教科版高中物理必修第一册综合测试卷(一)(课件+练习)

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教科版高中物理必修第一册综合测试卷(一)(课件+练习)

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滚动测试卷(一)
(时间:90分钟 满分:100分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2024·四川宜宾第四中学校期末)下列生活中涉及位移和路程的知识,说法正确的是(  )
A.运动会上参加400米比赛的同一组的8位同学,他们通过的路程和位移都是相同的
B.乘坐出租车时按位移的大小收费
C.在操场上跑步时,位移的大小一定不为0
D.从家到学校有很多条路可以选择,选择不同的路径,路程可能不同,但位移是相同的
答案:D
解析:运动会上参加400米比赛的同一组的8位同学,他们通过的路程是相同的,由于各同学的起点和终点不同,则位移不同,选项A错误;出租车按路程收费,选项B错误;在操场上跑步,跑完整圈回到出发点时,位移的大小为0,选项C错误;起点和终点相同,不同的路径,路程可能不同,但位移相同,选项D正确。
2.一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小逐渐减小直至为零,则在此过程中(  )
A.速度逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值
B.速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值
C.位移逐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大
D.位移逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值
答案:B
解析:加速度的方向始终与速度方向相同,故加速度减小并不代表速度减小了,只是说明单位时间内速度的增加量减小了,但仍是加速,综上分析可知B正确,A、C、D错误。
3.(2024·山东省滨州市邹平一中月考)某学校操场上国旗平台离地面的高度是0.5 m,将坐标系原点定在平台上,取旗杆所在直线向下的方向为坐标轴正方向,旗杆上固定国旗的A、B两点离地面高度分别为10.5 m和9.0 m,那么A、B两点的坐标分别为(  )
A.-10.5 m,-9.0 m B.11 m,9.5 m
C.-10 m,-8.5 m D.10 m,8.5 m
答案:C
解析:由题意可知,旗杆上固定国旗的A、B两点在平台上方,离平台高度分别为10 m和8.5 m,又以向下的方向为坐标轴的正方向,可知A、B两点的坐标分别为-10 m,-8.5 m,故选C。
4.(2024·江苏连云港测试)甲、乙两车同时同地出发,在同一平直公路上行驶。其中甲车做匀速直线运动,乙车由静止开始做匀加速直线运动,其运动的x-t图像如图所示。则乙车追上甲车前两车间的最大距离是(  )
A.15 m B.20 m
C.25 m D.50 m
答案:C
解析:将x-t图像转化为v-t图像,两车5 s末相遇,由v-t图像知道2.5 s两车共速,两车共速时相距最远,所以最大距离是v-t图像中阴影部分的面积,即25 m,故C正确。
5.汽车以20 m/s的速度做匀速直线运动,某时刻关闭发动机而做匀减速直线运动,加速度大小为5 m/s2,则它关闭发动机后通过x=37.5 m所需的时间为(  )
A.3 s B.4 s
C.5 s D.6 s
答案:A
解析:设汽车初速度的方向为正方向,即v0=20 m/s,a=-5 m/s2,x=37.5 m,则由位移公式x=v0t+at2解得t1=3 s,t2=5 s,又因为汽车经过t0==4 s停止运动,故t2=5 s应舍去,选项A正确。
6.(2024·安徽黄山期末)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,其加速度a和速度的倒数图像如图所示。根据图像所给的信息,试问当汽车的速率为10 m/s时,其加速度的大小是(  )
