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- 高考物理一轮复习【分层练习】 第04章 运动和力的关系 试卷 13 次下载
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高考物理一轮复习【分层练习】 第01章 运动的描述
展开高考物理一轮复习策略
首先,要学会听课:
1、有准备的去听,也就是说听课前要先预习,找出不懂的知识、发现问题,带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐,也更听得进去,容易掌握;
2、参与交流和互动,不要只是把自己摆在“听”的旁观者,而是“听”的参与者。
3、听要结合写和思考。
4、如果你因为种种原因,出现了那些似懂非懂、不懂的知识,课上或者课后一定要花时间去弄懂。
其次,要学会记忆:
1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类,做成思维导图或知识点卡片,会让你的大脑、思维条理清醒,方便记忆、温习、掌握。
2、合理用脑。
3、借助高效工具。学习思维导图,思维导图是一种将放射性思考具体化的方法,也是高效整理,促进理解和记忆的方法。最后,要学会总结:
一是要总结考试成绩,通过总结学会正确地看待分数。
1.摸透主干知识 2.能力驾驭高考 3.科技领跑生活
第一章 运动的描述分层训练
课标解读
1.了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。如:了解伽利略的实验研究工作,认识伽利略有关实验的科学思想和方法。
2 .经历质点模型的建构过程,了解质点的含义。知道将物体抽象为质点的条件,能将特定实际情境中的物体抽象成质点。体会建构物理模型的思维方式,认识物理模型在探索自然规律中的作用。如通过质点模型、太阳系行星模型等实例,体会物理模型在物理学研究中的意义。
3.理解位移、速度和加速度。
基础过关练
考点一:质点 参考系
1.2022年北京冬奥会中国队以9金4银2铜的好成绩圆满收官!中国队用他们的拼搏和汗水带给大家一次次难忘的回忆。关于下列冬奥比赛项目的说法正确的是( )
A.研究甲图中冰球运动员击球动作时,运动员可以看成质点
B.研究乙图中大跳台运动员空中转体动作时,运动员身体各部分的速度可视为相同
C.研究丙图中15公里越野滑雪运动员比赛成绩时,运动员可视为质点
D.研究丁图中花样滑冰运动员的动作时,运动员可视为质点
【答案】C
【详解】A.运动员击球动作对运动员本身有影响,故运动员不可以看成质点;A错误;B.速度是矢量,运动员身体各部分的速度方向不同,故运动员身体各部分的速度不相同;B错误;C.运动员的成绩对运动员本身没有影响,故运动员可视为质点,C正确;D.花样滑冰运动员的动作时,运动员的动作对运动员本身有影响,故运动员不可视为质点。D错误。故选C。
2.在以下情况中关于质点的说法正确的是( )
A.研究“玉兔”号巡视器巡视月球时的运动轨迹时,“玉兔”号巡视器可看作质点
B.观察“辽宁舰”航空母舰上的“歼-15”战斗机起飞时,可以把航空母舰看成质点
C.研究“玉兔”号从“嫦娥”的怀抱中“走”出来,即两器分离过程中,研究“玉兔”一连串技术含量极高的“慢动作”时,“玉兔”号可看作质点
D.研究自行车的运动时,因为车轮在转动,所以无论什么情况下,自行车都不能看成质点
【答案】A
【详解】A.研究“玉兔”号巡视器巡视月球时的运动轨迹时,物体的大小和形状能忽略,可看成质点,选项A正确;C.研究“玉兔”号从“嫦娥”的怀抱中“走”出来,即两器分离过程中,不能把“玉兔”看成质点,选项B错误;B.观察“辽宁舰”航空母舰上的"歼-15"战斗机起飞时,航空母舰的长度不能忽略,所以不可以把航空母舰看做质点,选项C错误;D.研究自行车的运动时,若只研究自行车运动的快慢,自行车可以看成质点,选项D错误。故选A。
3.从波兰中部城市罗兹往返四川成都的直达火车线路“蓉欧快铁”开通于2013年,全长9826公里,行车时间约13天,比历时40至50天的海路运输快许多,关于“蓉欧快铁”,下列说法正确的是( )
A.列车长度太长,质量太大,任何时候都不能看成质点
B.研究“蓉欧快铁”线路上的班列行程时,可以将班列看成质点
C.分析班列通过阿拉山口的时间时,可以将班列看成质点
D.只要班列处于运动状态,就可以看成质点
【答案】B
【详解】AB.分析列车总运行时间和总里程的时候班列的大小可以忽略,可以看作质点,A错误,B正确;CD.列车的长度和阿拉山口比较不能忽略不计,列车不能看作质点,CD错误。故选B。
考点二:时间 位移
