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/s 2 B .汽车甲刹车后做匀减速直线运动的加速度大小为23
12
m/s 2 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2
41-=3x x aT 得
22
412
12423m/s m/s 33412
x x a T --=
==-? 根据2
101112
x v t at =+
得初速度为 2
0123242212m/s 13.9m/s
2
v +??=≈ 速度减为零的时间为
00013.9
s 7.3s
2312
v t a --=
==- 可知汽车甲在8s 前速度减为零。
设汽车甲的加速度为a ,根据2
101112
x v t at =+
得 02422v a =+
汽车甲速度减为零的时间为
0000--v v
t a a
=
= 采用逆向思维,最后2s 内的位移为
201
61m 2v x a a
'=--=-()()
联立解得
a =-2m/s 2 v 0=14m/s
选项A 正确,BD 错误。 C .汽车甲刹车到停止的距离
22
000014 m 49m 50m 22(2)
v x a --===?-<
可知甲不能撞上乙车,选项C 错误。 故选A 。
2.甲、乙两车在同一水平路面上做直线运动,某时刻乙车在前、甲车在后,相距x =6m ,从此刻开始计时,乙做匀减速运动,两车运动的v -t 图象如图所示。则在0~12s 内关于两车位置关系的判断,下列说法正确的是( )
A .t =4s 时两车相遇
B .t =4s 时两车间的距离为4m
C .0~12s 内两车有两次相遇
D .0~12s 内两车有三次相遇 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
AB .题中图像与时间轴围成的面积可表示位移,0~4s ,甲车的位移为48m ,乙车的位移为40m ,因在t =0时,甲车在乙车后面6m ,故当t =4s 时,甲车会在前,乙车会在后,且相距2m ,所以t =4s 前两车第一次相遇,t =4s 时两车间的距离为2m ,故AB 错误; CD .0~6s ,甲的位移为60m ,乙的位移为54m ,两车第二次相遇,6s 后,由于乙的速度大于甲的速度,乙又跑在前面,8s 后,甲车的速度大于乙的速度,两车还会有第三次相遇,当t =12s 时,甲的位移为84m ,乙的位移为72m ,甲在乙的前面,所以第三次相遇发生在t =12s 之前,所以在0~12s 内两车有三次相遇,故C 错误,D 正确。 故选D 。
3.“低头族”在社会安全中面临越来越多的潜在风险,若司机也属于低头一族,出事概率则会剧增。若高速公路(可视为平直公路)同一车道上两小车的车速均为108km/h ,车距为105m ,前车由于车辆问题而紧急刹车,而后方车辆的司机由于低头看手机,4s 后抬头才看到前车刹车,经过0.4s 的应时间后也紧急刹车,假设两车刹车时的加速度大小均为6m/s 2,则下列说法正确的是( )
A .两车不会相撞,两车间的最小距离为12m
B .两车会相撞,相撞时前车车速为6m/s
C .两车会相撞,相撞时后车车速为18m/s
D .条件不足,不能判断两车是否相撞 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
两车的初速度0108km/h 30m/s v ==,结合运动学公式知两车从刹车到速度为0的位移
220130m 75m 226
v x a ==?= 则后车从开始到刹车到速度为0的位移
2130(40.4)m 75m=207m>105m+=180m x x ?++=
所以两车会相撞,相撞时前车已经停止,距后车减速到速度为0的位置相距
207m 180m 27m x ?=-=
根据减速到速度为零的运动可以视为初速度为零的加速运动处理,则相撞时后车的速度
2
2v a x ?
解得
18m/s v =
故C 正确,ABD 错误。 故选C 。
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.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 【答案】B 【解析】 【详解】
由图线可知0-3s 内的位移为
11
32m 3m 2
s =??=
方向为正方向;3-8s 内的位移为
21
(83)2m 5m 2
s =?-?=
方向为负方向;0-8s 内的位移为
122m s s s =-=-
0-8s 内的平均速度为
2m 0.25m/s 8s
s v t -=
==-, 负号表示方向是向左的.
