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物理人教版课时卷含答案和详细解析
优化方案·课时作业
第1章 运动的描述 匀变速直线运动的研究高三物理(配人教专用)
课时1
必修1 第1章 运动的描述 匀变速直线运动的研究
第一节 描述运动的基本概念
一、单项选择题
1.(2011年福建龙岩调研)为了使高速公路交通有序、安全,路旁立了许多交通标志.如图所示,甲图是限速路标,表示允许行驶的最大速度是110km/h;乙图是路线指示标志,表示到泉州还有100km.上述两个数据的物理意义是( )
A.110km/h是平均速度,100km是位移
B.110km/h是平均速度,100km是路程
C.110km/h是瞬时速度,100km是位移
D.110km/h是瞬时速度,100km是路程
答案:
D
2.(2011年杭州学军中学检测)北京时间2010年8月1日5时30分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,将第五颗北斗导航卫星成功送入太空预定轨道.这标志着卫星导航市场的垄断局面被打破,北斗卫星导航系统将免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10m,测速精度0.2m/s,以下说法不正确的是( )
A.北斗导航卫星定位提供的是被测物体的位移
B.北斗导航卫星定位提供的是被测物体的位置
C.北斗导航卫星授时服务提供的是时刻
D.北斗导航卫星测速服务提供的是运动物体的速率
解析:
选A.由位置、位移、时间、时刻、速度、速率的定义可知,北斗导航卫星定位提供的是一个点,是位置,不是位置的变化,A错、B对;北斗导航卫星授时服务提供的是时刻,C对;北斗导航卫星测速服务提供的是运动物体某时刻的速度的大小即速率,D正确.
3.在第12届柏林世界田径锦标赛中,牙买加飞人博尔特在男子100m决赛中和男子200m决赛中分别以9.58s和19.19s的成绩打破他在北京奥运会创造的纪录,获得两枚金牌,如图所示.关于他在这两次决赛中的运动情况,下列说法正确的是( )
A.200m决赛中的位移是100m决赛的两倍
B.200m决赛中的平均速度约为10.42m/s
C.100m决赛中的平均速度约为10.44m/s
D.100m决赛中的最大速度约为20.88m/s
解析:
选C.200m决赛的跑道有一段弯道,所以200m决赛的位移小于200m,所以A错;200m决赛的平均速度<=10.42m/s,故B错;100m决赛的平均速度==10.44m/s,故C对.由于不是匀加速运动,所以最大速度不是平均速度的2倍,D错.
4.(2011年鲁迅中学调研)对于质点的运动,下列说法中正确的是( )
A.质点运动的加速度为零,则速度为零,速度变化也为零
B.质点速度变化率越大,则加速度越大
C.质点某时刻的加速度不为零,则该时刻的速度也不为零
D.质点运动的加速度越大,它的速度变化越大
解析:
选B.质点运动的加速度为零时,质点的速度变化为零,但速度不一定为零,A错误;质点速度变化率即为加速度,B正确;质点在某时刻的加速度不为零,其速度可能为零,如自由落体的物体在开始下落的瞬间,故C错误;质点的速度变化Δv=a·Δt,即速度的变化由质点的加速度和时间共同决定,D错误.
5.(2011年江苏南莫中学高三期中测试)一架直升飞机以加速度a从地面由静止开始竖直向上起飞,已知飞机在上升过程中每秒的耗油量V0=pa+q(p、q均为常数).若直升飞机欲上升到某一定高度处,且耗油量最小,则其加速度大小应为( )
A. B.
C.D.
答案:
B
二、不定项选择题
6.一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s,1s后速度的大小变为10m/s,在这1s内该物体的( )
A.位移的大小可能小于3m
B.位移的大小可能大于10m
C.加速度的大小可能小于4m/s2
D.加速度的大小可能大于10m/s2
解析:
选D.
(1)若初、末速度同向时:
==m/s=7m/s,x=t=7m;a==m/s2=6m/s2.
(2)若初、末速反向时:
==m/s=3m/s
x=t=3m;a==m/s2=14m/s2.
因此可得出D正确.
7.下列说法正确的是( )
A.参考系必须是固定不动的物体
B.参考系可以是变速运动的物体
C.地球很大,又因有自转,研究地球公转时,地球不可视为质点
D.研究跳水运动员转体动作时,运动员不可视为质点
解析:
选BD.参考系是为了描述物体的运动而人为选定作为参照的物体,参考系可以是不动的,也可以是变速运动的物体,A错误,B正确;地球的公转半径比地球半径大得多,在研究地球公转时,可将地球视为质点,C错误;但在研究跳水运动员身体转动时,运动员的形状和大小对研究结果的影响不可忽略,不能被视为质点,D正确.