1.2021年9月17日8:00整,第十四届全国运动会铁人三项比赛在陕西省汉中市正式开赛。选手们依次进行了1.5 km游泳、40 km自行车和10 km跑步三项不间断比赛,李明旭以01:52:24的成绩揽获男子个人冠军。下列说法正确的是( )
A.40 km是指位移
B.8:00整是指时间
C.01:52:24的成绩是指时刻
D.研究李明旭10 km跑步的时间时,可以将李明旭看作质点
【答案】D
【详解】A.40 km自行车的运动轨迹不是直线,40 km指路程,故A错误;B.8:00整对应某一瞬间,即为时刻,故B错误;C.01:52:24对应一段时间,即为时间间隔,故C错误;D.研究李明旭10 km跑步的时间时,由于李明旭的大小和形状可以忽略,所以可以将其看成质点,故D正确。故选D。
2.2022年北京冬奥会中国队获得9枚金牌,创造冬奥会历史最好成绩。下列选项中正确的是( )
A.谷爱凌在自由式滑雪女子U型场地技巧决赛中可以将她看成质点
B.每局冰球比赛时间10min,指的是时刻
C.短道速滑男子1000米比赛中,中国选手任子威为中国代表团摘下本届冬奥会第二枚金牌在转弯过程中,以任子威的冰刀为参考系,他是静止的
D.越野滑雪中运动员的位移大小和路程相等
【答案】C
【详解】A.谷爱凌在自由式滑雪女子U型场地技巧决赛中不可以将她看成质点,A错误;B.每局冰球比赛时间10min,指的是时间,B错误;C.短道速滑男子1000米比赛中,中国选手任子威为中国代表团摘下本届冬奥会第二枚金牌在转弯过程中,以任子威的冰刀为参考系,他是静止的,C正确;D.越野滑雪中是弯道,运动员的位移大小和路程不相等,D错误。故选C。
3.2021年5月30日5时01分,我国天舟二号货运飞船携带着物资与运行在固定轨道上的空间站“天和核心舱”交会对接,成功运送了第一个太空“快递”。二者对接之前,分别在各自的轨道上做匀速圆周运动,如图所示,下列说法正确的是( )
A.空间站再次回到A点,位移为
B.它们各自转一圈,其路程相等
C.天舟二号再次回到点,位移为0
D.运动过程中,空间站的最大位移小于天舟二号的最大位移
【答案】C
【详解】A.空间站再次回到A点,位移为0,故A错误;B.由于它们的轨道半径不相同,故它们各自转一圈,其路程不相等,故B错误;C.天舟二号再次回到点,位移为0,故C正确;D.两者的最大位移都等于各自轨道的直径,由于空间站的半径较大,故运动过程中,空间站的最大位移大于天舟二号的最大位移,故D错误。故选C。
考点三:速度
1.关于速度的描述,下列说法中正确的是( )
A.电动车限速20km/h,指的是平均速度大小
B.子弹射出枪口时的速度大小为500m/s,指的是平均速度大小
C.苏炳添在东京奥运会百米半决赛的成绩是9.83 s,则他冲刺时的速度大小一定为10.17 m/s
D.某列车在通沪铁路跑出的最高时速为220 km/h,指的是瞬时速度大小
【答案】D
【详解】A.电动车限速20km/h,指的是瞬时速度大小不能超过20km/h,故A错误;B.子弹射出枪口时的速度大小为500m/s,指的是瞬时速度大小,故B错误;C.苏炳添在东京奥运会百米半决赛的成绩是9.83 s,10.17 m/s是他的平均速度大小,他冲刺时的速度大小与10.17 m/s比未知,故C错误;D.某列车在通沪铁路跑出的最高时速为220 km/h,此时为瞬时速度大小,故D正确。故选D。
2.为使交通安全、有序,公路旁设置了许多交通标志。如图所示,甲是限速标志,表示允许行驶的最大速度是80km/h;乙是路线指示标志,表示到连云港还有206km。下列对这两个数据的理解正确的是( )
A.甲表示瞬时速度,乙表示位移
B.甲表示瞬时速度,乙表示路程
C.甲表示平均速度,乙表示位移
D.甲表示平均速度,乙表示路程
【答案】B
【详解】允许行驶的最大速度表示在某一位置的速度,是瞬时速度,到连云港还有206km,206km是运动轨迹的长度,是路程,B正确.故选B。
3.据悉,北京时间2021年10月16日0时23分,神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射,约582秒后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送人太空,发射取得圆满成功。飞船将在距近地点高度200km,远地点高度356km的轨道上运行,与空间站处于同一个平面。它飞行一圈约为42185km,用时约90分钟,平均7.81km/s。对于这段消息的解读正确的是( )
A.文中的16日0时23分是时间间隔
B.文中的42185km是飞船运行一周的位移
C.文中的7.81km/s是平均速率
D.发射过程中,以航天员翟志刚为参考系,火箭是加速上升的
【答案】C
