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直线运动
一、选择题
1.(创新题)第26届世界大学生夏季运动会于2011年8月23日在中国深圳胜利闭幕,中国体育代表团获取了75枚金牌、145枚奖牌的优异成绩,名列金牌榜首,在下列比赛项目中,运动员可视为质点的为( )
A.健美操 B.花样游泳 C.跳水 D.田径长跑
2.(2011·江苏省学业水平测试卷)下列诗句描绘的情景中,含有以流水为参考系的是( )
A.人在桥上走,桥流水不流 B.飞流直下三千尺,疑是银河落九天
C.白日依山尽,黄河入海流 D.孤帆远影碧空尽,唯见长江天际流
3.(原创题)在2011年大邱田径世锦赛中,牙买加选手布莱克和博尔特分别以9.92 s和19.40 s的成绩夺得男子100米决赛和200米决赛冠军.关于这两次决赛中的运动情况,下列说法正确的是( )
A.200 m决赛中的位移是100 m决赛的两倍
B.200 m决赛中的平均速度约为10.31 m/s
C.100 m决赛中的平均速度约为10.08 m/s
D.100 m决赛中的最大速度约为20.64 m/s
4.关于物体的运动,下面说法不可能的是( )
A.加速度在减小,速度在增大
B.加速度方向始终改变而速度不变
C.加速度和速度大小都在变化,加速度最大时速度最小,速度最大时加速度最小
D.加速度方向不变而速度方向变化
5.在研究物体运动时,下列物体中不能当做质点处理的是( )
A.用GPS定位系统研究汽车位置时
B.研究“神舟八号”飞船绕地球运转时
C.研究乒乓球运动员张继科发出的乒乓球时
D.研究火车穿越一山洞所需时间时
6.如图1-1-3所示,飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员(甲)和地面上的人(乙)观察跳伞飞行员的运动后,引发了对跳伞飞行员运动状况的争论,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两人的说法中必有一个是错误的
B.他们的争论是由于参考系的选择不同而引起的
C.研究物体运动时不一定要选择参考系
D.参考系的选择只能是相对于地面静止的物体
7.(2012·聊城模拟)为了使高速公路交通有序、安全,路旁立了许多交通标志.如图1-1-4所示,甲图是限速路标,表示允许行驶的最大速度是110 km/h;乙图是路线指示标志,表示到泉州还有100 km.上述两个数据的物理意义是( )
A.110 km/h是平均速度,100 km是位移 B.110 km/h是平均速度,100 km是路程
C.110 km/h是瞬时速度,100 km是位移 D.110 km/h是瞬时速度,100 km是路程
8.三个质点A、B、C均由N点沿不同路径运动至M点,运动轨迹如图1-1-5所示,三个质点同时从N点出发,同时到达M点.下列说法正确的是( )
A.三个质点从N点到M点的平均速度相同
B.三个质点任意时刻的速度方向都相同
C.三个质点从N点出发到任意时刻的平均速度都相同
D.三个质点从N点到M点的位移不同
9. (创新题)如图1-1-6所示,2011年2月20日,新一代高速动车组和时速400公里高速综合检测列车在京沪高铁上海段“试跑”,于2011年6月正式通车.高速动车组1 min内,时速由“0”瞬间飙升至“130公里”,驶出1 km,下列说法正确的是( )
A.1 min末的速度约为36.1 m/s
B.1 min末的速度约为72.2 m/s
C.1 min内的平均速度约为16.67 m/s
D.1 min内的平均速度约为63.1 m/s
10.(2012·宁波八校联考)甲、乙两位同学多次进行百米赛跑,每次甲都比乙提前10 m到达终点.假若让甲远离起跑点10 m,乙仍在起跑点起跑,则结果将会( )
A.甲先到达终点 B.两人同时到达终点
C.乙先到达终点 D.不能确定
11.(2012·上海闸北高三月考)若汽车的加速度方向与初速度方向一致,当加速度减小时,以下说法正确的是( )
A.汽车的速度也减小 B.汽车的速度一定在增大
C.汽车的速度可能不变 D.当加速度减小到零时,汽车静止
12.(2012·合肥模拟)在下面所说的物体运动情况中,不可能出现的是( )
A.物体在某时刻运动速度很大,而加速度为零
B.物体在某时刻运动速度很小,而加速度很大
C.运动的物体在某时刻速度为零,而其加速度不为零
D.做变速直线运动的物体,加速度方向与运动方向相同,当物体加速度减小时,它的速度也减小
13.一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4 m/s,1 s后速度的大小变为10 m/s,在这1 s内该物体的( )
A.位移的大小可能小于4 m B.位移的大小可能大于10 m
C.加速度的大小可能小于4 m/s2 D.加速度的大小可能大于10 m/s2
二、计算题
14.汽车从甲地由静止出发,沿直线运动到丙地,乙地是甲丙两地的中点.汽车从甲地匀加速运动到乙地,经过乙地速度为60 km/h;接着又从乙地匀加速运动到丙地,到丙地时速度为120 km/h,求汽车从甲地到达丙地的平均速度.
