专题01 运动的描述(期中专项训练)高一物理上学期人教版
2026-10-13
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内容正文:
专题01 运动的描述
基础·固本强基
题型1 质点
题型2 参考系
题型3 时间和时刻
题型4 位移
题型5 位移-时间图像
题型6 速度
提升·进阶突破
题型7 平均速度和瞬时速度
题型8 V-t图像
题型9 加速度
基础·固本强基
题型1 质点(共3小题)
【方法】物体能否看成质点的一般分析思路
(1)确定问题的性质,即研究目的、观察的重点是什么。
(2)假设物体的形状、大小被忽略,成了一个有质量的“点”。
(3)思考要研究的问题是否受影响。若受影响,物体不能看成质点;若不受影响,物体就能看成质点。
1.(2025·浙江1月选考)我国水下敷缆机器人如图所示,具有“搜寻—挖沟—敷埋”一体化作业能力。可将机器人看成质点的是( )
A.操控机器人进行挖沟作业
B.监测机器人搜寻时的转弯姿态
C.定位机器人在敷埋线路上的位置
D.测试机器人敷埋作业时的机械臂动作
2.下列说法正确的是( )
A.研究甲图中排球运动员扣球动作时,排球可以看成质点
B.研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时,乒乓球不能看成质点
C.研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时,羽毛球大小可以忽略
D.研究丁图中体操运动员的平衡木动作时,运动员身体各部分的速度可视为相同
3.少数民族运动会以其民族性、广泛性和趣味性等特点,深得人们喜爱。下列关于该运动会中几种比赛项目中的研究对象可被视为质点的是( )
A.马术比赛中研究马越过障碍的过程中马腿的姿势时
B.赛马比赛中研究马和骑手在赛道上奔驰的速度时
C.摔跤比赛中研究运动员的摔跤动作时
D.打陀螺比赛中研究陀螺的旋转情况时
题型2 参考系(共3小题)
【方法】
选取原则
①理论上讲,参考系的选取是任意的。
②选取参考系以描述运动尽可能简单为原则,通常选地面或相对地面静止的物体为参考系。
③在解题过程中,如果选地面作为参考系可以不指明,但选其他物体作为参考系时必须指明。
1.某超市中,两层楼间有一架斜面式自动扶梯,如图所示,陈老师带着孩子乘匀速上升的自动扶梯上楼。孩子在电梯上向上走,陈老师没有“动”而是随着电梯上楼。则下列判断正确的是( )
A.以扶梯为参考系,陈老师是运动的
B.以扶梯为参考系,孩子是运动的
C.以地面为参考系,陈老师是静止的
D.以地面为参考系,孩子是静止的
2.下列关于运动的描述中,叙述正确的是( )
A.“明月松间照,清泉石上流”,是以山石为参考系的
B.诗句“卧看满天云不动,不知云与我俱东”中“云与我俱东”是以船为参考系的
C.“太阳东升西落”,是以太阳为参考系的
D.物体运动的轨迹是直线还是曲线,与参考系的选取无关
3.“神舟十七号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨运行如图所示,则( )
A.选地球为参考系,“天和”是静止的
B.选地球为参考系,“神舟十七号”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟十七号”是静止的
D.选“神舟十五号”为参考系,“天和”是运动的
题型3 时刻与时间(共3小题)
【方法】判断时刻与时间的两种方法
(1)根据上下文判断:分析题干,根据题意去体会和判断。时刻对应的是某一状态,时间对应的是某一过程。
(2)利用时间轴判断:画出时间轴,把所给的时刻和时间表示出来,对应一个点的是时刻,对应一段线段的是时间。
1.下列各选项中的计时数据,其中指时刻的是( )
A.学校运动会上,小明用14 s跑完了100 m
B.跳伞运动员从飞机上跳下,第5 s内下降的高度为40 m
C.从深圳开往泰州的某次列车每天早上5时30分到达南昌站
D.某人骑自行车,在30 min内行驶了6 km
2.关于时刻和时间,下列说法正确的是( )
A.2023年9月23日晚20点整,第十九届亚运会在杭州开幕,这里指的是时间
B.第1 s末与第2 s初指的是同一时刻
C.第1 s末是指一段时间,第1 s内是指时刻
D.进行交通安全教育时说“宁停三分,不抢一秒”,“三分”和“一秒”均指时刻
3.下列关于时刻和时间的说法中,正确的是( )
①篮球比赛规定,拥有球权的队必须在获得球后的24 s内投篮。
②足球比赛还剩最后2 min。
③商场上午10:00开始营业。
④一张照片的曝光时间是 s。
A.①②是时刻,③④是时间 B.③是时刻,①②④是时间
C.④是时刻,①②③是时间 D.③④是时刻,①②是时间
题型4 位移(共5小题)
【方法】确定物体位移和路程的方法
(1)确定研究对象和研究过程。
(2)找出该过程中物体的初位置和末位置,则由初位置指向末位置的有向线段就是位移。线段的长度表示位移的大小,方向表示位移的方向。
(3)建立位置坐标系,画出物体的实际运动轨迹示意图,轨迹的长度就是路程。
1.如图所示,物体沿两个半径为R的圆弧由A经B到C,则它的位移和路程分别为 ( )
A.R,方向由A指向C;R
B.R,方向由A指向C;R
C.R,方向由A指向C;R
D.R,方向由C指向A;R
2.如图所示,甲、乙两只蚂蚁分别同时从水平桌面上的P、M点出发,它们的爬行轨迹如图中实线所示,10 s后它们分别到达图中的Q、N点,若,下列说法正确的是( )
A.它们的路程相同
B.甲的位移较大
C.乙的位移较大
D.它们的位移方向相互垂直
3.如图所示,一个质点沿半径分别为r、R的半圆弧由A运动到B再到C,规定向右为正方向,在此过程中,它的位移和路程分别为( )
A.2,π
B.2,π
C.,π
D.2,2π
题型5 位移-时间图像(共3小题)
【方法】
1.应用st图像能获得的七个信息
(1)任意时间内质点运动的位移。
(2)质点发生某段位移所用的时间。
(3)判断质点是静止的还是运动的。若图线与t轴平行,表示质点静止;若图线是一条倾斜的直线,表示质点在相等时间内位移相等,质点做匀速直线运动。
