高一物理學科素養(yǎng)能力競賽綜合測試題-變速直線運動（解析版）

高一物理學科素養(yǎng)能力競賽綜合測試題--變速直線運動第Ⅰ卷（選擇題共47分）一、單項選擇題（本題共8小題，每小題4分，共32分．在每小題給出的四個選項中只有一個是符合要求的．）1．蹦床是一項專業(yè)運動員利用蹦床的反彈效果表現(xiàn)技巧的競技運動，屬體操項目之一。朱雪瑩在東京奧運會奪冠一跳如圖所示。某段過程中，她自距水平網(wǎng)面高3.2m處由靜止下落，與網(wǎng)作用0.5s后，豎直向上彈離水平網(wǎng)面的最大高度為5m，若忽略觸網(wǎng)過程中蹬網(wǎng)發(fā)力動作而將其視為質(zhì)點，不計空氣阻力且規(guī)定豎直向下為正方向，。下列說法正確的是（）A．她下落到剛接觸網(wǎng)面時的速度為10m/sB．她自最高點向下運動到最低點的過程歷時0.8sC．她與網(wǎng)作用過程中的平均加速度為-4m/s2D．她自靜止下落到彈回至最高點的過程中，平均速度為【答案】D【詳解】A．她下落到剛接觸網(wǎng)面時的速度為A錯誤；B．她自最高點向下運動到最低點的過程歷時B錯誤；C．彈起的速度為她與網(wǎng)作用過程中的平均加速度為C錯誤；D．下落時間為她自靜止下落到彈回至最高點的過程中，平均速度為D正確。故選D。2．“低頭族”在社會安全中面臨越來越多的潛在風險，若司機也屬于低頭一族，出事概率則會劇增。若高速公路（可視為平直公路）同一車道上兩小車的車速均為108km/h，車距為105m，前車由于車輛問題而緊急剎車，而后方車輛的司機由于低頭看手機，4s后抬頭才看到前車剎車，經(jīng)過0.4s的應時間后也緊急剎車，假設兩車剎車時的加速度大小均為6m/s2，則下列說法正確的是（）A．兩車不會相撞，兩車間的最小距離為12mB．兩車會相撞，相撞時前車車速為6m/sC．兩車會相撞，相撞時后車車速為18m/sD．條件不足，不能判斷兩車是否相撞【答案】C【詳解】兩車的初速度，結合運動學公式知兩車從剎車到速度為0的位移則后車從開始到剎車到速度為0的位移所以兩車會相撞，相撞時前車已經(jīng)停止，距后車減速到速度為0的位置相距根據(jù)減速到速度為零的運動可以視為初速度為零的加速運動處理，則相撞時后車的速度解得故C正確，ABD錯誤。故選C。3．在某個惡劣天氣中，能見度很低，甲、乙兩汽車在一條平直的單行道上，甲在前、乙在后同向行駛。某時刻兩車司機聽到前方有事故發(fā)生的警笛提示，同時開始剎車，兩車剎車后的v－t圖像如圖所示，下列說法正確的是（）A．甲車的加速度大于乙車的加速度B．若t＝24s時兩車未發(fā)生碰撞，則此時兩車相距最遠C．為避免兩車發(fā)生碰撞，開始剎車時兩車的間距至少為48mD．若兩車發(fā)生碰撞，則可能是在開始剎車24s以后的某時刻發(fā)生的【答案】C【詳解】A．甲車的加速度大小a1＝＝m/s2＝m/s2乙車的加速度大小a2＝＝m/s2＝m/s2所以甲車的加速度小于乙車的加速度，故A錯誤；B．t＝24s時，兩車速度相等，開始時，甲在前、乙在后同向行駛，所以若t＝24s時兩車未發(fā)生碰撞，則此時兩車相距最近，故B錯誤；C．0~24s內(nèi)，甲車的位移x1＝×24m＝288m乙車的位移x2＝×24m＝336m兩者位移之差Δx＝x2－x1＝48m所以為避免兩車發(fā)生碰撞，開始剎車時兩車的間距至少為48m，故C正確；D．t＝24s時，兩車速度相等，若兩車速度相等時沒有相撞，則速度相等后，甲車的速度比乙車的大，兩車不可能相撞，故D錯誤；故選C。4．若每節(jié)車廂長度近似相等，一觀察者站在第一節(jié)車廂前端，當列車從靜止開始作勻加速運動時（）A．每節(jié)車廂末端經(jīng)過觀察者的速度之比是1：2：3：…：nB．每節(jié)車廂經(jīng)過觀察者所經(jīng)歷時間之比是C．經(jīng)過連續(xù)相等的時間間隔時，車廂經(jīng)過觀察者的速度之比是D．在連續(xù)相等的時間里經(jīng)過觀察者的車廂數(shù)之比是【答案】D【詳解】設每節(jié)車廂長度為，列車加速度為。A．一節(jié)車廂通過節(jié)車廂通過得到每節(jié)車廂末端經(jīng)過觀察者的速度之比是故A錯誤；B．