A.0.5 m/s2 B.1.0 m/s2
C.1.5 m/s2 D.2.0 m/s2
答案:D
解析:由图像可知与a满足一次函数关系,设其关系式为a=k+b,代入图像上的点(0,-2 m·s-2)和(0.05 m-1·s,0),解得a=40 m2·s-3-2 m·s-2,将v=10 m/s代入解得a=2 m/s2,故A、B、C错误,D正确。
7.如图所示,小球从竖直砖墙某位置静止释放,用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到了图中1、2、3、4、5、…所示小球运动过程中每次曝光的位置。已知连续两次曝光的时间间隔均为T,每块砖的厚度均为d。根据图中的信息,下列判断错误的是(  )
A.位置“1”是小球释放的初始位置
B.小球做匀加速直线运动
C.小球下落的加速度为
D.小球在位置“3”的速度为
答案:A
解析:由题图可知,从位置“1”开始连续相等时间内的位移之比为2∶3∶4∶5∶…,所以位置“1”不是小球释放的初始位置,A错误;因为连续相等时间间隔内位移之差Δx=d=aT2,所以小球做匀加速直线运动,且a=,小球在位置“3”的速度为v3==,B、C、D正确。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.一汽车在公路上行驶,位移和速度关系为x=40-,其中x单位为m,vt单位为m/s。则下列说法正确的是(  )
A.汽车做减速运动,初速度大小为10 m/s
B.汽车做减速运动,加速度大小为5 m/s2
C.汽车经过4 s速度减小到零
D.汽车经过2 s速度减小到零
答案:BC
解析:根据题意x=40-,整理得vt2-400=-10x,对应vt2-v02=2ax,解得v0=20 m/s,a=-5 m/s2,所以汽车做匀减速运动,初速度大小为 20 m/s,加速度大小为 5 m/s2,故A错误,B正确;由vt=v0+at得t= s=4 s,故C正确,D错误。
9.(2024·重庆南开中学期末)在秋季运动会百米跑比赛中,运动员甲和摄像机乙同时出发沿直线运动,甲由静止开始做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动,两者运动的x-t图像如图所示,下列说法正确的是(  )
A.0~1 s时间内的某一时刻,甲、乙速度相同
B.2 s末时,甲的速度大小是乙的2倍
C.0~2 s时间内,甲、乙之间的距离一直减小
D.0~3 s时间内,甲的位移大小为6.75x0 m
答案:AD
解析:乙做匀速直线运动,0~1 s内乙的速度一直是=x0 (m/s),甲在做匀加速直线运动,根据函数关系可以算出x甲=at2=t2(m),v甲=at=t(m/s),所以0~1 s时间内,甲由静止加速到了 m/s,则0~1 s时间内的某一时刻,甲、乙速度相同,选项A正确;2 s末时,甲的速度大小v甲′=×2 m/s=3x0 (m/s),选项B错误;0~2 s时间内,甲的速度先小于乙、再等于乙、最后大于乙,所以甲、乙之间的距离先增大,当甲的速度等于乙时,二者距离最大,当甲的速度大于乙时,二者的距离开始减小,选项C错误;0~3 s时间内,甲的位移大小x甲′=×32 m=6.75x0 (m),选项D正确。
10.(2024·山东泰安新泰二中期中)可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏,如图所示,有一企鹅在倾斜冰面上,先以加速度a1=0.5 m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”,t=8 s时,突然卧倒,肚皮贴着冰面,以加速度大小为a2=8 m/s2匀减速向前滑行,最后以加速度大小为a3=4 m/s2匀加速退滑到出发点,完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。以下说法正确的有(  )
A.企鹅“奔跑”的距离是16 m
B.企鹅距离出发点最远20 m
C.企鹅回到出发点速度大小为2 m/s
D.企鹅完成一次游戏用时18 s
答案:AC