【详解】A.文中的16日0时23分是时刻,A错误;B.文中的42185km是飞船运行一周的路程,B错误;C.文中的7.81km/s是平均速率,C正确;D.发射过程中,以航天员翟志刚为参考系,火箭是静止,D错误。故选C。
考点四:加速度
1.下列所描述的运动的中,不可能的有( )
A.加速度越来越大,速度越来越大 B.速度变化方向为正,加速度方向为负
C.加速度的方向不变,而速度方向改变 D.速度越来越大,加速度越来越小
【答案】B
【详解】A.加速度与速度同向时,加速度越来越大,速度越来越大,A正确;B.速度变化方向与加速度方向相同,B错误;C.加速度的方向不变,而速度方向改变,例如竖直上抛运动,C正确;D.速度越来越大,加速度越来越小,例如弹簧由伸长状态恢复到自由长度状态,D正确。故选B。
2.加速度是人类认识史上最难建立的概念之一,也是每个初学物理的人最不易真正掌握的概念;生活中也很少见直接表达加速度的俗语,所以对加速度的认识极易出现错误。下列有关说法中正确的是( )
A.加速度是指速度的增加
B.速度的变化量越大,加速度就越大
C.加速度的方向不仅与力的方向相同,还一定与速度的方向在同一条直线上
D.加速度是描述速度变化快慢的物理量,速度大,加速度不一定大
【答案】D
【详解】A.加速度是指速度变化快慢的物理量,A错误;B.速度的变化量越大,加速度不一定越大,速度变化的越快,加速度越大,B错误;C.加速度的方向与力的方向相同,不一定与速度的方向在同一条直线上,C错误;D.加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度与速度的大小无关,D正确。故选D。
3.关于公式,下列说法正确的是( )
A.运动物体的速度变化量∆v越大,加速度a越大
B.运动物体的加速度a的方向与其初、末速度的方向无关,只与∆v的方向有关
C.运动物体的加速度大小等于单位时间内其速度大小的变化率
D.运动物体的加速度不变时,物体可能做匀速运动,也可能做减速运动
【答案】B
【详解】A.运动物体的速度变化量∆v越大,加速度a不一定越大,还与时间有关,故A错误;B.运动物体的加速度a的方向与其初、末速度的方向无关,只与∆v的方向有关,故B正确;C.加速度的大小在数值上等于单位时间内速度变化量的大小,故C错误。D.运动物体的加速度不变时,若加速度与速度同向,则物体做加速运动,若加速度和速度反向,则物体做减速运动,不可能做匀速运动,故D错误。故选B。
能力提升练
一、单选题
1.在下述情景中,能够把研究对象看作质点的是( )
A.研究神舟十三号航天员翟志刚在太空出舱时挥动国旗的动作
B.用北斗导航定位系统确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置
C.将一枚硬币用力上抛,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上
D.欣赏北京冬季奥运会期间进行花样滑冰比赛时运动员的优美动作
【答案】B
【详解】A.研究神舟十三号航天员翟志刚在太空出舱时挥动国旗的动作时,不能把航天员看做质点,否则就没动作可言了,选项A错误;B.用北斗导航定位系统确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置时,“武汉”舰的大小可忽略不计,可看做质点,选项B正确;C.将一枚硬币用力上抛,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上时,硬币的大小不能忽略,不能看做质点,选项C错误;D.欣赏北京冬季奥运会期间进行花样滑冰比赛时运动员的优美动作时,,不能把运动员看做质点,否则就没动作可言了,选项D错误;故选B。
2.如图所示是特技跳伞运动员的空中造型图。当运动员保持该造型向下落时,其中一名运动员A俯视大地时,看到大地迎面而来。下列说法正确的是( )
A.若运动员A以对面的运动员为参考系,他是运动的
B.若运动员A以旁边的运动员为参考系,地面是静止的
C.当他俯视大地时,看到大地迎面而来,是以大地为参考系的
D.以大地为参考系,运动员是运动的
【答案】D
【详解】A.若运动员A以对面的运动员为参考系,他是静止的,故A错误;B.若运动员A以旁边的运动员为参考系,地面是运动的,故B错误;C.当他俯视大地时,看到大地迎面而来,是以他自己为参考系,故C错误;D.以大地为参考系,运动员是运动的,故D正确。故选D。
3.探索宜居星球是天文学家的追求,近年发现的类地行星Kepler-186f,它距离地球约492光年,不仅大小与地球相似,而且与所环绕的恒星距离也刚刚好,使其地表有可能存在液态的水。下列与“492光年”意义相同的是( )
A.492年 B. C. D.