第一節(jié)車廂通過觀察者時前節(jié)車廂通過觀察者時前節(jié)車廂通過由數(shù)學知識得到得到，則第節(jié)車廂通過時間所以每節(jié)車廂經(jīng)過觀察者所經(jīng)歷時間之比是故B錯誤；CD．根據(jù)初速度為零的位移公式在相等時間里物體位移之比根據(jù)速度公式經(jīng)過連續(xù)相等的時間間隔時，車廂經(jīng)過觀察者的速度之比是故C錯誤，D正確。故選D。5．如圖所示，是一種運動傳感器。這個系統(tǒng)只有一個不動的小盒子B。工作時小盒B向被測物體發(fā)出短暫的超聲波脈沖，脈沖被運動物體反射后又被B盒接收。根據(jù)發(fā)射與接收超聲波脈沖的時間差可以得到B盒與運動物體的距離，進而得到物體的速度。若B盒第一次發(fā)射脈沖的時刻為，接收到脈沖的時刻是，第二次發(fā)射脈沖的時刻為，接收到脈沖的時刻是，則物體在這段時間內(nèi)的平均速度（已知超聲波在空氣中傳播的速度為）是（）A．B．C．D．【答案】B【詳解】由題可知，當被測物體通過的位移為時，所需要的的時間為所以物體的平均速度為超聲波通過的位移為時，所需要的的時間為又因為超聲波的速度為，則聯(lián)立解得物體的平均速度為故選B。6．如圖所示，在同一豎直線上有A、B兩點，相距為h，B點離地高度為H?，F(xiàn)從A、B兩點分別向P點安放兩個光滑的固定斜面AP和BP，并讓兩個小物塊（可看成質(zhì)點）從兩斜面的A、B點同時由靜止滑下，發(fā)現(xiàn)兩小物塊同時到達P點，則（）A．OP間距離為B．OP間距離為C．兩小物塊運動到P點的速度相同D．兩小物塊的運動時間均為【答案】A【詳解】AB．以P點為最低點經(jīng)過A和B做“等時圓”如圖所示：根據(jù)幾何關系可知所以∠BPO＝∠APQ＝θ，根據(jù)幾何關系可得解得故A正確，B錯誤；C．根據(jù)動能定理可得，從A點下滑的高度大于從B點下滑的高度，所以從A點下滑到P的速度大于從B點下滑的高度，故C錯誤；D．設BP斜面傾角為θ，根據(jù)幾何關系可得根據(jù)牛頓第二定律可得解得設OP＝d，則斜面長根據(jù)位移時間關系可得解得故D錯誤。故選A。7．高樓墜物危害極大，常有媒體報道高空墜物傷人事件，某建筑工地突然一根長為l的直鋼筋從高空墜下，垂直落地時，恰好被檢查安全生產(chǎn)的隨行記者用相機拍到鋼筋墜地瞬間的照片，為了查詢鋼筋是從幾樓墜下的，檢查人員將照片還原后測得鋼筋的影像長為L，且L＞l，查得當時相機的曝光時間為t，樓房每層高為h，重力加速度為g，則由此可以求得（）A．鋼筋墜地瞬間的速度約為B．鋼筋墜下的樓層為C．鋼筋墜下的樓層為+1D．鋼筋在整個下落時間內(nèi)的平均速度約為【答案】B【詳解】A．最后t時間內(nèi)的位移為（L-l），故平均速度為：；由于t時間極短，可以表示末時刻的瞬時速度，故末速度為；故A錯誤；BC．對運動全程，根據(jù)速度位移公式，有：v2=2gH解得：故樓層為：，故B正確，C錯誤；D．鋼筋在整個下落時間內(nèi)的平均速度：，故D錯誤；故選B．8．一列復興號動車進站時做勻減速直線運動，車頭經(jīng)過站臺上三個立柱A、B、C，對應時刻分別為t1、t2、t3，其x-t圖像如圖所示。則下列說法正確的是（）A．車頭經(jīng)過立柱B的速度為B．車頭經(jīng)過立柱A、B的平均速度為C．動車的加速度為D．車頭通過立柱B、C過程速度的變化量為【答案】B【詳解】A．車頭經(jīng)過站臺上立柱AC段的平均速度由圖可知，B點是AC段的位置中點，所以B點的瞬時速度應該大于AC段的平均速度，故A錯誤；B．車頭經(jīng)過立柱A、B的平均速度為故B正確；C．根據(jù)中間時刻的速度等于平均速度得，動車的加速度為故C錯誤；D．車頭通過立柱B、C過程速度的變化量為故D錯誤；故選B。二、多項選擇題（本大題共3小題，每小題全對5分，不全對得3分，得有錯或不答得0分，每小題四個選項中至少有2個符合要求，本大題滿分15分．）9．2022年冬奧會交通保障體系建設重點工程——連接北京市延慶區(qū)和河北省張家口市崇禮區(qū)的延崇高速公路通車，該路段還在全國率先開展了高速公路場景L4級自動駕駛和基于蜂窩網(wǎng)絡技術車路協(xié)同測試。