内容正文:
专题一 运动图像 追及与相遇问题
1.某同学为研究物体的运动情况,绘制了物体运动的xt图像,如图所示。图中纵坐标表示物体的位移x,横坐标表示时间t,由此可知该物体做( B )
A.匀速直线运动 B.变速直线运动
C.匀速曲线运动 D.变速曲线运动
解析:xt图像所能表示出的位移只有两个方向,即正方向与负方向,所以xt图像所能表示的运动也只能是直线运动。xt图线的斜率反映的是物体运动的速度,由题图可知,速度在不断变化,故B项正确,A、C、D错误。
2.如图所示为描述一个物体从水平桌面上方一点自由下落,与桌面多次碰撞,最后静止在桌面上的运动过程。则图线所示反映的是下列哪个物理量随时间的变化过程?( A )
A.位移 B.路程
C.速度 D.加速度
解析:位移是描述物体位置变化的物理量,是从初位置指向所在位置的有向线段,故物体下落的过程中位移逐渐增大,弹起过程中位移逐渐减小,但最大位移保持不变,故A正确;路程是标量,是物体通过的轨迹的长度,故在下落和弹起的过程中物体通过的路程逐渐增大,故B错误;速度是矢量,故在物体下落的过程中速度方向竖直向下,弹起过程中速度方向竖直向上,故速度图像应该有时在时间轴上方,有时在时间轴下方,故C错误;加速度是矢量,在物体运动过程中物体的加速度始终是重力加速度,是定值,故D错误。
3.某同学在学习了运动学知识后,绘出了一个沿直线运动的物体的加速度a、速度v、位移x随时间t变化的图像,如图所示。若物体在t=0时刻,初速度为零,则下列图像中表示物体沿单一方向运动的是( C )
解析:唯有C中物体经历的是先加速向前,再减速向前的单一方向
运动。
4.如图所示,图甲为研究木块运动情况的装置,计算机与位移传感器连接,可描绘木块位置随时间变化的图线。将木块自O点静止释放,计算机描绘木块对O点的位置随时间变化的xt图像是图乙中的曲线。图乙中木块先后经过x1、x2、x3位置时的时间间隔相同。以下说法正确的是( C )
A.若x1∶x2∶x3=1∶3∶5,则表明木块做匀加速直线运动
B.若x1=x2-x1=x3-x2,则表明木块一定做匀加速直线运动
C.若只增大木板的倾角,则计算机描绘的xt图像可能是图乙中的曲线①
D.若只增大木块的质量,则计算机描绘的xt图像可能是图乙中的曲线③
解析:若木块做匀加速直线运动,且木块经过x1、x2、x3位置的时间间隔相等,则有x1=aT2,x2=a(2T)2,x3=a(3T)2,计算得x1∶x2∶x3=1∶4∶9,A错误;若木块做匀加速直线运动,则x1∶(x2-x1)∶(x3-x2)=1∶3∶5,B错误;若只增大倾角θ,则木块下滑的加速度a增大,由x=at2,可看出a增大,则x增大,即相等的时间t,位移x增大,故可能是图线①,C正确;根据牛顿第二定律有a=gsin θ-μgcos θ,可看出a与m无关,则图线为②,D错误。
5.(多选)假设故事“龟兔赛跑”中兔子和乌龟的位移—时间图像如图所示,则下列说法正确的是( AC )
A.故事中的兔子和乌龟是在同一地点出发的
B.故事中的乌龟做的是匀变速直线运动
C.故事中的兔子和乌龟在比赛中相遇了两次
D.故事中的兔子先通过预定位移xm到达终点
解析:故事中的兔子和乌龟都是从原点出发的,但不是同时出发,兔子出发的时间晚t1,故A正确;乌龟的位移—时间图像是一条倾斜直线,根据位移—时间图像的斜率表示速度,可知它的速度不变,做的是匀速直线运动,故B错误;在t2和t4两时刻,兔子和乌龟的位移相同,说明到达同一地点,两者相遇,所以在比赛途中相遇过两次,故C正确;由题图知乌龟到达终点时兔子还没有到达,所以乌龟先到达终点,故D错误。
6.有人设计了如图甲所示的停车系统,周转车厢从站台载上要上车的乘客加速到与匀速运动的列车的速度相同后,与列车交换上下车乘客,然后将要下车的乘客运回站台,完成一次换乘。某站的周转车厢的vt图像如图乙所示,分析过程中列车和周转车厢都可视为质点,则( D )
A.周转车厢加速时的加速度比减速时的加速度大
B.周转车厢与列车交换上下车乘客的时间最多有9 min
C.为了完成换乘,周转车厢要在列车前面14.4 km处开始加速
D.周转车厢完成一次换乘需要运行39.6 km
解析:从题图乙中可以看出,加速时间为4 min,减速时间为3 min,故周转车厢加速时的加速度比减速时的加速度小,A错误;周转车厢匀速运行的时间是2 min,即与列车相对静止的时间是2 min,故交换上下车乘客的时间最多有2 min,B错误;周转车厢加速阶段的位移x1=t1=
7.2 km,根据两车的运动情况可知周转车厢要在列车前面7.2 km处开始加速,C错误;周转车厢匀速阶段,有x2=vt2=7.2 km,周转车厢减速阶段,有x3=t3=5.4 km,则周转车厢