8.(2011年黑龙江大庆一中质检)一个物体做匀加速直线运动,在t秒内经过的位移是x,它的初速度为v0,t秒末的速度为vt,则物体在这段时间内的平均速度为( )
A. B.
C.D.
解析:
选AD.平均速度的定义式:
=,适用于一切运动;=仅适用于匀变速直线运动.
9.一个做变速直线运动的物体,加速度逐渐减小到零,那么该物体的运动情况可能是( )
A.速度不断增大,到加速度为零时,速度达到最大,而后做匀速直线运动
B.速度不断减小,到加速度为零时,物体运动停止
C.速度不断减小到零,然后向相反方向做加速运动,而后物体做匀速直线运动
D.速度不断减小,到加速度为零时速度减小到最小,而后物体做匀速直线运动
解析:
选ABCD.变速直线运动的物体可以是加速,也可以是减速,加速度不断减小到零表明物体速度变化的越来越慢至速度不变,故A、B、C、D都正确.
10.在山东威海举行的第十一届全国运动会铁人三项女子决赛中,采用了奥林匹克标准竞赛距离,包括一点五公里游泳、四十公里自行车和十公里跑步三部分,总距离为五十一点五公里.东道主选手王毅在最后一圈加速冲刺,以领先9.24秒的优势获得冠军,总成绩是2小时16分02秒77.假设王毅在三项中各段的时间分别为t1、t2、t3,对应行程为s1、s2、s3,三项中各段的平均速率分别为v1、v2、v3,总平均速率为v.则(计算中结果保留一位小数)( )
A.v1 B.v= C.v=6.3m/s D.v可能比大,也可能比小 解析: 选AC.游泳平均速率v1最小,自行车平均速率v2最大,选项A正确;平均速率v==≈6.3m/s,选项C正确. 三、计算题 11.(2011年杭州二中月考)爆炸性的加速度往往是跑车的卖点.保时捷911GT3由静止加速至100km/h只需4.2s. (1)求保时捷911GT3的平均加速度. (2)假设普通私家车的平均加速度为3m/s2,它们需要多长时间才能由静止加速至100km/h. 解析: (1)末速度vt=100km/h=m/s=27.78m/s 平均加速度a==m/s2≈6.61m/s2. (2)所需时间t==s≈9.26s. 答案: (1)6.61m/s2 (2)9.26s 12.(2011年温州八校联考)2010年6月、7月间,为反对、威慑美韩军演,我国在东海、黄海海域进行了密集的近海实弹演习,一艘鱼雷快艇以30m/s的速度追击前面同一直线上正在逃跑的敌舰.当两者相距L0=2km时,以60m/s的速度发射一枚鱼雷,经过t1=50s艇长通过望远镜看到了鱼雷击中敌舰爆炸的火光,同时发现敌舰仍在继续逃跑,于是马上发出了第二次攻击的命令,第二枚鱼雷以同样速度发射后,又经t2=30s,鱼雷再次击中敌舰并将其击沉.求第一枚鱼雷击中前后,敌舰逃跑的速度v1、v2分别为多大? 解析: 第一枚鱼雷击中前,敌舰逃跑的速度为v1,当鱼雷快艇与敌舰相距L0=2km时,发射第一枚鱼雷,经t1=50s击中敌舰,则有(v-v1)t1=L0, 即: (60-v1)×50=2000,解得v1=20m/s 击中敌舰时,鱼雷快艇与敌舰的距离为 L0-(30-v1)t1=1500m 马上发射第二枚鱼雷,击中后敌舰的速度为v2,经t2=30s,鱼雷再次击中敌舰,则有 (v-v2)t2=1500,即: (60-v2)×30=1500, 解得v2=10m/s. 答案: 20m/s 10m/s 课时2 第二节 匀变速直线运动的规律及应用 一、单项选择题 1.美国“华盛顿号”航空母舰上有帮助飞机起飞的弹射系统,已知“F-18大黄蜂”型战斗机在跑道上加速时产生的加速度为4.5m/s2,起飞速度为50m/s,若该飞机滑行100m时起飞,则弹射系统必须使飞机具有的初速度为( ) A.30m/s B.40m/s C.20m/sD.10m/s 解析: 选B.由v2-v=2ax得: v=v2-2ax 所以v0=40m/s. 2.(2011年东阳中学模拟)从某高处释放一粒小石子,经过1s从同一地点再释放另一粒小石子,则在它们落地之前,两粒石子间的距离将( ) A.保持不变B.不断增大 C.不断减小D.有时增大,有时减小 解析: 选B.设第1粒石子运动的时间为ts,则第2粒石子运动的时间为(t-1)s,则经过时间ts,两粒石子间的距离为Δh=gt2-g(t-1)2=gt-g,可见,两粒石子间的距离随t的增大而增大,故B正确. 3.2010年4月17日是青海玉树震后第三天,中国空军日以继夜加紧进行空运抗震救灾,当天上午6时至10时又出动飞机4个架次,向玉树地震灾区运送帐篷540顶(约合57吨),野战食品24吨.