12.(18分)“10米折返跑”的成績反應了人體的靈敏素質.測定時,在平直跑道上,受試者以站立式起跑姿勢站在起點終點線前,當聽到“跑”的口令后,全力跑向正前方10米處的折返線,測試員同時開始計時,受試者到達折返線處時,用手觸摸折返線處的物體(如木箱),再轉身跑向起點終點線,當胸部到達起點終點線的垂直面時,測試員停表,所用時間即為“10米折返跑”的成績.如圖5所示,設受試者起跑的加速度為4 m/s2,運動過程中的最大速度為4 m/s,到達折返線處時需減速到零,加速度的大小為8 m/s2,返回時達到最大速度后不需減速,保持最大速度沖線.受試者在加速和減速階段的運動均可視為勻變速直線運動.問該受試者“10米折返跑”的成績為多少秒?
圖5
解析:對受試者,由起點終點線向折返線運動的過程中
加速階段:
t1==1 s,x1=vmt1=2 m
減速階段:
t3==0.5 s,x3=vmt3=1 m
勻速階段:t2==1.75 s
由折返線向起點終點線運動的過程中
加速階段:
t4==1 s,x4=vmt4=2 m
勻速階段:t5==2 s
受試者“10米折返跑”的成績為:
t=t1+t2+…+t5=6.25 s.
答案:6.25 s
11.(16分)一輛汽車沿平直公路從甲站開往乙站,啟動加速度為2 m/s2,加速行駛5
s后勻速行駛2 min,然后剎車,滑行50 m,正好到達乙站,求汽車從甲站到乙站的平均速度為多少.
解析:汽車的運動示意圖如圖所示,啟動階段行駛位移為:
x1= ①
勻速行駛的速度為:v=at1②
勻速行駛的位移為:x2=vt2③
剎車階段的位移為:x3=t3④
聯立①②③④四式,可得汽車從甲站到乙站的平均速度為:
== m/s
=m/s≈9.44 m/s.
答案:9.44 m/s
10.(12分)一個小球從斜面頂端無初速度下滑,接著又在水平面上做勻減速運動,直至停止,它共運動了10 s,斜面長4 m,在水平面上運動的距離為6 m.求:
(1)小球在運動過程中的最大速度;
(2)小球在斜面和水平面上運動的加速度大小.
解析:小球在斜面上做勻加速直線運動,在斜面底端速度最大,設最大速度為vmax,在斜面上運動的時間為t1,在水平面上運動的時間為t2.則
由
(t1+t2)=10,t1+t2=10,得vmax=2 m/s
由公式2as=vmax2,代入數據得a1= m/s2,
a2= m/s2.
答案:(1)2 m/s (2) m/s2 m/s2
9.(2009·江蘇高考)如圖4所示,以8 m/s勻速行駛的汽
車即將通過路口,綠燈還有2 s將熄滅,此時汽車距離
停車線18 m,該車加速時最大加速度大小為2 m/s2,減
速時最大加速度大小為5 m/s2.此路段允許行駛的最大速
度為12.5 m/s,下列說法中正確的有
( )
A.如果立即做勻加速運動,在綠燈熄滅前汽車可能通過停車線
B.如果立即做勻加速運動,在綠燈熄滅前通過停車線汽車一定超速
C.如果立即做勻減速運動,在綠燈熄滅前汽車一定不能通過停車線
D.如果距停車線5 m處減速,汽車能停在停車線處
解析:如果立即做勻加速直線運動,t1=2 s內的位移x1=v0t1+a1t=20 m>18 m,此時汽車的速度為v1=v0+a1t1=12 m/s<12.5 m/s,汽車沒有超速,A項正確,B項錯誤;如果立即做勻減速運動,速度減為零需要時間t2==1.6 s,此過程通過的位移為x2=a2t=6.4 m,C項正確,D項錯誤.
答案:AC
8.給滑塊一初速度v0使它沿光滑斜面向上做勻減速運動,加速度大小為,當滑塊速度大小減為時,所用時間可能是 ( )
A. B. C. D.
解析:當滑塊速度大小減為,其方向可能與初速度方向相同,也可能與初速度方向相反,因此要考慮兩種情況,即v=或v=-,代入公式t=得,t=或t=,故選B、C.
答案:BC
7.(2008·上海高考)某物體以30 m/s的初速度豎直上拋,不計空氣阻力,g取10 m/s2,5 s內物體的 ( )
A.路程為65 m
B.位移大小為25 m,方向向上
C.速度改變量的大小為10 m/s
D.平均速度大小為13 m/s,方向向上
解析:初速度為30 m/s,只需要3 s即可上升到最高點,位移為h1=302/20 m=45 m,再自由落體2 s時間,下降高度為h2=0.5×10×22 m=20 m,故路程為65 m,A對;此時在拋出點上方25 m,位移方向豎直向上,B對;此時速度為v=10×2 m/s=20 m/s,速度改變量為50 m/s,C錯;平均速度為25/5 m/s=5 m/s,D錯.
答案:AB
6.(2010·蘇州模擬)小鐵塊置于長木板右端,長木板放在光滑的水平地面上,t=0時使二者獲得等大反向的初速度開始運動,經過時間t1小鐵塊在長木板上停止滑動,二者相對靜止,此時與開始運動時的位置相比較,圖3中哪一幅反映了可能發生的情況( )
圖3
解析:小鐵塊和長木板都做初速度為v0的勻減速直線運動,故相對于初始位置,小鐵塊的位移向左,長木板的位移向右,所以A、C正確.
答案:AC
5.以v0=20 m/s的速度豎直上拋一小球,經2 s以相同的初速度在同一點豎直上拋另一小球.g取10 m/s2,則兩球相碰處離出發點的高度是 ( )
A.10 m B.15 m C.20 m D.不會相碰
解析:設第二個小球拋出后經t s與第一個小球相遇.
法一:根據位移相等有
v0(t+2)-g(t+2)2=v0t-gt2.
解得t=1 s,代入位移公式h=v0t-gt2
解得h=15 m.
法二:因第二個小球拋出時,第一個小球恰(到達最高點)開始自由下落.
根據速度對稱性,上升階段與下降階段經過同一位置的速度大小相等、方向相反,即
-[v 0-g(t+2)]=v0-gt,
解得t=1 s,代入位移公式得h=15 m.
答案:B
4.如圖2所示,傳送帶保持1 m/s的速度順時針轉動.現將一質量m=0.5 kg的物體輕輕地放在傳送帶的a點上,設物體與傳送帶間的動摩擦因數μ=0.1,a、b間的距離L=2.5 m,則物體從a點運動到b點所經歷的時間為 (g取10 m/s2) ( )
圖2
A. s B.(-1) s C.3 s D.2.5 s
解析:物塊開始做勻加速直線運動,a=μg=1 m/s2,速度達到皮帶的速度時發生的位移x==m=0.5 m<L,故物體接著做勻速直線運動,第1段時間t1==1 s,第2段時間t2==s=2 s,t總=t1+t2=3 s.
答案:C
3.一輛公共汽車進站后開始剎車,做勻減速直線運動.開始剎車后的第1 s內和第2 s內位移大小依次為9 m和7 m.則剎車后6 s內的位移是 ( )
A.20 m B.24 m C.25 m D.75 m
解析:由Δx=aT2得:a=2 m/s2,
由v0T-aT2=x1得v0=10 m/s,
汽車剎車時間tm==5 s<6 s,
故剎車后6 s內的位移為x==25 m,C正確.
答案:C
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