一、第二章 匀变速直线运动的研究易错题培优(难)
1.某人驾驶一辆汽车甲正在平直的公路上以某一速度匀速运动,突然发现前方50m处停着一辆乙车,立即刹车,刹车后做匀减速直线运动。已知刹车后第1个2s内的位移是24m,第4个2s内的位移是1m。则下列说法中正确的是( ) A.汽车甲刹车后做匀减速直线运动的加速度大小为2m/s2 B.汽车甲刹车后做匀减速直线运动的加速度大小为C.汽车甲刹车后停止前,可能撞上乙车 D.汽车甲刹车前的速度为13.9m/s 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
ABD.假设汽车甲8s内一直做匀减速直线运动,根据x4-x1=3aT得
223m/s2 12a?根据x1?v0t1?x4?x11?242322?m/s??m/s 23T3?41212at1得初速度为 212324???22 212v0?m/s?13.9m/s2速度减为零的时间为
t?可知汽车甲在8s前速度减为零。
0?v00?13.9?s?7.3s23 a?1212at1得 2设汽车甲的加速度为a,根据x1?v0t1?24?2v0?2a
汽车甲速度减为零的时间为
t0?采用逆向思维,最后2s内的位移为
0-v0v?-0 aav1x??(?a)(0?6)2?1m
2?a联立解得
a=-2m/s2 v0=14m/s
选项A正确,BD错误。 C.汽车甲刹车到停止的距离
0?v020?142x0?? m?49m<50m
2a2?(?2)可知甲不能撞上乙车,选项C错误。 故选A。
2.如图所示,一质点做匀加速直线运动先后经过A、B、C三点,已知从A到B和从B到C速度的增加量△v均为2m/s,AB间的距离x1=3m,BC间的距离x2=5m,则物体的加速度为( )
A.1m/s2 B.2m/s2 C.3m/s2 D.4m/s2 【答案】B 【解析】 【分析】
通过速度变化量相等得知两段过程所用的时间相等,结合平均速度推论和速度位移公式求出相等的时间间隔,根据速度时间公式求出加速度. 【详解】
因为A到B和从B到C速度的增加量△v均为2m/s,可知A到B的时间和B到C的时间相等,根据平均速度推论知,B点的速度
vB?根据速度位移公式得,
x1?x24?; 2TT22vB?vA?2ax1
即
442()2?(?2)2?2??3 TTT解得:
T=1s
则加速度
a?故选B. 【点睛】
?v2?m/s2?2m/s2 T1
解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论,并能灵活运用,有时运用推论求解会使问题更加简捷.
3.甲、乙两物体在同一直线上同向运动,如图所示为甲、乙两物体的平均速度与运动时间t的关系图象。若甲、乙两物体恰不相碰,下列说法正确的是( )
A.t=0时,乙物体一定在甲物体前面 B.t=1s时,甲、乙两物体恰不相碰 C.t=2s时,乙物体速度大小为1m/s D.t=3s时,甲物体速度大小为3m/s 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.对于甲物体有
v甲?由题图知
x1?a甲t?v0甲 t21a甲?1m/s2 2v0甲?0
则
a甲?2m/s2
对于乙物体有
v乙?由题图知
x1?a乙t?v0乙 t21a乙??1m/s2 2v0乙?4m/s
故
a乙?2m/s2
由于甲物体做匀加速直线运动,乙物体做匀减速直线运动,若两物体恰不相碰,则乙物体在后,甲物体在前,故A错误;
B.甲、乙两物体速度相等时距离最近,即
4?2t?2t
解得
t?1s
故B正确;
C.根据运动学公式可知,当t?2s时,乙物体的速度大小
v乙?(4?2t)m/s?0
故C错误;
D.根据运动学公式可知,当t?3s时,甲物体的速度大小
v甲?2t?6m/s
故D错误。 故选B。
4.甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向作直线运动,t=0时刻同时经过公路旁的同一个路标.在描述两车运动的v-t图中(如图),直线a、b分别描述了甲乙两车在0~20秒的运动情况.关于两车之间的位置关系,下列说法正确的是
A.在0~10秒内两车逐渐靠近 B.在10~20秒内两车逐渐远离 C.在5~15秒内两车的位移相等 D.在t=10秒时两车在公路上相遇 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.在0-10 s内,乙车的速度一直比甲车大,两车应逐渐远离,则A错误; B.在10-20 s内,甲车的速度一直比乙车大,两车逐渐靠近,则B错误; C.在5-15 s内,两图象与坐标轴的面积相等,则两车的位移相等,则C正确; D.在t=10 s时两车速度相等,相距最远,则D错误.
5.近年来,一些高级轿车的设计师在关注轿车加速性能的同时,提出了“加速度的变化率”的概念,用这一新的概念来描述轿车加速度随时间变化的快慢,轿车的加速度变化率越小,乘坐轿车的人感觉越舒适。图示是一辆汽车在水平公路上行驶时加速度随时间变化的关系图像,取t=0时速度方向为正方向,则关于加速度变化率以及汽车的运动,下列说
法正确的是( )
A.“加速度的变化率”的单位是m/s2
B.当a?t图像是一条横线时,运动是匀速直线运动
C.若加速度与速度同方向,如图所示的a?t图像,表示的是物体在做减速运动 D.若加速度与速度同方向,如图所示的a?t图像,已知物体在t=0时速度为5m/s,则2s末的速度大小为8m/s 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A.加速度的变化率为m/s3,A错误;
B.当a?t图像是一条横线时,加速度不变,物体做匀加速直线运动,B错误; C.若加速度与速度同方向,如图所示的a?t图像,物体在做加速度减小的加速运动,C错误;
D.由Δv?aΔt,知在a?t图像中,图像与时间轴所围图形的面积表示物体速度的变化量
Δa,a的单位是m/s2,所以“加速度的变化率”的单位应该是ΔtΔv,可得在2秒内,汽车的速度增加量为
Δv?3?2m/s?3m/s 2若汽车在t=0时速度为5m/s,在2秒内汽车的速度增加3m/s,则汽车在2秒末速度的大小为8m/s,D正确。 故选D。
6.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如图是小球自由下落时的频闪照片示意图,某同学以下落过程中的某一点为原点,竖直向下为正方向建立坐标轴,并测量各时刻的位置坐标x1、x2、x3、x4。为了利用频闪照片证明自由落体运动是匀加速直线运动,以下几种方案合理的是( )