甲、乙兩試驗車在同一車道上同向勻速行駛，時刻，在前面以速度為行駛的甲車突然以的加速度減速，在后面以速度行駛的乙車通過車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)車與車、車與路等的互聯(lián)和信息交互同時剎車，兩車剎車過程均可視為勻減速直線運動，忽略剎車時的反應時間，則（）A．若兩車不相撞，甲車在內(nèi)的位移大小為B．若兩車剎車前相距，乙車以加速度剎車，可能在時撞上甲車C．若兩車剎車前相距，則乙車的加速度至少才能避免兩車相撞D．若兩車剎車前相距，則乙車的加速度至少才能避免兩車相撞【答案】AD【詳解】A．甲車的剎車時間故甲車在內(nèi)的位移大小所以A正確；B．若兩車剎車前相距，乙車以加速度剎車解得或與實際情況不符，舍去，所以B錯誤；C．作出兩車的圖像，若兩車同時同地剎車，乙車在時間內(nèi)運動位移為，此時兩車相距；若兩車剎車前相距，速度相等為撞不上的臨界條件和可得則乙車的加速度至少才能避免兩車相撞，所以C錯誤；D．若兩車剎車前相距，速度均為零乙恰好停在甲后面是不撞上的臨界條件，則乙車的加速度至少才能避免兩車相撞，所以D正確。故選AD。10．如圖所示，圖線分別是做直線運動的質(zhì)點A、B的位移—時間圖像，其中為開口向下拋物線的一部分，為圖像上一點。為過點的切線，與軸交于點。則下列說法正確的是（）A．時，質(zhì)點A的速率為B．質(zhì)點A的加速度大小為C．質(zhì)點A的初速度大小為D．時A、B相遇【答案】AD【詳解】A．x?t圖像的斜率表示速度，則t=4s時，質(zhì)點A的速率為選項A正確；BC．設質(zhì)點A的初速度大小為，加速度為a。質(zhì)點A在前4s內(nèi)通過的位移為x=10m，由運動學公式有解得則選項BC錯誤；D．0?2s內(nèi)質(zhì)點B通過的位移為質(zhì)點A通過的位移為則故t=2s時A、B相遇，選項D正確。故選AD。11．如圖所示，寬為L的豎直障礙物上開有間距d=0.6m的矩形孔，其下沿離地h=1.2m，離地高H=2m的質(zhì)點與障礙物相距x，在障礙物以v0=4m/s的速度勻速向左運動的同時，質(zhì)點自由下落，忽略空氣阻力，g=10m/s2。則以下正確的是（）A．L=1m，x=1m時小球可以穿過矩形孔B．L=0.8m，x=0.8m時小球可以穿過矩形孔C．L=0.6m，x=1m時小球可以穿過矩形孔D．L=1m，x=1.2m時小球可以穿過矩形孔【答案】BC【詳解】A．小球做自由落體運動到矩形孔的上沿的時間為：小球做自由落體運動到矩形孔下沿的時間為：則小球通過矩形孔的時間為：根據(jù)等時性知，L的最大值為：A錯誤；B.若L=0.8m，x的最小值為：x的最大值為：x的取值范圍是x=0.8m故B正確；CD.若L=0.6m，x的最小值為：x的最大值為：所以0.8m≤x≤1m故C正確D錯誤。故選：BC。第Ⅱ卷（非選擇題共53分）三、實驗題（本題共2小題，滿分15分，請按題目要求作答．）12．某同學利用打點計時器測量小車做勻變速直線運動的加速度。①電磁打點計時器是一種使用__________（填“交流”或“直流”）電源的計時儀器，它的工作電壓是4~6V，當電源的頻率為50Hz時，它每隔_______s打一次點。②使用打點計時器時，接通電源與讓紙帶隨小車開始運動這兩個操作過程的操作順序，應該是()A．先接通電源，后釋放紙帶B．先釋放紙帶，后接通電源C．釋放紙帶的同時接通電源D．哪個先，哪個后都可以③實驗中該同學從打出的若干紙帶中選取一條紙帶，如圖所示，紙帶上按時間順序取為A、B、C、D四個計數(shù)點，每兩個點之間還有四個點未畫出。用尺子測得各點的距離為s1=3.62cm，s2=4.75cm，s3=5.88cm．根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可以判斷小車在做勻加速直線運動，理由是_____________（請用文字描述）；在記數(shù)點C所代表的時刻，紙帶運動的瞬時速度是__________m/s；小車的加速度是_________m/s2。（以上兩空小數(shù)點后保留兩位數(shù)字）【答案】

