专题1 匀变速直线运动 专项提升练 -2024届高考物理三轮复习情境试题习题+答案

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随着国家教育政策和考试评价体系的不断变化，情境化试题已成为高考物理命题的必然趋势.情境化试题通过创设真实的生产生活、科技创新、体育运动等情境，提出实际问题，让学生在实际问题的解决过程中展现自己的核心素养，既为高校选拔出具有发展潜能的高素质人才，也为知识取向教学转向素养导向教学、落实立德树人教育根本任务指引了方向.
科技情境类试题频繁出现在高考物理试题和一些省市的模拟试题中，这类试题以科技领域的真实情境为测试载体，以物理学科核心素养为测试宗旨，聚焦关键能力、学科素养和思维品质的考查，能较好地契合新课程改革理念及新高考评价体系的要求，也能反映科技领域最新的研究成果，从而引导考生树立民族自信心与自豪感。
一．追及相遇问题
1．（2024•鲤城区校级模拟）2023年11月，我国国内首条完全自主知识产权的磁浮试验线高速飞车大同（阳高）试验线一期主体工程全部完工了，据说这一类高铁它的时速最大可以达到1000公里，成为“地表最快”的车，原来的“绿皮”火车越来越多被替代。A、B两列火车，在同一轨道上同向行驶，A车在前，速度vA＝72km/h，B车在后，速度vB＝30m/s。已知B车在进行火车刹车测试时发现，若车以30m/s的速度行驶时刹车后至少要前进450m才能停下，问：
（1）B车刹车的最大加速度为多大？
（2）因大雾能见度低，B车在距A车x0＝200m处才发现前方A车，这时B车立即刹车。若B刹车时A车仍按原速前进，两车是否会相撞？若会相撞，将在B车刹车后何时相撞？若不会相撞，则两车相距最近是多少？
二．匀变速直线运动规律的综合运用
2．（2023•温州模拟）“福建舰”是中国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航空母舰，采用平直通长飞行甲板。假设某战斗机在跑道上加速时加速度大小为10m/s2，弹射系统向战斗机提供初速度大小为30m/s，当战斗机速度达到60m/s时能离开航空母舰起飞，战斗机在跑道上运动可视为匀加速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．航空母舰静止，战斗机需在甲板上滑行6s起飞
B．航空母舰静止，战斗机需在甲板上滑行135m起飞
C．若航空母舰沿战斗机起飞方向航行，战斗机需相对甲板滑行135m起飞
D．战斗机在航空母舰上加速运动过程，航空母舰可以看成质点
3．（2024•天心区校级一模）2023年12月18日23时59分，甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震。一直升机悬停在距离地面100m的上空，一消防战士沿竖直绳索从直升机下滑到地面救助受灾群众。若消防战士下滑的最大速度为5m/s，到达地面的速度大小为1m/s，加速和减速的最大加速度大小均为a＝1m/s2，则消防战士最快到达地面的时间为（ ）
A．25.1sB．24.1sC．23.1sD．22.1s
4．（2024•长沙模拟）2023年8月28日株洲清水塘大桥正式通车。如图甲所示，大桥全长2.85千米，主跨为408米双层钢桁架拱桥结构，位列同类桥梁中湖南第一、桥梁上层为机动车道，下层为行人和非机动车通行的景观通道。大桥一经开通就成为了株洲市民观光散步、娱乐休闲的“网红桥”。图乙中A、B、C、D、E、F为大桥上的六根竖直钢丝绳吊索，相邻两根吊索之间距离均相等，若一汽车在桥梁上层从吊索A处开始做匀减速直线运动，刚好在吊索E、F的中点N点停下，汽车通过吊索E时的瞬时速度为vE，从E点到N点的时间为t，则（ ）
A．汽车通过吊索A时的速度为9vE
B．汽车通过AE段的时间等于3t
C．汽车通过AE段的平均速度是EN段平均速度的4倍
D．汽车通过全程AN的平均速度小于vE
