专题01 描述运动的基本概念8大题型24题(期中专项训练)高一物理上学期教科版
2026-10-19
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内容正文:
专题01 描述运动的基本概念
基础·固本强基
题型1 质点 参考系
题型2 时间 位移
题型3 速度
题型4 加速度
题型5 x-t图像
提升·进阶突破
题型6 基本物理概念的理解和应用
题型7 运动的图像的认识和简单应用
题型8 打点计时器的基本应用
基础·固本强基
题型1 质点 参考系(共3小题)
【模型】质点的定义 参考系。
【方法】质点是理想化物理模型。质点模型忽略物体的形状和大小,将复杂的运动简化为
点运动。这是所有力学问题的基石,能帮你快速建立空间感,避免被题目中复杂的物体外形干扰。在处理大型交通工具或天体运动时,建立正确的参考系是判断运动状态的前提。
1.下列物理概念中,判断正确的是( )
A.天安门广场升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以旗杆为参考系的
B.李白在《望天门山》中写道:“孤帆一片日边来”,这句诗中参考系选择的是孤舟
C.研究如何才能踢出香蕉球时,可以把足球看成质点
D.正在航拍的四旋翼无人飞机,调整飞机在空中的姿态时能将无人飞机看作质点
【答案】A
【详解】参考系是描述物体运动时选定的假定不动的物体;质点是当物体的形状、大小、自身转动等对研究问题的影响可忽略时,可简化得到的有质量的点。
A.以旗杆为参考系时,旗杆假定静止,国旗相对于旗杆的位置不断升高,符合“冉冉升起”的观察结果,故A正确;
B.“孤帆一片日边来”描述孤帆向观察者靠近,若以孤舟为参考系,孤帆是静止的,该诗句实际选择的参考系是江岸(或天门山、作者本人),故B错误;
C.研究踢出香蕉球的方法时,需要考虑足球的旋转、触球位置等因素,足球的形状和转动不可忽略,不能看成质点,故C错误;
D.调整无人机姿态时,需要考虑飞机各部分的位置、朝向和转动,飞机的形状大小不可忽略,不能看作质点,故D错误。
故选A。
2.2024年3月2日,神舟十七号航天员乘组圆满完成第二次出舱活动。在空间站机械臂的帮助下,重点完成了天和核心舱太阳翼维修工作,这也是我国航天员首次完成在轨航天器舱外设施的维修任务。下列说法正确的是( )
A.研究航天员“太空漫步”的动作时,航天员可看成质点
B.机械臂在工作时可看成质点
C.观察航天员在对天和核心舱太阳翼维修时,航天员和太阳翼不能看成质点
D.研究空间站绕地球的运动轨迹时,空间站不能看成质点
【答案】C
【详解】A.质点是忽略物体形状和大小、只保留其位置特征的理想模型。研究航天员“太空漫步”的动作时,需要关注航天员的姿态和动作,形状、大小不能忽略,航天员不能看成质点,故A错误;
B.机械臂工作时要考虑各部分的长度、形状及转动情况,不能忽略其形状和大小,机械臂不能看成质点,故B错误;
C.观察航天员维修太阳翼时,需要关注航天员与太阳翼的相对位置、接触关系以及两者的形状和大小,二者都不能看成质点,故C正确;
D.研究空间站绕地球的运动轨迹时,只需关注空间站整体的位置变化,空间站的形状和大小相对于轨道尺度可以忽略,空间站能看成质点,故D错误。
故选C。
3.以下说法中,正确的是( )
A.为描述运动,参考系必须选择静止不动的物体
B.“夜空中,月亮在白莲花一样的云朵中穿行”中选取的是月亮为参考系
C.“周一升旗时,我们都可观察到国旗冉冉升起”,我们是以国旗为参考系
D.乘车在公路上行驶时,如果选取了车做参考系,我们会看到路边的树在往后退
【答案】D
【详解】A.参考系的选取具有任意性,可任意选择运动或静止的物体作为参照,无需必须选择静止不动的物体,故A错误;
B.“月亮在云朵中穿行”描述的是月亮相对于云朵的位置发生变化,选取的参考系是云朵,不是月亮,故B错误;
C.观察到国旗冉冉升起,描述的是国旗相对于地面(或地面上的观察者)的位置向上变化,选取的参考系是地面(或观察者),不是国旗本身,故C错误;
D.乘车时若以车为参考系,路边的树相对于车的位置不断向后变化,因此会看到树往后退,故D正确。
故选D。
题型2 时间 位移(共3小题)
【模型】时间间隔与时刻的区别 位移和路程。
【方法】核心定义:从时间轴看懂‘点’与‘段’的本质区别。时间用段表示,时刻用点表示。
表述辨析:‘第3秒末’表示时刻,‘前3秒内’表示时间。位移为矢量,用初位置指向末位置的有向线段表示,路程为标量,是物体运动轨迹的长度。
4.十一期间,一名游客准备从广州博物馆途经荔枝湾景区去人民公园,17:12利用某款导航软件搜索得到四种方案,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.17:12指的是时间间隔
B.四种方案的路程不同,位移相同
C.研究哪种方案用时最短,汽车不可以视为质点
D.以地面为参考系,乘坐汽车的游客是静止的
【答案】B
【详解】A.17:12指的是一瞬间,是时刻,故A错误;
B.位移是从起点指向终点的有向线段,由于起点和终点是确定的,所以无论选择哪条路线,路程不同,但位移都是相同的,故B正确;
C.研究哪种方案用时最短,汽车的大小、形状等都可以忽略不计,可以将行驶中的汽车视为质点,故C错误;
D.以地面为参考系,乘坐汽车的游客是运动的,故D错误。
故选B。
5.2026年某高铁从沈阳北站8:00发车,9:30到达大连北站,沈阳北站与大连北站两地直线距离约350km,该次列车实际运行路径长度380km。下列说法正确的是( )
A.“8:00”表示时间间隔 B.“9:30”表示时刻
C.该过程的位移大小为380km D.该过程的路程为350km
【答案】B
【详解】A.“8:00”是列车发车的瞬时时间点,属于时刻,不是时间间隔,故A错误;
B.“9:30”是列车到达大连北站的瞬时时间点,属于时刻,故B正确;
C.位移大小为初末位置之间的直线距离,本次列车位移大小为350km,故C错误;
D.路程为物体实际运动路径的长度,本次列车路程为380km,故D错误。
故选B。
6.我国西藏吉隆近期发生的跨境泥石流灾害造成了重大人员伤亡。事件发生于2026年8月26日上午10时52分,泥石流于10时59分冲击吉隆口岸,全程约7分钟。截至9月2日12时,灾害已致21人遇难,541人失联。下列说法中正确的是( )
