浙江專版2021年高考物理一輪復習單元評估檢測一運動的描述勻變速直線運動的研究含解析

1、單元評估檢測(一)運動的描述勻變速直線運動的研究(90分鐘100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分)1.(2019杭州模擬)下列各組物理量中,全是矢量的是()a.位移、時間、速度、加速度b.路程、質(zhì)量、電場強度、平均速度c.磁感應強度、電流、磁通量、加速度d.力、線速度、位移、加速度【解析】選d。位移、速度、加速度、電場強度、平均速度、磁感應強度、力、磁通量、線速度都是既有大小又有方向的物理量,都是矢量;時間、路程、質(zhì)量、電流是只有大小,無方向的物理量,都是標量;故選d。2.如圖所示為一種叫作“魔盤”的娛樂設施,當轉盤轉動很慢時,人會隨著“魔盤”一起轉動,當“魔盤”轉動到一定

2、速度時,人會“貼”在“魔盤”豎直壁上而不會滑下。某個班級的幾個同學在“魔盤”中,“貼”在“魔盤”豎直壁上隨“魔盤”一起運動,則下列說法正確的是()a.以“魔盤”為參考系,人是運動的b.以“貼”在“魔盤”豎直壁上的人為參考系,“魔盤”是運動的c.以“貼”在“魔盤”豎直壁上的同伴為參考系,某同學是靜止的d.以地面為參考系,游戲的同學們是靜止的【解析】選c。人是“貼”在“魔盤”豎直壁上,隨“魔盤”一起運動的,以“魔盤”為參考系,人是靜止的,a錯誤;同理,以“貼”在“魔盤”豎直壁上的人為參考系,“魔盤”是靜止的,b錯誤;根據(jù)題意,這幾個同學都是“貼”在“魔盤”豎直壁上,隨“魔盤”一起運動,c正確;以地

3、面為參考系,“魔盤”是運動的,游戲的同學們隨“魔盤”一起運動,所以以地面為參考系,游戲的同學們是運動的,d錯誤。3.(2019金華模擬)11月4日早上7:30,2018年杭州馬拉松(以下簡稱杭馬)在黃龍體育中心開跑,來自48個國家和地區(qū)的35 000余名選手參加比賽,最終肯尼亞男選手邁克昆云以2小時10分37秒的成績奪冠,女子冠軍被埃塞俄比亞選手希魯特蒂貝卜以2小時25分10秒奪得。已知馬拉松全程長度為42 195米,男女選手的路徑相同,則()a.馬拉松比賽中,選手一定不能看成質(zhì)點b.馬拉松全程長度指的是位移c.可以計算男、女冠軍的平均速度大小d.可以比較男、女冠軍的平均速度大小【解析】選d。

4、在馬拉松比賽中,運動員的形狀不會影響運動員的時間,可以看作質(zhì)點,a錯誤;馬拉松比賽的全程是指運動員運動的軌跡長度,為路程,b錯誤;平均速度為位移與時間的比值,不知道位移,故無法求得平均速度,c錯誤;因為路徑相同,故運動員的位移相同,因為所用時間不同,故可比較男女運動員的平均速度大小,d正確的。故選d。4.(2017浙江11月選考真題)雜技運動員在訓練時的照片如圖所示。有一小球自由落下,碰到水平桌面后反彈,如此數(shù)次落下和反彈。若規(guī)定豎直向下為正方向,碰撞時間不計,空氣阻力不計,則下列v -t圖象中正確的是()【解析】選b。小球在空中時的加速度始終為重力加速度g,故圖象上的斜率始終不變且始終大于零

5、,當小球下落時速度增大,落地之后速度方向瞬間發(fā)生變化,由大于零變?yōu)樾∮诹?。故選b。5.一物體做勻變速直線運動,經(jīng)過時間t,它的速度由v1變?yōu)関2,通過的位移為x,下列說法中錯誤的是()a.這段時間內(nèi)它的平均速度v=xtb.這段時間內(nèi)它的平均速度v=v1+v22c.通過x2時,它的瞬時速度為xtd.通過x2時,它的瞬時速度為v12+v222【解析】選c。根據(jù)平均速度的概念,這段時間內(nèi)物體的平均速度v=xt,選項a正確;由于物體做勻變速直線運動,故這段時間內(nèi)它的平均速度v=v1+v22,選項b正確;設通過x2時,它的瞬時速度為v,則v2-v12=2ax2,v22-v2=2ax2,所以v=v12+v