【答案】C
【详解】光年是长度单位,是指光在真空中一年时间内传播的距离,则492光年为
故C正确,ABD错误。
故选C。
4.“嫦娥四号”探测器在月球背面南纬45.5°、东经177.6°附近着陆。2020年11月24日,“嫦娥五号”发射,历经23天后,“嫦娥五号”闯过地月转移、环月飞行、月面着陆、自动采样、月面起飞、再入返回等多个难关,成功携带月球样品返回地球。下列说法错误的是( )
A.“嫦娥五号”探测器绕月球做圆周运动,是以地球为参考系来描述的
B.“嫦娥五号”探测器绕月球做圆周运动,是以月球为参考系来描述的
C.“嫦娥五号”探测器绕月球做圆周运动一周位移为零
D.南纬45.5°、东经177.6°表示位置
【答案】A
【详解】“嫦娥五号”探测器绕月球做圆周运动,是以月球为参考系来描述的;绕月球做圆周运动一周,回到出发点,位移为零,南纬45.5°、东经177.6°表示位置,故BCD正确A错误。本题选择错误的,故选A。
5.某人从甲地到乙地的平均速率为v1,然后又从乙地原路返回到甲地的平均速率为v2,则往返甲、乙两地的平均速度的大小和平均速率是( )
A., B., C.0, D.0,
【答案】D
【详解】平均速度是位移与时间的比,由于此人在甲、乙两地往返一次,故位移x=0,平均速度
平均速率是路程与时间的比,由于此人往返一次,故平均速率为
故ABC错误,D正确。故选D。
6.如图所示,物体以5m/s的初速度沿光滑的斜面向上做减速运动,经过2s速度大小变为3m/s,则物体的加速度可能是( )
A.大小为1m/s2,方向沿斜面向上
B.大小为1m/s2,方向沿斜面向下
C.大小为4m/s2,方向沿斜面向上
D.大小为8m/s2,方向沿斜面向下
【答案】B
【详解】取初速度方向为正方向,则
v0=5m/s
若2s后的速度方向沿斜面向上,则
v=3m/s
则
即加速度大小为1m/s2,方向沿斜面向下。
若2s后的速度方向沿斜面向下,则
则
即加速度大小为4m/s2,方向沿斜面向下。故选B。
7.下表中记录了三种交通工具在某段时间中的运动情况,根据表中数据可知( )
交通工具
初速度/
末速度/
经过时间/s
自行车下坡
2
6
2
火车出站
0
20
100
飞机飞行
200
200
10
A.飞机的速度变化量最大
B.自行车的速度变化最快
C.火车的速度变化最快
D.火车的加速度最大
【答案】B
【详解】自行车的速度变化量
火车的速度变化量为
飞机的速度变化量为
可知飞机的加速度为零,火车的加速度为
自行车的加速度为
加速度是表示物体速度变化快慢的物理量,可知B正确,ACD错误。故选B。
8.“加速度的变化率”可以表示加速度随时间变化的快慢。汽车加速度的变化率越小,乘客舒适感越好。某轿车由静止启动,前3s内加速度随时间的变化关系如图所示,则( )
A.2s~3s内轿车做匀速运动
B.第3s末,轿车速度达到10m/s
C.加速度变化率的单位为m2/s3
D.乘客感觉0~2s内比2s~3s内更舒适
【答案】B
【详解】A.由图像知2s~3s内,加速度不变,轿车做匀加速运动,故A错误;B.a-t图像围成的面积表示速度的变化量,0~3s内图像的面积为
因初速度为0,即第3s末,轿车速度达到10m/s,故B正确;C.加速度变化率为加速度的变化量除以时间t,单位为,时间单位为s,故加速度变化率的单位为,故C错误;D.由图像知0~2s内的加速度变化率为
而2s~3s内加速度变化率为0,由题知加速度变化率越小乘客感觉越舒适,即2s~3s内乘客感觉更舒适,故D错误。故选B。
9.骑行是当代年轻人喜欢的一种户外运动,逐渐成为一种锻炼身体的时尚运动。如图所示是运动员用手机软件记录某一次户外骑行的情况,从A点到点总长为(可视为直线距离),用时约为2小时30分钟,最大的速度大小约为,运动员从静止开始运动,则说法正确的是( )
A.从A点到点的平均速度大小为
B.若中间有段位移是以最大速度做匀速直线运动的运动,运动时间为,则运动的位移大小为
C.假设运动员到达点时停下,若仍以匀加速直线阶段的加速度做匀减速直线运动,则要从距离点处以最大速度开始减速
D.开始运动到最大速度的过程可视为匀加速直线运动,用时占总时长的倍,则加速度大小为
【答案】D
【详解】A.AB两点的位移为,时间为2小时30分钟=9000s,则平均速度
故A错误;B.物体运动过程中最大的速度为
根据匀速运动的公式有