解析:企鹅“奔跑”的距离为x1=a1t2=16 m,A正确;t=8 s时企鹅的速度大小为v1=a1t=4 m/s,企鹅匀减速滑行的距离为x2==1 m,企鹅距离出发点的最远距离为x=x1+x2=17 m,B错误;企鹅回到出发点的速度大小为v2==2 m/s,C正确;企鹅向上匀减速滑行的时间为t1==0.5 s,企鹅匀加速下滑的时间为t2== s,企鹅完成一次游戏用时为T=t+t1+t2= s≈11.4 s,D错误。
三、非选择题(本题共6小题,共54分)
11.(6分)(2024·浙江金华月考)某小组利用如图甲所示的装置研究小车的匀变速直线运动。
(1)实验器材有:一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线。除上述器材外,还需要使用的有________(填字母)。
A.6 V交流电源 B.220 V交流电源
C.秒表 D.刻度尺
(2)小组通过实验得到了如图乙所示的一条纸带(每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来),相邻两计数点间的距离已在图中标出。已知交流电源的频率为50 Hz,则相邻两计数点之间的时间间隔为________s,在打下C点时小车的速度大小为________m/s(保留3位有效数字),小车运动的加速度大小为________m/s2(保留2位有效数字)。
答案:(1)BD (2) 0.10 0.844 1.7
解析:(1)电火花打点计时器所接电源应为220 V交流电源,选项A错误,B正确;打点计时器是计时仪器,所以不需要秒表,选项C错误;为测量电火花打点计时器所打点迹之间的距离,必须使用刻度尺,选项D正确。
(2)交流电源的频率为50 Hz,其周期为T0==0.02 s,相邻两计数点之间的时间间隔为T=nT0=5×0.02 s=0.10 s,由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得vC=== m/s=0.844 m/s,由公式Δx=aT2可得a==m/s2≈1.7 m/s2。
12.(8分)(2024·河南南阳月考)某实验小组利用如图甲所示的实验装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
(1)按照图甲所示的实验装置图安装好实验器材,打点计时器与低压交流电源相连。小车拖着纸带运动,打点计时器在纸带上打下一系列小点,重复几次,选出一条点迹比较清晰的纸带,选取纸带上0、1、2、3、4、5、6作为计数点,每两个计数点之间间隔一个点。分别测量6个计数点到0计数点之间的距离x1、x2、x3、…、x6,如图乙所示。设打点计时器的打点周期为T,利用逐差法处理实验数据,并使误差尽量小,则小车的加速度a的表达式为a=________(用题目中所给物理量的字母表示)。
(2)然后利用图像法处理数据,以时间t为横坐标,以位移x与对应时间t的比值为纵坐标,根据实验数据在坐标纸上描点、连线如图丙所示,根据图像可求出打下0计数点时的速度为________m/s,小车运动的加速度为________m/s2。(结果保留2位有效数字)
答案:(1) (2)0.18 4.6
解析:(1)根据逐差法可得加速度a==。
(2)由匀变速直线运动位移与时间的关系式x=v0t+at2,可得=v0+at,由题图丙可读出打0计数点时的速度v0=0.18 m/s,图线的斜率为a= m/s2=2.32 m/s2,可得a≈4.6 m/s2。
13.(8分)如图为某高速公路出口的ETC通道示意图。一汽车驶入ETC车道,到达O点的速度v0=30 m/s,此时开始减速,到达M点时速度减至vt=6 m/s,并以6 m/s的速度匀速通过MN区。已知MN的长度d=36 m,汽车减速运动的加速度大小a=3 m/s2,求:
(1)O、M间的距离x;
(2)汽车从O点到N点所用的时间t。
答案:(1)144 m (2)14 s
解析:(1)根据vt2-v02=-2ax得x==144 m。
(2)从O点到达M点所用的时间t1==8 s
匀速通过MN区所用的时间t2==6 s
汽车从O点到N点所用的时间t=t1+t2=14 s。