A.2026年8月26日上午10时52分是指时间
B.10时59分是指时间
C.7分钟是指时刻
D.9月2日12时是指时刻
【答案】D
【详解】时刻是时间轴上的一个点,对应某一瞬时;时间一般指时间轴上的一段,对应两个时刻的间隔。
A.2026年8月26日上午10时52分是灾害发生的瞬时,对应时间轴上的点,属于时刻,故A错误;
B.10时59分是泥石流冲击口岸的瞬时,对应时间轴上的点,属于时刻,故B错误;
C.7分钟是泥石流从发生到冲击口岸的过程对应的时间间隔,属于时间,故C错误;
D.9月2日12时是统计遇难失联人数的瞬时,对应时间轴上的点,属于时刻,故D正确。
故选D。
题型3 速度(共3小题)
【模型】理解平均速度和瞬时速度的概念,知道速率和平均速率的区别。
【方法】平均速度定义式适用于所有运动,平均速度为矢量,方向与位移方向相同。
瞬时速度是某一时刻 / 某一位置的速度,描述物体瞬间运动快慢和方向,选取非常小的时间内的平均速度来表示,体现极限思想。瞬时速度的大小叫速率,路程与时间的比值叫作平均速率。
7.人工智能时代的到来,扫地机器人已进入千家万户。扫地机器人可以预约工作时间并定时完成工作。小明同学预约机器人早上9∶00开始工作,一个小时完成清扫,图甲、图乙为机器人采用的两种寻路方式的运动轨迹,扫地机器人均从家中的某位置出发,扫地完成后再回到初始位置。下列说法正确的是( )
A.“9∶00”指的是时间间隔
B.两种寻路方式的平均速率相等。
C.扫地机器人在躲避障碍的过程中可以看成质点
D.两种寻路方式的平均速度都等于0
【答案】D
【详解】A.题目中“9∶00”指的是预约机器人开始工作时的瞬间,而时间间隔指的是一段时间,故A错误;
B.平均速率的定义为物体运动路程和所用时间的比值,题目中路程不同,所以平均速率不相等,故B错误;
C.扫地机器人的体积和形状在躲避障碍时不能被忽略,所以不符合看成质点的条件,故C错误;
D.平均速度的定义为物体运动位移和所用时间的比值,题目中扫地机器人都是从某位置回到初始位置,位移为,所以平均速度为0,故D正确。
故选D。
8.某物体沿着直线运动,先以大小为的平均速度向右运动,再以大小为的平均速度向左运动,则该物体全过程的平均速度大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】物体向右运动阶段,所用时间
向左运动阶段,所用时间
全过程总时间
取向右为正方向,全过程总位移,位移大小为
全过程平均速度大小
故选B。
9.广深高速公路总长为122.8km,在某路段上,分别有如图所示的甲、乙两块告示牌,告示牌上各数字的意思是( )
A.甲是指位移,乙是指平均速度 B.甲是指路程,乙是指平均速度
C.甲是指路程,乙是指瞬时速度 D.甲是指位移,乙是指瞬时速度
【答案】C
【详解】告示牌上各数字中,甲指所在处到目标地点的路程,乙指允许汽车行驶的最大瞬时速度。
故选C。
题型4 加速度(共3小题)
【模型】能利用加速度的定义式计算。
【方法】加速度是描述物体速度变化的快慢和方向的物理量。会计算速度变化量的大小和方向,然后利用加速度的定义来计算。
10.在物理学的重大发现中科学家们总结出了许多物理学方法,如控制变量法、极限思想法、类比法、微元法、科学假设法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述正确的是( )
A.在物理学中,突出问题的主要因素,忽略次要因素,这种研究方法叫科学假设法
B.由速度可知,当趋于零时,v表示物体的瞬时速度,这里采用了极限思想
C.加速度是用微元法定义的物理量,加速度与速度的变化量成正比
D.速度是用比值法定义的物理量,速度与位移成正比
【答案】B
【详解】A.突出问题主要因素、忽略次要因素的研究方法是建立物理模型法,科学假设法是针对未知现象先提出合理假设再验证的研究方法,故A错误;
B.当趋于零时,平均速度可以表示物体的瞬时速度,该定义采用了极限思想,故B正确;
C.加速度是用比值定义法得到的物理量,加速度由物体所受合外力和自身质量决定,与速度变化量无正相关关系,故C错误;
D.速度是用比值定义法得到的物理量,速度是描述物体运动快慢的固有属性,与位移无正相关关系,故D错误。
故选B。
11.一个物体自原点开始在x轴上运动,其初速度,加速度,在加速度不断减小直至为0的过程中,物体的( )
A.速度不断减小,位移不断减小
B.速度不断减小,位移不断增大
C.速度不断增大,当时,速度达到最大值,位移持续增大
D.速度不断增大,当时,速度达到最大值,位移达到最大值
【答案】C
【详解】AB.初速度、加速度,说明速度与加速度方向相同,加速度减小的过程中速度仍不断增大,且速度方向始终为正,位移持续增大,故AB错误;
CD.加速度与速度同向,只要速度就持续增大,当时速度不再增加,达到最大值,此后物体以最大速度沿正方向匀速运动,位移持续增大,故C正确,D错误。
故选C。
12.蹦床运动员从高处自由落下,以v1=8m/s的竖直速度着网,与网作用后,沿竖直方向以v2=10m/s的速度弹回。已知运动员与网接触的时间Δt=0.9s。则运动员在与网接触这段时间内平均加速度的大小和方向为( )
A.20m/s2,方向竖直向上 B.20m/s2,方向竖直向下
C.22m/s2,方向竖直向上 D.22m/s2,方向竖直向下
【答案】A
【详解】规定竖直向上为正方向,运动员着网时初速度方向向下,故,弹回时末速度方向向上,故,根据加速度定义式
结果为正,说明加速度方向与规定的正方向一致,即竖直向上,大小为。
故选A。
题型5 x-t图像(共3小题)
【模型】会利用x-t图像、v-t图像描述简单的直线运动。
【方法】x-t 图像(位移 — 时间图像)
核心要点
1. 纵坐标:位移 x(不是路程!),表示相对于原点的位置
2. 斜率 = 瞬时速度
- 斜率大小:速度大小
- 斜率正负:速度方向
- 水平直线(斜率 = 0):**v=0,静止**
- 倾斜直线:**匀速直线运动**(斜率不变,速度恒定)
- 曲线:斜率变化 → 速度变化,**变速运动**
3. 交点:同一时刻,两物体位移相等 → 相遇
4. 截距
- t=0 截距:初位置
- x=0 截距:回到原点的时刻
5. x-t 图像不是物体实际运动轨迹!
