考点01 直线运动
(近三年高考+1年模拟试题)
一、单选题
1.(2023·浙江·高考真题)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨运行如图所示,则( )
A.选地球为参考系,“天和”是静止的
B.选地球为参考系,“神舟十五号”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟十五号”是静止的
D.选“神舟十五号”为参考系,“天和”是运动的
【答案】C
【详解】AB.“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨绕地球做圆周运动,选地球为参考系,二者都是运动的,AB错误;
CD.“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,二者相对静止,C正确,D错误。
故选C。
2.(2022·河北·统考高考真题)科学训练可以提升运动成绩,某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中,速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知( )
A.时间内,训练后运动员的平均加速度大
B.时间内,训练前、后运动员跑过的距离相等
C.时间内,训练后运动员的平均速度小
D.时刻后,运动员训练前做减速运动,训练后做加速运动
【答案】D
【详解】A.根据图像的斜率表示加速度,由题图可知时间内,训练后运动员的平均加速度比训练前的小,故A错误;
B.根据图像围成的面积表示位移,由题图可知时间内,训练前运动员跑过的距离比训练后的大,故B错误;
C.根据图像围成的面积表示位移,由题图可知时间内,训练后运动员的位移比训练前的位移大,根据平均速度等于位移与时间的比值,可知训练后运动员的平均速度大,故C错误;
D.根据图像可直接判断知,时刻后,运动员训练前速度减小,做减速运动;时刻后,运动员训练后速度增加,做加速运动,故D正确。
故选D。
3.(2022·湖北·统考高考真题)我国高铁技术全球领先,乘高铁极大节省了出行时间。假设两火车站W和G间的铁路里程为1080 km,W和G之间还均匀分布了4个车站。列车从W站始发,经停4站后到达终点站G。设普通列车的最高速度为108 km/h,高铁列车的最高速度为324 km/h。若普通列车和高铁列车在进站和出站过程中,加速度大小均为0.5 m/s2,其余行驶时间内保持各自的最高速度匀速运动,两种列车在每个车站停车时间相同,则从W到G乘高铁列车出行比乘普通列车节省的时间为( )
A.6小时25分钟 B.6小时30分钟
C.6小时35分钟 D.6小时40分钟
【答案】B
【详解】108 km/h=30m/s,324 km/h=90m/s
由于中间4个站均匀分布,因此节省的时间相当于在任意相邻两站间节省的时间的5倍为总的节省时间,相邻两站间的距离
普通列车加速时间
加速过程的位移
根据对称性可知加速与减速位移相等,可得匀速运动的时间
同理高铁列车加速时间
加速过程的位移
根据对称性可知加速与减速位移相等,可得匀速运动的时间
相邻两站间节省的时间
因此总的节省时间
故选B。
4.(2022·全国·统考高考真题)长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要通过前方一长为L的隧道,当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v < v0)。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由题知当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v < v0),则列车进隧道前必须减速到v,则有
v = v0 - 2at1
解得
在隧道内匀速有
列车尾部出隧道后立即加速到v0,有
v0 = v + at3
解得
则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为
故选C。
5.(2021·湖北·统考高考真题)2019年,我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10米跳台冠军。某轮比赛中,陈芋汐在跳台上倒立静止,然后下落,前5 m完成技术动作,随后5 m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动,重力加速度大小取10 m/s2,则她用于姿态调整的时间约为( )
A.0.2 s B.0.4s C.1.0 s D.1.4s
【答案】B
【分析】本题考查自由落体运动。
【详解】陈芋汐下落的整个过程所用的时间为
1.4s
下落前5 m的过程所用的时间为
则陈芋汐用于姿态调整的时间约为
故B正确,ACD错误。
故选B。
6.(2022·辽宁·高考真题)如图所示,桥式起重机主要由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分组成。在某次作业中桥架沿轨道单向移动了,小车在桥架上单向移动了。该次作业中小车相对地面的位移大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】根据位移概念可知,该次作业中小车相对地面的位移为