14.(10分)(2024·四川广安二中月考)传闻牛顿坐在苹果树下,苹果落到了他头上,他突发灵感总结出了万有引力定律,科学家们对现象的观察和思考是值得我们学习的。如图所示,某同学测出一棵苹果树树干部分的高度约为h=1.4 m,一个苹果在树冠顶端由于受到扰动而下落(苹果竖直下落过程中初始速度为零,除重力外其他作用力都忽略不计),该同学测出苹果经过树干所用的时间为t=0.2 s,重力加速度g取10 m/s2,则:
(1)苹果树树冠部分的高度H约为多少?
(2)苹果落地时的速度v为多大?
答案:(1)1.8 m (2)8 m/s
解析:(1)根据匀变速直线运动规律,苹果经过树干的过程有h=v0t+gt2
解得苹果到达树干顶端时的速度
v0== m/s=6 m/s
苹果由树冠顶端到树干顶端的过程有2gH=v02
解得H== m=1.8 m。
(2)苹果从开始下落到落地的过程,根据自由落体运动规律可得2g(h+H) =v2
解得v== m/s=8 m/s。
15.(10分)我国首艘国产航母“山东舰”已正式服役。我国第3艘国产航母福建舰采用平直通长飞行甲板,配置电磁弹射装置。已知“歼-15”战机在航空母舰的跑道上加速时可能产生的最大加速度为5.0 m/s2,当“歼-15”战机的速度达到50 m/s时才能离开航空母舰起飞,设“山东舰”处于静止状态。求:
(1)假设应用电磁弹射技术,要求“歼-15”战机滑行160 m后起飞,弹射系统必须使飞机具有多大的初速度?
(2)“山东舰”上还没有安装弹射系统,要求“歼-15”战机仍能在舰上正常起飞,问该舰跑道至少应为多长?
(3)假设“山东舰”的飞机跑道长为L=160 m,为使“歼-15”战机仍能从舰上正常起飞,可采用先让“山东舰”沿飞机起飞方向以某一速度匀速航行,再让“歼-15”战机起飞,则“山东舰”的航行速度至少为多少?
答案:(1)30 m/s (2)250 m (3)10 m/s
解析:(1)根据匀变速直线运动的速度—位移公式,有vt2-v02=2ax,得飞机的初速度为v0==30 m/s。
(2)根据速度—位移公式得vt2=2ax′
解得x′==250 m。
(3)设飞机起飞所用的时间为t,在时间t内航空母舰航行的距离为L1,航空母舰的最小速度为v1
对航空母舰有L1=v1t
对飞机有vt=v1+at,vt2-v12=2a(L+L1)
联立并代入数据解得v1=10 m/s。
16.(12分)一辆大客车正在以30 m/s的速度匀速行驶。突然,司机看见车的正前方x0=95 m处有一只小狗,如图所示。司机立即采取制动措施,司机从看见小狗到客车开始制动的反应时间为Δt=0.5 s,设客车制动后做匀减速直线运动。
(1)为了保证小狗的安全,客车制动的加速度大小至少为多大?(假设这个过程中小狗一直未动)
(2)若客车制动时的加速度大小为5 m/s2,在离小狗30 m时,小狗发现危险并立即朝前跑去。假设小狗起跑阶段做匀加速直线运动,加速度大小a=3 m/s2。已知小狗的最大速度为8 m/s且能保持较长一段时间。试判断小狗有没有危险,并说明理由。
答案:(1)5.625 m/s2 (2)小狗是安全的,理由见解析
解析:(1)客车运动的初速度v=30 m/s,在反应时间内做匀速运动,匀速运动的位移为
x1=vΔt=30×0.5 m=15 m
所以为保证小狗安全减速位移为
x2=x0-x1=(95-15) m=80 m
根据速度—位移关系知客车加速度大小至少为
a1== m/s2=5.625 m/s2。
(2)若客车制动时的加速度为a1′=-5 m/s2
在离小狗x=30 m时,客车速度为v1
则v12-v2=2a1′(x2-x)
代入数据解得v1=20 m/s
设小狗从起跑到与客车速度相等所经历的时间为t
则有v1+a1′t=at
解得t=2.5 s
此过程客车的位移x3=v1t+a1′t2
代入数据解得x3=34.375 m
小狗的位移x4=at2=9.375 m
则x4+x>x3,所以小狗是安全的。(共35张PPT)
滚动测试卷(一)
1.(2024·四川宜宾第四中学校期末)下列生活中涉及位移和路程的知识,说法正确的是
A.运动会上参加400米比赛的同一组的8位同学,他们通过的路程和位移都是相同的
B.乘坐出租车时按位移的大小收费
C.在操场上跑步时,位移的大小一定不为0
D.从家到学校有很多条路可以选择,选择不同的路径,路程可能不同,但位移是相同的