故B错误;C.由于不知加速度,则无法计算位移。故C错误;D.总时长是,总时长的倍为,最大速度为,故加速度
故D正确。故选D。
10.为了控制高速公路上汽车的超速违章,高速公路旁边安装了很多的测速仪,图为高速交警正在使用超声波测速仪进行测速。超声波测速仪可以定向发出脉冲超声波,也可以接收从汽车反射回来的超声波信号(p1、p2是测速仪发出的超声波信号,p3、p4分别是pl、p2由汽车反射回来的信号。分析超声波信号,可以计算出汽车的速度大小。图2是某次测速发出两个脉冲超声波和接收到两个脉冲超声波的情景,超声波在空气中传播的速度为340m/s。下列说法正确的是( )
A.被测汽车正在驶向测速仪,速度大小约为37m/s
B.被测汽车正在驶向测速仪,速度大小约为35m/s
C.被测汽车正在驶离测速仪,速度大小约为33m/s
D.被测汽车正在驶离测速仪,速度大小约为31m/s
【答案】D
【详解】测试仪第一次发出信号和接收信号的时间是
测试仪第二次发出信号和接收信号的时间是
由此可知,被测汽车正在驶离测速仪,汽车在两次接收信号的过程中运动的时间为
汽车运动的距离为
则汽车的行驶速度为
故ABC错误,D正确。故选D。
二、多选题
11.如图所示,甲、乙、丙3人乘不同的热气球,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲匀速上升,甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,那么,从地面上看甲、乙、丙的运动可能是( )
A.甲、乙匀速下降,且,丙停在空中
B.甲、乙匀速下降,且,丙匀速上升
C.甲、乙匀速下降,且,丙匀速下降且
D.甲、乙匀速下降,且,丙匀速下降且
【答案】ABD
【详解】A B.甲看到楼房匀速上升,说明甲相对于地匀速下降。乙看到甲匀速上升,说明乙匀速下降,而且 ,甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,丙可能停在空中,也可能匀速上升,故AB正确;CD.甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,丙可能匀速下降,且 ,故C错误,D正确。故选ABD。
12.如图甲所示为速度传感器的工作示意图,P为发射超声波的固定小盒子,工作时P向被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的物体反射后又被P接收。从P发射超声波开始计时,经过时间Δt再次发射超声波脉冲。图乙是两次发射的超声波的位移—时间图像,则下列说法正确的是( )
A.物体到小盒子P的距离越来越远
B.在两次发射超声波脉冲的时间间隔Δt内,物体通过的位移为
C.超声波的速度为
D.物体在时间内的平均速度为
【答案】AD
【详解】A.由题图乙可知,第二次超声波传播的最远距离比第一次的大,可知物体到小盒子P的距离越来越远,故A正确;B D.由题图乙可知,物体在时间内的位移为,则期间其平均速度为
在Δt内物体通过的位移为
故B错误,D正确;C.由题图乙可知,超声波的速度为
故C错误。故选AD。
13.两位同学进行竞走比赛,她们分别拿着底部穿孔、滴水比较均匀的饮料瓶,假设每隔1s漏下一滴,她们在平直路上行走,向学们根据滴在地上的水印分布分析她们的行走情况(已知人的运动方向)。下列说法中正确的是( )
A.当沿运动方向水印始终均匀分布时,人做匀速直线运动
B.当沿运动方向水印间距逐渐增大时,人做匀加速直线运动
C.当沿运动方向水印间距逐渐增大时,人的加速度可能在减小
D.当沿运动方向水印间距逐渐增大时,人的加速度可能在增大
【答案】ACD
【详解】A.当沿运动方向水印始终均匀分布时,相邻两滴水的时间间隔相等,则人做匀速直线运动,故A正确;BCD.当沿运动方向水印间距逐渐增大时,相邻两滴水的时间间隔相等,知人做加速运动,加速度可能增大,可能减小,可能不变,故CD正确,B错误。故选ACD。
14.从同一地点同时开始沿同一方向做直线运动的两物体A、B的v-t图像如图所示,在0-t0时间内,下列说法中正确的是( )
A.A物体的加速度不断增大,B物体的加速度不断减小
B.A、B两物体的加速度大小都在不断减小
C.A、B两物体的位移都在不断增大
D.A、B两物体的平均速度大小都小于