6、222,選項c錯誤,選項d正確。6.(2019嘉興模擬)近年來,一些高級轎車的設計師在關注轎車加速性能的同時,提出了“加速度的變化率”的概念,用這一新的概念來描述轎車加速度隨時間變化的快慢,轎車的加速度變化率越小,乘坐轎車的人感覺越舒適。圖示是一輛汽車在水平公路上行駛時加速度隨時間變化的關系圖象,取t=0時速度方向為正方向,則關于加速度變化率以及汽車的運動,下列說法正確的是()a.依據(jù)運動學定義方法,“加速度的變化率”的單位是 m/s2b.在2秒內(nèi),汽車做勻減速直線運動c.在2秒內(nèi),汽車的速度減小了3 m/sd.若汽車在t=0時速度為5 m/s,則汽車在2秒末速度的大小為8 m/s【解析】選d

7、。加速度的變化率為at,a的單位是 m/s2,所以“加速度的變化率”的單位應該是m/s3,a錯誤;在2秒內(nèi),汽車的加速度在減小,但2 s內(nèi)加速度一直為正,加速度與速度同向,則汽車做加速運動,所以汽車做加速度減小的變加速直線運動,b錯誤;由v=at知在a-t圖象中,圖象與時間軸所圍圖形的面積表示物體速度的變化量v,則得在2秒內(nèi),汽車的速度增加v=322 m/s=3 m/s,c錯誤;若汽車在t=0時速度為5 m/s,在2秒內(nèi)汽車的速度增加3 m/s,則汽車在2秒末速度的大小為8 m/s,d正確。故選d。7.一質(zhì)點沿直線運動的速度v隨時間t變化的圖象如圖所示,則該質(zhì)點的位移x(從t=0開始)隨時間t

8、變化的圖象為圖中的()【解題指導】解答本題應注意以下兩點:(1)v-t圖象的正負表示質(zhì)點運動的方向。(2)x-t圖象的斜率大小表示質(zhì)點運動的速度大小,正負表示質(zhì)點運動的方向?！窘馕觥窟xb。由題圖可知質(zhì)點先沿正方向做勻減速直線運動,直到速度減為零,然后沿負方向做勻加速直線運動,所以b圖正確。8.(2019臺州模擬)高空拋物現(xiàn)象曾被稱為“懸在城市上空的痛”,在“上海陋習排行榜”中,它與“亂扔垃圾”齊名,排名第二。數(shù)據(jù)表明:一個拇指大的小石塊,在25樓甩下時可能會讓路人當場送命。忽略空氣阻力影響,試估算一下25樓甩下的石塊掉落到地面上,撞擊地面的速度大約為()a.12 m/sb.22 m/sc.30

9、 m/sd.40 m/s【解析】選d。石塊從25樓下落,每一層的高度約3 m,則下落的高度為h=75 m,根據(jù)v2=2gh可知v=2gh=21075 m/s=38.7 m/s,最接近的是40 m/s。a、b、c錯誤,d正確。故選d?！炯庸逃柧殹科囈?0 m/s的速度行駛,某時刻關閉發(fā)動機而做勻減速運動,加速度大小為5 m/s2,則它關閉發(fā)動機后經(jīng)過37.5 m所需時間為()a.3 sb.4 sc.5 sd.6 s【解析】選a。由x=v0t+12at2,代入數(shù)據(jù)得:37.5 m=20 t-125t2,解得t1=3 s,t2=5 s(舍去),故a正確。9.下列圖象均能正確反映物體在直線上的運動,