运动会上参加400米比赛的同一组的8位同学,他们通过的路程是相同的,由于各同学的起点和终点不同,则位移不同,选项A错误;出租车按路程收费,选项B错误;在操场上跑步,跑完整圈回到出发点时,位移的大小为0,选项C错误;起点和终点相同,不同的路径,路程可能不同,但位移相同,选项D正确。
2.一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小逐渐减小直至为零,则在此过程中
A.速度逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值
B.速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值
C.位移逐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大
D.位移逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值

加速度的方向始终与速度方向相同,故加速度减小并不代表速度减小了,只是说明单位时间内速度的增加量减小了,但仍是加速,综上分析可知B正确,A、C、D错误。
3.(2024·山东省滨州市邹平一中月考)某学校操场上国旗平台离地面的高度是0.5 m,将坐标系原点定在平台上,取旗杆所在直线向下的方向为坐标轴正方向,旗杆上固定国旗的A、B两点离地面高度分别为10.5 m和 9.0 m,那么A、B两点的坐标分别为
A.-10.5 m,-9.0 m B.11 m,9.5 m
C.-10 m,-8.5 m D.10 m,8.5 m

由题意可知,旗杆上固定国旗的A、B两点在平台上方,离平台高度分别为10 m和8.5 m,又以向下的方向为坐标轴的正方向,可知A、B两点的坐标分别为-10 m,-8.5 m,故选C。
4.(2024·江苏连云港测试)甲、乙两车同时同地出发,在同一平直公路上行驶。其中甲车做匀速直线运动,乙车由静止开始做匀加速直线运动,其运动的x-t图像如图所示。则乙车追上甲车前两车间的最大距离是
A.15 m B.20 m
C.25 m D.50 m

将x-t图像转化为v-t图像,两车5 s末相遇,由v-t图像知道2.5 s两车共速,两车共速时相距最远,所以最大距离是v-t图像中阴影部分的面积,即25 m,故C正确。
5.汽车以20 m/s的速度做匀速直线运动,某时刻关闭发动机而做匀减速直线运动,加速度大小为5 m/s2,则它关闭发动机后通过x=37.5 m所需的时间为
A.3 s B.4 s
C.5 s D.6 s

6.(2024·安徽黄山期末)一辆汽车在平直的公路上以
某一初速度运动,其加速度a和速度的倒数 图像如图
所示。根据图像所给的信息,试问当汽车的速率为10 m/s时,其加速度的大小是
A.0.5 m/s2 B.1.0 m/s2
C.1.5 m/s2 D.2.0 m/s2

7.如图所示,小球从竖直砖墙某位置静止释放,用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到了图中1、2、3、4、5、…所示小球运动过程中每次曝光的位置。已知连续两次曝光的时间间隔均为T,每块砖的厚度均为d。根据图中的信息,下列判断错误的是
A.位置“1”是小球释放的初始位置
B.小球做匀加速直线运动
C.小球下落的加速度为
D.小球在位置“3”的速度为

由题图可知,从位置“1”开始连续相等时间内的位移之比为2∶3∶4
∶5∶…,所以位置“1”不是小球释放的初始位置,A错误;因为连续相等时间间隔内位移之差Δx=d=aT2,所以小球做匀加速直线运动,
且a= ,小球在位置“3”的速度为v3= B、C、D正确。
8.一汽车在公路上行驶,位移和速度关系为x=40- ,其中x单位为m,vt单位为m/s。则下列说法正确的是
A.汽车做减速运动,初速度大小为10 m/s
B.汽车做减速运动,加速度大小为5 m/s2
C.汽车经过4 s速度减小到零
D.汽车经过2 s速度减小到零