从水平匀速飞行的运输机上向外自由释放一个物体如图,不计空气阻力,在物体下落过程中,下列说法正确的是( ) A.从飞机上看,物体静止 B.从飞机上看,物体始终在飞机的后方 C.从地面上看,物体做平抛运动 D.从地面上看,物体做自由落体运动 解析: 选C.从水平匀速飞行的飞机上向外自由释放一个物体,因惯性在水平方向物体与飞行的运输机始终有相同的速度.从地面上看,物体做平抛运动,D错;从飞机上看,物体做自由落体运动,A、B错. 4.(2011年金华十校联考)汽车遇紧急情况刹车,经1.5s停止,刹车距离为9m.若汽车刹车后做匀减速直线运动,则汽车停止前最后1s的位移是( ) A.4.5mB.4m C.3mD.2m 解析: 选B.汽车刹车反过来可以看做初速度为零的匀加速直线运动,由x=at2,可得其加速度大小为a=8m/s2;汽车停止前最后1s的位移是x′=at′2=4m,选项B正确. 5.(2011年江苏淮阴中学摸底)如图所示,小球从竖直砖墙某位置静止释放,用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到了图中1、2、3、4、5……所示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,下列判断错误的是( ) 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.小球在位置“3”的速度为 解析: 选A.由题图可知,小球做匀加速直线运动,相邻的两段位移之差为一块砖的厚度,由Δx=d=aT2可得,a=;位置“3”是位置“2”和位置“4”的中间时刻,由v=得,v3=;故只有选项A判断错误. 6.(2011年杭州二中摸底)测速仪安装有超声波发射和接收装置,如图所示,B为测速仪,A为汽车,两者相距335m,某时刻B发出超声波,同时A由静止开始做匀加速直线运动.当B接收到反射回来的超声波信号时,A、B相距355m,已知声速为340m/s,则汽车的加速度大小为( ) A.20m/s2B.10m/s2 C.5m/s2D.无法确定 解析: 选B.设超声波往返的时间为2t,根据题意汽车在2t时间内位移为a(2t)2=20m,① 所以超声波追上A车时,A车前进的位移为at2=5m,② 所以超声波在2t内的路程为2×(335+5)m, 由声速340m/s可得t=1s,代入①式得,a=10m/s2,故B正确. 二、不定项选择题 7.一物体做匀变速直线运动,某时刻速度的大小为4m/s,1s后速度大小变为10m/s,在这1s内物体的( ) A.平均速度的大小可能是7m/s B.位移的大小可能小于4m C.速度变化量大小可能小于4m/s D.加速度的大小可能小于10m/s2 解析: 选ABD. (1)若为匀加速,v0=4m/s,v=10m/s,则 ==m/s=7m/s,故A对. a==m/s2=6m/s2,故D对. (2)若先减速再反向加速,v0=4m/s, v=-10m/s,则 ==m/s=-3m/s,x=t=-3m,故B正确. 若为匀加速时Δv=10m/s-4m/s=6m/s 先减速再加速时Δv=-10m/s-4m/s=-14m/s. 故C不可能. 8.(2011年嘉兴一中检测)给滑块一初速度v0使它沿光滑斜面向上做匀减速运动,加速度大小为,当滑块速度大小减为时,所用时间可能是( ) A.B. C.D. 解析: 选BC.当滑块速度大小减为,其方向可能与初速度方向相同,也可能与初速度方向相反,因此要考虑两种情况,即v=或v=-代入公式t=得,t=或t=,故B、C选项正确. 9.一个质点正在做匀加速直线运动,现用固定的照相机对该质点进行闪光照相,闪光时间间隔为1s.分析照片得到的数据,发现质点在第1次、第2次闪光的时间间隔内移动了2m,在第3次、第4次闪光的时间间隔内移动了8m,由此可求得( ) A.第1次闪光时质点的速度 B.质点运动的加速度 C.从第2次闪光到第3次闪光这段时间内质点的位移 D.质点运动的初速度 解析: 选ABC.由x23-x12=x34-x23可求x23,故C正确;由Δx=aT2可求a,故B正确;由v2=可求v2,再由v2=v1+aT可求v1,故A正确,但物体原来的初速度无法求出,故D错. 10.(2011年湖北黄冈模拟)如图所示,传送皮带的水平部分AB是绷紧的.当皮带不动时,滑块从斜面顶端由静止开始下滑,通过AB所用的时间为t1,从B端飞出时速度为v1.