(4)判断质点运动的快慢。运动的快慢由图线的斜率直观表示,斜率越大,质点运动得越快。
(5)判断质点运动过程中离出发点越来越远,还是越来越近。
(6)图像不过原点,说明开始计时时质点的位移不为零,或经过一段时间才开始运动。
(7)两图线相交,表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇)。
1.(多选)如图所示为甲、乙两物体在同一直线上运动的s-t图像,以甲的出发点为原点,出发时间即为计时的起点,则下列说法中正确的是( )
A.甲、乙同时出发
B.乙比甲先出发
C.甲开始运动时,乙在甲的前面s0处
D.虽然甲在途中停止了一段时间,乙没有停止,但却在t3时刻相遇
2.质点沿直线运动,其位移—时间图像如图所示,关于质点的运动,下列说法中正确的是( )
A.2 s末质点的位移为零,前2 s内位移为“-”,后2 s内位移为“+”,所以2 s末质点改变了运动方向
B.2 s末质点的位移为零,该时刻质点的速度为零
C.质点做匀速直线运动,速度大小为0.1 m/s,方向与规定的正方向相反
D.质点在4 s时间内的位移大小为0.4 m,位移的方向与规定的正方向相同
3.如图所示为甲、乙两个物体在同一直线上运动的位移—时间图像,由图像可知( )
A.乙开始运动时,两物体相距20 m
B.在0~10 s这段时间内,两物体间的距离越来越小
C.在10~30 s这段时间内,两物体间的距离逐渐减小
D.两物体在10 s时相距最近,在30 s相距最远
题型6 速度(共3小题)
【方法】
1.应用st图像能获得的七个信息
(1)任意时间内质点运动的位移。
(2)质点发生某段位移所用的时间。
(3)判断质点是静止的还是运动的。若图线与t轴平行,表示质点静止;若图线是一条倾斜的直线,表示质点在相等时间内位移相等,质点做匀速直线运动。
(4)判断质点运动的快慢。运动的快慢由图线的斜率直观表示,斜率越大,质点运动得越快。
(5)判断质点运动过程中离出发点越来越远,还是越来越近。
(6)图像不过原点,说明开始计时时质点的位移不为零,或经过一段时间才开始运动。
(7)两图线相交,表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇)。
1.乙两质点在同一直线上匀速运动,取向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知( )
A.乙质点的速度大于甲质点的速度
B.因为+2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里正、负号的物理意义是表示质点的运动方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m
2.[多选]下列关于速度的说法正确的是( )
A.速度是矢量,既有大小也有方向
B.速度描述物体运动的快慢,只有大小
C.速度越大,物体的位移越大
D.速度越大,物体在单位时间内的位移越大
3.某驾驶员使用定速巡航,在高速公路上以时速110公里行驶了200公里。其中“时速110公里”“行驶200公里”分别是指( )
A.速度、位移 B.速度、路程
C.速率、位移 D.速率、路程
提升·进阶突破
题型7 平均速度、瞬时速度、平均速率(共5小题)
【方法】
1.平均速度和瞬时速度的比较
项目
平均速度
瞬时速度
物理意义
描述物体在一段时间内运动的快慢和方向,与一段时间或位移对应,只能粗略描述物体运动的快慢及方向
描述物体在某时刻运动的快慢和方向,与时刻或位置对应,可以精确描述物体运动的快慢及方向
大小
由= 求出
当Δt→0时,用= 计算出的是那一时刻的瞬时速度
方向
与位移的方向相同,不一定与物体瞬时运动方向相同
某一时刻物体运动的方向
联系
(1)在匀速直线运动中,平均速度和瞬时速度相等
(2)当位移足够小或时间足够短时,可以认为平均速度就等于瞬时速度
2.平均速度与平均速率的区别与联系
项目
平均速度
平均速率
区别
定义
平均速度==
平均速率=
=
标矢性
矢量
标量
物理意义
粗略描述物体位置变化的快慢
粗略描述物体运动的快慢
联
系
都是描述物体运动平均快慢的物理量
单位相同
表达式相似:平均速度=,平均速率=
只有在单方向直线运动中平均速度的大小才等于平均速率
1.某物体由A点出发做直线运动,前5 s向东行驶了30 m到达B点,又向前行驶了5 s前进了60 m到达C点,在C点停了4 s后又向西行驶,经历了6 s运动了120 m到达A点西侧的D点,如图所示,求:
(1)最后6 s时间内物体的平均速度大小和方向;
(2)全过程的平均速度;
(3)全过程的平均速率。
2.一辆汽车沿直线运动,先以10 m/s的速度行驶完全程的四分之三,余下的路程以15 m/s的速度行驶,则汽车从开始到行驶完全程的平均速度大小为 ( )
A.10 m/s B.10.9 m/s
C.12.5 m/s D.11.25 m/s
3.物体沿着斜面运动,从斜面底端运动到顶端的平均速度为v1,然后从斜面顶端返回底端的平均速度为v2,则物体在全过程的平均速度及平均速率分别为 ( )
A., B.,
C.0, D.0,
4.冬奥会短道速滑男子1 000 m比赛场地如图所示,场地周长111.12 m,其中直道长度为28.85 m,弯道半径为8 m.在该比赛过程中( )
A.运动员到终点线时的速率约为23 m/s
B.运动员的平均速率为0
C.运动员的平均速度的大小约为11.5 m/s
D.所有参加短道速滑男子1 000 m比赛的运动员的平均速度均相同
5.在匀速上升的电梯里,一小球从电梯地板被竖直向上弹出后又落回地板,这一过程中小球没有触碰电梯天花板,不计空气阻力,以地面为参考系,下列对这一过程的分析正确的是( )
A.小球在空中运动的位移大小一定小于路程
B.小球在空中运动的平均速度大于电梯的速度
C.小球在空中运动的平均速度小于电梯的速度
D.小球在空中运动的平均速度等于电梯的速度
题型8 v-t图像(共5小题)
【方法】v-t图像的应用
(1)由图像能看出每一时刻对应的瞬时速度.