10、則在t=2 s時物體位移最大的是()【解析】選b。根據(jù)x-t圖象的物理意義可以判斷選項a在2 s內(nèi)物體的位移是0,根據(jù)v-t圖象與時間軸所圍圖形面積在數(shù)值上等于物體的位移大小可以判斷,選項c、d在2 s內(nèi)物體的位移是0,而b選項在t=2 s內(nèi)物體的位移大于0,所以在t=2 s內(nèi)物體位移最大的是b選項?！炯庸逃柧殹咳鐖D所示為一質(zhì)點做直線運動的速度時間圖象,則關于該質(zhì)點在前3 s內(nèi)的加速度a隨時間t變化關系的圖象,下列各圖中正確的是()【解析】選a。由題圖所示的v-t圖象可知,質(zhì)點在01 s內(nèi)的加速度為a1=vt=41 m/s2=4 m/s2,在13 s內(nèi)的加速度為a2=vt=0-42 m/s2=

11、-2 m/s2,故選項a正確。10.如圖所示,物體以5 m/s的初速度從光滑斜面底端向上做勻減速運動,經(jīng)過2 s速度大小變?yōu)? m/s,則下列說法正確的是()a.物體的加速度大小為1 m/s2,方向沿斜面向上b.物體的加速度大小為4 m/s2,方向沿斜面向上c.物體在斜面上的最大位移為12.5 md.物體在斜面上的最大位移為1.25 m【解析】選c。取初速度方向為正方向,則v0=5 m/s。若2 s后的速度方向沿斜面向上,v=3 m/s,則a=vt=v-v0t=3-52 m/s2=-1 m/s2,即加速度大小為1 m/s2,方向沿斜面向下。根據(jù)0-v02=2axm可知,物體在斜面上的最大位移為

12、xm=12.5 m。若2 s后的速度方向沿斜面向下,v=-3 m/s,則a=vt=v-v0t=-3-52 m/s2=-4 m/s2,即加速度大小為4 m/s2,方向沿斜面向下。根據(jù)0-v02=2axm可知,物體在斜面上的最大位移為xm=3.125 m。故選項a、b、d錯誤,選項c正確?！炯庸逃柧殹孔鰟蚣铀僦本€運動的質(zhì)點先后經(jīng)過a、b、c三點,ab=bc,質(zhì)點在ab段和bc段的平均速度分別為20 m/s、30 m/s,根據(jù)以上條件可以求出()a.質(zhì)點在ac段運動的時間b.質(zhì)點的加速度c.質(zhì)點在ac段的位移d.質(zhì)點在c點的瞬時速度【解析】選d。設ab=bc=x,質(zhì)點的加速度為a,運動到a點的速度為

13、v0,從a到b和從b到c的時間分別為t1和t2,則有:xt1=20 m/s;xt2=30 m/s,x=v0t1+12at12,2x=v0(t1+t2)+12a(t1+t2)2;由于未知量較多,故無法求解質(zhì)點在ac段運動的時間t1+t2、質(zhì)點的加速度a、質(zhì)點在ac段發(fā)生的位移2x。質(zhì)點在ac段的平均速度vac=2xt1+t2=2xxv1+xv2=24 m/s,根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律可知一段過程中平均速度等于該過程中初末速度和的一半,即v=v0+v12,可得質(zhì)點在ac段平均速度:vac=va+vc2=24 m/s,質(zhì)點在ab段平均速度:vab=vb+va2=20 m/s,質(zhì)點在bc段平均速度:vb

14、c=vb+vc2=30 m/s,解得vc=34 m/s。故d正確。二、實驗題(本題共2小題,共12分)11.(6分)(2018全國卷)甲、乙兩同學通過下面的實驗測量人的反應時間。實驗步驟如下:(1)甲用兩個手指輕輕捏住量程為l的木尺上端,讓木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端(位置恰好處于l刻度處,但未碰到尺),準備用手指夾住下落的尺。(2)甲在不通知乙的情況下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子。若夾住尺子的位置刻度為l1,重力加速度大小為g,則乙的反應時間為_(用l、l1和g表示)。(3)已知當?shù)氐闹亓铀俣却笮間=9.80 m/s2,l=30.0 cm,l1=10.4

15、cm。乙的反應時間為_s。(結果保留2位有效數(shù)字)(4)寫出一條能提高測量結果準確程度的建議:_?！窘馕觥?2)直尺釋放之后做自由落體運動,由h=12gt2得t=2hg=2(l-l1)g(3)將數(shù)據(jù)代入上式得t=0.20 s(4)多次測量,直尺盡可能保持豎直方向的運動,乙手指盡量靠近直尺但不能接觸等答案:(2)2(l-l1)g (3)0.20 (4)多次測量,直尺盡可能保持豎直方向的運動,乙手指盡量靠近直尺但不能接觸(寫出任意一條即可)12.(6分)(2017全國卷)某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關系。使用的器材有:斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器