若皮带顺时针方向转动时,滑块同样从斜面顶端由静止开始下滑,通过AB所用的时间为t2,从B端飞出时的速度为v2,则t1和t2、v1和v2相比较,可能的情况是( ) A.t1=t2B.t2>t1 C.v1=v2D.v1>v2 解析: 选AC.若皮带顺时针方向转动的速度不大于v1,则物体m由A到B一直匀减速,到B端的速度为v1,通过AB的时间也为t1;当皮带顺时针方向转动的速度大于v1时,物体m在AB上先减速到与皮带速度相等,再与皮带一起匀速,或物体m由A到B一直匀速或匀加速,到B端的时间t2≤t1,速度v2≥v1,故A、C正确,B、D错误. 三、计算题 11.(2010年高考课标全国卷)短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了100m和200m短跑项目的新世界纪录,他的成绩分别是9.69s和19.30s.假定他在100m比赛时从发令到起跑的反应时间是0.15s,起跑后做匀加速运动,达到最大速率后做匀速运动.200m比赛时,反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与100m比赛时相同,但由于弯道和体力等因素的影响,以后的平均速率只有跑100m时最大速率的96%.求: (1)加速所用时间和达到的最大速率; (2)起跑后做匀加速运动的加速度.(结果保留两位小数) 解析: (1)设加速所用时间为t(以s为单位),匀速运动的速度为v(以m/s为单位),则有vt+(9.69-0.15-t)v=100① vt+(19.30-0.15-t)×0.96v=200② 由①②式得t=1.29s,v=11.24m/s. (2)设加速度大小为a,则 a==8.71m/s2. 答案: (1)1.29s 11.24m/s (2)8.71m/s2 12.(2011年永嘉抽测)在一次低空跳伞训练中,当直升飞机悬停在离地面224m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12.5m/s2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5m/s,(取g=10m/s2)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v0,着地时相当于从h1高处自由落下, 则有v2-v=-2ah, 即52-v=-2×12.5×h 又v=2g(224-h)=2×10×(224-h) 联立解得h=99m,v0=50m/s 以5m/s的速度落地相当于从h1高处自由落下, 即2gh1=v2 所以h1=v2/2g=52/20m=1.25m. (2)设伞兵在空中的最短时间为t, 则有v0=gt1,t1=v0/g=50/10s=5s, t2=(v-v0)/a=s=3.6s, 故所求时间t=t1+t2=(5+3.6)s=8.6s. 答案: (1)99m 1.25m (2)8.6s 课时3 第三节 运动图象 追及、相遇问题 一、单项选择题 1.如图所示为甲、乙两物体相对于同一坐标的x-t图象,则下列说法正确的是( ) ①甲、乙均做匀变速直线运动 ②甲比乙早出发时间t0 ③甲、乙运动的出发点相距x0 ④甲的速率大于乙的速率 A.①②③ B.①④ C.②③D.②③④ 解析: 选C.图象是x-t图线,甲、乙均做匀速直线运动;乙与横坐标的交点表示甲比乙早出发时间t0,甲与纵坐标的交点表示甲、乙运动的出发点相距x0.甲、乙运动的速率用图线的斜率的绝对值表示,由图可知甲的速率小于乙的速率. 2.(2011年北京海淀区模拟)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.t1时刻乙车从后面追上甲车 B.t1时刻两车相距最远 C.t1时刻两车的速度刚好相等 D.0到t1时间内,乙车的平均速度小于甲车的平均速度 答案: A 3.(2011年金华模拟)如图所示,A、B两物体相距x=7m时,A在水平拉力和摩擦力作用下,正以vA=4m/s的速度向右匀速运动,而物体B此时正以vB=10m/s的初速度向右匀减速运动,加速度a=-2m/s2,则A追上B所经历的时间是( ) A.7s B.8s C.9sD.10s 解析: 选B.物体B减速至静止的时间为t 则-vB=at,t=s=5s. 物体B向前运动的位移xB=vBt=×10×5m=25m. 又因A物体5s内前进xA=vAt=4×5m=20m,显然xB+7m>xA. 