(2)由图像判断物体的运动性质.
瞬时速度为正,说明物体的运动方向与选定的正方向相同;瞬时速度为负,说明物体的运动方向与正方向相反.
如图所示,若图线平行于t轴,说明物体做匀速运动;若图线是倾斜的直线,说明物体做变速运动.
如图线1,物体沿正方向做匀速运动;
如图线2,物体沿负方向做匀速运动;
如图线3,物体沿正方向做加速运动;
如图线4,物体沿负方向做加速运动.
1.(多选)甲、乙两个物体在同一条直线上运动,它们的速度—时间图像分别如图中直线a、b所示,在t1时刻( )
A.它们的运动方向相同
B.甲一定在乙的后面
C.甲的速度比乙的速度大
D.乙的速度比甲的速度大
2.某物体的运动规律如图所示,下列说法中正确的是( )
A.物体在第1 s末运动方向发生变化
B.第2 s内、第3 s内的速度方向是相同的
C.物体在第2 s内返回出发点,向反方向运动
D.物体从原点出发,在这7 s内物体的位置始终不会为负值
3.(多选)如图所示是A、B两个物体的速度图像,则下列说法正确的是( )
A.A、B两物体运动方向一定相反
B.开始4 s内A的速度一直小于B的速度
C.t=4 s时,A、B两物体的速度相同
D.A、B物体都做加速运动
4.[多选]甲、乙两物体的vt图像如图所示,则( )
A.甲、乙两物体都做匀速直线运动
B.甲、乙两物体若在同一直线上,就一定会相遇
C.甲的速率大于乙的速率
D.甲、乙两物体即使在同一直线上,也不一定会相遇
5.如图所示是某商场竖直电梯上行的vt图像,则下列判断正确的是( )
A.2 s末电梯的速度最大
B.2~4 s内电梯静止
C.1~2 s内电梯的速度变化比4~5 s内的速度变化大
D.1~2 s内电梯的速度变化比4~5 s内的速度变化快
题型9 加速度(共6小题)
【方法】计算加速度的三点注意
(1)公式a==中v1表示物体的初速度,v2表示物体的末速度,应用时不能将两者颠倒。
(2)公式a==是矢量式,速度、速度的变化量、加速度皆为矢量。应用该公式解题时要先规定好正方向,v1、v2的方向与规定的正方向相同时取正值,相反时取负值。
(3)注意根据计算结果中加速度a的正、负来判定加速度的方向。
1.一辆汽车沿平直公路向东行驶,如图所示是该汽车的速度计,在汽车内的观察者观察速度计指针的变化,开始时指针指在如图甲所示的位置,经过8 s后指针指示到如图乙所示的位置,那么它的加速度约为 ( )
A.11 m/s2 B.-5.0 m/s2
C.1.4 m/s2 D.-1.4 m/s2
2.(多选)某物体的速度为6 m/s,经过10 s速度的大小变为20 m/s,则加速度大小可能是( )
A.0.8 m/s2 B.1.4 m/s2
C.2.0 m/s2 D.2.6 m/s2
3.(多选)甲,乙两个物体在同一直线上运动(始终没有相遇),当规定向东为正向时,它们的加速度分别为a甲=4 m/s2,a乙=-4 m/s2.下列对甲、乙两物体运动情况的判断中,正确的是( )
A.甲的加速度大小等于乙的加速度大小
B.甲、乙两物体的运动方向一定相反
C.甲的加速度方向和速度方向一致,乙的加速度方向和速度方向相反
D.甲、乙两物体的速度都有可能越来越大
4.在足球世界杯比赛中,运动员在罚点球时足球获得20 m/s的速度并做匀速直线运动,设脚与足球作用时间为0.1 s,足球在空中飞行0.2 s后被守门员挡出,守门员双手与足球接触时间为0.1 s,且足球被挡出后以20 m/s的速度沿原路反弹,求:
(1)罚点球的瞬间,足球加速度的大小;
(2)守门员挡球瞬间,足球加速度的大小。
5.有些国家的交通管理部门为了交通安全,特别规定了死亡加速度为500g(g=10 m/s2),以警告世人,意思是如果行车加速度超过此值将有生命危险。那么大的加速度,一般情况下车辆是达不到的,但如果发生交通事故,就有可能达到这一数值。
(1)一辆以72 km/h的速度行驶的汽车在一次事故中撞向停在路上的大货车,设大货车没有被撞动,汽车与大货车的碰撞时间为2×10-3s,汽车驾驶员是否有生命危险?
