一、選擇題(1~5題為單選題,6~8題為多選題)
1.(2015·河北唐山一模)一旅客在站臺8號車廂候車線處候車,若動車一節(jié)車廂長25米,動車進站時可以看做勻減速直線運動。他發(fā)現(xiàn)第6節(jié)車廂經(jīng)過他用了4s,動車停下時旅客剛好在8號車廂門口,如圖所示。則該動車的加速度大小約為( )
A.2m/s2 B.1m/s2
C.0.5m/s2 D.0.2m/s2
答案:C
解析:設(shè)第6節(jié)車廂剛到達旅客處時,車的速度為v0,加速度為a,則有L=v0t+at2
從第6節(jié)車廂剛到達旅客處到列車停下來,有
0-v=2a·2L,
解得a≈-0.5m/s2或a≈-18m/s2(舍去),則加速度大小約為0.5m/s2。
2.(2015·河北石家莊3月調(diào)研)滑板愛好者由靜止開始沿一斜坡勻加速下滑,經(jīng)過斜坡中點時的速度為v,則到達斜坡底端時的速度為( )
A.v B.v
C.2v D.v
答案:A
解析:由勻變速直線運動的中間位置的速度公式v=,有v=,得v底=v,所以只有A項正確。
3.(2015·湖北八校二聯(lián))如圖所示,為甲、乙兩物體在同一直線上運動的位置坐標x隨時間t變化的圖象,已知甲做勻變速直線運動,乙做勻速直線運動,則0~t2時間內(nèi)下列說法正確的是( )
A.兩物體在t1時刻速度大小相等
B.t1時刻乙的速度大于甲的速度
C.兩物體平均速度大小相等
D.甲的平均速度小于乙的平均速度
答案:C
解析:因x-t圖線的斜率表示速度,則由圖象可知A、B均錯。因平均速度定義式為=,甲、乙兩物體在0~t2時間內(nèi)位移大小相等,故平均速度大小相等,C對、D錯。
4.(2015·福建廈門質(zhì)檢)某汽車在啟用ABS剎車系統(tǒng)和不啟用該剎車系統(tǒng)緊急剎車時,其車速與時間的變化關(guān)系分別如圖中的、圖線所示,由圖可知,啟用ABS后( )
A.t1時刻車速更小
B.0~t3時間內(nèi)加速度更小
C.加速度總是比不啟用ABS時大
D.剎車后前行的距離比不啟用ABS短
答案:D
解析:由圖可知,啟用ABS后,t1時刻車速更大,A錯。由v-t圖線的斜率表示加速度可知,在0~t1時間內(nèi),啟用ABS后的加速度比不啟用ABS時小,而在t1~t3時間內(nèi),啟用ABS后的加速度比不啟用ABS時大,B、C錯。由圖線與橫軸所圍面積表示位移可知,啟用ABS后,剎車距離比不啟用ABS時短,B正確。
5.(2015·河北冀州12月調(diào)研)如圖所示是做勻變速直線運動的質(zhì)點在0~6s內(nèi)的位移—時間圖線。若t=1 s時,圖線所對應(yīng)的切線斜率為4(單位:m/s)。則( )
A.t=1s時,質(zhì)點在x=2m的位置
B.t=1s和t=5s時,質(zhì)點的速率相等
C.t=1s和t=5s時,質(zhì)點加速度的方向相反
D.前5s內(nèi),合外力對質(zhì)點做正功
答案:B
解析:因x-t圖線切線的斜率表示速度,則結(jié)合題圖可知,t=0時刻質(zhì)點從原點沿正向做勻減速運動,t=3s時減速到零,然后反向做勻加速運動,t=6s時返回原點。設(shè)初速度為v0,又由題可知t=1s時,v=4m/s,t=3s時,v=0,再結(jié)合v=v0+at,可得v0=6m/s,a=-2m/s2。由x=v0t+at2,可得t=1s時,x=5m,A錯誤;由v=v0+at,得t=1s和t=5 s時,質(zhì)點的速率相同,B正確;因質(zhì)點做勻變速直線運動,則質(zhì)點運動的加速度恒定不變,C錯誤;由v=v0+at,得t=5s時,v=-4m/s,速度大小比初速度小,合外力做負功,D錯誤。
6.(2015·山東濟南一模)一質(zhì)點做直線運動的v-t圖象如圖所示,下列選項正確的是( )
A.在2~4s內(nèi),質(zhì)點所受合外力為零
B.質(zhì)點在0~2s內(nèi)的加速度比4~6s內(nèi)的加速度大
C.在第4s末,質(zhì)點離出發(fā)點最遠
D.在0~6s內(nèi),質(zhì)點的平均速度為5m/s
答案:AD
解析:由圖可知,在2~4s內(nèi),質(zhì)點做勻速直線運動,所以所受合外力為零,A對。由圖可知,質(zhì)點在0~2s內(nèi)加速度大小為5m/s2,4~6s內(nèi)加速度大小為10m/s2,B錯。由圖可知,在第5s末,質(zhì)點離出發(fā)點最遠,C錯。在0~6s內(nèi),質(zhì)點的平均速度==5m/s,D對。