A. 前8s 内平均速度的大小和方向分别为0.25m/s ,向右,与分析不一致,故A 错误;
B. 前8s 内平均速度的大小和方向分别为0.25m/s ,向左,与分析相一致,故B 正确;
C. 前8s 内平均速度的大小和方向分别为1m/s ,向右,与分析不一致,故C 错误;
D. 前8s 内平均速度的大小和方向分别为1m/s ,向左,与分析不一致,故D 错误.
6.某斜面固定在水平地面上,一小球沿斜面向上做匀减速运动,运动过程中小球依次经过A 、B 、C 三点,最后恰好能到达最高点D ,其中AB =12m ,BC =8m ,从A 点运动到B 点,从B 点运动到C 点两个过程速度变化量都是-2m/s ,下列说法正确的是( )
A .小球的加速度大小为2m/s2
B .小球到达B 点速度大小为10m/s
C .A 、
D 两点间的距离为24.5m D .小球从C 点运动到D 点的时间为2s 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .由题目中的从A 点运动到
B 点,从B 点运动到
C 点两个过程速度变化量都是2m/s -可知,AB 和BC 段的时间相同,由2x aT ?=和v
a T
可得:2s T =,21m/s a =,A 错误;
B .由公式2
012
x v t at =+可得07m/s v =,B 错误; C .由公式202ax
v 得,AD 之间的距离为24.5m ,C 正确;
D .在AD 之间运动的时间为
07s v a
,所以CD 之间所用的时间为3s ,D 错误.
7.一个物体以初速度v 0沿光滑斜面向上运动,其速度随时间变化的规律如图所示,在连续两段时间m 和n 内,对应面积均为S ,则经过b 时刻物体的速度大小v 为
A .
()
()2
2m n S
m n mn
++
B .()
m n S mn
+
C .
m n S
mn
-() D .
()
()2
2m n S
m n mn
+-
【答案】A 【解析】 【详解】 s
在连续两段时间m 和n 内,对应面积均为S ,根据匀变速直线运动的规律有
2
2
1
-2
1
2
b b S v m a m S v n a n =???=?+??
解得经过b 时刻物体的速度大小为
()()2
2b
m n S
v m n mn
+=
+
故选A 。
8.一物块在水平面上由静止开始运动.物体运动的速度v 随时间t 变化的关系如图8所示.由图象可知:
A .在0~2s 内与4s~6s 内,物体的加速度方向相同
B .在0~2s 内与4s~6s 内,物体的速度方向相同
C .在0~2s 内与4s~6s 内,物体的平均速度相同
D .在4s~6s 内,物体距离出发点越来越近 【答案】B 【解析】
试题分析:速度与时间的图像中,0~2s 内加速运动,而在4s~6s 内,物体做减速运动,故二者的加速度方向相反,选项A 错误;由图像可知,在0~2s 内与4s~6s 内,物体的速度都是正值,方向相同,选项B 正确;在0~2s 内的面积与4s~6s 内的面积不相等,故位移不相等,而时间相等,故物体的平均速度不相同,选项C 错误;在4s~6s 内,位移是正值,故物体距离出发点越来越远,选项D 错误. 考点:速度与时间图像.