(2)若汽车内装有安全气囊,缓冲时间为1×10-2s,汽车驾驶员是否有生命危险?
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专题01 运动的描述
基础·固本强基
题型1 质点
题型2 参考系
题型3 时间和时刻
题型4 位移
题型5 位移-时间图像
题型6 速度
提升·进阶突破
题型7 平均速度和瞬时速度
题型8 V-t图像
题型9 加速度
基础·固本强基
题型1 质点(共3小题)
【方法】物体能否看成质点的一般分析思路
(1)确定问题的性质,即研究目的、观察的重点是什么。
(2)假设物体的形状、大小被忽略,成了一个有质量的“点”。
(3)思考要研究的问题是否受影响。若受影响,物体不能看成质点;若不受影响,物体就能看成质点。
1.(2025·浙江1月选考)我国水下敷缆机器人如图所示,具有“搜寻—挖沟—敷埋”一体化作业能力。可将机器人看成质点的是( )
A.操控机器人进行挖沟作业
B.监测机器人搜寻时的转弯姿态
C.定位机器人在敷埋线路上的位置
D.测试机器人敷埋作业时的机械臂动作
答案 C
解析 操控机器人进行挖沟作业、监测机器人搜寻时的转弯姿态、测试机器人敷埋作业时的机械臂动作均不能忽略机器人的大小和形状,因此不可以将机器人看作质点;定位机器人在敷埋线路上的位置时可以忽略机器人的大小和形状,可以将机器人视为质点。故选C。
2.下列说法正确的是( )
A.研究甲图中排球运动员扣球动作时,排球可以看成质点
B.研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时,乒乓球不能看成质点
C.研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时,羽毛球大小可以忽略
D.研究丁图中体操运动员的平衡木动作时,运动员身体各部分的速度可视为相同
答案B
解析 研究甲图中排球运动员扣球动作时,排球的形状和大小不能忽略,故不可以看成质点,A错误;研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时,要考虑乒乓球的大小和形状,则乒乓球不能看成质点,B正确;研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时,羽毛球大小不可以忽略,C错误;研究丁图中体操运动员的平衡木动作时,运动员身体各部分有转动和平动,各部分的速度不可以视为相同,D错误。
3.少数民族运动会以其民族性、广泛性和趣味性等特点,深得人们喜爱。下列关于该运动会中几种比赛项目中的研究对象可被视为质点的是( )
A.马术比赛中研究马越过障碍的过程中马腿的姿势时
B.赛马比赛中研究马和骑手在赛道上奔驰的速度时
C.摔跤比赛中研究运动员的摔跤动作时
D.打陀螺比赛中研究陀螺的旋转情况时
答案B
解析 马术比赛中研究马越过障碍的过程中马腿的姿势时,不能忽略马腿的大小和形状,否则无法研究马腿的姿势,故A错误;赛马比赛中研究马和骑手在赛道上奔驰的速度时,马和骑手的大小和形状可以不考虑,能被看作质点,B正确;摔跤比赛中研究运动员的摔跤动作时,不能忽略运动员的大小和形状,否则无法研究摔跤动作,C错误;打陀螺比赛中研究陀螺的旋转情况时,不能忽略陀螺的大小和形状,否则无法研究旋转情况,D错误。
题型2 参考系(共3小题)
【方法】
选取原则
①理论上讲,参考系的选取是任意的。
②选取参考系以描述运动尽可能简单为原则,通常选地面或相对地面静止的物体为参考系。
③在解题过程中,如果选地面作为参考系可以不指明,但选其他物体作为参考系时必须指明。
1.某超市中,两层楼间有一架斜面式自动扶梯,如图所示,陈老师带着孩子乘匀速上升的自动扶梯上楼。孩子在电梯上向上走,陈老师没有“动”而是随着电梯上楼。则下列判断正确的是( )
A.以扶梯为参考系,陈老师是运动的
B.以扶梯为参考系,孩子是运动的
C.以地面为参考系,陈老师是静止的
D.以地面为参考系,孩子是静止的
答案B
解析 陈老师相对扶梯静止,而孩子相对扶梯是运动的,以扶梯为参考系,陈老师是静止的,孩子是运动的,故A错误,B正确;以地面为参考系,陈老师和孩子都是运动的,故C、D错误。
2.下列关于运动的描述中,叙述正确的是( )
A.“明月松间照,清泉石上流”,是以山石为参考系的
B.诗句“卧看满天云不动,不知云与我俱东”中“云与我俱东”是以船为参考系的
C.“太阳东升西落”,是以太阳为参考系的
D.物体运动的轨迹是直线还是曲线,与参考系的选取无关
答案 A
解析 清泉石上流是泉水在山石上运动,是以山石为参考系的,故A正确;云与我俱东是以堤岸为参考系的,故B错误;太阳东升西落是以地球为参考系的,故C错误;物体运动的轨迹是直线还是曲线,与参考系的选取有关,比如从水平飞行的飞机上落下的物体从飞机上看,做直线运动,从地面上看做曲线运动,故D错误。
3.“神舟十七号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨运行如图所示,则( )
A.选地球为参考系,“天和”是静止的
B.选地球为参考系,“神舟十七号”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟十七号”是静止的
D.选“神舟十五号”为参考系,“天和”是运动的
答案 C