故选C。
7.(2022·浙江·统考高考真题)下列说法正确的是( )
A.研究甲图中排球运动员扣球动作时,排球可以看成质点
B.研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时,乒乓球不能看成质点
C.研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时,羽毛球大小可以忽略
D.研究丁图中体操运动员的平衡木动作时,运动员身体各部分的速度可视为相同
【答案】B
【详解】A.研究甲图中排球运动员扣球动作时,排球的形状和大小不能忽略,故不可以看成质点,故A错误;
B.研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时,要考虑乒乓球的大小和形状,则乒乓球不能看成质点,故B正确;
C.研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时,羽毛球大小不可以忽略,故C错误;
D.研究丁图中体操运动员的平衡木动作时,运动员身体各部分有转动和平动,各部分的速度不可以视为相同,故D错误;
故选B。
8.(2021·福建·统考高考真题)一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流,途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点,如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为,用时,M、N间的直线距离为,则从M点漂流到N点的过程中( )
A.该游客的位移大小为
B.该游客的平均速率为
C.该游客的平均速度大小为
D.若以所乘竹筏为参考系,玉女峰的平均速度为0
【答案】C
【详解】A.位移指的是从M点漂流到N点的有向线段,故位移大小为,故A错误;
B.从M点漂流到N点的路程为,用时,则平均速率为
故B错误;
C.该游客的平均速度大小为
故C正确;
D.以玉女峰为参考系,所乘竹筏的平均速度为,若以所乘竹筏为参考系,玉女峰的平均速度也为,故D错误;
故选C。
9.(2021·浙江·统考高考真题)2020年11月10日,我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909m。“奋斗者”号照片如图所示,下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是( )
A.估算下降总时间时 B.用推进器使其转弯时
C.在海沟中穿越窄缝时 D.科学家在其舱内进行实验时
【答案】A
【详解】A.估算潜水器下降的总时间时,潜水器的大小和形状相对运动的轨迹可以忽略,可以视为质点,A正确;
BD.用推进器使其转弯时和科学家在其舱内进行实验时,都需要研究潜水器本身的特点,不可视为质点,BD错误;
C.在海沟中穿越窄缝时,潜水器的大小和形状相对窄缝,尺寸不可以忽略,不可视为质点,C错误。
故选A。
10.(2023·广东·统考高考真题)铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。在喷泉钟的真空系统中,可视为质点的铯原子团在激光的推动下,获得一定的初速度。随后激光关闭,铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动,到达最高点后再做一段自由落体运动。取竖直向上为正方向。下列可能表示激光关闭后铯原子团速度或加速度随时间变化的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】AB.铯原子团仅在重力的作用,加速度g竖直向下,大小恒定,在图像中,斜率为加速度,故斜率不变,所以图像应该是一条倾斜的直线,故选项AB错误;
CD.因为加速度恒定,且方向竖直向下,故为负值,故选项C错误,选项D正确。
故选D。
11.(2023·山东·统考高考真题)如图所示,电动公交车做匀减速直线运动进站,连续经过R、S、T三点,已知ST间的距离是RS的两倍,RS段的平均速度是10m/s,ST段的平均速度是5m/s,则公交车经过T点时的瞬时速度为( )
A.3m/s B.2m/s C.1m/s D.0.5m/s
【答案】C
【详解】由题知,电动公交车做匀减速直线运动,且设RS间的距离为x,则根据题意有
,
联立解得
t2= 4t1,vT = vR-10
再根据匀变速直线运动速度与时间的关系有
vT = vR-a 5t1
则
at1= 2m/s
其中还有
解得
vR = 11m/s
联立解得
vT = 1m/s
故选C。
12.(2023·江苏·统考高考真题)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图所示。电梯加速上升的时段是( )
A.从20.0s到30.0s B.从30.0s到40.0s
C.从40.0s到50.0s D.从50.0s到60.0s
【答案】A
【详解】因电梯上升,由速度图像可知,电梯加速上升的时间段为20.0s到30.0s。
