内容正文:
物 理
第一章 运动的描述 匀变速直线运动
专题强化一 运动学图像、追及相遇问题
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续表
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1.本专题是匀变速直线运动规律和运动学图像的综合应用,为高考的热点内容,多以选择题形式命题。
2.学好本专题,可以提高同学们通过画运动情境示意图和v-t图像分析和解决运动学问题的能力。
3.用到的知识有:x-t图像和v-t图像的理解,匀变速直线运动的规律,临界条件的确定,求解极值等数学方法。
1.x-t图像与v-t图像的比较
x-t图像
v-t图像
图像举例
x-t图像
v-t图像
意义
倾斜直线表示匀速直线运动;曲线表示变速直线运动
倾斜直线表示匀变速直线运动;曲线表示变加速直线运动
运动
情况
甲做匀速直线运动,乙做速度逐渐减小的直线运动
丙做匀加速直线运动,丁做加速度逐渐减小的变加速直线运动
交点和面积
两条图线的交点表示相遇
图线与时间轴所围面积表示位移
位移
0~t1时间内甲、乙位移相等
0~t2时间内丁的位移大于丙的位移
平均
速度
0~t1时间内甲、乙平均速度相等
0~t2时间内丁的平均速度大于丙的平均速度
2.三点说明
(1)x-t图像与v-t图像都只能描述直线运动,且均不表示物体运动的轨迹。
(2)分析图像要充分利用图像与其所对应的物理量的函数关系。
(3)识图方法:一轴、二线、三斜率、四面积、五截距、六交点。
类型1 x-t图像
[例1] A、B两质点在同一平面内同时向同一方向做直线运动,它们的位移—时间图像如图所示,其中A是顶点过原点的抛物线的一部分,B是过点(0,3)的一条直线,两图像相交于坐标为(3,9)的P点。下列说法中不正确的是( )
A.质点A做初速度为零、加速度为2 m/s2的匀加速直线运动
B.质点B以2 m/s的速度做匀速直线运动
C.在前3 s内,质点A比B向前多前进了9 m
D.在3 s前某时刻质点A、B的速度相等
解析 质点A的运动方程为x= eq \f(1,2) at2,则初速度为零,加速度a=2 m/s2,故A正确;B直线的斜率表示速度,故质点B做匀速直线运动,质点B的速度为v= eq \f(Δx,Δt) =2 m/s,故B正确;在前3 s内,质点B的位移为6 m,质点A的位移为9 m,质点A比B向前多前进了3 m,故C错误;t=1 s时刻,质点A的速度为 2 m/s,质点B以v=2 m/s的速度做匀速直线运动,故D正确。
答案 C
类型2 v-t图像
[例2] (2023·广东深圳市实验中学月考)如图为一质点做直线运动的v-t图像,下列说法正确的是( )
A.BC段表示质点通过的位移大小为34 m
B.在18~22 s时间内,质点的位移为24 m
C.整个过程中,BC段的加速度最大
D.整个过程中,E点所对应的时刻离出发点最远
解析 BC段,质点的位移为x= eq \f(5+12,2) ×4 m=34 m,选项A正确;在18~22 s时间内,质点的位移为x= eq \f(12×2,2) m+(- eq \f(12×2,2) )m=0 m,选项B错误;由题图看出,CE段图线斜率的绝对值最大,则CE段对应过程的加速度最大,选项C错误;由题图看出,在0~20 s时间内,速度均为正值,质点沿正方向运动,在20~22 s时间内速度为负值,质点沿负方向运动,所以整个过程中,D点对应时刻离出发点最远,选项D错误。
答案 A
1.无论x-t图像、v-t图像是直线还是曲线,所描述的运动都是直线运动,图像的形状反映了x与t、v与t的函数关系,而不是物体运动的轨迹。
2.x-t图像中两图线的交点表示两物体相遇,v-t图像中两图线的交点表示该时刻两物体的速度相等,并非相遇。
1.某驾校学员在教练的指导下沿直线路段练习驾驶技术,汽车的位置x与时间t的关系如图所示,则汽车行驶的速度v与时间t的关系图像可能正确的是( )
解析 x-t图像斜率的物理意义是速度,在0~t1时间内,x-t图像斜率增大,汽车的速度增大;在t1~t2时间内,x-t图像斜率不变,汽车的速度不变;在t2~t3时间内,x-t图像的斜率减小,汽车做减速运动,综上所述可知A中v-t图像可能正确。
答案 A
2.(2022·河北卷)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,