解析 “神舟十七号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨绕地球做圆周运动,选地球为参考系,二者都是运动的,A、B错误;“神舟十七号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,二者相对静止,C正确,D错误。
题型3 时刻与时间(共3小题)
【方法】判断时刻与时间的两种方法
(1)根据上下文判断:分析题干,根据题意去体会和判断。时刻对应的是某一状态,时间对应的是某一过程。
(2)利用时间轴判断:画出时间轴,把所给的时刻和时间表示出来,对应一个点的是时刻,对应一段线段的是时间。
1.下列各选项中的计时数据,其中指时刻的是( )
A.学校运动会上,小明用14 s跑完了100 m
B.跳伞运动员从飞机上跳下,第5 s内下降的高度为40 m
C.从深圳开往泰州的某次列车每天早上5时30分到达南昌站
D.某人骑自行车,在30 min内行驶了6 km
答案 C
解析 时刻指的是某一瞬时,是时间轴上的一点,选项C中的计时数据是指时刻。时间是两个时刻之间的间隔,是时间轴上的一条线段,故选项A、B、D中的计时数据均指时间。
2.关于时刻和时间,下列说法正确的是( )
A.2023年9月23日晚20点整,第十九届亚运会在杭州开幕,这里指的是时间
B.第1 s末与第2 s初指的是同一时刻
C.第1 s末是指一段时间,第1 s内是指时刻
D.进行交通安全教育时说“宁停三分,不抢一秒”,“三分”和“一秒”均指时刻
答案 B
解析 2023年9月23日晚20点整,对应时间轴上的一个点,是时刻,故A错误;第1 s末就是第2 s初,在时间轴上是同一个点,指的是时刻,故B正确;第1 s末是时间轴上的一个点,指时刻,第1 s内是时间轴上的一条线段,指时间,故C错误;“宁停三分,不抢一秒”中的“三分”和“一秒”均指一段时间,故D错误。
3.下列关于时刻和时间的说法中,正确的是( )
①篮球比赛规定,拥有球权的队必须在获得球后的24 s内投篮。
②足球比赛还剩最后2 min。
③商场上午10:00开始营业。
④一张照片的曝光时间是 s。
A.①②是时刻,③④是时间 B.③是时刻,①②④是时间
C.④是时刻,①②③是时间 D.③④是时刻,①②是时间
答案B
解析 ①24 s内表示两个时刻之间的间隔,指时间;②最后2 min表示两个时刻之间的间隔,指时间;③上午10:00是时间点,指时刻;④曝光时间是 s表示两个时刻之间的间隔,指时间。综上所述,①②④是时间,③是时刻。故选B。
题型4 位移(共5小题)
【方法】确定物体位移和路程的方法
(1)确定研究对象和研究过程。
(2)找出该过程中物体的初位置和末位置,则由初位置指向末位置的有向线段就是位移。线段的长度表示位移的大小,方向表示位移的方向。
(3)建立位置坐标系,画出物体的实际运动轨迹示意图,轨迹的长度就是路程。
1.如图所示,物体沿两个半径为R的圆弧由A经B到C,则它的位移和路程分别为 ( )
A.R,方向由A指向C;R
B.R,方向由A指向C;R
C.R,方向由A指向C;R
D.R,方向由C指向A;R
答案B
解析 从A到C的直线距离l==R,所以位移大小为R,方向由A指向C;从A到C的路径长度为πR,所以路程为πR。
2.如图所示,甲、乙两只蚂蚁分别同时从水平桌面上的P、M点出发,它们的爬行轨迹如图中实线所示,10 s后它们分别到达图中的Q、N点,若,下列说法正确的是( )
A.它们的路程相同
B.甲的位移较大
C.乙的位移较大
D.它们的位移方向相互垂直
答案D
解析 因为,所以甲、乙两只蚂蚁的位移大小相等,选项B、C错误;甲的路程大于乙的路程,选项A错误;甲的位移方向由P指向Q,乙的位移方向由M指向N,相互垂直,故选项D正确.
3.如图所示,一个质点沿半径分别为r、R的半圆弧由A运动到B再到C,规定向右为正方向,在此过程中,它的位移和路程分别为( )
A.2,π
B.2,π
C.,π
D.2,2π
答案 A
解析 质点的位移为初位置A指向末位置C的有向线段,所以位移为x=2(r+R),质点的路程等于实际运动轨迹的长度,为s=πr+πR=π(r+R),故选A.
题型5 位移-时间图像(共3小题)
【方法】
1.应用st图像能获得的七个信息
(1)任意时间内质点运动的位移。
(2)质点发生某段位移所用的时间。
(3)判断质点是静止的还是运动的。若图线与t轴平行,表示质点静止;若图线是一条倾斜的直线,表示质点在相等时间内位移相等,质点做匀速直线运动。
(4)判断质点运动的快慢。运动的快慢由图线的斜率直观表示,斜率越大,质点运动得越快。
(5)判断质点运动过程中离出发点越来越远,还是越来越近。
(6)图像不过原点,说明开始计时时质点的位移不为零,或经过一段时间才开始运动。
(7)两图线相交,表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇)。
1.(多选)如图所示为甲、乙两物体在同一直线上运动的s-t图像,以甲的出发点为原点,出发时间即为计时的起点,则下列说法中正确的是( )
A.甲、乙同时出发
B.乙比甲先出发
C.甲开始运动时,乙在甲的前面s0处
D.虽然甲在途中停止了一段时间,乙没有停止,但却在t3时刻相遇
答案ACD
解析 由题图图像知,甲、乙的计时起点都是零,即两物体是同时出发的;计时开始时,甲的纵坐标是零,而乙的纵坐标是s0,即甲开始运动时,乙已在甲的前方s0处了;从t1到t2这段时间内甲的位移没有变化,即甲在途中停止了一段时间,而乙没有停止,在t3时刻甲、乙两图像相交于一点,即在t3时刻两物体相遇.由以上分析可知选项A、C、D正确,B项错误.