故选A。
13.(2023·全国·统考高考真题)一小车沿直线运动,从t = 0开始由静止匀加速至t = t1时刻,此后做匀减速运动,到t = t2时刻速度降为零。在下列小车位移x与时间t的关系曲线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】x—t图像的斜率表示速度,小车先做匀加速运动,因此速度变大即0—t1图像斜率变大,t1—t2做匀减速运动则图像的斜率变小,在t2时刻停止图像的斜率变为零。
故选D。
二、多选题
14.(2021·全国·高考真题)甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其图像如图所示。已知两车在t=3s时并排行驶,则下列说法正确的是( )
A.在t=1s时,甲车在乙车后
B.在t=0时,甲车在乙车前7.5m
C.两车另一次并排行驶的时刻是t=2s
D.甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m
【答案】BD
【详解】AC.根据图像围成的面积表示位移,由题图可知在1~3s内,甲、乙图线各自与坐标轴围成的面积相等,即1~3s两车位移相等,由题知3s时两车并排行驶,所以可以判断在时,甲、乙两车第一次并排行驶,故AC错误;
B.由图像围成的面积表示位移知0~1s,乙的位移比甲的大,而二者又在1s时并排行驶,所以时甲在乙前面,二者相距
故B正确;
D.甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离也就是从第末到第末两车运动的位移,即
故D正确。
故选BD。
15.(2021·海南·高考真题)甲、乙两人骑车沿同一平直公路运动,时经过路边的同一路标,下列位移-时间图像和速度-时间图像对应的运动中,甲、乙两人在时刻之前能再次相遇的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【详解】A.该图中,甲乙在t0时刻之前位移没有相等的时刻,即两人在t0时刻之前不能相遇,选项A错误;
B.该图中,甲乙在t0时刻之前图像有交点,即此时位移相等,即两人在t0时刻之前能再次相遇,选项B正确;
C.因v-t图像的面积等于位移,则甲乙在t0时刻之前位移有相等的时刻,即两人能再次相遇,选项C正确;
D.因v-t图像的面积等于位移,由图像可知甲乙在t0时刻之前,甲的位移始终大于乙的位移,则两人不能相遇,选项D错误。
故选BC。
16.(2021·广东·高考真题)赛龙舟是端午节的传统活动。下列和图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程,其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【详解】A.此图是速度图像,由图可知,甲的速度一直大于乙的速度,所以中途不可能出现甲乙船头并齐,故A错误;
B.此图是速度图像,由图可知,开始丙的速度大,后来甲的速度大,速度图像中图像与横轴围成的面积表示位移,由图可以判断在中途甲、丙位移会相同,所以在中途甲丙船头会并齐,故B正确;
C.此图是位移图像,由图可知,丁一直运动在甲的前面,所以中途不可能出现甲丁船头并齐,故C错误;
D.此图是位移图像,交点表示相遇,所以甲戊在中途船头会齐,故D正确。
故选BD。
三、解答题
17.(2023·云南曲靖·统考二模)当汽车在路上出现故障时,应在车后放置三角警示牌,以提醒后面驾车司机减速安全通过。在夜间,有一货车因故障停驶,后面有一小轿车以30m/s的速度向前驶来,由于夜间视线不好,小轿车驾驶员只能看清前方50m的物体,他的反应时间为0.5s,再加路面湿滑,制动的最大加速度为。求:
(1)小轿车从开始刹车25s内通过的最小距离;
(2)三角警示牌至少要放在故障车后多远处,才能有效避免两车相撞。
【答案】(1)300m;(2)265m
【详解】(1)小轿车从开始刹车到停止所用的最短时间为
25s时小轿车已停止,故通过的最小距离
(2)小轿车在反应时间内行驶的距离为
则小轿车从发现警示牌到完全停下的过程中行驶的距离为
为了有效避免两车相撞,三角警示牌放在故障车后的最小距离为
18.(2021·青海海南·校考二模)火车初速度为10 m/s,关闭发动机后前进150m,速度减为5 m/s,再经过30 s。求
(1)火车减速到停止使用的时间。
(2)火车前进的距离。
【答案】(1)40s;(2)187.5m
【详解】(1)根据
火车加速度大小为
火车减速到停止使用的时间为
(2)再经过30 s,火车前进的距离为
19.(2023·四川绵阳·统考三模)红绿灯指挥城市路口交通。某城市道路汽车行驶限速,如图是该市一个十字路口前红灯时的情况,第一辆车的车头与停止线齐平,该路口绿灯时间是,已知每辆车长均为,绿灯亮后,每辆汽车都以加速度匀加速到最大限速,然后做匀速直线运动;为保证安全,前后两车相距均为,绿灯亮时第一辆车立即启动,每后一辆车启动相对前一辆车均延后。交通规则:黄灯亮时,只要车头过停止线就可以通行。
(1)绿灯亮后,求经过多长时间停止线后第3辆车车头过停止线;
(2)绿灯亮后,通过计算判断:停止线后第17辆车在本次绿灯期间能否通过该路口?