交流

0.02

A

相等時間間隔內(nèi)的位移差相等

0.53

1.13【詳解】①[1]電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器。[2]由于我國交流電的頻率是50Hz，因此打點計時器每隔0.02s打一次點。②[3]使用打點計時器時，都是先接通電源，后放手紙帶，因此A正確，BCD錯誤。故選A。③[4]相等時間間隔內(nèi)的位移差相等，因此做勻變速直線運動。[5]打C點的速度等于BD段的平均速度，因此[6]根據(jù)可得加速度13．某興趣小組利用自由落體運動測定重力加速度的實驗裝置如圖所示。傾斜的球槽中放有若干個小鐵球，閉合開關K，電磁鐵吸住第1個小球。手動敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開，第1個小球開始下落，M迅速恢復，電磁鐵又吸住第2個小球。當?shù)?個小球撞擊M時，M與觸頭分開，第2個小球開始下落……這樣就可測出多個小球下落的總時間。（1）在實驗中，下列做法正確的有_______。A．電路中的電源只能選用交流電源B．實驗前應將M調(diào)整到電磁鐵的正下方C．用直尺測量電磁鐵下端到M的豎直距離作為小球下落的高度D．手動敲擊M的同時按下秒表開始計時（2）實驗測得小球下落高度H=1.980m，10個小球下落的總時間T=6.5s，則重力加速度g=_______m/s2（結果保留兩位有效數(shù)字）。（3）某同學考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時間Δt磁性才消失，因此，每個小球的實際下落時間與它的測量時間相差Δt，這導致實驗誤差。為此，他分別取下落高度H1和H2，測量n個小球下落的總時間T1和T2，用此法_________（填“能”或“不能”）消除Δt的影響。重力加速度的表達式g=________________。【答案】

