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- 2021-06-01 发布
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第2节 位移变化规律
基础巩固
1.做匀变速直线运动的质点的位移随时间变化的规律是s=(24t-1.5t2) m,则质点速度为零的时刻是( )
A.1.5 s B.8 s
C.16 s D.24 s
解析根据题意可得质点运动的初速度v0=24m/s,加速度大小a=3m/s2,所以质点的速度为零的时刻t=s=8s。
答案B
2.一物体由静止开始做匀加速直线运动。在时间t内的位移为s,则它在时间2t内的位移为( )
A.2s B.4s
C. D.
解析由匀变速直线运动规律s=at2,得s'=a(2t)2=4s,选项B正确。
答案B
3.两个小车在水平面上做加速度相同的匀减速直线运动,若它们的初速度之比为1∶2,它们运动的最大位移之比为( )
A.1∶2 B.1∶4
C.1∶ D.2∶1
解析由0-=2as得,故=2=,B正确。
答案B
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4.在一次交通事故中,交通警察测量出肇事车辆的刹车痕迹是30 m,该车辆最大刹车加速度是15 m/s2,该路段限速60 km/h。则该车是否超速( )
A.超速
B.不超速
C.无法判断
D.刚好是60 km/h
解析设车的初速度为v,则v2=2as,得v=30m/s=108km/h>60km/h,车超速,选项A正确。
答案A
5.骑自行车的人以5 m/s的初速度匀减速地上一个斜坡,加速度的大小为0.4 m/s2,斜坡长30 m,骑自行车的人通过斜坡需要多长时间?
解析由位移公式s=v0t+at2
代入数据解得t1=10s,t2=15s。
由于斜坡不是足够长,用10s的时间就到达坡顶,自行车不可能倒着下坡,所以15s是不合题意的。
答案10 s
6.为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的间距,已知某高速公路的最高限速为120 km/h,假设前方车辆突然停止,后方司机发现这一情况,经操纵刹车到汽车开始减速,所需“反应时间”为0.5 s,刹车产生的加速度为4 m/s2,试求该公路上汽车间距至少为多少?
解析设汽车以v0=120km/h=m/s刹车,在“反应时间”内汽车做匀速运动,后做匀减速运动到停止。
汽车做匀速运动位移s1=v0t
汽车做匀减速运动位移s2=
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汽车间距至少为s=s1+s2
解得s≈156m。
答案156 m
能力提升
1.某质点从静止开始做匀加速直线运动,已知第3 s内通过的位移是2 m,则物体运动的加速度为( )
A.3 m/s2 B. m/s2
C. m/s2 D.5 m/s2
解析3s内的位移s=at2,2s内的位移s'=at'2,则s-s'=2m,解得a=m/s2。选项C正确。
答案C
2.一辆汽车以20 m/s的速度沿平直公路匀速行驶,突然发现前方有障碍物,立即刹车,汽车以大小是5 m/s2的加速度做匀减速直线运动,那么刹车后2 s内与刹车后6 s内汽车通过的位移大小之比为( )
A.1∶1 B.3∶4
C.3∶1 D.4∶3
解析汽车的刹车时间t0=s=4s,故刹车后2s内及刹车后6s 内汽车的位移大小分别为s1=v0t1+=20×2m+×(-5)×22m=30m,s2=v0t0+=20×4m+×(-5)×42m=40m。故s1∶s2=3∶4,选项B正确。
答案B
3.一物体从斜面顶端由静止开始匀加速下滑,经过斜面中点时速度为2 m/s,则物体到达斜面底端时的速度为( )
7
A.3 m/s
B.4 m/s
C.6 m/s
D.2 m/s
解析由题意得v2=2as,(2m/s)2=2a·,故v=2m/s,D正确。
答案D
4.汽车由静止开始做匀加速直线运动,速度达到v时立即做匀减速直线运动,最后停止,运动的全部时间为t,则汽车通过的全部位移为( )
A.vt B.vt
C.vt D.vt
解析解法一:汽车在加速过程中的平均速度为v,在匀减速过程中的平均速度也为v,故全部位移s=vt。
解法二:汽车的速度—时间图像如图所示,由于图像与时间轴所围“面积”等于位移的大小,故位移x=vt,B对。
答案B
5.为了安全,汽车过桥的速度不能太大。一辆汽车由静止出发做匀加速直线运动,用了10 s时间通过一座长120 m 的桥,过桥后的速度是14 m/s。请计算:
(1)它刚开上桥头时的速度为多大?
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(2)桥头与出发点的距离是多少?
解析(1)设汽车刚开上桥头的速度为v1
则有s=t
v1=-v2=m/s-14m/s=10m/s
(2)汽车的加速度
a=m/s2=0.4m/s2
桥头与出发点的距离s'=m=125m。
答案(1)10 m/s (2)125 m
6.某辆汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为0.5 m/s2,达到30 m/s时,突然发现前方有障碍物,便立即制动,做匀减速直线运动的加速度大小为3 m/s2。求:
(1)汽车由启动至停下来全过程的运动时间。
(2)运动全过程的位移。
解析(1)加速的时间t1=s=60s
减速时间t2=s=10s
全过程运动时间t=t1+t2=70s。
(2)解法一 利用平均速度求解
加速位移s1=vt1=×30×60m=900m
减速位移s2=vt2=×30×10m=150m
总位移s=s1+s2=1050m。
解法二 利用速度与位移的关系式
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加速位移s1=m=900m
减速位移s2=m=150m
总位移s=s1+s2=1050m。
答案(1)70 s (2)1 050 m
7.某一做直线运动的物体的v-t图像如图所示,根据图像求:
(1)物体距出发点的最远距离。
(2)前4 s内物体的位移。
(3)前4 s内物体通过的路程。
解析(1)物体距出发点最远的距离
sm=v1t1=×4×3m=6m。
(2)前4s内的位移
s=s1-s2=v1t1-v2t2=×4×3m-×2×1m=5m。
(3)前4s内通过的路程
s=s1+s2=v1t1+v2t2=×4×3m+×2×1m=7m。
答案(1)6 m (2)5 m (3)7 m
8.一物体做匀变速直线运动,某时刻的速率为4 m/s,2 s后的速率变为10 m/s,求:
(1)在这2 s内该物体可能的加速度大小。
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(2)在这2 s内该物体的可能位移大小。
解析物体可能的运动情况:①沿某一方向匀加速运动,达到10m/s。②先沿某一方向做匀减速运动,速度减为零后,又反向匀加速运动,达到10m/s。
(1)设初速度方向为正方向,若为第一种情况,则
a1==3m/s2;
若为第二种情况,则
a2=m/s2=-7m/s2。
(2)设初速度方向为正方向,若为第一种情况,则s1=v0t+a1t2=14m
若为第二种情况,则s2=v0t+a2t2=-6m,负号表示位移的方向与正方向相反。
答案(1)3 m/s2 7 m/s2 (2)14 m 6 m
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