【答案】(1)6s;(2)第17辆车本次绿灯能通过该路口
【详解】(1)在绿灯亮后,设第三辆车等待时间为t1,运行时间为t2,则
解得
停止线后第3辆车车头过停止线的时间
(2)绿灯亮后,设第17辆车经过时间t3启动,车头与停止线距离为x1,则
设第17辆车经过时间t4速度达到限速vm=15m/s,通过的距离为x2,则
解得
在黄灯亮前,第17辆车匀速运动的时间为t5,设通过的距离为x3,则
绿灯亮后,黄灯亮前,第17辆通过的总距离为x4,则
由于
所以,第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法一
绿灯亮后,第17辆通过的总距离为x4,则
由于
所以,第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法二
因为
所以,第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法三
匀速时间
所以,第17辆车本次绿灯能通过该路口。
20.(2022·四川德阳·四川省德阳中学校校联考一模)如图所示,甲、乙两辆汽车分别在相互垂直的道路上,沿各自道宽的中心线(图中虚线所示)向前匀速行驶,。两车车长均为,车宽均为。当甲、乙两车车头到十字路口中心点O的距离分别为时,乙车意识到有撞车的危险立即刹车做匀减速直线运动,但甲车却仍保持原有运动状态向前行驶。为了避免两车相撞且让甲车先通过中心点O,则乙车的加速度应该满足什么条件?
【答案】
【详解】若乙车加速度较大,乙车的车头刚好没撞上甲车的车尾,如图所示:
有
解得
乙车的加速度应该满足。
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考点01 直线运动
(近三年高考+1年模拟试题)
一、单选题
1.(2023·浙江·高考真题)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨运行如图所示,则( )
A.选地球为参考系,“天和”是静止的
B.选地球为参考系,“神舟十五号”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟十五号”是静止的
D.选“神舟十五号”为参考系,“天和”是运动的
2.(2022·河北·统考高考真题)科学训练可以提升运动成绩,某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中,速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知( )
A.时间内,训练后运动员的平均加速度大
B.时间内,训练前、后运动员跑过的距离相等
C.时间内,训练后运动员的平均速度小
D.时刻后,运动员训练前做减速运动,训练后做加速运动
3.(2022·湖北·统考高考真题)我国高铁技术全球领先,乘高铁极大节省了出行时间。假设两火车站W和G间的铁路里程为1080 km,W和G之间还均匀分布了4个车站。列车从W站始发,经停4站后到达终点站G。设普通列车的最高速度为108 km/h,高铁列车的最高速度为324 km/h。若普通列车和高铁列车在进站和出站过程中,加速度大小均为0.5 m/s2,其余行驶时间内保持各自的最高速度匀速运动,两种列车在每个车站停车时间相同,则从W到G乘高铁列车出行比乘普通列车节省的时间为( )
A.6小时25分钟 B.6小时30分钟
C.6小时35分钟 D.6小时40分钟
4.(2022·全国·统考高考真题)长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要通过前方一长为L的隧道,当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v < v0)。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为( )
A. B.
C. D.
5.(2021·湖北·统考高考真题)2019年,我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10米跳台冠军。某轮比赛中,陈芋汐在跳台上倒立静止,然后下落,前5 m完成技术动作,随后5 m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动,重力加速度大小取10 m/s2,则她用于姿态调整的时间约为( )
A.0.2 s B.0.4s C.1.0 s D.1.4s
6.(2022·辽宁·高考真题)如图所示,桥式起重机主要由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分组成。在某次作业中桥架沿轨道单向移动了,小车在桥架上单向移动了。该次作业中小车相对地面的位移大小为( )