根据题意x=40- ,整理得vt2-400=-10x,对应vt2-v02=2ax,解得v0=20 m/s,a=-5 m/s2,所以汽车做匀减速运动,初速度大小为 20 m/s,
加速度大小为 5 m/s2,故A错误,B正确;由vt=v0+at得t= s=4 s,故C正确,D错误。

9.(2024·重庆南开中学期末)在秋季运动会百米跑比赛中,运动员甲和摄像机乙同时出发沿直线运动,甲由静止开始做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动,两者运动的x-t图像如图所示,下列说法正确的是
A.0~1 s时间内的某一时刻,甲、乙速度相同
B.2 s末时,甲的速度大小是乙的2倍
C.0~2 s时间内,甲、乙之间的距离一直减小
D.0~3 s时间内,甲的位移大小为6.75x0 m


10.(2024·山东泰安新泰二中期中)可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏,如图所示,有一企鹅在倾斜冰面上,先以加速度a1=0.5 m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”,t=8 s时,突然卧倒,肚皮贴着冰面,以加速度大小为a2=8 m/s2匀减速向前滑行,最后以加速度大小为a3=4 m/s2匀加速退滑到出发点,完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。以下说法正确的有
A.企鹅“奔跑”的距离是16 m
B.企鹅距离出发点最远20 m
C.企鹅回到出发点速度大小为2 m/s
D.企鹅完成一次游戏用时18 s