所以A追上B前,物体B早已经静止,设A追上B经历的时间为t′,则t′==s=8s,B正确. 4.(2010年高考天津卷)质点做直线运动的v-t图象如图所示,规定向右为正方向,则该质点在前8s内平均速度的大小和方向分别为( ) A.0.25m/s 向右B.0.25m/s 向左 C.1m/s 向右D.1m/s 向左 解析: 选B.由图象面积计算0~3s内质点的位移x1=2×3×m=3m,方向向右,3~8s内位移为x2=2×5×m=5m,方向向左,所以前8s总位移x=x1-x2=-2m.==m/s=-0.25m/s,即大小为0.25m/s,方向向左.B正确. 5.(2011年湖州模拟)在如图所示的位移(x)—时间(t)图象和速度(v)—时间(t)图象中,给出的四条图线甲、乙、丙、丁分别代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况,则下列说法正确的是( ) A.甲车做曲线运动,乙车做直线运动 B.0~t1时间内,甲车通过的路程大于乙车通过的路程 C.丙、丁两车在t2时刻相距最远 D.0~t2时间内,丙、丁两车的平均速度相等 答案: C 6.(2009年高考山东卷)某物体做直线运动的v-t图象如图所示,据此判断四个选项中正确的是(F: 受力;x: 位移)( ) 解析: 选B.根据v-t图象0~2s与6s~8s两段时间内加速度相同,合力方向相同;2s~6s内加速度方向未变,合力方向不变.但0~2s内的合力与2s~6s内的合力方向相反,因此选项B正确.0~4s内物体位移不断增大,4s末达到最大值,接着反向运动,8s末返回出发点,故C、D错. 二、不定项选择题 7.(2009年高考广东卷)如图是甲、乙两物体做直线运动的v-t图象,下列表述正确的是( ) A.乙做匀加速直线运动 B.0~1s内甲和乙的位移相等 C.甲和乙的加速度方向相同 D.甲的加速度比乙的小 解析: 选A.由题图可知,乙做匀加速直线运动而甲做匀减速直线运动,A正确;由v-t图线的斜率的大小表示物体加速度的大小,正负表示加速度的方向可知,C、D错误;0~1s内甲的位移大,B错误. 8.(2010年高考上海卷)如图为质量相等的两个质点A、B在同一直线上运动的v-t图象.由图可知( ) A.在t时刻两个质点在同一位置 B.在t时刻两个质点速度相等 C.在0~t时间内质点B比质点A位移大 D.在0~t时间内合外力对两个质点做功相等 解析: 选BCD.根据v-t图的意义可知t时刻A、B两质点的速度相等,B项正确.再结合动能定理可知D项正确.v-t图中的面积表示对应时间内的位移,由图可知0~t时间内质点B比质点A的位移大,C项正确.由于两质点的初始位置不确定,故不能确定t时刻两质点的位置,故A选项错误. 9.(2011年温州八校联考)设物体运动的加速度为a、速度为v、位移为x.现有四个不同物体的运动图象如图所示,假设物体在t=0时的速度均为零,则其中表示物体做单向直线运动的图象是( ) 解析: 选BD.A中表示物体在x=0到x=1之间往复运动,B中物体做变速运动,各时刻的速度v≥0.所以物体只沿正方向运动;C中物体在0~2s内沿正方向运动,2s~4s内沿负方向运动;D中物体的速度图象与B项相同.综上分析可知B、D正确. 10.从同一地点同时开始沿同一方向做直线运动的两个物体A、B的v-t图象如图所示,在0~t0时间内,下列说法中正确的是( ) A.A、B两个物体的加速度大小都在不断减小 B.A物体的加速度不断增大,B物体的加速度不断减小 C.A、B两个物体的位移都不断增大 D.A、B两个物体的平均速度大小都大于 答案: AC 三、计算题 11.(2011年湖南教育考试院调研测试)空间探测器从某一星球表面竖直升空.已知探测器质量为1500kg,发动机推动力为恒力.探测器升空后发动机因故障突然关闭,如图所示是探测器从升空到落回星球表面的速度随时间变化的图线,则由图线可判断该探测器在星球表面达到的最大高度Hm为多少? 发动机的推动力F为多少? 解析: 由图线可知,探测器能达到的最大高度即是横轴上方图线所包围的面积,Hm=m=480m. 星球表面的重力加速度g′=m/s2=2.5m/s2, F=m(a+g′), a==5m/s2, 所以F=m(a+g′)=11250N. 答案: 480m 11250N 12.一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10m
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