/s 2解析:选D.在0~4 s 和4~6 s 内质点的加速度大小和方向均不同,质点做变速直线运动,选项A 错误;在6~10 s 内质点做v =4 m/s 的匀速直线运动,选项B 错误;在0~14 s 内质点运动方向不变,选项C 错误;在10~14 s 内a =0-4 m/s 4 s =-1 m/s 2,故选项D 正确.4.星级快车出站时能在150 s 内匀加速到180 km/h ,然后正常行驶.某次因意外列车以加速时的加速度大小将车速减至108 km/h.以初速度方向为正方向,则下列说法不正确的是( ) A .列车加速时的加速度为13m/s 2B .列车减速时,若运用v =v 0+at 计算瞬时速度,其中a =-13 m/s 2C .若用v -t 图象描述列车的运动,减速时的图线在时间轴t 轴的下方D .列车由静止加速,1 min 内速度可达20 m/s 解析:选C.列车的加速度大小a =Δv Δt =50150 ms 2=13ms 2,减速时,加速度方向与速度方向相反,a ′=-13ms 2,故A 、B 两项都正确;列车减速时,v -t 图象中图线依然在时间轴t 轴的上方,C 项错误;由v =at 可得v =13×60 ms =20 m s ,D 项正确.5.如图所示为四个物体在一条直线上运动的v -t 图象,那么由图象可以看出,做匀加速直线运动的是( )解析:选C.v -t 图象的斜率就是物体的加速度,选项A 中图线平行于时间轴,斜率为0,加速度为0,所以物体做匀速直线运动.选项B 中图线斜率不变,加速度不变,物体做的是匀变速直线运动,且由图象可看出,物体的速度随时间而减小,所以物体做匀减速直线运动.选项C 中图线斜率不变,加速度不变,物体的速度随时间而增大,所以物体做匀加速直线运动.选项D 中图线不是一条直线,表示物体不做匀变速直线运动.6.爬杆运动员从杆上端由静止开始先匀加速下滑时间2t ,后再匀减速下滑时间t 恰好到达杆底且速度为0,则这两段匀变速运动过程中加速度大小之比为( ) A .1∶2 B .2∶1 C .1∶4D .4∶1a 1,减速下滑的加速度大小为a 2,下滑2t 时的速度为v ,则:a 1=v -02t ,a 2=v -0t,故a 1∶a 2=1∶2,A 正确.7.(2019·河南高一期中)一质点在a 、b 两点之间做匀变速直线运动,加速度方向与初速度方向相同,当在a 点初速度为v 时,从a 点到b 点所用的时间为t ,当在a 点初速度为2v 时,保持其他量不变,从a 点到b 点所用的时间为t ′,则( ) A .t ′>t 2B .t ′=t2C .t ′<t2D .t ′=t解析:选A.由题意作出对应的v -t 图象如图所示;图象中图线与时间轴围成的面积表示物体通过的位移,由图可知,在t2至t 之间时,初速度为2v 0的位移等于初速度为v 0时的位移;则说明t ′>t2.二、多项选择题8.两个质点甲和乙,同时由同一地点向同一方向做直线运动,它们的v -t 图象如图所示,则下列说法中正确的是( ) A .质点乙静止,质点甲的初速度为零B .质点乙运动的速度大小、方向不变C .第2 s 末质点甲、乙速度相同D .第2 s 末质点甲、乙相遇解析:选BC.质点乙速度保持不变,做匀速运动,质点甲做初速度为零的匀加速运动,所以A 错误,B 正确;第2 s 末质点甲、乙的速度相同,但在0~2 s 内乙的速度一直大于甲的速度,所以乙在甲的前方,C 正确,D 错误.9.(2019·青岛二中高一月考)亚丁湾索马里海盗的几艘快艇试图靠近中国海军护航编队保护的商船,中国海军发射爆震弹成功将其驱逐.假如其中一艘海盗快艇在海面上的速度-时间图象如图所示,则下列说法中正确的是( )A .