内容正文:
第2节 质点和位移
一、必备知识基础
1.下列关于质点的描述正确的是( )
A.图甲研究跳水运动员空中动作时可以把她看作质点
B.图乙研究飞船与空间站对接时可以把飞船看作质点
C.图丙研究高铁从杭州到北京的路程时可以把列车看作质点
D.图丁研究冰壶运动到达的位置时,可以把冰壶看作质点
2.(多选)关于位移和路程,下列说法正确的是( )
A.在某一段时间内物体运动的位移为零,则该物体一定是静止的
B.在某一段时间内物体运动的路程为零,则该物体一定是静止的
C.在直线运动中,物体的位移大小等于其路程
D.在曲线运动中,物体的位移大小小于其路程
3.从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球,它上升5 m后回落,最后到达地面。如图所示,分别以地面和抛出点为原点建立一维直线坐标系,方向均以向上为正,则竖直向上抛出小球的坐标和位移是( )
A.以地面为坐标原点,从抛出点到落地点的位移是3 m
B.以地面为坐标原点,从抛出点到最高点的位移是8 m
C.以抛出点为坐标原点,从抛出点到落地点的位移是3 m
D.以抛出点为坐标原点,从抛出点到落地点的位移是-3 m
4.2024年11月12日,第十五届中国国际航空航天博览会在中国珠海开幕。本届航展首次开辟“中国航展第二展区”,实现“陆海空一体”的全新动态演示格局。空中飞行表演与地面动态演示、水上无人船动态演示相互联动,互为补充,为广大观众带来多场视觉盛宴。下列关于空中飞行表演的说法正确的是( )
A.飞行员看到观礼台向后掠过,是以观众为参考系的
B.飞机在飞行过程中,飞行员一定是运动的
C.研究飞机在空中飞行的轨迹长度时,可将飞机视为质点
D.研究飞机在空中的各种表演动作细节时,可将飞机视为质点
5.400 m比赛中,终点在同一直线上,但起点不在同一直线上,如图所示,关于这样的做法,下列说法正确的是( )
A.这样做目的是使参加比赛的同学的位移大小相同
B.这样做目的是使参加比赛的同学的路程大小相同
C.这样做目的是使参加比赛的同学所用时间相同
D.这种做法其实是不公平的,明显对外侧跑道的同学有利
6.质点由西向东运动,从A点出发到达C点返回,到B静止,如图所示,若lAC=100 m,lBC=40 m,则质点通过的路程是 m,位移大小是 m,方向 。
7.某测绘规划技术人员在一次对某学校进行测量时,从操场上某点A处开始,先向南走了30 m 到达B处,再向东走了40 m到达C处,最后又向北走了60 m到达D处。
(1)该技术人员步行的总路程和位移的大小各是多少?
(2)要比较确切地表示该技术人员的位置变化,应该用位移还是路程?
二、关键能力提升
8.仙女蜂体长只有200 μm,它主要以其他昆虫的卵作为食物,投放仙女蜂是一种常被人们用作生物防治蓟马属害虫的有效方式。下列关于仙女蜂的说法正确的是( )
A.仙女蜂的体积很小,在任何时候都可以把它看成质点
B.观察仙女蜂的飞行动作时,可以把它看成质点
C.追踪仙女蜂的远距离飞行轨迹时,可以把它看成质点
D.飞得快的仙女蜂不能看成质点,飞得慢的仙女蜂可以看成质点
9.一自行车在水平地面上做匀速直线运动如图所示。车轮外边缘半径为R,气门芯距轮心的距离为r,自行车行驶过程中轮胎不打滑,初始时刻气门芯在最高点,不考虑车轮的形变。气门芯从初始时刻到第一次运动至最低点过程位移的大小为( )
A. B.
C. D.
10.(多选)一物体沿直线运动的s-t图像如图所示,其中s表示物体相对于原点的位移,t表示时间。根据图像可知( )
A.物体从原点出发
B.前2 s内物体的位移为30 m
C.2~3 s内物体静止不动
D.3~5 s内物体朝着原点运动
11.(多选)A、B两物体从同一地点开始运动,A、B两物体的位移—时间图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.A、B两物体同时从同一位置向同一方向运动
B.t=4 s时,A、B两物体的位移不相等
C.A、B两物体自同一位置向同一方向运动,B比A晚出发2 s
D.A、B两物体在A出发后4 s、距原点20 m处相遇
12.如图所示,某同学沿平直路面由A点出发前进了100 m到达斜坡底端的B点,又沿倾角为60°的斜面前进了100 m 到达C点。
(1)求此同学的位移和路程。
(2)如果该同学沿不同路径行进,由A点到达C点,他的位移和路程将如何变化?