16、。實驗步驟如下:如圖甲,將光電門固定在斜面下端附近,將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑;當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時,用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間t;用s表示擋光片沿運動方向的長度(如圖乙所示),v表示滑塊在擋光片遮住光線的t時間內(nèi)的平均速度大小,求出v;將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與中位置相同,令滑塊由靜止開始下滑,重復步驟、;多次重復步驟;利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出v -t圖,如圖丙所示。完成下列填空:(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用va表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小,則v與va、a和t的關系式

17、為v=_。(2)由圖丙可求得va=_cm/s,a=_cm/s2。(結果保留3位有效數(shù)字)【解析】(1)由題知擋光片沿運動方向的長度為s,則s=vt,據(jù)s=vt=vat+12at2,可得v=va+12at。(2)將圖丙直線延長與縱軸相交,可得va=52.1 cm/s,a=2k=16.3 cm/s2。答案:(1)va+12at(2)52.116.3【易錯警示】本題需通過推導得出函數(shù)表達式,據(jù)此推知圖象斜率代表12a,應防止直接利用速度時間圖象斜率代表加速度的認識誤區(qū)?！炯庸逃柧殹磕硨W生利用“研究勻變速直線運動”的實驗裝置來測量一個質(zhì)量為m=50 g的重錘下落時的加速度值,該學生將重錘固定在紙帶下端

18、,讓紙帶穿過打點計時器,實驗裝置如圖所示。(1)以下是該同學正確的實驗操作和計算過程,請?zhí)顚懫渲械目瞻撞糠?實驗操作:_,釋放紙帶,讓重錘自由落下,_。取下紙帶,取其中的一段標出計數(shù)點如圖所示,測出相鄰計數(shù)點間的距離分別為x1=2.60 cm,x2=4.14 cm,x3=5.69 cm,x4=7.22 cm,x5=8.75 cm,x6=10.29 cm,已知打點計時器的打點間隔t=0.02 s,則重錘運動的加速度計算表達式為a=_,代入數(shù)據(jù),可得加速度a=_m/s2(計算結果保留三位有效數(shù)字)。(2)該同學從實驗結果發(fā)現(xiàn),重錘下落時的加速度比實際的重力加速度小,為了有效地縮小這個實驗測得的加速

19、度與實際的重力加速度之差,請你提出一個有效的改進方法:_?！窘馕觥?1)實驗時,應先接通打點計時器的電源,再釋放紙帶,實驗結束,應立即關閉電源。由逐差法求解重錘下落的加速度:a=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)9(2t)2=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)36t29.60 m/s2(2)重錘下落時的加速度比實際的重力加速度小,是因為重錘下落時所受空氣阻力過大或者紙帶與打點計時器限位孔之間的摩擦阻力過大。為了有效地縮小這個實驗測得的加速度與實際的重力加速度之差,可以將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或采用頻閃照相法。答案:(1)接通電源實驗結束關閉電源(x4+x5+x6)-(x1+x2

20、+x3)36t29.60(2)將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或采用頻閃照相法三、計算題(本題共4小題,共48分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)13.(12分)冰壺比賽是在水平冰面上進行的體育項目,比賽場地示意圖如圖甲所示。比賽時,運動員從起滑架處推著冰壺出發(fā),在投擲線ab處放手讓冰壺以一定的初速度滑出,使冰壺的停止位置盡量靠近圓心o。為使冰壺滑行得更遠,運動員可以用毛刷擦冰壺運行前方的冰面,使冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)減小。某次比賽冰壺從投擲線ab中點c沿虛線滑至o點,其運動的v-t圖象如圖乙所示。求:(1)毛刷未開始刷時,冰壺的加速度大小。(2)毛刷開始刷后,冰壺與冰面間的動