2.质点沿直线运动,其位移—时间图像如图所示,关于质点的运动,下列说法中正确的是( )
A.2 s末质点的位移为零,前2 s内位移为“-”,后2 s内位移为“+”,所以2 s末质点改变了运动方向
B.2 s末质点的位移为零,该时刻质点的速度为零
C.质点做匀速直线运动,速度大小为0.1 m/s,方向与规定的正方向相反
D.质点在4 s时间内的位移大小为0.4 m,位移的方向与规定的正方向相同
答案D
解析 质点在2 s末位置坐标为零,但不是位移为零,质点的s-t图线斜率k=0.1,故质点运动方向恒定,速度大小为0.1 m/s,运动方向与规定的正方向相同,A、B、C错误;由题图可知质点在4 s内的位移大小为0.4 m,位移的方向与规定的正方向相同,D正确.
3.如图所示为甲、乙两个物体在同一直线上运动的位移—时间图像,由图像可知( )
A.乙开始运动时,两物体相距20 m
B.在0~10 s这段时间内,两物体间的距离越来越小
C.在10~30 s这段时间内,两物体间的距离逐渐减小
D.两物体在10 s时相距最近,在30 s相距最远
答案B
解析 甲的出发地与乙的出发地相距20 m,乙比甲晚出发10 s,10 s内两者之间的距离逐渐减小,乙出发时距离甲的位置小于20 m,A错误,B正确;10~30 s这段时间内,甲、乙两者之间的距离先减小,后变大,在30 s时相距最远,C、D错误.
题型6 速度(共3小题)
【方法】
1.应用st图像能获得的七个信息
(1)任意时间内质点运动的位移。
(2)质点发生某段位移所用的时间。
(3)判断质点是静止的还是运动的。若图线与t轴平行,表示质点静止;若图线是一条倾斜的直线,表示质点在相等时间内位移相等,质点做匀速直线运动。
(4)判断质点运动的快慢。运动的快慢由图线的斜率直观表示,斜率越大,质点运动得越快。
(5)判断质点运动过程中离出发点越来越远,还是越来越近。
(6)图像不过原点,说明开始计时时质点的位移不为零,或经过一段时间才开始运动。
(7)两图线相交,表示两质点在这一时刻位于同一位置(相遇)。
1.乙两质点在同一直线上匀速运动,取向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知( )
A.乙质点的速度大于甲质点的速度
B.因为+2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里正、负号的物理意义是表示质点的运动方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m
答案 ACD
解析 速度是矢量,其正、负表示质点的运动方向,故A、C正确,B错误;甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,10 s内甲运动了20 m,乙运动了40 m,故10 s后甲、乙相距60 m,D正确。
2.[多选]下列关于速度的说法正确的是( )
A.速度是矢量,既有大小也有方向
B.速度描述物体运动的快慢,只有大小
C.速度越大,物体的位移越大
D.速度越大,物体在单位时间内的位移越大
答案AD
解析 速度是描述物体运动快慢的物理量,既有大小,也有方向;位移的大小,既与速度大小有关,又与时间长短有关。综上分析可知A、D正确,B、C错误。
3.某驾驶员使用定速巡航,在高速公路上以时速110公里行驶了200公里。其中“时速110公里”“行驶200公里”分别是指( )
A.速度、位移 B.速度、路程
C.速率、位移 D.速率、路程
答案D
解析 时速不考虑方向,即为速率,200公里为路程,D正确。
提升·进阶突破
题型7 平均速度、瞬时速度、平均速率(共7小题)
【方法】
1.平均速度和瞬时速度的比较
项目
平均速度
瞬时速度
物理意义
描述物体在一段时间内运动的快慢和方向,与一段时间或位移对应,只能粗略描述物体运动的快慢及方向
描述物体在某时刻运动的快慢和方向,与时刻或位置对应,可以精确描述物体运动的快慢及方向
大小
由= 求出
当Δt→0时,用= 计算出的是那一时刻的瞬时速度
方向
与位移的方向相同,不一定与物体瞬时运动方向相同
某一时刻物体运动的方向
联系
(1)在匀速直线运动中,平均速度和瞬时速度相等
(2)当位移足够小或时间足够短时,可以认为平均速度就等于瞬时速度
2.平均速度与平均速率的区别与联系
项目
平均速度
平均速率
区别
定义
平均速度==
平均速率=
=
标矢性
矢量
标量
物理意义
粗略描述物体位置变化的快慢
粗略描述物体运动的快慢
联
系
都是描述物体运动平均快慢的物理量
单位相同
表达式相似:平均速度=,平均速率=
只有在单方向直线运动中平均速度的大小才等于平均速率