【答案】BC
【详解】AB.两物体的速度与时间图像都是逐渐变平的,故它们的加速度都是逐渐变小的,故A错误;B正确;C.随着时间的延长,图像与时间所围成的面积在逐渐变大,故它们的位移都在不断增大,C正确;D.将起点与终点用直线连接起来发现,A物体的位移大于直线对应的位移,B物体的位移小于直线对应的位移,故A物体的平均速度大于,B物体的平均速度小于,D错误。故选BC。
实验探究
1.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是___________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。
(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中点位置时的速度大小为___________m/s,加速度大小为___________。(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1)从右向左 (2)0.19 0.038
【详解】(1)[1]用手轻推一下小车,小车在桌面上做减速运动,根据桌面上连续6个水滴的位置可知,小车从右向左做减速运动。
(2)[2]已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴,那么各点时间间隔为
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,有
[3]根据匀变速直线运动的推论公式
可以求出加速度的大小,得
负号表示方向相反。
2.某同学用如图(a)所示的装置测量重力加速度。实验器材:有机玻璃条(白色是透光部分,黑色是宽度均为d=1.00cm的挡光片),铁架台,数字计时器(含光电门),刻度尺。主要实验过程如下:
①将光电门安装在铁架台上,下方放置承接玻璃条下落的缓冲物;②用刻度尺测量两挡光片间的距离,刻度尺的示数如图(b)所示,读出两挡光片间的距离L=_____cm;③手提玻璃条上端使它静止在_______方向上,让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过;④让玻璃条自由下落,测得两次挡光的时间分别为t1=10.003ms和t2=5.000ms;⑤根据以上测量的数据计算出重力加速度g=_______m/s2(结果保留三位有效数字)。
【答案】 竖直方向 9.74
【详解】[1]两挡光片间的距离
[2]手提玻璃条上端使它静止在竖直方向上,让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过。
[3]玻璃条下部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为
玻璃条上部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为
根据速度位移公式有
代入数据解得加速度
3.某同学用如图所示装置探究小车做匀变速直线运动的规律。
(1)请在下列实验器材中,选出本实验中不需要的器材:______(填编号)。
①电火花计时器②天平③低压交变电源④细线和纸带⑤砝码、托盘和小车⑥刻度尺⑦秒表⑧一端带有滑轮的长木板
(2)安装好实验装置后,按照正确的实验操作,纸带被打出一系列点,其中一段如图所示,可知纸带的______(选填“左”或“右”)端与小车相连。
(3)如图中O、A、B、C、D、E、F为相邻的计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出,则小车运动的加速度大小为______m/s2。打下E点时小车的瞬时速度大小为______m/s。(结果均保留3位有效数字)
(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210V,频率不变,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值______。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