海盗快艇行驶的最大速度为15 m/sB .海盗快艇在66 s 末开始调头逃离C .海盗快艇在0~66 s 做的是加速度逐渐减小的加速运动D .海盗快艇在96~116 s 内做匀减速直线运动解析:选AC.从v -t 图象上得知海盗快艇行驶的最大速度为15 m/s ,在0~66 s 内v -t 图线的斜率逐渐减小,故加速度逐渐减小,选项A 、C 正确;在66 s 末海盗快艇速度方向没变,速度大小减小,选项B 错误;在96~116 s 内海盗快艇调头做匀加速直线运动,选项D 错误. 10.甲、乙两物体在t =0时刻经过同一位置沿x 轴运动,其v -t 图象如图所示,则( )A .甲、乙在t =0到t =1 s 之间沿同一方向运动B .乙在t =0到t =7 s 之间的位移为0C .甲在t =0到t =4 s 之间做往复运动D .甲、乙在t =6 s 时的加速度方向相同解析:选BD.在0~1 s 内甲沿x 轴正方向运动,乙先沿x 轴负方向运动,后沿x 轴正方向运动,选项A 错误;在0~7 s 内乙的位移x =-v 02×+v 02×+v 02×3-v 02×3=0,选项B 正确;在0~4 s 内甲的速度恒为正值,始终沿x 轴正方向运动,选项C 错误;在t =6 s 时,甲、乙速度图象的斜率均为负值,即甲、乙的加速度方向均沿负方向,选项D 正确.11.如图所示,为一质点在0~22 s 时间内做直线运动的v -t 图象,则下列说法中正确的是( ) A .CD 段和DE 段的加速度方向相同 B .整个过程中,BC 段的加速度最大 C .整个过程中,C 点离出发点最远 D .DE 段质点做匀加速直线运动解析:选AD.由题图可知CE 段的加速度相同,A 正确;整个过程中,CE 段的加速度最大,D 点时离出发点最远,所以B 、C 选项均错;DE 段质点速度随时间的增加而均匀增大,质点做匀加速直线运动,D 正确.12.(2019·河北衡水高一期中)雨滴从高空由静止下落,由于空气阻力作用,其加速度逐渐减小,直到为零,在此过程中雨滴的运动情况是( ) A .速度的变化率越来越小B .速度不断增大,加速度为零时,速度最大C .速度不断减小,加速度为零时,速度最小D .速度一直保持不变解析:选AB.加速度是反映速度变化快慢的物理量,加速度逐渐减小,则速度变化率逐渐减小,故A 正确;加速度方向与速度方向相同,雨滴做加速运动,当加速度减小到零,速度达到最大,故B 正确,C 、D 错误. 三、非选择题13.汽车原以45 km/ h 的速度匀速行驶,则:(1)若汽车以0.6 m/s 2的加速度加速,则10 s 后速度能达到多少? (2)若汽车刹车以0.6 m/s 2的加速度减速,则10 s 后速度能达到多少? (3)若汽车刹车以3 m/s 2的加速度减速,则10 s 后速度为多少? 解析:(1)初速度v 0=45 km h =12.5 ms ,加速度a 1=0.6 ms 2,时间t 1=10 s .10 s后汽车的速度为v 1=v 0+a 1t 1=(12.5+0.6×10) ms =18.5 ms.(2)汽车匀减速运动,a 2=-0.6 ms 2,减速到停止的时间t ′=0-v 0a 2=0-0.6s =20.83 s>10 s 所以10 s 后汽车的速度为v 2=v 0+a 2t =(12.5-0.6×10) m s =6.5 ms.(3)汽车刹车所用时间t ″=v 0a 3=错误! s<10 s所以10 s 后汽车已经刹车完毕,则10 s 后汽车速度为0. 答案:(1)18.5 m s (2)6.5 ms (3)014.A 、B 是做匀变速直线运动的两个物体的速度图象,如图所示. (1)A 、B 各做什么运动?