5．（2024•成都模拟）成都规划到2030年建成27条地铁线路，越来越多的市民选择地铁作为出行的交通工具。如图所示，t＝0时，列车由静止开始做匀加速直线运动，第一节车厢的前端恰好与站台边感应门的一根立柱对齐。t＝6s时，第一节车厢末端恰好通过这根立柱所在位置，全部车厢通过立柱所用时间18s。设各节车厢的长度相等，不计车厢间距离。则（ ）
A．该列车共有9节车厢
B．第2个6s内有4节车厢通过这根立柱
C．倒数第二节车厢通过这根立柱的时间为(18−122)s
D．第4节车厢通过这根立柱的末速度小于整列车通过立柱的平均速度
6．（2024•湖北二模）如图所示，在2022年北京冬奥会高山滑雪男子大回转比赛中，中国选手张洋铭沿着雪道加速滑下，途经a、b、c、d四个位置。若将此过程视为匀加速直线运动，张洋铭在ab、bc、cd三段位移内速度增加量之比为1：2：1，a、b之间的距离为L1，c、d之间的距离为L3，则b、c之间的距离L2为（ ）
A．8L1B．87L3
C．L1+L3D．12(L1+L3)
7．（2023•潍坊三模）如图所示，ETC是高速公路上不停车电子收费系统的简称。一汽车在平直公路上以15m/s的速度行驶，汽车通过ETC通道前，以2.5m/s2的加速度减速，当速度减至5m/s后，匀速通过长为10m的匀速行驶区间。当车头到达收费站中心线后，再以5m/s2的加速度匀加速至15m/s，汽车从开始减速至回到原行驶速度的过程，下列判断正确的是（ ）
A．通过的最短距离为60m
B．通过的最短距离为70m
C．所用的最短时间为4s
D．所用的最短时间为6s
8．（2023•重庆模拟）轻轨是重庆市的一道名片。轨道交通3号线中铜元局站到两路口站的轨道近似为直线轨道；一辆轻轨从铜元局站静止开始做匀加速直线运动，加速一段时间后做匀减速直线运动，最后经过时间t、行驶距离x后恰好在两路口站停下。下列说法正确的是（ ）
A．轻轨行驶的平均速度为2xt
B．轻轨行驶的平均速度为xt
C．轻轨在加速运动中的平均速度大小大于在减速运动中的平均速度大小
D．轻轨在加速运动中的平均速度大小小于在减速运动中的平均速度大小
9．（2023•西安模拟）哈利法塔高828m，是目前世界最高的建筑，游客乘坐世界最快观光电梯经历加速、匀速、减速的过程能够到达观景台，在台上可以鸟瞰整个迪拜全景，颇为壮观。已知某次运行过程中，电梯加速、减速的加速度大小均为 1m/s2，通往观景台只用了50s，电梯运行高度为525m。则（ ）
A．电梯匀速运行的时间为15s
B．电梯匀速运行的时间为30s
C．电梯运行的最大速度为15m/s
D．电梯运行的最大速度为21m/s
10．（2023•重庆模拟）根据我国道路交通管理的相关规定，同一车道行驶的机动车，后车必须根据行驶速度、天气和路面情况，与前车保持必要的安全距离。如图所示的安全距离示意图，标出了一般情况下汽车在不同行驶速度下所对应的大致安全距刹车距离。在通常情况下，驾驶者的反应时间平均为0.4～1.5s，下列说法正确的是（ ）
A．反应时间是指刹车后的0.4s至1.5s一段时间
B．驾驶员酒后的反应时间一定会大于3s
C．由图像看出，当行驶速度为60km/h，停车距离与反应距离的比值为9：4
D．由图像看出，随着行驶速度的增大，反应距离与刹车距离的比值逐渐减小
11．（2023•龙岩三模）“福建舰”是中国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航空母舰。采用平直通长飞行甲板，如图所示。某舰载机由弹射系统提供30m/s的初速度，在甲板的跑道上以5m/s2的加速度做匀加速直线运动，当舰载机速度达到50m/s时能离开航空母舰起飞。下列说法正确的是（ ）
A．航空母舰静止，舰载机需在甲板上加速滑行10s起飞
B．航空母舰静止，舰载机需在甲板上加速滑行160m起飞
C．研究航空母舰在海上运动的时间，航空母舰不可以看成质点
D．研究舰载机在航空母舰上加速运动的时间，舰载机不可以看成质点
12．（2023•内江一模）中国第3艘航空母舰一“福建舰”上的舰载飞机采用了最先进的电磁弹射系统，它能使飞机在更短的距离内加速起飞。设在静止的航母上，某舰载飞机在没有电磁弹射系统时，匀加速到起飞速度v需要的距离为L0，在有电磁弹射系统给飞机一个弹射初速度v0之后，匀加速到起飞速度v需要的距离为L。若L=59L0，飞机两次起飞的加速度相同。则弹射速度v0与起飞速度v之比为（ ）