A. B. C. D.
7.(2022·浙江·统考高考真题)下列说法正确的是( )
A.研究甲图中排球运动员扣球动作时,排球可以看成质点
B.研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时,乒乓球不能看成质点
C.研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时,羽毛球大小可以忽略
D.研究丁图中体操运动员的平衡木动作时,运动员身体各部分的速度可视为相同
8.(2021·福建·统考高考真题)一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流,途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点,如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为,用时,M、N间的直线距离为,则从M点漂流到N点的过程中( )
A.该游客的位移大小为
B.该游客的平均速率为
C.该游客的平均速度大小为
D.若以所乘竹筏为参考系,玉女峰的平均速度为0
9.(2021·浙江·统考高考真题)2020年11月10日,我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909m。“奋斗者”号照片如图所示,下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是( )
A.估算下降总时间时 B.用推进器使其转弯时
C.在海沟中穿越窄缝时 D.科学家在其舱内进行实验时
10.(2023·广东·统考高考真题)铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。在喷泉钟的真空系统中,可视为质点的铯原子团在激光的推动下,获得一定的初速度。随后激光关闭,铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动,到达最高点后再做一段自由落体运动。取竖直向上为正方向。下列可能表示激光关闭后铯原子团速度或加速度随时间变化的图像是( )
A. B.
C. D.
11.(2023·山东·统考高考真题)如图所示,电动公交车做匀减速直线运动进站,连续经过R、S、T三点,已知ST间的距离是RS的两倍,RS段的平均速度是10m/s,ST段的平均速度是5m/s,则公交车经过T点时的瞬时速度为( )
A.3m/s B.2m/s C.1m/s D.0.5m/s
12.(2023·江苏·统考高考真题)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图所示。电梯加速上升的时段是( )
A.从20.0s到30.0s B.从30.0s到40.0s
C.从40.0s到50.0s D.从50.0s到60.0s
13.(2023·全国·统考高考真题)一小车沿直线运动,从t = 0开始由静止匀加速至t = t1时刻,此后做匀减速运动,到t = t2时刻速度降为零。在下列小车位移x与时间t的关系曲线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题
14.(2021·全国·高考真题)甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其图像如图所示。已知两车在t=3s时并排行驶,则下列说法正确的是( )
A.在t=1s时,甲车在乙车后
B.在t=0时,甲车在乙车前7.5m
C.两车另一次并排行驶的时刻是t=2s
D.甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m
15.(2021·海南·高考真题)甲、乙两人骑车沿同一平直公路运动,时经过路边的同一路标,下列位移-时间图像和速度-时间图像对应的运动中,甲、乙两人在时刻之前能再次相遇的是( )
A. B.
C. D.
16.(2021·广东·高考真题)赛龙舟是端午节的传统活动。下列和图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程,其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有( )
A. B.
C. D.
三、解答题
17.(2023·云南曲靖·统考二模)当汽车在路上出现故障时,应在车后放置三角警示牌,以提醒后面驾车司机减速安全通过。在夜间,有一货车因故障停驶,后面有一小轿车以30m/s的速度向前驶来,由于夜间视线不好,小轿车驾驶员只能看清前方50m的物体,他的反应时间为0.5s,再加路面湿滑,制动的最大加速度为。求:
(1)小轿车从开始刹车25s内通过的最小距离;
(2)三角警示牌至少要放在故障车后多远处,才能有效避免两车相撞。
18.(2021·青海海南·校考二模)火车初速度为10 m/s,关闭发动机后前进150m,速度减为5 m/s,再经过30 s。求
(1)火车减速到停止使用的时间。
(2)火车前进的距离。
19.(2023·四川绵阳·统考三模)红绿灯指挥城市路口交通。某城市道路汽车行驶限速,如图是该市一个十字路口前红灯时的情况,第一辆车的车头与停止线齐平,该路口绿灯时间是,已知每辆车长均为,绿灯亮后,每辆汽车都以加速度匀加速到最大限速,然后做匀速直线运动;为保证安全,前后两车相距均为,绿灯亮时第一辆车立即启动,每后一辆车启动相对前一辆车均延后。交通规则:黄灯亮时,只要车头过停止线就可以通行。
(1)绿灯亮后,求经过多长时间停止线后第3辆车车头过停止线;
(2)绿灯亮后,通过计算判断:停止线后第17辆车在本次绿灯期间能否通过该路口?
20.(2022·四川德阳·四川省德阳中学校校联考一模)如图所示,甲、乙两辆汽车分别在相互垂直的道路上,沿各自道宽的中心线(图中虚线所示)向前匀速行驶,。两车车长均为,车宽均为。当甲、乙两车车头到十字路口中心点O的距离分别为时,乙车意识到有撞车的危险立即刹车做匀减速直线运动,但甲车却仍保持原有运动状态向前行驶。为了避免两车相撞且让甲车先通过中心点O,则乙车的加速度应该满足什么条件?
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