BD

9.4

能

【詳解】（1）[1]A．若電源選用直流電源，電磁鐵可正常工作，A錯誤；B．實驗時小球要撞擊M斷開電源，因此M應在電磁鐵的正下方，B正確；C．小球下落的高度為電磁鐵下端到M的豎直距離與小球直徑的差，C錯誤；D．根據(jù)自由落體公式t可利用累積法，即從手動敲擊M的同時開始計時，測量出落下n個小球的時間T，則一個小球下落時間D正確。故選BD。（2）[2]由上述分析可解得（3）[3][4]根據(jù)題意，小球從H1、H2高處落下需要的時間所以有聯(lián)立解得因此可以消除Δt的影響。四．計算題（本題共3小題，14題10分、15題12分、16題16分，本題滿分38分．解答時需要寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．）14．高速公路應急車道是為工程搶險、醫(yī)療救護等應急車輛設置的專用通道，是一條“生命通道”。然而隨意占用應急車道的違法行為時有發(fā)生，由此釀成了許多嚴重的后果。國慶期間，成渝高速公路擁堵，一救護車執(zhí)行急救任務，沿應急車道行駛，在某收費站停車繳費后以2m/s2的加速度勻加速到108km/h，之后以此速度勻速行駛了2分鐘，發(fā)現(xiàn)前方100m處有車輛違規(guī)占用應急車道，該違規(guī)車輛勻速行駛，速度大小為36km/h，為了避免和該違規(guī)車輛相撞，救護車被迫開始剎車，（設高速路面平直）(1)求救護車從收費站由靜止勻加速到速度為108km/h所行駛的距離以及此勻加速過程的時間；(2)為了避免和該違規(guī)車輛相撞，救護車剎車的加速度至少是多大；(3)假設救護車以(2)所求的加速度勻減速剎車，恰在兩車速度相等時，違規(guī)車輛變道離開了應急車道，之后救護車繼續(xù)勻加速至108km/h的速度后勻速行駛5分鐘到達目的地處，救護車勻加速過程的加速度始終為2m/s2，如果應急車道暢通，求救護車在收費站和目的地之間行駛（最高行駛速度108km/h）可比上述過程縮短的時間是多少。【答案】(1)225m，15s；(2)2m/s2；(3)【詳解】(1)由題意知救護車從靜止加速到v1=108Km/h的位移救護車從靜止加速到v1=108Km/h的時間(2)設后車的剎車時間為t2時兩車速度恰好相等且相遇，設救護車剎車的加速度大小為a2解得(3)救護車剎車過程的距離為若應急車道暢通，行駛2x2救護車所用時間若應急車道暢通，可縮短的時間15．ETC是不停車電子收費系統(tǒng)的簡稱。最近，安市某ETC通道的通行車速由原來的提高至，車通過ETC通道的流程如圖所示。為簡便計算，假設汽車以的速度朝收費站沿直線勻速行駛，如過ETC通道，需要在收費站中心線前處正好勻減速至，勻速通過中心線后，再勻加速至正常行駛。設汽車勻加速和勻減速過程中的加速度大小均為，忽略汽車車身長度。求：（1）汽車過ETC通道時，從開始減速到恢復正常行駛過程中的位移大?。?）如果汽車以的速度通過勻速行駛區(qū)間，其他條件不變，求汽車提速后過ETC通道過程中比提速前節(jié)省的時間。【答案】（1）；（2）【詳解】（1）設汽車勻減速過程位移大小為d，由運動學公式得解得根據(jù)對稱性可知從開始減速到恢復正常行駛過程中的位移大小（2）如果汽車以的速度通過勻速行駛區(qū)間，設汽車提速后勻減速過程位移大小為，由運動學公式得解得提速前，汽車勻減速過程時間為，則解得通過勻速行駛區(qū)間的時間為，有解得從開始減速到恢復正常行駛過程中的總時間為提速后，勻減速過程時間為，則解得通過勻速行駛區(qū)間