A．23B．916C．34D．79
13．（2023•广西模拟）据了解，CR300AF型复兴号动车组是拥有完全自主国产研发的中国标准动车组体系中的新车型。该车型设计时速为300千米每小时，外观呈淡蓝色，运行平稳舒适、乘坐环境宽敞明亮、列车噪音低、振动小，除此之外复兴号动车组全车覆盖免费wifi，且每两个座椅有一个插座。假设一列复兴号动车进站时从某时刻起做匀减速直线运动，分别用时3s、2s、1s连续通过三段位移后停下，则这三段位移的平均速度之比是 （ ）
A．9：4：1B．27：8：1C．5：3：1D．3：2：1
（多选）14．（2024•甘孜州模拟）酒后驾驶会导致许多安全隐患。酒后驾驶员的反应时间变长，“反应时间”是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间，表中“反应距离”是指“反应时间”内汽车行驶的距离；“制动距离”是指驾驶员从发现情况到汽车停止行驶的距离。假设汽车以不同速度行驶时制动的加速度大小都相等。分析表中数据可知，下列选项中正确的是（ ）
A．若汽车的初速度增加一倍，制动距离也增加一倍
B．驾驶员酒后反应时间比正常情况下多0.5s
C．驾驶员采取制动措施后汽车刹车的加速度大小为7.5m/s2
D．若驾驶员酒后以25m/s的速度行驶时发现前方60m处有险情，则不能安全停车
（多选）15．（2023•武昌区校级模拟）电子设备之间在一定距离范围内可以通过蓝牙连接进行数据交换，已经配对过的两电子设备，当距离小于某一值时，会自动连接；一旦超过该值时，蓝牙信号便会立即中断，无法正常通讯。某次实验中，分别安装在甲、乙两小车上的两电子设备已通过蓝牙配对成功，其正常通讯的有效距离为d＝10m。两车运动路线在同一条直线上（两车略微错开，不会相撞）。如图所示，甲车以v1＝1m/s的初速度经过O点，向右做加速度大小a1＝0.1m/s2的匀加速直线运动。同时乙车以初速度v2＝6m/s向右经过O点左侧6m处，并立即以a2＝0.4m/s2的加速度刹车，停车后开始以a2＝0.4m/s2的加速度向左运动。以此时刻为计时起点，忽略蓝牙信号连接延迟，下列说法正确的是（ ）
A．t＝4s时信号第一次中断
B．t＝16s时信号第一次恢复
C．信号第二次中断时，甲在O右边55m处
D．从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲的位移为20m
（多选）16．（2023•武汉模拟）“道路千万条，安全第一条”，我国《道路交通安全法》第四十七条规定：机动车行经人行横道时，应当减速行驶；遇行人正在通过人行横道，应当停车让行。一辆汽车在平直公路上以54km/h的速度沿车道②匀速行驶，驾驶员发现前方无信号灯的斑马线上有行人以0.6m/s的速度通过A处，立即轻踩刹车，汽车以2m/s2的加速度减速行驶，当速度降为18km/h时深踩刹车，汽车以5m/s2的加速度减速行驶，最终停在停止线前2m处，如图所示。当行人匀速运动到达B处后，驾驶员启动汽车继续沿车道②行驶。已知AB＝6m，下列说法正确的是（ ）
A．汽车停车让行的时间至少为4s
B．汽车停车让行的时间至少为10s
C．汽车刚开始减速的位置距停止线50.5m
D．汽车刚开始减速的位置距停止线54.5m
17．（2023•咸阳一模）重庆云巴（ChngqingSkyShuttle），是服务于中国重庆市的城市轨道交通系统，2021年2月15日至24日，重庆璧山云巴开展试乘车；4月16日，重庆云巴首条线路在璧山通车运营并举行通车启动仪式。甲车进站前，以v＝16m/s的初速度从减速线处开始减速，到站台停车线处时速度刚好减为0，停车t0＝30s时间后再加速至v＝16m/s驶离，已知云巴加速和减速的加速度大小均为a＝1m/s2，将云巴视为质点。
（1）甲车从到达减速线到再次加速至v，总共通过的路程和所需的时间；