9.甲、乙两辆汽车在同一平直公路上同向运动,如图所示为甲、乙两车的平均速度V 与运动时间t 之间的关系图线,若甲、乙两车恰不相碰.则下列说法正确的是( )
A .0t =时,乙车一定在甲车前面
B .1s t =时,甲、乙两车恰不相碰
C .2s t =时,乙车速度恰减小为零
D .3s t =时,甲车速度大小为3m/s
【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】 A .对甲车有
01
2
x v a t v t =+甲甲甲=
由题图可知
21
1m/s 2
a 甲= ,00v =甲 则
22m/s a 甲=
对于乙车,有
01
2
x v a t v t =+乙乙乙=
由题图可知
21
1m/s 2
a 乙=- ,04m/s v =乙 故
22m/s a 乙=-
由于甲车做匀加速直线运动,乙车做匀减速直线运动,若两车恰好不相遇,则乙车在后,甲车在前,故A 错误;
B .甲乙车速度相等时,距离最近,即
422t t -=
解得
1s t =
即1s t =时,甲、乙两车恰不相碰,故B 正确; C .2s t =时,乙车速度为
420v t =-=乙
故C 正确;
D .3s t =时,甲车速度大小为
26v t m/s ==甲
故D 错误。 故选BC 。
10.一小球自5m 高处自由下落,当它与水平地面每碰撞一次后,速度大小减小为碰撞前的
4
5
,不计空气阻力,g 取210m/s ,则下列说法正确的是( ) A .第一次下落的时间与第二次下落的时间之比为54
B .第二次弹起的高度为第一次弹起时高度的54
C .小球运动的总时间约为9s
D .小球运动的总位移为5m 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】
A .设小球第一次落地时速度为0υ,则有
010m/s υ==
则第二,第三,第1n +次落地速度分别为1045υυ=,2
2045υυ??= ???,…,2
045n υυ??= ???
根据
gt υ=
则小球第一次下落的时间与第二次下落的时间之比为
012154
t t υυ== A 正确;
B .小球开始下落到第一次与地相碰经过的路程为
2
005m 2h g
υ=
=
小球第一次与地相碰后弹起的高度是
2
2
1145m 25h g υ??
==? ???
小球第二次与地相碰后弹起的高度是2h ,则
4
22
245m 25h g υ??
==? ???
所以第二次弹起的高度为第一次弹起时高度的2
45?? ???
,B 错误; C .小球第1次下落时间为
01s t =
= 小球从第1次与地面相撞到第2次与地面相撞经过的时间为
11422452s 5
t g g υυ?===? 小球从第2 次与地面相撞到第3次与地面相撞经过的时间为
2
22242s 5t g υ??==? ???
小球从第3次与地面相撞到第4次与地面相撞经过的时间为
3
33242s 5t g υ??
==? ???
…
由数学归纳推理得:小球从第n 次与地面相撞到第()1n +次与地面相撞经过的时间为
425n
n t ??
=? ???,所以小球运动的总时间为
123n t t t t t =+++
+=23
44441s 2s 5555n
??
??????
??+?+++
+?? ? ? ? ???????????
?
?4
51s 2s 9s 415
=+?=
-
C 正确;
D .小球最终停在地面上,总位移为5m ,D 正确。 故选ACD 。
11.在光滑足够长的斜面上,有一物体以10m/s 的初速度沿斜面向上运动,物体的加速度大小始终为5m/s 2,方向沿斜面向下,当物体的位移大小为7.5m 时,下列正确的是( )
A .物体运动时间可能为1s
B .物体运动时间可能为3s
C .物体运动时间可能为)s
D .此时的速度大小一定为5m/s
【答案】ABC 【解析】 【分析】 【详解】
AB .当物体的位移为向上的7.5m 时,由运动学公式2
012
x v t at =-
,7.5m x =+,解得 13s t =,21s t =
故A 、B 均正确;
C .当物体的位移为向下的7.5m 时,7.5m x =-,由2
012
x v t at =-
解得 327)s t =+(或427)s<0t (=-舍去
故C 正确;
D .由速度公式0v v at =-,解得
5m/s =-v 或5m/s v =、57m/s v =-
故D 错误。 故选ABC 。 【点睛】
解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式,注意公式的矢量性。