求其加速度; (2)两图象交点的意义; (3)求1 s 末A 、B 的速度; (4)求6 s 末A 、B 的速度.解析:(1)取A 、B 的初速度方向为正方向.A 物体沿规定的正方向做匀加速直线运动,加速度为a 1=v -v 0t =8-26m/s 2=1 m/s 2,沿规定的正方向;B 物体前4 s 沿规定的正方向做匀减速直线运动,4 s 后沿反方向做匀加速直线运动,加速度为a 2=0-84 m/s 2=-2 m/s 2,与初速度方向相反.(2)两图象交点表示在该时刻A 、B 速度相等.(3)1 s 末A 物体的速度为3 m/s ,和初速度方向相同;B 物体的速度为6 m/s ,和初速度方向相同.(4)6 s 末A 物体的速度为8 m/s ,和初速度方向相同;B 物体的速度大小为4 m/s ,和初速度方向相反. 答案:见解析。
1 2016高中物理 第2章 4匀变速直线运动的速度与位移的关系课时作业 新人教版必修1 [全员参与·基础练] 1.关于公式x=v2-v202a,下列说法正确的是( ) A.此公式只适用于匀加速直线运动 B.此公式适用于匀变速直线运动 C.此公式只适用于位移为正的情况 D.此公式不可能出现a、x同时为负值的情况
【解析】 公式x=v2-v202a既适用于匀加速直线运动,也适用于匀减速直线运动,既适用于位移为正的情况,也适用于位移为负的情况,选项B正确,选项A、C错误.当物体做匀加速直线运动,且规定初速度的反方向为正方向时,a、x就会同时为负值,选项D错误. 【答案】 B 2.(2013·广东高考)某航母跑道长200 m,飞机在航母上滑行的最大加速度为6 m/s2,起飞需要的最低速度为50 m/s.那么,飞机在滑行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为( ) A.5 m/s B.10 m/s C.15 m/s D.20 m/s 【解析】 由题知,v=50 m/s,a=6 m/s2,x=200 m,最小初速度v0=v2-2ax=502-2×6×200 m/s=10 m/s.故选项B正确. 【答案】 B 3.如图2-4-2所示,物体A在斜面上由静止匀加速滑下x1后,又匀减速地在平面上滑过x2后停下,测得x2=2x1,则物体在斜面上的加速度a1与在平面上的加速度a2的大小关系为( )
图2-4-2 A.a1=a2 B.a1=2a2
C.a1=12a2 D.a1=4a2 【解析】 物体在斜面上初速度为零,设末速度为v,则有v2-0=2a1x1.同理,在水平 2
面上有v2-0=2a2x2,所以a1x1=a2x2,故a1=2a2. 【答案】 B 4.(2014·石家庄二中高一检测)一辆汽车做匀加速直线运动,初速度为4 m/s,经过4 s速度达到12 m/s,下列说法中不正确的是( ) A.汽车的加速度为2 m/s2 B.汽车每秒速度的变化量为2 m/s C.汽车的平均速度为6 m/s D.汽车的位移为32 m
【解析】 汽车的加速度a=12-44 m/s2=2 m/s2,A对.汽车每秒速度的变化量Δv=
at=2×1 m/s=2 m/s,B对.汽车的位移x=122-422×2 m=32 m,D对.汽车的平均速度:v=324 m/s=8 m/s,C错. 【答案】 C 5.(2014·兰州一中高一检测)汽车刹车后做匀减速直线运动,经3 s后停止运动,那么,在这连续的三个1 s内汽车通过的位移之比为( ) A.1∶3∶5 B.5∶3∶1 C.1∶2∶3 D.3∶2∶1 【解析】 用逆向思维可以把汽车刹车的运动认为是初速度为零的匀加速直线运动的逆过程,所以这连续的三个1 s内汽车通过的位移之比为5∶3∶1,B项对. 【答案】 B 6.汽车给人们生活带来极大便利,但随着车辆的增多,交通事故也相应增加.为了安全,在行驶途中,车与车之间必须保持一定的距离,因为从驾驶员看见某一情况到采取制动动作的时间里,汽车仍然要通过一段距离(称为思考距离),而从采取制动动作到车完全静止的时间里,汽车又要通过一段距离(称为制动距离).下表给出了驾驶员驾驶的汽车在不同速度下的思考距离和制动距离等部分数据.某同学分析这些数据,算出了表格中未给出的数据X、Y,该同学计算正确的是( )