（2）为了提高运行的效率，乙车到此站时没有停车，而是以v＝16m/s的速度匀速通过，为了保证安全，乙车与甲车在正常匀速行驶的安全距离至少为多少？（假设正常匀速行驶时的速度均16m/s，两站台距离足够远，且轨道是直的。）
三．自由落体运
18．（2023•浙江模拟）“雨过闲田地，重重落叶红”，深红色的落叶层层叠叠地在空中或左或右、上上下下飞舞，关于飞舞的落叶，下列说法正确的是（ ）
A．落叶处于平衡状态
B．落叶的加速度为g
C．落叶只受重力作用
D．落叶受到空气对它的作用
19．（2024•嘉兴一模）杭州亚运会10m跳台的跳水决赛中，中国运动员全红婵完美一跳后裁判全给10分并获得冠军。从全红婵离开跳板开始计时，跳水过程中重心的v﹣t图像如图所示。则全红婵的重心（ ）
A．在0～t1过程中作自由落体运动
B．在t2～t3过程中速度方向发生改变
C．在t3～t4过程中加速度逐渐减小
D．在t4时刻上浮至水面
20．（2023秋•丰台区期中）嫦娥奔月蕴含着炎黄儿女千年的飞天梦想，随着我国“嫦娥计划”的逐步进展，奔月梦想即将成为现实．某校物理兴趣小组收集了月球表面的许多资料，如
①没有空气；
②重力加速度约为地球表面的16；
③没有磁场…并设想登上月球后，
完成如下实验：在空中从同一高度同时自由释放氢气球和铅球，忽略地球和其它星球的影响，你认为以下说法正确的是（ ）
A．氢气球和铅球都处于漂浮状态
B．氢气球和铅球都将下落，且同时落地
C．氢气球将加速上升，铅球加速下落
D．氢气球和铅球都将下落，但铅球先落到地面
21．（2023•吉林模拟）2019年7月26日，随着长征二号丙运载火箭在西昌发射中心顺利升空，中国也首次成功验证了火箭第一级落点的精确控制技术，成为全球继美国之后，第二个掌握该技术的国家，长征二号丙火箭第一级残骸在贵州黔南布依族苗族自治州被顺利找到，落点在设定的落区范围内，这是中国航天在落点可控、精准回收领域取得的重大突破。其一级火箭的回收过程可以简化为：一级火箭关闭推进器，脱离主体后继续上升至离地面3225m的高空，然后开始无初速下落，下落至离地面3100m的高度处，此时一级火箭立即打开助推器开始匀速下降，持续50s后增大助推器的推力进而匀减速下降，成功落地时速度大小为2m/s，g＝10m/s2，（忽略高度对重力加速度的影响，不计空气阻力）求：
（1）一级火箭从无初速开始下落至3100m高度处所需要的时间；
（2）一级火箭匀速下落的高度是多少？
（3）一级火箭最后匀减速下落的时间是多少？（计算结果保留一位小数）
四．伽利略对自由落体运动的研究
22．（2024•天河区一模）1638年，《两种新科学的对话》著作的出版，奠定了伽利略作为近代力学创始人的地位，书中讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题。依据伽利略在书中描述的实验方案，某实验小组设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑的运动特点。操作步骤如下：
①让滑块从距离挡板s处由静止下滑，同时打开水箱阀门，让水均匀稳定流到量筒中；
②当滑块碰到挡板时关闭阀门；
③记录量筒收集的水量V；
④改变s，重复以上操作。
则s与V的比例关系为（ ）
A．s∝V2B．s∝1V2C．s∝VD．s∝V
五．竖直上抛运动
（多选）23．（2023•越秀区校级模拟）在2020东京奥运会女子跳水10m跳台比赛中，我国年仅14岁的小将全红婵，多次上演“水花消失术”，最终夺得冠军，假设全红婵在完成某次动作过程中，跳起的最大高度是0.8m，在离水面1m的时候她已经完成所有动作，开始调整姿态准备压水花，入水后减速的加速度大小是20m/s2，在粗略估算中，可以把运动员当作质点处理，重力加速度取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．起跳的竖直速度是4m/s
B．落水的速度约为18m/s
C．运动员在空中运动的时间约为1.4s
D．若要保证运动员安全，水池的深度至少要5.4m
速度/（m•s﹣1）
反应距离/m
制动距离/m
正常
酒后
正常
酒后
15
7.5
15.0
22.5
30.0