15.爆炸性的加速度往往是跑车的卖点.保时捷911 GT3由静止加速至100 km/h只需4.2 s.
(1)求保时捷911 GT3的平均加速度.
(2)假设普通私家车的平均加速度为3 m/s2,它们需要多长时间才能由静止加速至100 km/h.
16.一辆汽车从静止开始匀加速开出,然后保持匀速运动,最后匀减速运动,直到停止.下表给出了不同时刻汽车的速度:
时刻/s
1.0
2.0
3.0
5.0
7.0
9.5
10.5
速度/(m·s-1)
3
6
9
12
12
9
3
(1)汽车做加速运动时的加速度和减速运动时的加速度大小是否相等?
(2)汽车从开出到停止共经历的时间是多少?
(3)汽车在全程中的平均速度是多少?
17.(2012·湖北黄冈中学月考)在公园的草坪上主人和小狗正在玩飞碟游戏,如图1-1-8.设飞碟在空中飞行的时间为t0=5 s,飞碟水平方向做匀速直线运动,v0=10 m/s;小狗在1 s内匀加速到v=8 m/s,然后做匀速直线运动.当抛出飞碟的同时小狗应在离主人多远的地方向飞碟跑去才能恰好接住?(小狗与飞碟运动同向共线)
1.解析:选D.A、B、C三项中运动员身体各个部位的运动情况不完全相同,都不能视为质点.
2.解析:选A.A项是以水流为参考系,故有桥流水不流,A对;B、C、D都是以大地为参考系.
3.解析:选C.200 m决赛的跑道有一段弯道,所以200 m决赛的位移小于200 m,所以A错;200 m决赛的平均速度<19.40 s(200 m)=10.31 m/s,故B错;100 m决赛的平均速度=9.92 s(100 m)=10.08 m/s,而最大速度无法确定,故C对、D错.
4.解析:选B.对于加速直线运动,当加速度减小时,速度在增大,只不过增大变慢,A可能;加速度方向发生改变,即加速度存在,有加速度存在速度就在改变,B不可能;加速度仅仅反映速度改变的快慢,若加速度方向与速度方向相反,加速度最大时,速度减小的最快,当然速度可有最小,若加速度方向与速度方向相同,当加速度最小时,速度增大的最慢,加速度为零时,速度可能取最大值,C可能;物体做平抛运动,加速度方向不变速度方向时刻变化,D可能.
5.解析:选CD.用GPS定位系统研究汽车位置及研究“神舟八号”飞船绕地球运转时,不需要考虑汽车、飞船各部分运动的差异,均可看成质点;乒乓球运动员发出的乒乓球有转动,这种转动不能忽略,即不能把乒乓球看成质点;研究火车穿越一山洞所需时间时,需考虑火车的长度,火车不能看成质点.
6.解析:选B.甲、乙两人的争论是由于参考系的选择不同而引起的,A错,B对;研究物体的运动一定要选择参考系,C错;参考系的选取具有任意性,选取时要以方便为原则,D错.