例:x-t 图一条斜向下直线,只是代表向负方向匀速,不是物体沿斜线跑。
13.随着人工智能的发展,医用智能机器人的研发实现技术突破,多款国产设备落地临床应用。图(a)所示的医用智能机器人在巡视中沿医院走廊做直线运动,图(b)是该机器人在某段时间内的位移-时间图像(20 s~30 s的图线为曲线,其余为直线),则( )
A.机器人在0~10 s内的位移大小为7 m
B.0~10 s内,机器人做加速直线运动
C.10~30 s内,机器人的平均速度大小为0.35 m/s
D.机器人在5 s末的速度与15 s末的速度相同
【答案】C
【详解】A.由图可知,0时刻机器人的位置坐标为2m,10s末位置坐标为7m,因此0~10s内的位移大小为,故A错误;
B.图像的斜率表示速度,图像中的图线为倾斜直线,斜率恒定,说明机器人的速度不变,做匀速直线运动,故B错误;
C.10s末机器人位置为7m,30s末位置为0,因此10~30s内的位移大小为7m,总时间为20s,平均速度大小为,故C正确;
D.图像的斜率正负表示速度方向,5s末的速度方向为正方向,15s末的速度方向为负方向,二者速度方向相反,速度不相同,故D错误。
故选C。
14.甲、乙两机器人(可视为质点)在同一直线上运动,它们运动的x-t图像如图所示,其中乙对应的图线是抛物线的一部分,以甲的出发点为原点,出发时刻为计时起点,则( )
A.甲比乙先出发,乙始终沿正方向运动
B.从开始运动到t1时刻甲、乙两机器人的位移相等,t1时刻速度相等
C.t1到t2时间内某时刻两机器人的速度相同
D.t1到t2时间内机器人乙的平均速度大于机器人甲的平均速度
【答案】C
【详解】A.由图可知,甲从计时起点开始运动,乙在时才从原点开始运动,因此甲比乙先出发;乙的图像为斜率先为正逐渐减小变为负,说明乙的速度先沿正方向后沿负方向,故A错误;
B.甲、乙均从原点出发,且时刻两图线相交,说明此时两机器人的位置相同,因此从各自开始运动到时刻的位移相等;图像的斜率表示速度,时刻乙图线的斜率大于甲图线的斜率,因此两机器人的速度不相等,故B错误;
C.在时刻,乙图线的斜率大于甲图线的斜率,即;在时刻,乙到达抛物线最高点,有,而甲的速度仍为正,即。乙图线的斜率在到之间连续减小,因此该时间段内必有某一时刻两图线斜率相同,即两机器人的速度相同,故C正确;
D.甲、乙在和时刻的位置分别相同,故两机器人在该时间段内的位移相等,根据平均速度公式有
两机器人的平均速度相等,故D错误。
故选C。
15.如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图,其中B为一个能发射超声波的固定小盒子,工作时小盒子B向匀速直线运动的被测小车发出短暂的超声波脉冲,脉冲被小车反射后又被小盒子 B接收。从小盒子B发射第一列超声波开始计时,经Δt时间再次发射第二列超声波,图乙是连续两次发射的超声波的x-t图像,图中t₁和t₂为已知量。则( )
A.第一列超声波脉冲于t=t1时被反射
B.第一列超声波脉冲于 时被反射
C.小车速率为
D.超声波的速率为
【答案】D
【详解】AB.第一列超声波在发射,时刻接收到回波,故反射时刻为,故A和B错误;
C.第一次超声波与小车相遇的时刻为,第一次相遇时小车位置为, 第二次超声波与小车相遇的时刻为,第二次相遇时小车位置为,则两次间隔,小车位移为,故车速,故C错误;
D.第二列超声波于发射,收到回波,往返总传播时间为,相遇时小车距离B的距离为,则声速,故D正确;
故选D。
提升·进阶突破
题型6基本物理概念的理解和应用(共3小题)
【模型】先确定参考系→建立坐标系→用物理量描述:位置、位移、时间、速度、加速度
【方法】
1. 理想化模型法:质点,抓住主要因素,忽略次要
2.
比值定义法: ,;被定义量不由公式里的量决定
3. 矢量法:位移、速度、加速度都是矢量,计算要关注方向(正负号)
4. 图像法:x-t、v-t,把运动信息可视化,快速判断运动性质
5.
微元思想:瞬时速度本质(),平均速度无限接近瞬时速度
16.(多选)汽车从制动到停止共用了5s。这段时间内,汽车每1s前进的距离分别是9m、7m、5m、3m、1m。下列说法正确的是( )
A.前2s内汽车位移的大小为16m
B.前2s内汽车平均速度的大小为16m/s
C.第3s内汽车位移的大小为3m
D.第3s内汽车平均速度的大小为5m/s
【答案】AD
【详解】AB.前2s内汽车位移的大小为
前2s内汽车平均速度的大小为,故A正确,B错误;
CD.第3s内汽车位移的大小为5m,第3s内汽车平均速度的大小为,故C错误,D正确。
故选AD。
17.(多选)借助运动传感器可用计算机测出物体运动的速度。如图所示,传感器由两个小盒子A,B组成,A盒装有红外线发射器和超声波发射器,它装在被测小车上,每隔1s可同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲;B盒固定不动且装有红外线接收器和超声波接收器,B盒收到红外线脉冲时开始计时(红外线速度为,红外线的传播时间可以忽略不计),收到超声波脉冲时计时停止。在某次测量中,B盒第一次记录到的收到红外线脉冲和收到超声波脉冲的时间差为0.15s,B盒第二次记录到的收到红外线脉冲和收到超声波脉冲的时间差为0.20s,根据超声波速度,可以判定( )
A.当第1次发射脉冲时,小车距B盒的距离51m
B.当第2次发射脉冲时,小车距B盒的距离68m
C.该小车运动的速度大小为
D.该小车运动方向是靠近B盒
【答案】AB
【详解】红外线传播时间可忽略,因此B盒收到红外线脉冲的时刻即可视为小车发射脉冲的时刻;B盒收到红外线与超声波的时间差,即为超声波从A传到B的时间。
A.第1次发射脉冲时,超声波传播时间,则小车距B盒的距离为,故A正确;
B.第2次发射脉冲时,超声波传播时间,此时小车距B盒的距离为,故B正确;
C.两次发射脉冲的时间间隔为,则小车运动速度大小为,故C错误;
D.由于,小车距B盒越来越远,故小车运动方向为远离B盒,故D错误。
故选AB。
18.(多选)汽车的初速度是,经过一段时间后速度变为,用表示时间内速度的变化量,下图中能正确表示汽车运动时各量关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【详解】根据,可知无论汽车加速还是减速,速度变化量的方向与加速度方向均相同。若,汽车加速,与同向;若,汽车减速,与反向。
故选AD。
题型7运动的图像的认识和简单应用(共3小题)
【模型】核心模型思想:运动图像不是物体运动轨迹,是用数学图像模型描述运动规律,属于物理模型中的数学模型,把复杂运动信息转化为直观图像,方便分析。
【方法】
· 构建思路:把位移、速度随时间变化的函数关系,画成图像;用图像上的点、线、斜率、面积这些几何量,对应物理量。
· 易错模型误区: \(x-t\) 图曲线≠物体曲线运动; \(v-t\) 图也不是运动轨迹; 图像只描述一维直线运动的物理量随时间变化。
19.(多选)甲、乙两台四足机器人在平直测试跑道上从同一起点同时出发,沿同一方向运动,它们运动的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.乙减速阶段的加速度大小为0.6m/s2
B.时甲、乙再次相遇
C.时乙的速度大小为2m/s
D.0~8s内甲、乙间最远距离为14m
【答案】CD
【详解】A.乙减速阶段的加速度大小为,故A错误;
B.根据题图可知时间内乙的速度一直大于甲的速度,甲、乙两台四足机器人在平直测试跑道上从同一起点同时出发,则时乙在甲的前方,故B错误;
C.时乙的速度大小为,故C正确;
D.时甲乙速度相等,此时距离最大,根据图像与轴围成面积表示位移可知0~8s内甲、乙间最远距离为,故D正确。
故选CD。
20.(多选)某物体沿直线运动的图像如图所示,由图可以看出( )
A.0~8s内,物体做往复运动
B.物体在2s末回到出发点
C.物体加速度始终不变
D.物体在6s末离出发点最远
【答案】AD
【详解】ABD.由图可知,物体先向正方向加速,向正方向减速,末速度方向改变,离出发点最远,向负方向加速,向负方向减速,末回到出发点,重复的运动,则0~8s内,物体做往复运动,且末与末位移相同,均离出发点最远,故AD正确,B错误;
C.根据图像的斜率表示加速度,由图可知,物体加速度改变,故C错误。
故选AD。
22.(多选)如图所示的位置-图像和速度-图像为甲、乙、丙、丁四艘船在海面航行的运动情况,则下列说法正确的是( )
A.甲船做直线运动,乙船也做直线运动
B.时间内,乙船的平均速率等于甲船的平均速率
C.丙、丁两船在时刻一定相距最近
D.时间内,丙船的平均速度大于丁船的平均速度
【答案】AB
【详解】A.位置—时间图像表示位置随时间的变化关系,不是运动轨迹。甲、乙两船均做直线运动,甲船做匀速直线运动,乙船做变速直线运动,A正确;
B.在时间内,甲、乙两船的位置均沿正方向变化,没有反向运动,且初、末位置分别相同,因此两船的路程相等。平均速率等于路程与所用时间之比,两船所用时间相同,故平均速率相等,B正确;
C.在时刻,丙、丁两船的速度相等,但速度—时间图像不能给出两船的初始位置,因而不能断定此时两船相距最近。即使两船从同一位置沿同一直线同向出发,在时间内丁船的速度始终大于丙船,两船间距逐渐增大,此时也不是相距最近,C错误;
D.速度—时间图线与时间轴所围的面积表示位移。在时间内,丙船图线下的面积小于丁船图线下的面积,故丙船的位移小于丁船。由平均速度等于位移与所用时间之比可知,丙船的平均速度小于丁船,D错误。
故选AB。
题型8打点计时器的基本应用(共3小题)
【模型】交流电周期固定,打点时间间隔固定,纸带记录物体在不同时刻的位置。
【方法】
22.打点计时器和数字计时器是高中物理研究物体运动中重要的实验仪器,下图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的打点计时器,图丙为连接光电门的数字计时器。请回答下面的问题:
(1)图甲是_____(填“电磁”或“电火花”)打点计时器,电源采用的是_____(填“交流”、“交流”、“四节干电池”),电源频率为时,每隔_____打一次点;
(2)图丙中,若已知物体挡光宽度为,物体经过光电门用时,则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为_____;
【答案】(1) 电磁 交流
(2)
【详解】(1)[1][2]图甲的打点计时器带有振针、复写纸、永久磁铁和线圈,是电磁打点计时器,它的工作电源为低压交流电源,即交流8V;
[3]打点周期
(2)物体经过光电门的挡光时间极短,这段时间内物体的速度变化可以忽略,因此用这段极短时间内的平均速度近似代替瞬时速度,即
23.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中(所有结果保留3位有效数字):
(1)某同学用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点。测得计数点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出来。如果当时电网中交变电流的频率是50 Hz,那么计数点A、B的时间为_________
(2)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下D点时小车的瞬时速度_________。
(3)选择合适的单位长度,在图所示的坐标系中作出了小车的图线,根据图线可知小车做匀加速直线运动,其加速度_________。
(4)如果当时电网中交变电流的频率是,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比_________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2)
(3)(均可)
(4)偏小
【详解】(1)打点计时器接在频率为的交流电源上,相邻打点周期为
每两个相邻计数点之间还有四个点未画出,说明相邻计数点间有5个打点周期,因此时间间隔为
A、B为相邻计数点,因此该段时间间隔为
(2)匀变速直线运动中,某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度
打点的时刻处于、两点的时间中点,故
由纸带数据读出
代入相关数据,解得
(3)观察图像可知,图线中,处,处
则加速度大小为,保留三位有效数字取
(4)如果电网频率为,实际打点周期为
而同学按计算,使用的计算周期
因为,根据加速度计算公式,分母代入的时间间隔偏大,导致算出的加速度测量值比真实值偏小。
24.(1)如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带(纸带的右端后通过打点计时器)。从点痕的分布情况可以断定:纸带_________是匀速通过打点计时器的,纸带_________是越走越快的,纸带_________是开始越走越快,后来又越走越慢的(填编号)。
(2)如图所示是电火花计时器的示意图。电火花计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用_________(选填“交流”或“直流”)电源,当电源的频率是50 Hz时,每隔_________s打一次点。其工作时的基本步骤如下:
A.当纸带完全通过电火花计时器后,立即关闭电源
B.将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座
C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是__________________(按顺序填写步骤编号)
【答案】(1) AC/CA B D
(2) 交流 0.02 CBDA
【详解】(1)[1]打点计时器每隔相同的时间间隔在纸带上打一个点,纸带匀速运动时,相等时间间隔内的位移相等,点痕分布均匀。纸带A、C上相邻点间距均匀,故纸带A、C是匀速通过打点计时器的;
[2]纸带的右端后通过打点计时器,纸带上各点从左到右依次先后打出。纸带B上相邻点间距从左到右逐渐增大,说明相等时间间隔内位移越来越大,纸带B是越走越快的;
[3]纸带D上相邻点间距从左到右先逐渐增大后逐渐减小,说明纸带的速度先增大后减小,纸带D是开始越走越快,后来又越走越慢的。
(2)[1]电火花计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用交流电源;
[2]当电源的频率是50Hz时,每隔0.02s打一次点;
[3]实验步骤要遵循先安装器材、后进行实验的原则:先将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器(C),再将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座(B),然后接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动(D),当纸带完全通过电火花计时器后,立即关闭电源(A),故正确顺序为CBDA。
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专题01 描述运动的基本概念
基础·固本强基
题型1 质点 参考系
题型2 时间 位移
题型3 速度
题型4 加速度
题型5 x-t图像
提升·进阶突破
题型6 基本物理概念的理解和应用
题型7 运动的图像的认识和简单应用
题型8 打点计时器的基本应用
基础·固本强基
题型1 质点 参考系(共3小题)
【模型】质点的定义 参考系。
【方法】质点是理想化物理模型。质点模型忽略物体的形状和大小,将复杂的运动简化为
点运动。这是所有力学问题的基石,能帮你快速建立空间感,避免被题目中复杂的物体外形干扰。在处理大型交通工具或天体运动时,建立正确的参考系是判断运动状态的前提。
1.下列物理概念中,判断正确的是( )
A.天安门广场升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以旗杆为参考系的
B.李白在《望天门山》中写道:“孤帆一片日边来”,这句诗中参考系选择的是孤舟
C.研究如何才能踢出香蕉球时,可以把足球看成质点
D.正在航拍的四旋翼无人飞机,调整飞机在空中的姿态时能将无人飞机看作质点
【答案】A
【详解】参考系是描述物体运动时选定的假定不动的物体;质点是当物体的形状、大小、自身转动等对研究问题的影响可忽略时,可简化得到的有质量的点。
A.以旗杆为参考系时,旗杆假定静止,国旗相对于旗杆的位置不断升高,符合“冉冉升起”的观察结果,故A正确;
B.“孤帆一片日边来”描述孤帆向观察者靠近,若以孤舟为参考系,孤帆是静止的,该诗句实际选择的参考系是江岸(或天门山、作者本人),故B错误;
C.研究踢出香蕉球的方法时,需要考虑足球的旋转、触球位置等因素,足球的形状和转动不可忽略,不能看成质点,故C错误;
D.调整无人机姿态时,需要考虑飞机各部分的位置、朝向和转动,飞机的形状大小不可忽略,不能看作质点,故D错误。
故选A。
2.2024年3月2日,神舟十七号航天员乘组圆满完成第二次出舱活动。在空间站机械臂的帮助下,重点完成了天和核心舱太阳翼维修工作,这也是我国航天员首次完成在轨航天器舱外设施的维修任务。下列说法正确的是( )
A.研究航天员“太空漫步”的动作时,航天员可看成质点
B.机械臂在工作时可看成质点
C.观察航天员在对天和核心舱太阳翼维修时,航天员和太阳翼不能看成质点
D.研究空间站绕地球的运动轨迹时,空间站不能看成质点
【答案】C
【详解】A.质点是忽略物体形状和大小、只保留其位置特征的理想模型。研究航天员“太空漫步”的动作时,需要关注航天员的姿态和动作,形状、大小不能忽略,航天员不能看成质点,故A错误;
B.机械臂工作时要考虑各部分的长度、形状及转动情况,不能忽略其形状和大小,机械臂不能看成质点,故B错误;
C.观察航天员维修太阳翼时,需要关注航天员与太阳翼的相对位置、接触关系以及两者的形状和大小,二者都不能看成质点,故C正确;
D.研究空间站绕地球的运动轨迹时,只需关注空间站整体的位置变化,空间站的形状和大小相对于轨道尺度可以忽略,空间站能看成质点,故D错误。
故选C。
3.以下说法中,正确的是( )
A.为描述运动,参考系必须选择静止不动的物体
B.“夜空中,月亮在白莲花一样的云朵中穿行”中选取的是月亮为参考系
C.“周一升旗时,我们都可观察到国旗冉冉升起”,我们是以国旗为参考系
D.乘车在公路上行驶时,如果选取了车做参考系,我们会看到路边的树在往后退
【答案】D
【详解】A.参考系的选取具有任意性,可任意选择运动或静止的物体作为参照,无需必须选择静止不动的物体,故A错误;
B.“月亮在云朵中穿行”描述的是月亮相对于云朵的位置发生变化,选取的参考系是云朵,不是月亮,故B错误;
C.观察到国旗冉冉升起,描述的是国旗相对于地面(或地面上的观察者)的位置向上变化,选取的参考系是地面(或观察者),不是国旗本身,故C错误;
D.乘车时若以车为参考系,路边的树相对于车的位置不断向后变化,因此会看到树往后退,故D正确。
故选D。
题型2 时间 位移(共3小题)
【模型】时间间隔与时刻的区别 位移和路程。
【方法】核心定义:从时间轴看懂‘点’与‘段’的本质区别。时间用段表示,时刻用点表示。
表述辨析:‘第3秒末’表示时刻,‘前3秒内’表示时间。位移为矢量,用初位置指向末位置的有向线段表示,路程为标量,是物体运动轨迹的长度。
4.十一期间,一名游客准备从广州博物馆途经荔枝湾景区去人民公园,17:12利用某款导航软件搜索得到四种方案,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.17:12指的是时间间隔
B.四种方案的路程不同,位移相同
C.研究哪种方案用时最短,汽车不可以视为质点
D.以地面为参考系,乘坐汽车的游客是静止的
【答案】B
【详解】A.17:12指的是一瞬间,是时刻,故A错误;
B.位移是从起点指向终点的有向线段,由于起点和终点是确定的,所以无论选择哪条路线,路程不同,但位移都是相同的,故B正确;
C.研究哪种方案用时最短,汽车的大小、形状等都可以忽略不计,可以将行驶中的汽车视为质点,故C错误;
D.以地面为参考系,乘坐汽车的游客是运动的,故D错误。
故选B。
5.2026年某高铁从沈阳北站8:00发车,9:30到达大连北站,沈阳北站与大连北站两地直线距离约350km,该次列车实际运行路径长度380km。下列说法正确的是( )
A.“8:00”表示时间间隔 B.“9:30”表示时刻
C.该过程的位移大小为380km D.该过程的路程为350km
【答案】B
【详解】A.“8:00”是列车发车的瞬时时间点,属于时刻,不是时间间隔,故A错误;
B.“9:30”是列车到达大连北站的瞬时时间点,属于时刻,故B正确;
C.位移大小为初末位置之间的直线距离,本次列车位移大小为350km,故C错误;
D.路程为物体实际运动路径的长度,本次列车路程为380km,故D错误。
故选B。
6.我国西藏吉隆近期发生的跨境泥石流灾害造成了重大人员伤亡。事件发生于2026年8月26日上午10时52分,泥石流于10时59分冲击吉隆口岸,全程约7分钟。截至9月2日12时,灾害已致21人遇难,541人失联。下列说法中正确的是( )
A.2026年8月26日上午10时52分是指时间
B.10时59分是指时间
C.7分钟是指时刻
D.9月2日12时是指时刻
【答案】D
【详解】时刻是时间轴上的一个点,对应某一瞬时;时间一般指时间轴上的一段,对应两个时刻的间隔。
A.2026年8月26日上午10时52分是灾害发生的瞬时,对应时间轴上的点,属于时刻,故A错误;
B.10时59分是泥石流冲击口岸的瞬时,对应时间轴上的点,属于时刻,故B错误;
C.7分钟是泥石流从发生到冲击口岸的过程对应的时间间隔,属于时间,故C错误;
D.9月2日12时是统计遇难失联人数的瞬时,对应时间轴上的点,属于时刻,故D正确。
故选D。
题型3 速度(共3小题)
【模型】理解平均速度和瞬时速度的概念,知道速率和平均速率的区别。
【方法】平均速度定义式适用于所有运动,平均速度为矢量,方向与位移方向相同。
瞬时速度是某一时刻 / 某一位置的速度,描述物体瞬间运动快慢和方向,选取非常小的时间内的平均速度来表示,体现极限思想。瞬时速度的大小叫速率,路程与时间的比值叫作平均速率。
7.人工智能时代的到来,扫地机器人已进入千家万户。扫地机器人可以预约工作时间并定时完成工作。小明同学预约机器人早上9∶00开始工作,一个小时完成清扫,图甲、图乙为机器人采用的两种寻路方式的运动轨迹,扫地机器人均从家中的某位置出发,扫地完成后再回到初始位置。下列说法正确的是( )
A.“9∶00”指的是时间间隔
B.两种寻路方式的平均速率相等。
C.扫地机器人在躲避障碍的过程中可以看成质点
D.两种寻路方式的平均速度都等于0
【答案】D
【详解】A.题目中“9∶00”指的是预约机器人开始工作时的瞬间,而时间间隔指的是一段时间,故A错误;
B.平均速率的定义为物体运动路程和所用时间的比值,题目中路程不同,所以平均速率不相等,故B错误;
C.扫地机器人的体积和形状在躲避障碍时不能被忽略,所以不符合看成质点的条件,故C错误;
D.平均速度的定义为物体运动位移和所用时间的比值,题目中扫地机器人都是从某位置回到初始位置,位移为,所以平均速度为0,故D正确。
故选D。
8.某物体沿着直线运动,先以大小为的平均速度向右运动,再以大小为的平均速度向左运动,则该物体全过程的平均速度大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】物体向右运动阶段,所用时间
向左运动阶段,所用时间
全过程总时间
取向右为正方向,全过程总位移,位移大小为
全过程平均速度大小
故选B。
9.广深高速公路总长为122.8km,在某路段上,分别有如图所示的甲、乙两块告示牌,告示牌上各数字的意思是( )
A.甲是指位移,乙是指平均速度 B.甲是指路程,乙是指平均速度
C.甲是指路程,乙是指瞬时速度 D.甲是指位移,乙是指瞬时速度
【答案】C
【详解】告示牌上各数字中,甲指所在处到目标地点的路程,乙指允许汽车行驶的最大瞬时速度。
故选C。
题型4 加速度(共3小题)
【模型】能利用加速度的定义式计算。
【方法】加速度是描述物体速度变化的快慢和方向的物理量。会计算速度变化量的大小和方向,然后利用加速度的定义来计算。
10.在物理学的重大发现中科学家们总结出了许多物理学方法,如控制变量法、极限思想法、类比法、微元法、科学假设法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述正确的是( )
A.在物理学中,突出问题的主要因素,忽略次要因素,这种研究方法叫科学假设法
B.由速度可知,当趋于零时,v表示物体的瞬时速度,这里采用了极限思想
C.加速度是用微元法定义的物理量,加速度与速度的变化量成正比
D.速度是用比值法定义的物理量,速度与位移成正比
【答案】B
【详解】A.突出问题主要因素、忽略次要因素的研究方法是建立物理模型法,科学假设法是针对未知现象先提出合理假设再验证的研究方法,故A错误;
B.当趋于零时,平均速度可以表示物体的瞬时速度,该定义采用了极限思想,故B正确;
C.加速度是用比值定义法得到的物理量,加速度由物体所受合外力和自身质量决定,与速度变化量无正相关关系,故C错误;
D.速度是用比值定义法得到的物理量,速度是描述物体运动快慢的固有属性,与位移无正相关关系,故D错误。
故选B。
11.一个物体自原点开始在x轴上运动,其初速度,加速度,在加速度不断减小直至为0的过程中,物体的( )
A.速度不断减小,位移不断减小
B.速度不断减小,位移不断增大
C.速度不断增大,当时,速度达到最大值,位移持续增大
D.速度不断增大,当时,速度达到最大值,位移达到最大值
【答案】C
【详解】AB.初速度、加速度,说明速度与加速度方向相同,加速度减小的过程中速度仍不断增大,且速度方向始终为正,位移持续增大,故AB错误;
CD.加速度与速度同向,只要速度就持续增大,当时速度不再增加,达到最大值,此后物体以最大速度沿正方向匀速运动,位移持续增大,故C正确,D错误。
故选C。
12.蹦床运动员从高处自由落下,以v1=8m/s的竖直速度着网,与网作用后,沿竖直方向以v2=10m/s的速度弹回。已知运动员与网接触的时间Δt=0.9s。则运动员在与网接触这段时间内平均加速度的大小和方向为( )
A.20m/s2,方向竖直向上 B.20m/s2,方向竖直向下
C.22m/s2,方向竖直向上 D.22m/s2,方向竖直向下
【答案】A
【详解】规定竖直向上为正方向,运动员着网时初速度方向向下,故,弹回时末速度方向向上,故,根据加速度定义式
结果为正,说明加速度方向与规定的正方向一致,即竖直向上,大小为。
故选A。
题型5 x-t图像(共3小题)
【模型】会利用x-t图像、v-t图像描述简单的直线运动。
【方法】x-t 图像(位移 — 时间图像)
核心要点
1. 纵坐标:位移 x(不是路程!),表示相对于原点的位置
2. 斜率 = 瞬时速度
- 斜率大小:速度大小
- 斜率正负:速度方向
- 水平直线(斜率 = 0):**v=0,静止**
- 倾斜直线:**匀速直线运动**(斜率不变,速度恒定)
- 曲线:斜率变化 → 速度变化,**变速运动**
3. 交点:同一时刻,两物体位移相等 → 相遇
4. 截距
- t=0 截距:初位置
- x=0 截距:回到原点的时刻
5. x-t 图像不是物体实际运动轨迹!
例:x-t 图一条斜向下直线,只是代表向负方向匀速,不是物体沿斜线跑。
13.随着人工智能的发展,医用智能机器人的研发实现技术突破,多款国产设备落地临床应用。图(a)所示的医用智能机器人在巡视中沿医院走廊做直线运动,图(b)是该机器人在某段时间内的位移-时间图像(20 s~30 s的图线为曲线,其余为直线),则( )
A.机器人在0~10 s内的位移大小为7 m
B.0~10 s内,机器人做加速直线运动
C.10~30 s内,机器人的平均速度大小为0.35 m/s
D.机器人在5 s末的速度与15 s末的速度相同
【答案】C
【详解】A.由图可知,0时刻机器人的位置坐标为2m,10s末位置坐标为7m,因此0~10s内的位移大小为,故A错误;
B.图像的斜率表示速度,图像中的图线为倾斜直线,斜率恒定,说明机器人的速度不变,做匀速直线运动,故B错误;
C.10s末机器人位置为7m,30s末位置为0,因此10~30s内的位移大小为7m,总时间为20s,平均速度大小为,故C正确;
D.图像的斜率正负表示速度方向,5s末的速度方向为正方向,15s末的速度方向为负方向,二者速度方向相反,速度不相同,故D错误。
故选C。
14.甲、乙两机器人(可视为质点)在同一直线上运动,它们运动的x-t图像如图所示,其中乙对应的图线是抛物线的一部分,以甲的出发点为原点,出发时刻为计时起点,则( )
A.甲比乙先出发,乙始终沿正方向运动
B.从开始运动到t1时刻甲、乙两机器人的位移相等,t1时刻速度相等
C.t1到t2时间内某时刻两机器人的速度相同
D.t1到t2时间内机器人乙的平均速度大于机器人甲的平均速度
【答案】C
【详解】A.由图可知,甲从计时起点开始运动,乙在时才从原点开始运动,因此甲比乙先出发;乙的图像为斜率先为正逐渐减小变为负,说明乙的速度先沿正方向后沿负方向,故A错误;
B.甲、乙均从原点出发,且时刻两图线相交,说明此时两机器人的位置相同,因此从各自开始运动到时刻的位移相等;图像的斜率表示速度,时刻乙图线的斜率大于甲图线的斜率,因此两机器人的速度不相等,故B错误;
C.在时刻,乙图线的斜率大于甲图线的斜率,即;在时刻,乙到达抛物线最高点,有,而甲的速度仍为正,即。乙图线的斜率在到之间连续减小,因此该时间段内必有某一时刻两图线斜率相同,即两机器人的速度相同,故C正确;
D.甲、乙在和时刻的位置分别相同,故两机器人在该时间段内的位移相等,根据平均速度公式有
两机器人的平均速度相等,故D错误。
故选C。
15.如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图,其中B为一个能发射超声波的固定小盒子,工作时小盒子B向匀速直线运动的被测小车发出短暂的超声波脉冲,脉冲被小车反射后又被小盒子 B接收。从小盒子B发射第一列超声波开始计时,经Δt时间再次发射第二列超声波,图乙是连续两次发射的超声波的x-t图像,图中t₁和t₂为已知量。则( )
A.第一列超声波脉冲于t=t1时被反射
B.第一列超声波脉冲于 时被反射
C.小车速率为
D.超声波的速率为
【答案】D
【详解】AB.第一列超声波在发射,时刻接收到回波,故反射时刻为,故A和B错误;
C.第一次超声波与小车相遇的时刻为,第一次相遇时小车位置为, 第二次超声波与小车相遇的时刻为,第二次相遇时小车位置为,则两次间隔,小车位移为,故车速,故C错误;
D.第二列超声波于发射,收到回波,往返总传播时间为,相遇时小车距离B的距离为,则声速,故D正确;
故选D。
提升·进阶突破
题型6基本物理概念的理解和应用(共3小题)
【模型】先确定参考系→建立坐标系→用物理量描述:位置、位移、时间、速度、加速度
【方法】
1. 理想化模型法:质点,抓住主要因素,忽略次要
2.
比值定义法: ,;被定义量不由公式里的量决定
3. 矢量法:位移、速度、加速度都是矢量,计算要关注方向(正负号)
4. 图像法:x-t、v-t,把运动信息可视化,快速判断运动性质
5.
微元思想:瞬时速度本质(),平均速度无限接近瞬时速度
16.(多选)汽车从制动到停止共用了5s。这段时间内,汽车每1s前进的距离分别是9m、7m、5m、3m、1m。下列说法正确的是( )
A.前2s内汽车位移的大小为16m
B.前2s内汽车平均速度的大小为16m/s
C.第3s内汽车位移的大小为3m
D.第3s内汽车平均速度的大小为5m/s
【答案】AD
【详解】AB.前2s内汽车位移的大小为
前2s内汽车平均速度的大小为,故A正确,B错误;
CD.第3s内汽车位移的大小为5m,第3s内汽车平均速度的大小为,故C错误,D正确。
故选AD。
17.(多选)借助运动传感器可用计算机测出物体运动的速度。如图所示,传感器由两个小盒子A,B组成,A盒装有红外线发射器和超声波发射器,它装在被测小车上,每隔1s可同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲;B盒固定不动且装有红外线接收器和超声波接收器,B盒收到红外线脉冲时开始计时(红外线速度为,红外线的传播时间可以忽略不计),收到超声波脉冲时计时停止。在某次测量中,B盒第一次记录到的收到红外线脉冲和收到超声波脉冲的时间差为0.15s,B盒第二次记录到的收到红外线脉冲和收到超声波脉冲的时间差为0.20s,根据超声波速度,可以判定( )
A.当第1次发射脉冲时,小车距B盒的距离51m
B.当第2次发射脉冲时,小车距B盒的距离68m
C.该小车运动的速度大小为
D.该小车运动方向是靠近B盒
【答案】AB
【详解】红外线传播时间可忽略,因此B盒收到红外线脉冲的时刻即可视为小车发射脉冲的时刻;B盒收到红外线与超声波的时间差,即为超声波从A传到B的时间。
A.第1次发射脉冲时,超声波传播时间,则小车距B盒的距离为,故A正确;
B.第2次发射脉冲时,超声波传播时间,此时小车距B盒的距离为,故B正确;
C.两次发射脉冲的时间间隔为,则小车运动速度大小为,故C错误;
D.由于,小车距B盒越来越远,故小车运动方向为远离B盒,故D错误。
故选AB。
18.(多选)汽车的初速度是,经过一段时间后速度变为,用表示时间内速度的变化量,下图中能正确表示汽车运动时各量关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【详解】根据,可知无论汽车加速还是减速,速度变化量的方向与加速度方向均相同。若,汽车加速,与同向;若,汽车减速,与反向。
故选AD。
题型7运动的图像的认识和简单应用(共3小题)
【模型】核心模型思想:运动图像不是物体运动轨迹,是用数学图像模型描述运动规律,属于物理模型中的数学模型,把复杂运动信息转化为直观图像,方便分析。
【方法】
· 构建思路:把位移、速度随时间变化的函数关系,画成图像;用图像上的点、线、斜率、面积这些几何量,对应物理量。
· 易错模型误区: \(x-t\) 图曲线≠物体曲线运动; \(v-t\) 图也不是运动轨迹; 图像只描述一维直线运动的物理量随时间变化。
19.(多选)甲、乙两台四足机器人在平直测试跑道上从同一起点同时出发,沿同一方向运动,它们运动的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.乙减速阶段的加速度大小为0.6m/s2
B.时甲、乙再次相遇
C.时乙的速度大小为2m/s
D.0~8s内甲、乙间最远距离为14m
【答案】CD
【详解】A.乙减速阶段的加速度大小为,故A错误;
B.根据题图可知时间内乙的速度一直大于甲的速度,甲、乙两台四足机器人在平直测试跑道上从同一起点同时出发,则时乙在甲的前方,故B错误;
C.时乙的速度大小为,故C正确;
D.时甲乙速度相等,此时距离最大,根据图像与轴围成面积表示位移可知0~8s内甲、乙间最远距离为,故D正确。
故选CD。
20.(多选)某物体沿直线运动的图像如图所示,由图可以看出( )
A.0~8s内,物体做往复运动
B.物体在2s末回到出发点
C.物体加速度始终不变
D.物体在6s末离出发点最远
【答案】AD
【详解】ABD.由图可知,物体先向正方向加速,向正方向减速,末速度方向改变,离出发点最远,向负方向加速,向负方向减速,末回到出发点,重复的运动,则0~8s内,物体做往复运动,且末与末位移相同,均离出发点最远,故AD正确,B错误;
C.根据图像的斜率表示加速度,由图可知,物体加速度改变,故C错误。
故选AD。
22.(多选)如图所示的位置-图像和速度-图像为甲、乙、丙、丁四艘船在海面航行的运动情况,则下列说法正确的是( )
A.甲船做直线运动,乙船也做直线运动
B.时间内,乙船的平均速率等于甲船的平均速率
C.丙、丁两船在时刻一定相距最近
D.时间内,丙船的平均速度大于丁船的平均速度
【答案】AB
【详解】A.位置—时间图像表示位置随时间的变化关系,不是运动轨迹。甲、乙两船均做直线运动,甲船做匀速直线运动,乙船做变速直线运动,A正确;
B.在时间内,甲、乙两船的位置均沿正方向变化,没有反向运动,且初、末位置分别相同,因此两船的路程相等。平均速率等于路程与所用时间之比,两船所用时间相同,故平均速率相等,B正确;
C.在时刻,丙、丁两船的速度相等,但速度—时间图像不能给出两船的初始位置,因而不能断定此时两船相距最近。即使两船从同一位置沿同一直线同向出发,在时间内丁船的速度始终大于丙船,两船间距逐渐增大,此时也不是相距最近,C错误;
D.速度—时间图线与时间轴所围的面积表示位移。在时间内,丙船图线下的面积小于丁船图线下的面积,故丙船的位移小于丁船。由平均速度等于位移与所用时间之比可知,丙船的平均速度小于丁船,D错误。
故选AB。
题型8打点计时器的基本应用(共3小题)
【模型】交流电周期固定,打点时间间隔固定,纸带记录物体在不同时刻的位置。
【方法】
22.打点计时器和数字计时器是高中物理研究物体运动中重要的实验仪器,下图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的打点计时器,图丙为连接光电门的数字计时器。请回答下面的问题:
(1)图甲是_____(填“电磁”或“电火花”)打点计时器,电源采用的是_____(填“交流”、“交流”、“四节干电池”),电源频率为时,每隔_____打一次点;
(2)图丙中,若已知物体挡光宽度为,物体经过光电门用时,则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为_____;
【答案】(1) 电磁 交流
(2)
【详解】(1)[1][2]图甲的打点计时器带有振针、复写纸、永久磁铁和线圈,是电磁打点计时器,它的工作电源为低压交流电源,即交流8V;
[3]打点周期
(2)物体经过光电门的挡光时间极短,这段时间内物体的速度变化可以忽略,因此用这段极短时间内的平均速度近似代替瞬时速度,即
23.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中(所有结果保留3位有效数字):
(1)某同学用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点。测得计数点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出来。如果当时电网中交变电流的频率是50 Hz,那么计数点A、B的时间为_________
(2)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下D点时小车的瞬时速度_________。
(3)选择合适的单位长度,在图所示的坐标系中作出了小车的图线,根据图线可知小车做匀加速直线运动,其加速度_________。
(4)如果当时电网中交变电流的频率是,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比_________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2)
(3)(均可)
(4)偏小
【详解】(1)打点计时器接在频率为的交流电源上,相邻打点周期为
每两个相邻计数点之间还有四个点未画出,说明相邻计数点间有5个打点周期,因此时间间隔为
A、B为相邻计数点,因此该段时间间隔为
(2)匀变速直线运动中,某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度
打点的时刻处于、两点的时间中点,故
由纸带数据读出
代入相关数据,解得
(3)观察图像可知,图线中,处,处
则加速度大小为,保留三位有效数字取
(4)如果电网频率为,实际打点周期为
而同学按计算,使用的计算周期
因为,根据加速度计算公式,分母代入的时间间隔偏大,导致算出的加速度测量值比真实值偏小。
24.(1)如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带(纸带的右端后通过打点计时器)。从点痕的分布情况可以断定:纸带_________是匀速通过打点计时器的,纸带_________是越走越快的,纸带_________是开始越走越快,后来又越走越慢的(填编号)。
(2)如图所示是电火花计时器的示意图。电火花计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用_________(选填“交流”或“直流”)电源,当电源的频率是50 Hz时,每隔_________s打一次点。其工作时的基本步骤如下:
A.当纸带完全通过电火花计时器后,立即关闭电源
B.将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座
C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是__________________(按顺序填写步骤编号)
【答案】(1) AC/CA B D
(2) 交流 0.02 CBDA
【详解】(1)[1]打点计时器每隔相同的时间间隔在纸带上打一个点,纸带匀速运动时,相等时间间隔内的位移相等,点痕分布均匀。纸带A、C上相邻点间距均匀,故纸带A、C是匀速通过打点计时器的;
[2]纸带的右端后通过打点计时器,纸带上各点从左到右依次先后打出。纸带B上相邻点间距从左到右逐渐增大,说明相等时间间隔内位移越来越大,纸带B是越走越快的;
[3]纸带D上相邻点间距从左到右先逐渐增大后逐渐减小,说明纸带的速度先增大后减小,纸带D是开始越走越快,后来又越走越慢的。
(2)[1]电火花计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用交流电源;
[2]当电源的频率是50Hz时,每隔0.02s打一次点;
[3]实验步骤要遵循先安装器材、后进行实验的原则:先将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器(C),再将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座(B),然后接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动(D),当纸带完全通过电火花计时器后,立即关闭电源(A),故正确顺序为CBDA。
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