7.物體以速度v勻速通過直線上的A、B兩點,所用時間為t,現(xiàn)在物體從A點由靜止出發(fā),先勻加速直線運動(加速度大小為a1)到某一最大速度vm后立即做勻減速直線運動(加速度大小為a2)至B點速度恰好減為0,所用時間仍為t,則物體的( )
A.vm只能為2v,與a1、a2的大小無關(guān)
B.vm可為許多值,與a1、a2的大小有關(guān)
C.a1、a2必須是一定的
D.a1、a2必須滿足=
答案:AD
解析:由xAB=vt=t1+t2=t得,vm=2v,與a1、a2的大小無關(guān),故A正確;由t1=,t2=得t=+,即=,D也正確。
8.在某一高度以v0=20m/s的初速度豎直上拋一個小球(不計空氣阻力),當(dāng)小球速度大小為10m/s時,以下判斷正確的是(g取10m/s2)( )
A.小球在這段時間內(nèi)的平均速度大小可能為15m/s,方向向上
B.小球在這段時間內(nèi)的平均速度大小可能為5m/s,方向向下
C.小球在這段時間內(nèi)的平均速度大小可能為5m/s,方向向上
D.小球的位移大小一定是15m
答案:ACD
解析:小球被豎直向上拋出,做的是勻變速直線運動,平均速度可以用勻變速直線運動的平均速度公式=求出,規(guī)定豎直向上為正方向,當(dāng)小球的末速度大小為10m/s、方向向上時,vt=10m/s,用公式求得平均速度為15m/s,方向向上,A正確;當(dāng)小球的末速度大小為10m/s、方向向下時,vt=-10m/s,用公式求得平均速度大小為5m/s,方向向上,C正確;由于末速度大小為10m/s時,球的位置一定,距起點的位移x==15m,D正確。
二、非選擇題
9.某駕駛員以30m/s的速度勻速行駛,發(fā)現(xiàn)前方70m處車輛突然停止,如果駕駛員看到前方車輛停止時的反應(yīng)時間為0.5s,該汽車是否會有安全問題?已知該車剎車的最大加速度大小為7.5m/s2。
答案:會有安全問題
解析:汽車做勻速直線運動的位移為
x1=vt=30×0.5m=15m
汽車做勻減速直線運動的位移:
x2==m=60m
汽車停下來的實際位移為:x=x1+x2=15m+60m=75m
由于前方距離只有70m,所以會有安全問題。
10.如圖所示,直線MN表示一條平直公路,甲、乙兩輛汽車原來停在A、B兩處,A、B間的距離為85 m,現(xiàn)甲車先開始向右做勻加速直線運動,加速度a1=2.5m/s2,甲車運動6.0s時,乙車開始向右做勻加速直線運動,加速度a2=5.0m/s2,求兩輛汽車相遇處距A處的距離。
答案:125m,245m
解析:甲車運動6s的位移為x0=a1t=45m
此時甲車尚未追上乙車,設(shè)此后經(jīng)過時間t與乙車相遇,則有a1(t+t0)2=a2t2+85m
將上式代入數(shù)據(jù)并整理得:t2-12t+32=0
解得:t1=4s,t2=8s
t1、t2都有意義,t1=4s時,甲車追上乙車;t2=8s時,乙車追上甲車再次相遇
第一次相遇地點距A的距離:x1=a1(t1+t0)2=125m
第二次相遇地點距A的距離:x2=a1(t2+t0)2=245m。
11.2011年7月23日上海鐵路局管轄內(nèi)的甬溫線動車組因列車追尾而發(fā)生大量人員傷亡的慘烈事故.現(xiàn)有A、B兩列火車在同一軌道上同向行駛,A車在前,其速度vA=10m/s,B車速度vB=30m/s。因大霧能見度低,B車在距A車600m時才發(fā)現(xiàn)前方有A車,此時B車立即剎車,但B車要減速1800m才能夠停止。
(1)B車剎車后減速運動的加速度多大?
(2)若B車剎車8s后,A車以加速度a1=0.5m/s2加速前進,問能否避免事故?若能夠避免則兩車最近時相距多遠?
答案:(1)0.25m/s2 (2)能 232m
解析:(1)設(shè)B車減速運動的加速度大小為a,有
0-v=-2ax1
解得:a=0.25m/s2。
(2)設(shè)B車減速到兩車的速度相同的時間為t,有
vB-at=vA+a1(t-Δt)
代入數(shù)值解得t=32s
在此過程中B車前進的位移為xB=vBt-=832m
A車前進的位移為
xA=vAΔt+vA(t-Δt)+a1(t-Δt)2=464m
因xA+x>xB,故不會發(fā)生撞車事故
此時Δx=xA+x-xB=232m。