11.(6分)(2024·浙江金华月考)某小组利用如图甲所示的装置研究小车的匀变速直线运动。
(1)实验器材有:一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线。除上述器材外,还需要使用的有______(填字母)。
A.6 V交流电源 B.220 V交流电源
C.秒表 D.刻度尺
BD
电火花打点计时器所接电源应为220 V交流电源,选项A错误,B正确;打点计时器是计时仪器,所以不需要秒表,选项C错误;为测量电火花打点计时器所打点迹之间的距离,必须使用刻度尺,选项D正确。
(2)小组通过实验得到了如图乙所示的一条纸带(每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来),相邻两计数点间的距离已在图中标出。已知交流电源的频率为50 Hz,则相邻两计数点之间的时间间隔为________s,在打下C点时小车的速度大小为________m/s(保留3位有效数字),小车运动的加速度大小为________m/s2(保留2位有效数字)。
0.10
0.844
1.7
12.(8分)(2024·河南南阳月考)某实验小组利用如图甲所示的实验装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
(1)按照图甲所示的实验装置图安装好实验器材,打点计时器与低压交流电源相连。小车拖着纸带运动,打点计时器在纸带上打下一系列小点,重复几次,选出一条点迹比较清晰的纸带,选取纸带上0、1、2、3、4、5、6作为计数点,每两个计数点之间间隔一个点。
分别测量6个计数点到0计数点之间的距离x1、x2、x3、…、x6,如图乙所示。设打点计时器的打点周期为T,利用逐差法处理实验数据,并使误差
尽量小,则小车的加速度a的表达式为a=_________(用题目中所给物理量的字母表示)。
(2)然后利用图像法处理数据,以时间t为横坐标,以位移x与对应时间t的比值为纵坐标,根据实验数据在坐标纸上描点、连线如图丙所示,根据图像可求出打下0计数点时的速度为______m/s,小车运动的加速度为______m/s2。(结果保留2位有效数字)
0.18
4.6
13.(8分)如图为某高速公路出口的ETC通道示意图。一汽车驶入ETC车道,到达O点的速度v0=30 m/s,此时开始减速,到达M点时速度减至vt=6 m/s,并以6 m/s的速度匀速通过MN区。已知MN的长度d=36 m,汽车减速运动的加速度大小a=3 m/s2,求:
(1)O、M间的距离x;
答案:144 m
(2)汽车从O点到N点所用的时间t。
答案:14 s
从O点到达M点所用的时间t1= =8 s
匀速通过MN区所用的时间t2= =6 s
汽车从O点到N点所用的时间t=t1+t2=14 s。
14.(10分)(2024·四川广安二中月考)传闻牛顿坐在苹果树下,苹果落到了他头上,他突发灵感总结出了万有引力定律,科学家们对现象的观察和思考是值得我们学习的。如图所示,某同学测出一棵苹果树树干部分的高度约为h=1.4 m,一个苹果在树冠顶端由于受到扰动而下落(苹果竖直下落过程中初始速度为零,除重力外其他作用力都忽略不计),该同学测出苹果经过树干所用的时间为t=0.2 s,重力加速度g取10 m/s2,则:
(1)苹果树树冠部分的高度H约为多少?
答案:1.8 m
(2)苹果落地时的速度v为多大?
答案:8 m/s
苹果从开始下落到落地的过程,根据自由落体运动规律可得2g(h+H)=v2
15.(10分)我国首艘国产航母“山东舰”已正式服役。我国第3艘国产航母福建舰采用平直通长飞行甲板,配置电磁弹射装置。已知“歼-15”战机在航空母舰的跑道上加速时可能产生的最大加速度为5.0 m/s2,当“歼-15”战机的速度达到50 m/s时才能离开航空母舰起飞,设“山东舰”处于静止状态。求:
(1)假设应用电磁弹射技术,要求“歼-15”战机滑
行160 m后起飞,弹射系统必须使飞机具有多大的
初速度?
答案:30 m/s
根据匀变速直线运动的速度—位移公式,有vt2-v02=2ax,得飞机的初速度为v0= =30 m/s。
(2)“山东舰”上还没有安装弹射系统,要求“歼-15”战机仍能在舰上正常起飞,问该舰跑道至少应为多长?
答案:250 m
根据速度—位移公式得vt2=2ax′
解得x′= =250 m。
(3)假设“山东舰”的飞机跑道长为L=160 m,为使“歼-15”战机仍能从舰上正常起飞,可采用先让“山东舰”沿飞机起飞方向以某一速度匀速航行,再让“歼-15”战机起飞,则“山东舰”的航行速度至少为多少?
答案:10 m/s
设飞机起飞所用的时间为t,在时间t内航空母舰航行的距离为L1,航空母舰的最小速度为v1
对航空母舰有L1=v1t
对飞机有vt=v1+at,vt2-v12=2a(L+L1)
联立并代入数据解得v1=10 m/s。
16.(12分)一辆大客车正在以30 m/s的速度匀速行驶。突然,司机看见车的正前方x0=95 m处有一只小狗,如图所示。司机立即采取制动措施,司机从看见小狗到客车开始制动的反应时间为Δt=0.5 s,设客车制动后做匀减速直线运动。
(1)为了保证小狗的安全,客车制动的加速度大小至少为多大?(假设这个过程中小狗一直未动)
答案:5.625 m/s2
客车运动的初速度v=30 m/s,在反应时间内做匀速运动,匀速运动的位移为
x1=vΔt=30×0.5 m=15 m
所以为保证小狗安全减速位移为
x2=x0-x1=(95-15) m=80 m
根据速度—位移关系知客车加速度大小至少为
(2)若客车制动时的加速度大小为5 m/s2,在离小狗30 m时,小狗发现危险并立即朝前跑去。假设小狗起跑阶段做匀加速直线运动,加速度大小a= 3 m/s2。已知小狗的最大速度为8 m/s且能保持较长一段时间。试判断小狗有没有危险,并说明理由。
答案:小狗是安全的,理由见解析
若客车制动时的加速度为a1′=-5 m/s2
在离小狗x=30 m时,客车速度为v1
则v12-v2=2a1′(x2-x)
代入数据解得v1=20 m/s
设小狗从起跑到与客车速度相等所经历的时间为t
则有v1+a1′t=at
解得t=2.5 s
此过程客车的位移x3=v1t+ a1′t2
代入数据解得x3=34.375 m
小狗的位移x4= at2=9.375 m
则x4+x>x3,所以小狗是安全的。

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