内容正文:
2.时间 位移
第1课时 时间 位移
一、必备知识基础
(一)时刻和时间间隔
1.(2025如皋合格性考试模拟)2024年10月30日4时27分,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭点火发射,约10分钟后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道。下列说法正确的是( )
A.4时27分是时刻,10分钟是时间间隔
B.4时27分是时间间隔,10分钟是时刻
C.4时27分、10分钟均是时刻
D.4时27分、10分钟均是时间间隔
(二)位置、路程和位移,标量和矢量
2.(2025江苏合格性考试模拟)下列物理量中,属于矢量的是( )
A.质量 B.路程
C.时间 D.位移
3.(2025江苏合格性考试调研)如图,小明以不同的速度投篮均命中,运动轨迹分别为图线a、b、c,下列说法正确的是( )
A.图线a表示的位移最大
B.图线b表示的位移最大
C.图线c表示的位移最大
D.图线a、b、c表示的位移一样大
4.小李骑车去奶奶家,用时10分钟,两家直线距离为1 km,到奶奶家时车上表盘显示为1.5 km,此处的“10分钟”“1 km”“1.5 km”分别为( )
A.时间间隔、路程、位移大小
B.时刻、路程、位移大小
C.时间间隔、位移大小、路程
D.时刻、位移大小、路程
5.关于位移和路程,下列四种说法正确的是( )
A.位移其实就是路程
B.位移用来描述直线运动,路程用来描述曲线运动
C.位移取决于物体的始、末位置,路程取决于物体实际通过的路线
D.物体只要做直线运动,位移和路程在大小上就相等,只是位移有方向,是矢量,路程无方向,是标量
(三)直线运动中的位置和位移
6.一个皮球由2 m高处下落,与地面相碰后反弹起0.5 m,则在整个过程中它的位移和路程分别为( )
A.1.5 m,方向竖直向上;1.5 m
B.1.5 m,方向竖直向下;2.5 m
C.2.5 m,方向竖直向上;2.5 m
D.2.5 m,方向竖直向下;1.5 m
7.如图所示,A、B、C三点的坐标分别为2 m、4 m、-3 m,某质点先从A点沿坐标轴运动到B点,该过程质点的位移为x1;然后质点从B点沿坐标轴运动到C点,该过程质点的位移为x2。下列说法正确的是( )
A.x1与x2的方向相反
B.|x1|>|x2|
C.整个过程,质点的位移大小为5 m,方向指向x轴正方向
D.整个过程,质点通过的路程为3 m
二、关键能力提升
8.(2025江苏合格性考试调研)如图所示,某质点沿半径为r的半圆弧由a点运动到b点,则它通过的位移和路程分别是( )
A.0;0 B.2r,向东;πr
C.r,向东;πr D.2r,向东;0
9.(2025江苏合格性考试模拟)下列说法正确的是( )
A.两个运动物体的位移大小均为30 m,则这两个位移一定相同
B.做直线运动的两物体的位移x甲=3 m,x乙=-5 m,则x甲>x乙
C.质点做直线运动时,路程等于位移的大小
D.一个运动的物体位移的大小,不会比同一过程的路程大
10.如图所示,一辆汽车沿着马路由D地出发经C、B地到达A地,A、C、D恰好在一条直线上,求:汽车的位移及路程。
11.如图所示,一摩天轮的半径为R,轮缘上的座舱随轮转动。若摩天轮转动一周,求:
(1)座舱的位移和路程;
(2)摩天轮转动过程中,座舱的最大位移和最大路程。
12.一支长150 m的队伍匀速前进,通信兵从队尾前进300 m后赶到队首,传达命令后立即返回,当通信兵回到队尾时,队伍已前进了200 m,则在此全过程中,通信兵的位移大小是多少?通过的路程是多少?