1.某物体由A点出发做直线运动,前5 s向东行驶了30 m到达B点,又向前行驶了5 s前进了60 m到达C点,在C点停了4 s后又向西行驶,经历了6 s运动了120 m到达A点西侧的D点,如图所示,求:
(1)最后6 s时间内物体的平均速度大小和方向;
(2)全过程的平均速度;
(3)全过程的平均速率。
答案 (1)20 m/s,方向向西 (2)1.5 m/s,方向向西 (3)10.5 m/s
解析 (1)最后6 s时间内物体从C点到D点的位移大小为Δs3=120 m,则平均速度为v1===20 m/s,方向向西。
(2)全程中物体初位置为A点,末位置为D点,其位移是AD,方向向西,大小Δs=Δs3-Δs1-Δs2=120 m-30 m-60 m=30 m,所用时间t总=5 s+5 s+4 s+6 s=20 s。
则平均速度大小为
v2===1.5 m/s,方向向西。
(3)全过程的路程l=30 m+60 m+120 m=210 m,
全过程的平均速率==10.5 m/s。
2.一辆汽车沿直线运动,先以10 m/s的速度行驶完全程的四分之三,余下的路程以15 m/s的速度行驶,则汽车从开始到行驶完全程的平均速度大小为 ( )
A.10 m/s B.10.9 m/s
C.12.5 m/s D.11.25 m/s
答案B
解析 设全程的位移大小为4x,由题意得到全程的平均速度v=≈10.9 m/s,故B正确。
3.物体沿着斜面运动,从斜面底端运动到顶端的平均速度为v1,然后从斜面顶端返回底端的平均速度为v2,则物体在全过程的平均速度及平均速率分别为 ( )
A., B.,
C.0, D.0,
答案 C
解析 物体沿着斜面运动,从底端运动到顶端然后返回底端的过程,物体的位移为零,故平均速度为零;而全过程的平均速率==,故C正确。
4.冬奥会短道速滑男子1 000 m比赛场地如图所示,场地周长111.12 m,其中直道长度为28.85 m,弯道半径为8 m.在该比赛过程中( )
A.运动员到终点线时的速率约为23 m/s
B.运动员的平均速率为0
C.运动员的平均速度的大小约为11.5 m/s
D.所有参加短道速滑男子1 000 m比赛的运动员的平均速度均相同
答案 D
解析 由题所给已知条件无法求得运动员到终点线时的速率,故A错误;运动员的路程不为零,则平均速率不为零,故B错误;由图可知,运动员最终回到了出发点,则位移为零,平均速度为零,故C错误;所有参加短道速滑男子1 000 m比赛的运动员最后都回到了出发点,则位移都为零,平均速度也都为零,故D正确.故选D.
5.在匀速上升的电梯里,一小球从电梯地板被竖直向上弹出后又落回地板,这一过程中小球没有触碰电梯天花板,不计空气阻力,以地面为参考系,下列对这一过程的分析正确的是( )
A.小球在空中运动的位移大小一定小于路程
B.小球在空中运动的平均速度大于电梯的速度
C.小球在空中运动的平均速度小于电梯的速度
D.小球在空中运动的平均速度等于电梯的速度
答案D
解析 小球在空中运动时,可能存在一直向上运动情况,因此位移大小可能等于路程,故A错误;因小球与电梯的位移相同,所以小球的平均速度一定等于电梯的速度,故B、C错误,D正确。
题型8 v-t图像(共5小题)
【方法】v-t图像的应用
(1)由图像能看出每一时刻对应的瞬时速度.
(2)由图像判断物体的运动性质.
瞬时速度为正,说明物体的运动方向与选定的正方向相同;瞬时速度为负,说明物体的运动方向与正方向相反.
如图所示,若图线平行于t轴,说明物体做匀速运动;若图线是倾斜的直线,说明物体做变速运动.
如图线1,物体沿正方向做匀速运动;
如图线2,物体沿负方向做匀速运动;
如图线3,物体沿正方向做加速运动;
如图线4,物体沿负方向做加速运动.
1.(多选)甲、乙两个物体在同一条直线上运动,它们的速度—时间图像分别如图中直线a、b所示,在t1时刻( )
A.它们的运动方向相同
B.甲一定在乙的后面
C.甲的速度比乙的速度大
D.乙的速度比甲的速度大
答案 AD
解析 题图图线在横轴上方,速度均为正值,表示物体的运动方向均沿正方向,运动方向相同,A正确;由于在初始时刻甲、乙的位置关系未知,所以无法判断在t1时刻甲、乙的位置关系,B错误;在t1时刻b图线对应的坐标值大,故乙的速度比甲的速度大,C错误,D正确.
2.某物体的运动规律如图所示,下列说法中正确的是( )
A.物体在第1 s末运动方向发生变化
B.第2 s内、第3 s内的速度方向是相同的
C.物体在第2 s内返回出发点,向反方向运动
D.物体从原点出发,在这7 s内物体的位置始终不会为负值
答案D
解析 物体在第1 s末运动方向没有发生变化,A错误;第2 s内、第3 s内的速度方向是相反的,B错误;物体在第2 s内位移变大,向正方向运动,C错误;物体做的是往复运动,先向正方向出发,故物体的位置始终不会为负值,D正确.