12.在一条水平直赛道上,分别放着甲、乙两辆玩具汽车(可视为质点),它们同时从同一地点沿同一方向做直线运动,两辆汽车达到它们最大速度后就匀速运动,观测到它们速度的平方随位移变化的图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A .在加速过程中,甲车的加速度比乙车的加速度大
B .在x =0.5m 处,甲、乙两车速度相等
C .在x =0.5m 处,甲、乙两车相遇
D .在2s 末,甲、乙两车相遇 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】 BC .由图可得
00v =甲,01m/s v =乙
在x =0.5m 处,甲、乙两车速度相等;在00.5m x ≤<中的任一位置,甲的速度均小于乙的速度,则两车到达x =0.5m 处所用的时间不同,故选项B 正确,C 错误; A .由速度位移公式可得
22
02v v ax =+
结合图象可得
a 甲=3m/s 2,a 乙=2m/s 2
选项A 正确;
D .由图得,甲、乙匀速时的速度分别为3m/s ,2m/s 甲的加速时间
13
=
=s=1s 3
v t a 甲甲 乙的加速时间
2021
=
=s=0.5s 2
v v t a --乙乙乙 2s 内,甲、乙两车各自位移分别为
21+() 4.5m 2
x a t v t t =-=甲甲甲甲甲 02
+() 3.75m 2
v v x t v t t +=
-=乙乙乙乙乙 在2s 末,甲、乙两车不相遇,选项D 错误。 故选AB 。
13.如图所示, 小球沿斜面向上做匀减速直线运动, 依次经a 、b 、c 、d 到达最高点e 。 已知ab =bd =10m ,bc =2m ,小球从a 到c 和从c 到d 所用的时间都是2s ,设小球经b 、c 时的速度分别为v b 、v c ,则( )
A .v b 29m/s
B .v c =3m/s
C .cd :de =16∶9
D .从d 到e 所用时间为5s
【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
物体在a 点时的速度大小为v 0,加速度为a ,则从a 到c 有
x ac =v 0t 1+
12at 12 即
12=v 0×2+
1
2
×a ×4
得
12=2v 0+2a
物体从a 到d 有
x ad =v 0t 2+
12at 22
即
20=v 0×4+
1
2
a ×16 得
5=v 0+2a
故
a =-1m/s 2 v 0=7m/s
根据速度公式v t =v 0+at 可得:
v c =7-1×2=5m/s
从a 到b 有
v b 2-v a 2=2ax ab
解得
v b m/s
根据速度公式v t =v 0+at 可得
v d =v 0+at 2=7-1×4=3m/s
则从d 到e 有
-v d 2=2ax de
则
22
-3m=4.5m 21()2d de v x a
==-?-
则
cd :de =8:4.5=16∶9
由v t =v 0+at 可得从d 到e 的时间为
3
s=3s 1
d d
e v t a =-
=-- 故BD 错误,AC 正确。 故选AC 。
14.甲、乙两车同时由静止从A 点出发,沿直线AC 运动。甲先以加速度a 1做初速度为零的匀加速运动,到达B 点后做加速度为a 2的匀加速运动,到达C 点时的速度为v ;乙以加速度a 3做初速度为零的匀加速运动,到达C 点时的速度亦为v 。若a 1≠a 2≠a 3,则( ) A .甲、乙有可能同时由A 到达C B .甲、乙不可能同时由A 到达C
C.甲一定先由A到达C
D.若a1>a3,则甲一定先由
A到达C
【答案】BD
【解析】
【详解】
根据v t-图像,若13
a a
>,如图:
甲乙末速度相等,位移相等,所以:t t
<
甲乙
,若13
a a
>,末速度相等,则通过图像:
可知位移不可能相等,综上所述,可知甲乙用时不可能相等,AC错误,BD正确。
故选BD。
15.物体以速度v匀速通过直线上的A、B两点间需时为t,现在物体由A点静止出发,匀加速(加速度大小为a1)至某一最大速度v m后立即做匀减速运动(加速度大小为a2)至B点停下,历时仍为t,则物体的
A.v m可能为2v,与a1、a2的大小有关B.v m只能为2v,无论a1、a2为何值
C.a1、a2必须满足12
12
a a
a a
+ =
2v
t
D.a1、a2值必须是一定的
【答案】BC
【解析】
由于物体先做匀加速,后做匀减速,所以通过的路程
22
11222122
11111
22222
m m m m m
s a t v t a t v t v t v t v t vt
=+-=+-==,所以v m=2v与加速度无
关.选项A错误,B正确;匀加速运动的时间和匀减速运动的时间之和t=
12
m m
v v
a a
+,而
v m=2v,代入得12
12
a a
a a
+ =
2v
t
,选项C正确,D错误;综上本题选BC.