(5)实验结束后,甲、乙两组同学分别把纸带每隔0.1s剪断,得到若干短纸条,再把这些纸条下端对齐,并排贴在一张纸上,得到如图甲、乙所示的两幅图。由图可知______组实验过程中小车的加速度大,判断依据是______。
【答案】 (1) ②③⑦ (2)左 (3)1.96 1.10 (4)不变 (5)甲 纸条上端连线斜率大
【详解】(1)[1]这里不需要知道小车及砝码的质量,所以不需要天平,电火花打点计时器有计时的功能,用的是220V交流电源,故不需要低电压交流电源和秒表;
(2)[2]从小车释放后速度变大,所以相等时间内的位移来越来大,所以是纸带和小车左端相连;
(3)[3]由逐差法可得出
带入数据可求得加速度为1.98;[4]匀变速直线运动中,任意某时间段中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,则E点的速度等于DF段的平均速度
(4)[5]交流电的频率不变,则相邻两个点的时间不变,所以加速度不会变化;
(5)[6]它们的长度分别等于
因为剪断的纸带所有时间都相等,所以纸带的长度之比就是平均速度之比,所以可以把甲乙图看成是平均速度和时间的关系图,与图可知甲图的斜率较大,所以甲的加速度较大。
计算题培优
1.中国高铁技术达到世界领先水平,2019年5月14日,由中铁三局六公司承建的印尼雅万高铁项目瓦利尼隧道顺利贯通,标志着雅万高铁建设取得阶段性重要进展。假设高速铁路设计时速达到v1=360 km/h。为确保安全,在铁路与公路交叉的道口处需装有自动信号灯。当列车还有一段距离才能到达公路道口时,道口应亮起红灯,警告未越过停车线的汽车迅速制动,已越过停车线的汽车赶快通过。如果汽车通过道口的速度v2=36 km/h,停车线至道口栏木的距离x0=5m,道口宽度x=26m,汽车长l=15m(如图所示),并把列车和汽车的运动都看作匀速直线运动。问列车离道口的距离L为多少时亮红灯,才能确保已越过停车线的汽车安全驶过道口?
【答案】460m
【详解】为确保行车安全,要求列车驶过距离L的时间内,已越过停车线的汽车的车尾必须能通过道口,汽车从越过停车线至车尾通过道口,汽车的位移:
x′=l+x0+x=(15+5+26) m=46m
汽车速度
v2=36km/h=10m/s
通过这段位移需要的时间
t==s=4.6s
高速列车的速度
v1=360 km/h=100m/s
所以安全行车的距离
L=v1t=100×4.6m=460m。
2.利用激光遇到物体发生反射,可以测定物体的有关参量。如图甲所示,B是固定的集激光发射和接收于一体的装置,C为一辆在水平地面上做匀速直线运动的小车。现使B对准正在行驶的小车C,每隔一个固定时间T0发射一激光脉冲,如图乙中幅度大的波形所示;而B接收到的由小车C反射回来的脉冲,如图乙中幅度小的波形所示。发射和接收激光脉冲的时间间隔如图乙所示,T0、T、ΔT均已知,设光在空气中的传播速度为c。请根据以上所给信息:
(1)判断小车的运动方向(“向左”或“向右”);
(2)计算小车速度的大小。
【答案】(1)向右;(2)
【详解】(1)由于激光发射装置B每隔一个固定时间T0发射一激光脉冲,若小车不动,从发射激光脉冲到接收到返回的激光脉冲的时间间隔应该是恒定的,而从图乙的波形看,从发射到接收的时间间隔逐渐增大,因此可以判断小车C的运动方向与激光发射的方向相同,即小车向右运动。
(2)画出运动示意图如图所示
小车的位移为
s=OD-OA=c(t2-t1)
其中
t2-t1=
小车从A运动到D所用的时间为
t′=+=
小车的速度为
联立解得
3.某高速公路自动测速仪装置如甲所示,雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波,每次发射时间约为,相邻两次发射时间间隔为,当雷达向汽车发射无线电波时,在显示屏上呈现出一个尖形波;在接收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现出第二个尖形波,根据两个波的距离,可以计算出汽车距雷达的距离,自动打下的纸带如图乙所示,请根据给出的、、、(波速)求出汽车车速的表达式。
【答案】
【详解】汽车行驶的位移等于两次发射电磁波时汽车距离雷达的路程差,则有
对应的时间为
则汽车的速度
联立可得
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