7.答案:D
8.解析:选A.三个质点的起止位置相同,故三个质点的位移相同,D项错;由于运动时间相同,由平均速度的定义可知,平均速度也相同,A项对;曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向,所以不是任何时刻速度方向都相同的,B项错;任意时刻三个质点的位移并不相同,平均速度也不同,C项错.
9.解析:选AC.高速动车组1min内,时速由“0”瞬间飙升至“130公里”,即1min末的速度v=130km/h=36.1m/s,则A选项正确,B选项错误.1min内的平均速度=t(Δx)=60(1000)m/s=16.67m/s,则C选项正确,D选项错误.
10.解析:选A.百米赛跑中甲比乙提前10m到达终点,即甲跑完100m与乙跑完90m所用时间相同,则有v甲(100 m)=v乙(90 m),得v甲=9(10)v乙.让甲远离起跑点10m而乙仍在起跑点,则甲跑110m到达终点的时间t甲′=v甲(110 m)=v乙(99 m),而乙跑到终点的时间t乙′=v乙(100 m)>t甲′,所以甲先到达终点.
11.答案:B
12.解析:选D.物体以很大的速度匀速运动时,加速度为零,A可能;火箭开始发射时速度很小,而加速度很大,B可能;竖直上抛到最高点的物体速度为零,而其加速度不为零,C可能;物体加速度方向与运动方向相同时,物体做加速运动,D不可能,故选D.
13.解析:选AD.(1)若初、末速度同向时:=2(v0+v)=2(4+10 )m/s=7m/s,x=t=7m;a=t(v-v0)=1(10-4)m/s2=6m/s2.
(2)若初、末速度反向时:=2(v0+v)=2(-4+10)m/s=3m/s
x=t=3m;a=t(v-v0)=1(10-(-4))m/s2=14m/s2.
因此可得出A、D正确.
14.解析:设甲丙两地距离为2l,汽车通过甲乙两地的时间为t1,通过乙丙两地的时间为t2.
甲到乙是匀加速运动,
由l=2(v甲+v乙)·t1得
t1=(v甲+v乙)/2(l)=(0+60)/2(l) h=30(l) h
从乙到丙也是匀加速运动,由l=2(v乙+v丙)·t2
得t2=(v乙+v丙)/2(l)=(60+120)/2(l) h=90(l) h
所以甲丙=t1+t2(2l)=90(l) km/h=45 km/h.
答案:45 km/h
15.解析:(1)末速度vt=100km/h=3.6(100)m/s≈27.78m/s
平均加速度a=t(vt-v0)=4.2(27.78-0)m/s2=6.61m/s2.
(2)所需时间t=a(vt-v0)=3(27.78-0)s=9.26s.
答案:(1)6.61m/s2 (2)9.26s
16.解析:(1)不相等.加速运动从0增到12m/s;减速运动从12m/s到0,变化量的大小一样,但所用时间不一样.
(2)汽车匀减速运动的加速度
a2=t(v-v0)=1(3-9)m/s2=-6m/s2
设汽车从10.5s时刻再经t′秒停止,
t′=a2(v′-v0′)=-6(0-3)s=0.5s
总共经历的时间为10.5s+0.5s=11s.
(3)汽车匀加速运动的加速度
a1=1(6-3)m/s2=3m/s2
汽车匀加速运动的时间:t1=3(12-0)s=4s,
汽车匀速运动的速度为v=12m/s.
减速时间t3=a2(0-v)=-6(0-12)s=2s,
匀速时间t2=(11-4-2)s=5s
则汽车总共运动的位移:
x=2(v)t1+vt2+2(v)t3
=×2(12)m=96m.
=t(x)=11 s(96 m)=8.73m/s.
答案:(1)不相等 (2)11s (3)8.73m/s
17.解析:根据题意得水平方向运动草图如下:
飞碟的总位移为x=v0t0=50m
小狗加速的时间t1=1s,该时间内的位移x1=2(v)t1=4m
小狗匀速运动的时间为t2=t0-t1=4s
小狗匀速运动的位移为x2=vt2=32m
因为恰好接住所以
Δx=x-x2-x1=(50-32-4)m=14m.
答案:14m
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