13.一位电脑动画爱好者设计了一个“猫捉老鼠”的动画游戏,如图所示,在一个棱长为a的立方体木箱的一个顶角G上一只老鼠从猫的爪间逃出,沿着木箱的棱边奔向洞口,洞口在木箱的另一顶角A处。若老鼠在奔跑过程中,并不重复地跑过任意一条棱边,也不再回到G点,聪明的猫选择一条最短的路线奔向洞口(设猫和老鼠同时从G点出发)。结果猫再次在洞口A处捉到了老鼠,求:
(1)老鼠的位移大小及最短路程;
(2)猫的位移大小和路程。
参考答案
1.A 解析 在时间轴上,时刻对应一点,时间间隔对应一段,所以4时27分是时刻,10分钟是时间间隔,A项正确。
2.D 解析 质量、路程、时间只有大小,没有方向,是标志不是矢量,故ABC错误;位移既有大小又有方向,是矢量,故D项正确。
3.D 解析 小明投球的初、末位置相同,虽然轨迹不同,路程不同,但是位移相同。故选D。
4.C 解析 “10分钟”指的是时间间隔,“1 km”指的是位移大小,“1.5 km”指的是路程。故选C。
5.C 解析 位移是矢量,既有大小,又有方向,路程是标量,有大小,无方向,两个物理量不相同,A项错误;位移与路程均可描述直线与曲线运动,B项错误;位移是矢量,它取决于物体的始、末位置;路程是标量,它取决于物体实际通过的路线,C项正确;位移是矢量,路程是标量,当物体做单向直线运动时,位移的大小才等于路程,D项错误。
6.B 解析 一个皮球由2 m高处下落,与地面相碰后反弹起0.5 m,首、末位置的距离为1.5 m,所以位移的大小等于1.5 m,方向竖直向下。运动轨迹的长度为2 m+0.5 m=2.5 m,所以路程等于2.5 m。故选B。
7.A 解析 由题意可知x1=4 m-2 m=2 m,x2=-3 m-4 m=-7 m,故x1与x2的方向相反,|x1|<|x2|,故A项正确,B项错误;整个过程,质点的位移为x=-3 m-2 m=-5 m,则整个过程,质点的位移大小为5 m,方向指向x轴负方向,故C项错误;整个过程,质点通过的路程为s=|x1|+|x2|=2 m+7 m=9 m,故D项错误。
8.B 解析 位移大小为2r,方向由初位置指向末位置,即向东,路程为轨迹的长,即πr,B项正确。
9.D 解析 位移有方向,两个运动物体的位移大小均为30 m,但这两个位移不一定相同,A项错误;因为位移的正负号表示方向,不代表大小,则x甲<x乙,B项错误;质点做往返直线运动时,路程大于位移的大小,C项错误;因为两点间线段最短,所以一个运动的物体位移的大小,不会比同一过程的路程大,D项正确。
10.解析 汽车的位移大小为
x=xDA=800 m+ m=1 800 m
方向由D指向A;汽车的路程为
s=800 m+800 m+600 m=2 200 m
答案 1 800 m,方向由D指向A;2 200 m
11.解析(1)摩天轮转动一周,座舱回到出发点,位移为零;座舱路程为运动的轨迹长度s=2πR。
(2)摩天轮转动一周过程中,座舱最大位移为直径2R,最大路程为2πR。
答案:(1)0 2πR (2)2R 2πR
12.解析 全过程中,通信兵的位移大小为队伍前进的距离,即200 m。通信兵赶到队首时,队伍前进的距离为s1=300 m-150 m=150 m,通信兵回到队尾时,队伍前进的距离为s2=200 m-150 m=50 m,通信兵从队首返回队尾的过程中通过的路程为s3=150 m-50 m=100 m,全过程中,通信兵通过的路程为s=s3+300 m=400 m。
答案 200 m 400 m
13.解析 (1)经分析可知,老鼠从顶点G出发走过的最短路程为x=3a。老鼠的位移总是从初位置指向末位置,即为立体图中的A、G两点间的有向线段。如图甲所示,lAH=a,lAG=a。
(2)猫选择的是最短路线,猫所走的必须是一条直线,为了找到这条直线,可将木箱的两个面展开,如图乙所示,则路程为AG的长度。lAG'=a。猫与老鼠同时从G点沿不同路径到达同一点A,所以位移相同,大小为a。
答案 (1)a 3a (2)a a
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