参考答案
1.C 图甲研究跳水运动员空中动作时主要考虑姿态的变化,则不可以把运动员看作质点,故A错误;图乙研究飞船与空间站对接时要考虑尺寸,不可以把飞船看作质点,故B错误;图丙研究高铁从杭州到北京的路程时,列车的尺寸可以忽略不计,则可以把列车看作质点,故C正确;图丁研究冰壶运动到达的位置时,要考虑冰壶的大小,不可以把冰壶看作质点,故D错误。
2.BD 物体沿着圆周运动一周,位移为零,选项A错误;因路程为物体运动路径的长度,若路程为零,则物体必定静止,选项B正确;如果物体在一直线上做往复运动,其位移大小小于路程,选项C错误;物体做曲线运动,位移大小必定小于路程,故选项D正确。
3.D 以地面为坐标原点,从抛出点到落地点的位移是-3 m,从抛出点到最高点的位移是5 m,A、B错误;以抛出点为坐标原点,从抛出点到落地点的位移是-3 m,C错误,D正确。
4.C 飞行员看到观礼台向后掠过,飞行员是以飞机为参考系的,故A错误;地面上的观众看到飞机飞过,是以地面为参考系的,飞机是运动的,以飞机为参考系,飞行员是静止的,故B错误;研究飞机在空中飞行的轨迹长度时,飞机的大小和形状可以忽略不计,可将飞机视为质点,故C正确;研究飞机在空中的各种表演动作时,飞机的大小和形状不能忽略,否则没有“动作”,不可将飞机视为质点,故D错误。
5.B 因为跑道外圈半径大于里圈,当终点在同一直线上时,起点就不在同一直线上,这样做的目的是使参加比赛的同学路程大小相同,B正确。
6.解析 路程是质点运动轨迹的长度,则质点通过的路程为l=lAC+lBC=140 m;位移是由初位置指向末位置的有向线段,指向为位移方向,线段长度为位移的大小,则位移大小为s=lAC-lBC=60 m,方向由A指向B。
答案 140 60 由A指向B
7.解析
(1)如图所示,三角形AED为直角三角形,AE=40 m,DE=30 m,所以AD==50 m,A、D分别为起点和终点,所以位移的大小是50 m。
他走过的路程为30 m+40 m+60 m=130 m。
(2)为了确切描述此人的位置变化,应该用位移,这样既能表示他相对出发点的距离,又能表示他相对出发点的方向。
答案 (1)130 m 50 m (2)位移
8.C 物体能否看作质点,取决于物体的大小和形状对所研究的问题是否有影响,不能只看体积或者运动状态,故A、D错误;观察仙女蜂的飞行动作时,不能将它看成质点,故B错误;追踪仙女蜂的远距离飞行轨迹时,可以忽略仙女蜂的大小和形状,能将它看成质点,故C正确。
9.D 当气门芯由最高点第一次运动到最低点时,轮子向前运动半个周长,气门芯的初位置与末位置如图所示
由几何知识得,气门芯的位移大小为s=,故选D。
10.CD 由题图可知,物体出发时距原点10 m,选项A错误;前2 s内,由10 m运动到30 m,位移s=20 m,选项B错误;2~3 s内物体的位移始终等于30 m,即物体静止不动,选项C正确;3~5 s内,物体的位移为正方向且大小随时间在减小,即物体朝着原点运动,选项D正确。
11.CD 由题意可知,A、B两物体由同一地点向同一方向开始运动,但B比A晚出发2 s,故A错误,C正确;由题意可知,在t=4 s时两物体到达同一位置,位移相同,在距离原点正方向20 m处相遇,故B错误,D正确。
12.解析 (1)画出该同学的位移矢量图如图所示,该同学的位移为AC,方向由A指向C
由直角三角形知识知
BD=BCcos 60°=100× m=50 m
CD=BCsin 60°=100× m=50 m
所以AC= m=100 m=173 m,方向由A指向C,路程s=AB+BC=200 m。
(2)位移是不变的,路程可能变大、变小或不变。
答案 (1)173 m,方向由A指向C 200 m
(2)位移不变,路程可能变大、变小或不变
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