3.(多选)如图所示是A、B两个物体的速度图像,则下列说法正确的是( )
A.A、B两物体运动方向一定相反
B.开始4 s内A的速度一直小于B的速度
C.t=4 s时,A、B两物体的速度相同
D.A、B物体都做加速运动
答案BC
解析 由题图可知,两物体的速度均沿正方向,故运动方向相同,故A错误;前4 s内A的速度一直小于B的速度,选项B正确;t=4 s时,两图像相交,表示A、B两物体的速度相同,故C正确;由图像可知,A物体做加速运动,B物体做减速运动,故D错误。
4.[多选]甲、乙两物体的vt图像如图所示,则( )
A.甲、乙两物体都做匀速直线运动
B.甲、乙两物体若在同一直线上,就一定会相遇
C.甲的速率大于乙的速率
D.甲、乙两物体即使在同一直线上,也不一定会相遇
答案ACD
解析 两物体速度—时间图像中速度不变,均为匀速直线运动,横轴以上速度为正,横轴以下速度为负,所以两物体运动方向相反,不一定会相遇,A、C、D正确。
5.如图所示是某商场竖直电梯上行的vt图像,则下列判断正确的是( )
A.2 s末电梯的速度最大
B.2~4 s内电梯静止
C.1~2 s内电梯的速度变化比4~5 s内的速度变化大
D.1~2 s内电梯的速度变化比4~5 s内的速度变化快
答案A
解析 由vt图像可知,2 s末电梯的速度最大,A正确;2~4 s内电梯做匀速运动,B错误;1~2 s内电梯的速度变化比4~5 s内的速度变化小,且1~2 s内电梯的速度变化比4~5 s内的速度变化慢,C、D错误。
题型9 加速度(共6小题)
【方法】计算加速度的三点注意
(1)公式a==中v1表示物体的初速度,v2表示物体的末速度,应用时不能将两者颠倒。
(2)公式a==是矢量式,速度、速度的变化量、加速度皆为矢量。应用该公式解题时要先规定好正方向,v1、v2的方向与规定的正方向相同时取正值,相反时取负值。
(3)注意根据计算结果中加速度a的正、负来判定加速度的方向。
1.一辆汽车沿平直公路向东行驶,如图所示是该汽车的速度计,在汽车内的观察者观察速度计指针的变化,开始时指针指在如图甲所示的位置,经过8 s后指针指示到如图乙所示的位置,那么它的加速度约为 ( )
A.11 m/s2 B.-5.0 m/s2
C.1.4 m/s2 D.-1.4 m/s2
答案D
解析 由题图可知汽车的初速度
v0=60 km/h≈16.7 m/s,末速度vt=20 km/h≈5.6 m/s。
由加速度的定义式得a==≈-1.4 m/s2,故D正确。
2.(多选)某物体的速度为6 m/s,经过10 s速度的大小变为20 m/s,则加速度大小可能是( )
A.0.8 m/s2 B.1.4 m/s2
C.2.0 m/s2 D.2.6 m/s2
答案BD
解析 设初速度方向为正方向,根据a=,后来20 m/s的速度方向可能与初速度的方向相同,也可能相反,方向相同时a1= m/s2=1.4 m/s2,方向相反时a2= m/s2=-2.6 m/s2。故B、D正确。
3.(多选)甲,乙两个物体在同一直线上运动(始终没有相遇),当规定向东为正向时,它们的加速度分别为a甲=4 m/s2,a乙=-4 m/s2.下列对甲、乙两物体运动情况的判断中,正确的是( )
A.甲的加速度大小等于乙的加速度大小
B.甲、乙两物体的运动方向一定相反
C.甲的加速度方向和速度方向一致,乙的加速度方向和速度方向相反
D.甲、乙两物体的速度都有可能越来越大
答案AD
解析 加速度的正负只表示运动方向,不参与大小的比较,所以甲的加速度大小等于乙的加速度大小,两者加速度方向相反,由于题中没有给出两者是相向运动还是同向运动,所以运动方向不一定相反,故A正确,B错误;由于没有给出两者的运动方向,所以无法判断加速度方向和速度方向的关系,故C错误;当加速度方向和速度方向相同时,即甲的速度方向为正,乙的速度方向为负时,两者的速度都越来越大,故D正确.故选A、D.
4.在足球世界杯比赛中,运动员在罚点球时足球获得20 m/s的速度并做匀速直线运动,设脚与足球作用时间为0.1 s,足球在空中飞行0.2 s后被守门员挡出,守门员双手与足球接触时间为0.1 s,且足球被挡出后以20 m/s的速度沿原路反弹,求:
(1)罚点球的瞬间,足球加速度的大小;
(2)守门员挡球瞬间,足球加速度的大小。
答案(1)200 m/s2 (2)400 m/s2
解析设初速度的方向为正方向,由加速度公式a=可得加速度的大小。
(1)罚点球瞬间,足球的加速度为
a1== m/s2=200 m/s2。
(2)守门员挡球瞬间,足球的加速度为
a2== m/s2=-400 m/s2。
负号表示加速度方向与初速度方向相反。
5.有些国家的交通管理部门为了交通安全,特别规定了死亡加速度为500g(g=10 m/s2),以警告世人,意思是如果行车加速度超过此值将有生命危险。那么大的加速度,一般情况下车辆是达不到的,但如果发生交通事故,就有可能达到这一数值。
(1)一辆以72 km/h的速度行驶的汽车在一次事故中撞向停在路上的大货车,设大货车没有被撞动,汽车与大货车的碰撞时间为2×10-3s,汽车驾驶员是否有生命危险?
(2)若汽车内装有安全气囊,缓冲时间为1×10-2s,汽车驾驶员是否有生命危险?
答案(1)有 (2)无
解析以汽车运动的方向为正方向
(1)汽车的加速度
a== m/s2=-104 m/s2,
加速度大小为104 m/s2>500g。
所以驾驶员有生命危险。
(2)在装有安全气囊的情况下
汽车的加速度a′== m/s2=-2 000 m/s2
因加速度大小为2 000 m/s2<500g。
所以驾驶员无生命危险。
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