速度(m/s) 思考距离(m) 制动距离(m) 10 12 20 15 18 X 20 Y 80 25 30 125 A.X=40,Y=24 B.X=45,Y=24 C.X=60,Y=22 D.X=40,Y=21 3
【解析】 思考距离,汽车做匀速运动,由x=vt知 思考时间t=xv=1.2 s, 所以Y=v1t=20×1.2 m=24 m. 制动距离是汽车做匀减速运动的位移,由v2=2ax知
a=v22x=10040 m/s2=2.5 m/s2,
由v22=2aX, 得X=v222a=1522×2.5 m=45 m. 【答案】 B 7.(多选)t=0时,甲、乙两汽车从相距70 km的两地开始相向行驶,它们的v-t图象如图2-4-3所示.忽略汽车掉头所需时间.下列对汽车运动状况的描述正确的是( )
图2-4-3 A.在第1 h末,乙车改变运动方向 B.在第2 h末,甲、乙两车相距10 km C.在前4 h内,乙车运动的加速度的大小总比甲车的大 D.在第4 h末,甲、乙两车相遇 【解析】 由题图知,1 h末乙车沿负方向行驶,由匀加速直线运动变为匀减速直线运
动,行驶方向并未改变,A错.在前2 h内甲车的位移x1=12×2×30 km=30 km,沿正方向;
乙车的位移x2=12×2×30 km=30 km,沿负方向;故此时两车相距Δx=(70-30-30)km=10 km,B对.由图象的斜率大小可知C对.在前4 h内甲车的位移x甲=12×4×60 km=120 km,沿正方向;乙车的位移x乙=12×2×60-12×2×30 km=30 km,沿正方向;x甲-x乙
=90 km≠70 km,两车此时不相遇,D错. 【答案】 BC 8.(2014·荆州高一期末)我国的高速铁路技术不断创出新的纪录,同时旅客的安全工作更引起了人们的广泛关注.假设某次列车在离车站9.5 km处开始制动刹车,此时列车的 4
速度为342 km/h,列车匀减速到站并刚好停住.求: (1)该列车进站时的加速度多大? (2)列车减速运动的时间为多少? 【解析】 (1)列车初速度v0=342 km/h=95 m/s,停住时v=0,由v2-v20=2aL,
得a=v2-v202L=0-9522×9.5×103=-0.475 m/s2(不带负号,只求大小也对)负号表示加速度方向与车运动方向相反,加速度大小为0.475 m/s2. (2)设列车减速运动时间为t,
由L=v02·t,
得t=Lv0/2=9.5×10395/2 s=200 s. 【答案】 (1)0.475 m/s2 (2)200 s [超越自我·提升练] 9.(2014·苏州高一检测)如图2-4-4所示,木块A、B并排且固定在水平桌面上,A的长度是L,B的长度是2L.一颗子弹沿水平方向以速度v1射入A,以速度v2穿出B.子弹可视为质点,其运动视为匀变速直线运动,则子弹穿出A时的速度为( )
图2-4-4 A.2v1+v23 B.2v21+2v223
C.2v21+v223 D.23v1 【解析】 设子弹在木块中的加速度为a,则 v22-v21=2a·3L,①
v2A-v21=2a·L,②
由①②两式得子弹穿出A时的速度
vA=2v21+v223,选项C正确.