21、摩擦因數(shù)。(3)軌道上c點與o點之間的距離?！窘馕觥?1)由圖可知初速度v0=2 m/s(1分)10 s末冰壺的速度v=1.2 m/s(1分)對010 s,由a=v1t1(1分)代入數(shù)據(jù)得冰壺的加速度大小為a=0.08 m/s2。(1分)(2)對1040 s,由a=v2t2(1分)代入數(shù)據(jù)得a=-0.04 m/s2(1分)由-mg=ma,將a代入得=0.004。(2分)(3)由圖中圖象面積可知010 s內(nèi)距離x1=16 m(1分)1040 s內(nèi)距離x2=18 m(1分)所以總距離x總=x1+x2=34 m。(2分)答案:(1)0.08 m/s2(2)0.004(3)34 m14.(12分)某校

22、一課外活動小組自制一枚火箭,設火箭發(fā)射后,始終在垂直于地面的方向上運動?；鸺c火后可認為做勻加速直線運動,經(jīng)過4 s到達離地面40 m高處時燃料恰好用完,若不計空氣阻力,g取10 m/s2,求:(1)燃料恰好用完時火箭的速度。(2)火箭上升離地面的最大高度。(3)火箭從發(fā)射到殘骸落回地面過程的總時間?！窘忸}指導】解答本題時應注意以下兩點:(1)燃料用完后火箭的運動性質(zhì)。(2)豎直上拋運動的求解方法?！窘馕觥吭O燃料用完時火箭的速度為v1,加速度為a,所用時間為t1?；鸺倪\動分為兩個過程,第一個過程為做勻加速上升運動,第二個過程為做豎直上拋運動至到達最高點。(1)對第一個過程有h1=v12t1,

23、(2分)代入數(shù)據(jù)解得v1=20 m/s。(1分)(2)對第二個過程有h2=v122g,(2分)代入數(shù)據(jù)解得h2=20 m。(1分)所以火箭上升離地面的最大高度h=h1+h2=40 m+20 m=60 m。(1分)(3)解法一:分段分析法從燃料用完到運動至最高點的過程中,由v1=gt2(1分)得t2=v1g=2010 s=2 s(1分)從最高點落回地面的過程中由h=12gt32,(1分)而h=60 m,代入數(shù)據(jù)得t3=23 s,(1分)故總時間t總=t1+t2+t3=(6+23)s。(1分)解法二:整體分析法考慮火箭從燃料用完到落回地面的全過程,以豎直向上為正方向,全過程為初速度v1=20 m/

24、s,加速度a=-g=-10 m/s2,位移h=-40 m 的勻變速直線運動,即有h=v1t+12at2,(3分)代入數(shù)據(jù)解得t=(2+23)s,或t=(2-23)s(舍去),(1分)故t總=t1+t=(6+23)s。(1分)答案:(1)20 m/s(2)60 m(3)(6+23)s15.(12分)如圖甲所示,滑道項目大多建設在景區(qū)具有一定坡度的山坡間,成為游客的代步工具,又可以增加游玩的趣味性。在某景區(qū)擬建一個滑道,示意圖如圖乙所示,滑道共分三段,第一段是傾角比較大的加速下坡滑道ab,第二段是傾角比較小的滑道bc,游客在此段滑道恰好做勻速運動,若游客由靜止開始從a點以加速度a1做勻加速運動,經(jīng)

25、過4 s到b點并達到最大速度16 m/s,然后進入bc段做勻速運動,設計的第三段上坡滑道cd作為下客平臺,使游客做勻減速運動后速度減為零(乘客經(jīng)過軌道銜接處可視為速度大小不變)。游客乘坐滑道車從山頂a處到達下客平臺d處總共用時8.5 s。游客在各段滑道運動的總路程為92 m。求:(1)ab段運動時加速度a1的大小。(2)ab段的距離。(3)乘客在bc段勻速運動的時間?！窘馕觥?1)在ab段,由運動學公式得:a1=vt1=164 s=4 m/s2(2分)(2)ab段的距離為:l1=12a1t12=32 m(2分)(3)ab段距離為:l1=v2t1(1分)bc段距離為:l2=vt2(1分)cd段距離為:l3=v2t3(1分)總路程為:l1+l2+l3=l=92 m(1分)總時間為:t1+t2+t3=t=8.5 s(1分)可得:l=v2(t-t2)+vt2(2分)解得:t2=3 s(1分)答案: