专题强化 x-t图像和v-t图像 学案

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名称 专题强化 x-t图像和v-t图像 学案
格式 doc
文件大小 1.4MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-11-20 17:41:10

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文档简介

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高中物理必修一素养提升学案
第一章 运动的描述
专题强化 x-t图像和v-t图像
【专题解读】
1. x-t图像是质点的位置坐标x随时间变化关系的图像; v-t图像是质点的速度随时间变化的图像。
2. x-t图像与v-t图像的比较
x-t图像 v-t图像
图像举例
坐标轴 横轴为时间t,纵轴为位移x 横轴为时间t,纵轴为速度v
图线 倾斜直线表示匀速直线运动 倾斜直线表示匀变速直线运动
斜率 表示速度 表示加速度
面积 无实际意义 图线与时间轴所围图形的面积表示位移
纵截距 表示初位置 表示初速度
交点 表示相遇 表示速度相同
联系 无论x-t图像、v-t图像是直线还是曲线,所描述的运动都是直线运动,图像的形状反映了x与t、v与t的函数关系,而不是物体运动的轨迹
3. x-t图像中的曲线问题
一般曲线 ①曲线不表示物体做曲线运动,而表示物体做变速直线运动.②一段割线的斜率等于平均速度,某点切线的斜率等于瞬时速度.③注意路程和位移的区别:0~t1时间内,路程等于位移大小(x1);0~t2时间内,路程(2x1-x2)大于位移大小(x2).
抛物线 ①如图甲,图中抛物线表示物体做匀加速直线运动;如图乙,图中抛物线表示物体做匀减速直线运动.②如图甲,加速度用Δx=aT2计算:(x3-x2)-(x2-x1)=aT2.③中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度,例如图甲中,第2s末的瞬时速度等于1~3s内的平均速度,即v2=.
4. v-t图像中的曲线问题
< > > <
加速度增大 加速度减小 加速度增大 加速度减小
曲线不表示物体做曲线运动,而表示物体做变加速直线运动
5. x-t图像和v-t图像中物体运动性质的比较
x-t图像 v-t图像
①表示物体做匀速直线运动(斜率表示速度v) ①表示物体做加速直线运动(斜率表示加速度a)
②表示物体静止 ②表示物体做匀速直线运动
③表示物体向反方向做匀速直线运动,初位置为x0 ③表示物体做减速直线运动,初速度为v0
④交点的纵坐标表示三个物体相遇时的位置 ④交点的纵坐标表示三个运动物体某时刻有共同速度
⑤t1时间内物体的位移为x1 ⑤t1时刻物体的速度为v1
【温馨提示】
对两种图像的理解
(1)x-t图像、v-t图像都不是物体运动的轨迹,图像中各点的坐标值x、v与t一一对应。
(2)x-t图像、v-t图像的形状由x与t、v与t的函数关系决定。
(3)无论是x-t图像还是v-t图像,所描述的运动都是直线运动。
【高考题剖析】
【典例】[2023全国甲]一小车沿直线运动,从t=0开始由静止匀加速至t=t1时刻,此后做匀减速运动,到t=t2时刻速度降为零.在下列小车位移x与时间t的关系曲线中,可能正确的是( D )
解析 x-t图像的斜率表示速度v,小车在0~t1时间内从静止开始做匀加速直线运动,则x-t图像的斜率从零开始不断增大;t1~t2时间内小车做匀减速直线运动至速度为零,则x-t图像的斜率不断减小至零,故D正确,A、B、C错误.
【答案】D
【命题拓展】
由选图问题(定性分析)→图像分析问题(定量计算)
t=0时刻,一小车由静止开始做直线运动,其位移x与时间t的关系如图所示.已知x-t图线由两段对称的抛物线在A点处平滑连接而成,下列说法正确的是( C )
A.小车在0~t0内做变加速直线运动
B.小车在t0~2t0内做匀加速直线运动
C.小车从x0处开始做加速度为的匀减速直线运动
D.小车在t0时刻的速度为
解析 依题意,x-t图线由两段对称的抛物线在A点处平滑连接而成,则小车在0~t0内做初速度为零的匀加速直线运动,t0~2t0内做匀减速直线运动,末速度为零,两段过程的加速度大小相等,在0~t0内,由x0=得加速度大小a=,故A、B错误,C正确;由x0=vt0得在t0时刻小车的速度为v=,故D错误.
【答案】C
【针对性训练】
1 甲、乙两位同学进行百米赛跑,假如把他们的运动近似当成匀速直线运动来处理,他们同时从起跑线起跑,经过一段时间后他们的位置如图所示,图中关于在这段时间内两人运动的位移x、速度v与时间t的关系图像,正确的是(  )
答案 B
解析 由题意知甲、乙两人都做匀速直线运动,甲与乙的速度保持不变且v乙>
v甲,在相等时间t0内x甲2 A、B两质点分别在各自的直线轨道上运动,图甲是质点A的位移随时间变化的图像,图乙是质点B的速度随时间变化的图像,下列说法中正确的是(  )
A.质点A在0~1 s内的速度为2 m/s,质点B在0~1 s内的速度也为2 m/s
B.质点A在0~2 s内的平均速度为零
C.质点A在0~1 s内的运动方向与在1~2 s内的运动方向相反
D.质点B在0~1 s内的运动方向与在1~2 s内的运动方向相反
答案 BC
解析 质点A在0~1 s内的速度为2 m/s,质点B在0~1 s内速度由0逐渐增大至2 m/s,A项错误;质点A在0~2 s内的位移为零,所以平均速度为零,B项正确;x-t图像的斜率表示质点的速度,所以,0~1 s内和1~2 s内质点A速度的大小相同,方向相反,C项正确;0~2 s内速度—时间图像在t轴的上方,速度的方向不变,D项错误。
3. 如图所示的位移—时间图像和速度—时间图像中,给出四条图线1、2、3、4代表四个不同物体的运动情况,关于它们的物理意义,下列描述正确的是(  )
A.图线1表示物体做曲线运动
B.x-t图像中t1时刻v1>v2
C.v-t图像中t5时刻物体离出发点最远
D.两图像中,t2、t4时刻分别表示2、4开始反向运动
答案 BC
解析 图线1是位移—时间图像,表示物体做变速直线运动,选项A错误;x-t图线上某点斜率的绝对值的大小表示速度的大小,所以v1>v2,选项B正确;v-t图像中0~t5时间内速度始终为正,表示物体始终沿正方向运动,所以t5时刻物体离出发点最远,选项C正确;t2时刻2开始反向运动,t4时刻4加速度方向变化但运动方向不变,选项D错误。
4 如图所示,甲图为某质点的x-t图像,乙图为某质点的v-t图像,下列关于两质点的运动情况的说法正确的是(  )
A.0~2 s内甲图质点做匀速直线运动,乙图质点做加速直线运动
B.2~3 s内甲图质点和乙图质点均静止不动
C.3~5 s内甲图质点和乙图质点均做减速运动,加速度为-15 m/s2
D.0~5 s内甲图质点的位移为-10 m,乙图质点的速度变化量为-10 m/s
答案 AD
解析 由图可知0~2 s内甲图质点做匀速直线运动,乙图质点做加速直线运动,A正确;2~3 s内甲图质点静止不动,乙图质点做匀速直线运动,B错误;3~
5 s内甲图质点反向做匀速直线运动,乙图质点做减速运动,加速度为a= m/s2=-15 m/s2,C错误;由图可知,0~5 s内甲图质点的位移为-10 m,乙图质点的速度变化量为Δv=0-10 m/s=-10 m/s,D正确。
5 某物体沿水平方向运动,规定向右为正方向,其位移—时间图像如图所示,则该物体(  )
A.在0~1 s内做曲线运动
B.在1~2 s和2~3 s内的速度方向相反
C.在1~2 s内的加速度为-4 m/s2
D.在0~3 s内的总位移为-4 m
答案 D
解析 位移—时间图像表示直线运动的规律,而不是运动的轨迹,物体在0~1 s做变速直线运动,故A错误;x-t图线斜率的正、负表示速度的方向,由题可知,1~2 s和2~3 s内速度方向相同,故B错误;由图像可知,在1~2 s内物体做匀速直线运动,故加速度大小为0,C错误;由图像可知,在0~3 s内的总位移为-4 m-0=-4 m,故D正确。
6 物体沿一条东西方向的水平线做直线运动,取向东为运动的正方向,其速度—时间图像如图所示,下列说法中正确的是(  )
A.0~2 s内,速度变化的越来越快
B.0~2 s内,加速度为6 m/s2
C.6~7 s内,做速度方向向西的加速运动
D.10~12 s内,做速度方向向东的加速运动
答案 C
解析 由题图,根据加速度的定义式a=可知,0~2 s内物体的加速度a== m/s2=3 m/s2,物体的速度均匀增大,故A、B错误;6~7 s内速度为负且增大,物体做速度方向向西的加速度运动,故C正确;10~12 s内速度为负且减小,物体做速度方向向西的减速运动,故D错误。
7 两质点A、B从同一地点开始运动的速度—时间图像如图所示,下列说法正确的是(  )
A.质点A的加速度大小为0.5 m/s2
B.t=1 s时,质点B的运动方向发生改变
C.t=2 s时,质点B的加速度方向不变
D.第2 s内,质点B的速度方向与加速度方向相同
答案 AC
解析 质点A的加速度大小为a== m/s2=0.5 m/s2,选项A正确;t=1 s时,质点B的运动方向没有改变,选项B错误;t=2 s时,质点B的速度方向改变但加速度方向不变,选项C正确;第2 s内,质点B的速度方向为负,加速度方向为正,选项D错误。
8 .如图所示为A、B两物体运动的x-t图像。下列说法中正确的是(  )
A.A物体在运动中停了6 s
B.A物体做的是折线运动
C.A、B两物体运动8 s时,在距A的出发点80 m处相遇
D.A、B两物体开始时相距100 m,同时相向运动
答案 D
解析 在2~6 s,物体A位置坐标不变,保持静止,即停止了4 s,故A错误;x-t图像的斜率表示速度,故A物体先做匀速直线运动,后静止,最后又做匀速直线运动,故B错误;t=8 s时的交点表明两物体在距A的出发点60 m处相遇,故C错误;根据图像知,两物体开始时相距100 m,速度方向相反,是相向运动,故D正确。
9 .在某次航模飞行训练中,某小组成员在某高层天台控制飞机模型完成了一次纵向飞行,记录仪记录了整个飞行过程,飞机模型相对于初始位置的位移与时间的关系如图所示,规定竖直向上为正方向,则飞机模型(  )
A.在前5 s向上加速飞行
B.在10~15 s内,速度大小为12 m/s,方向向下
C.全程的位移大小为60 m
D.在0~15 s内,平均速度为2 m/s
答案 B
解析 由题图知,0~5 s内,x-t图像为一条倾斜直线,即飞机模型做匀速直线运动,方向向上,A错误;由题图可知,5~10 s内飞机模型悬停,10~15 s内飞机下落,下落位移大小为60 m,方向向下,根据v=可知,该阶段的速度大小为12 m/s,方向向下,B正确;位移指由初位置指向末位置的有向线段,则全程的位移大小为30 m,C错误;平均速度为矢量,根据平均速度=可知,飞机模型全程的平均速度为-2 m/s,D错误。
10 甲、乙两汽车在同一条平直公路上运动,其速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示。下列说法正确的是(  )
A.两车做同向运动
B.两车做反向运动
C.甲车的加速度大小先增大后减小
D.乙车的加速度大小先减小后增大
答案AD
解析由题图知,两车运动方向相同,故A正确,B错误;v-t图像中,图线的斜率表示加速度,甲、乙两车的加速度大小均先减小后增大,故D正确,C错误。
11. 如图所示为某质点运动的速度—时间图像,下列有关质点运动情况的判断正确的是(  )
A.0~t1时间内加速度为正,质点做加速直线运动
B.t1~t2时间内加速度为正,质点做减速直线运动
C.t2~t3时间内加速度为负,质点做加速直线运动
D.t3~t4时间内加速度为负,质点做减速直线运动
答案 AC
解析0~t1时间内加速度为正,速度为正,两者方向相同,质点做加速直线运动,故A项正确;t1~t2时间内加速度为负,速度为正,两者方向相反,质点做减速直线运动,故B项错误;t2~t3时间内速度为负,加速度为负,两者方向相同,质点做加速直线运动,故C项正确;t3~t4时间内速度为负,加速度为正,两者方向相反,质点做减速直线运动,故D项错误。
12 .一质点做直线运动的速度—时间图像如图所示,则关于该质点在前3 s内的加速度a随时间t变化关系的图像,正确的是(  )
答案A
解析由题图所示的v-t图像可知,质点在0~1 s内的加速度a1== m/s2=4 m/s2,质点在1~3 s内的加速度a2== m/s2=-2 m/s2,故A正确。
13 .一枚火箭由地面竖直向上发射,其速度—时间图像如图所示,由图像可知(  )
A.0~ta时间内火箭的加速度大于ta~tb时间内火箭的加速度
B.在0~tb时间内火箭是上升的,在tb~tc时间内火箭是下落的
C.tb时刻火箭离地面最远
D.tc时刻火箭到达最高点
答案D
解析0~ta时间内图线的斜率小于ta~tb时间内图线的斜率,则0~ta时间内火箭的加速度小于ta~tb时间内火箭的加速度,故A错误;0~tc时间内速度都为正值,速度方向并未改变,说明火箭一直处于上升过程,在tc时刻火箭到达最高点,故B、C错误,D正确。
14 .质点做直线运动的v-t图像如图所示,规定向右为正方向,则关于该质点在前8 s内的运动情况,下列说法正确的是(  )
A.0~1 s内质点的加速度大小为2 m/s2
B.3~5 s内质点做减速运动
C.1~3 s内的加速度小于5~8 s内的加速度
D.1~3 s内的运动方向与3~5 s内的运动方向相同
答案 A
解析 v-t图像的斜率表示加速度,0~1 s内质点的加速度大小为a== m/s2=2 m/s2,A正确;3~5 s内质点的速度在增大,所以质点在做加速运动,B错误;1~3 s内的加速度为a== m/s2=-1 m/s2,5~8 s内的加速度为a== m/s2= m/s2,负号仅表示方向,1~3 s内的加速度大于5~8 s内的加速度,C错误;速度的正负表示运动方向,1~3 s内的运动方向与3~5 s内的运动方向相反,D错误。
15 .一质点的位移—时间图像如图所示,能正确表示该质点的速度v与时间t关系的图像是下列图中的(  )
答案 A
解析 质点在开始一段时间内的x-t图像是一条直线,其斜率不变且为负值,表示质点做匀速直线运动,速度方向与规定的正方向相反;在第二段时间内,质点处于静止状态,速度为零;在第三段时间内,图线的斜率不变且为正值,即速度不变且为正值;在第四段时间内,质点静止在出发点。综上可知,质点的v-t图像是图A,故选项A正确。
16 甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是(  )
A.在t1时刻两车速度相等
B.从0到t1时间内,两车通过的位移相等
C.从t1到t2时间内,两车平均速度相等
D.在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等
答案 CD
解析 图像的斜率表示速度,在t1时刻乙图像的斜率大于甲图像的斜率,所以乙车的速度大于甲车速度,A错误;从0到t1时间内,乙车的位移大于甲车的位移,B错误;从t1到t2时间内,两车通过的位移均为x=x2-x1,且时间相等,则平均速度相等,C正确;根据图像可知,在t1时刻乙图像的斜率大于甲图像的斜率,在t2时刻乙图像的斜率小于甲图像的斜率,在t1到t2时间内的某时刻二者的斜率相同,此时两车速度相等,D正确。
17 .如图所示为某质点的v-t图像,下列说法中正确的是(  )
A.在0~6 s内,质点做匀速直线运动
B.在t=12 s末,质点的加速度为-1 m/s2
C.在6~10 s内,质点处于静止状态
D.在第4 s末,质点运动方向改变
答案 B
解析 由v-t图像可知,在0~4 s内,质点做加速直线运动,在4~6 s内,质点做减速直线运动,故A错误;在t=12 s末,质点的加速度为a== m/s2=-1 m/s2,故B正确;在6~10 s内,质点以4 m/s的速度做匀速运动,故C错误;在0~14 s内,质点的速度都为正,一直沿正方向运动,故在4 s末速度方向没有改变,故D错误。
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