【答案】 C 10.(多选)如图2-4-5所示,光滑斜面被分成四个长度相等的部分,一个物体由A点静止释放,下面结论中正确的是( ) 5
图2-4-5 A.物体到达各点的速度vB∶vC∶vD∶vE=1∶2∶3∶2 B.物体到达各点所经历的时间tB∶tC∶tD∶tE=1∶2∶3∶2 C.物体从A到E的平均速度v-=vB D.通过每一部分时,其速度增量均相等 【解析】 设每一部分的长度为x,根据v2-v20=2ax得v2B=2ax,v2C=2a·2x,v2D=2a·3x,
v2E=2a·4x,所以vB∶vC∶vD∶vE=1∶2∶3∶2,A正确;根据x=12at2得tB=2·xa,
tC=2·2xa,tD=2·3xa,tE=2·4xa,所以tB∶tC∶tD∶tE=1∶2∶3∶2,B正
确;从A到E的平均速度等于中间时刻的速度,从A到E的时间为tE=2·4xa,中间时刻为12tE=2·4x4a=2xa=tB,所以v-=vB,C正确;由vB、vC、vD、vE的大小知每一部分的速度增量不相等,D错误. 【答案】 ABC 11.我国的第一艘航空母舰“辽宁号”经过多次海试,正式入役了,各类武器装备已经上舰.固定翼飞行器从航空母舰起飞的方式可以分两种,第一种是飞机弹射器起飞,第二种是斜板滑跳起飞,有专家指出,中国目前也在试验蒸汽弹射技术.某型号航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统,已知某型号的飞机在跑道上加速时可能产生的最大加速度为5.0 m/s2,当飞机的速度达到50 m/s时才能离开航空母舰起飞.设航空母舰处于静止状态.问:
(1)若要求该飞机滑行160 m后起飞,弹射系统必须使飞机具有多大的初速度? (2)若某舰上不装弹射系统,要求该型号飞机仍能在此舰上正常起飞,问该舰身长至少应为多长? 【解析】 (1)设弹射系统帮助该飞机起飞时初速度为v0, 由运动学公式v2-v20=2ax, 可知v0=v2-2ax=30 m/s. (2)不装弹射系统时,飞机从静止开始做匀加速直线运动.
由公式v2=2ax,可知该舰身长至少应为x=v22a=250 m. 6
【答案】 (1)30 m/s (2)250 m 12.如图2-4-6所示,隧道是高速公路上的特殊路段也是事故多发路段之一.某日,一轿车A因故恰停在隧道内离隧道入口d=50 m的位置.此时另一辆轿车B正以v0=90 km/h的速度匀速向隧道口驶来,轿车B的驾驶员在进入隧道口时,才发现停在前方的轿车A并立即采取制动措施.假设该驾驶员反应时间t1=0.57 s,轿车制动系统响应时间(开始踏下制动踏板到实际制动)t2=0.03 s,轿车制动时产生的加速度为7.5 m/s2.
图2-4-6 (1)试通过计算说明该轿车B会不会与停在前面的轿车A相撞? (2)若会相撞,那么撞前瞬间轿车B速度大小为多少?若不会相撞,那么停止时与轿车A的距离为多少?
【解析】 (1)轿车实际制动前0.6 s内做匀速直线运动,匀速运动的位移为x1=903.6
×0.6 m=15 m,实际制动中的加速度大小a=7.5 m/s2,实际制动中当速度减为零时的位移
x2=v202a=903.622×7.5 m=1253 m,由于x1+x2=1703 m=56.7 m>50 m,故B会与停在前面的轿车A相撞. (2)设与A相碰时的速度为v,根据运动学公式得:-2×7.5×(50-15) m=v2-
903.6 m/s2,解得v=10 m/s.
【答案】 (1)会相撞 (2)10 m/s