2021高考物理一轮复习第一章微专题5运动学图像问题的分析方法练习含解析教科版
微专题5 运动学图像问题的分析方法
1.只有直线运动才有x-t图像、v-t图像;v-t图像中不含出发点信息.
2.抓住斜率、截距和交点的物理意义及v-t图像面积意义.
3.对追及相遇类问题必要时可画出运动情景示意图.
1.(多选)(2019·南京师大附中模拟)如图1所示为一个质点运动的位移x随时间t变化的图像,由此可知质点在0~4s内( )
图1
A.先沿x轴正方向运动,后沿x轴负方向运动
B.一直做匀变速运动
C.t=2s时速度一定最大
D.速率为5m/s的时刻有两个
2.(2019·百校联盟金卷)如图2所示的v-t图像中,直线表示甲物体从A地向B地运动的v-t图像;折线表示同时开始运动的乙物体由静止从A地向B地运动的v-t图像.下列说法正确的是( )
图2
A.在t=4s时,甲、乙两物体相遇
B.在t=4s时,甲、乙两物体相距最远
C.在0~2s内,甲、乙两物体的加速度大小相等
D.在2~4s内,乙物体处于静止状态
3.(2020·天水一中模拟)如图3甲,一维坐标系中有一质量为m=2kg的物块静置于x轴上的某位置(图中未画出),从t=0时刻开始,物块在外力作用下沿x轴做匀变速直线运动,如图乙为其位置坐标和速率平方的关系图像,下列说法正确的是( )
图3
A.t=4s时物块的速率为2m/s
B.加速度大小为1m/s2
C.t=4s时物块位于x=4m处
D.在0.4s时间内物块运动的位移6m
4.图4为杂技运动员在训练时的照片,有一小球自由落下,落到水平桌面后反弹,如此数次落下和反弹.若规定竖直向下为正方向,碰撞时间不计,空气阻力不计,则下列v-t图像中正确的是( )
图4
5.(多选)(2019·广东惠州市第一次调研)某跳伞运动员从悬停在高空中的直升机上跳下,他从跳离飞机到落地的过程中在空中沿竖直方向运动的v-t图像如图5所示,则下列关于他的运动情况分析正确的是( )
图5
A.0~10s时间内加速度向下,10~15s时间内加速度向上
B.0~10s、10~15s时间内都做加速度逐渐减小的变速运动
C.0~10s时间内下落的距离大于100m
D.10~15s时间内下落的距离大于75m
6.(多选)(2020·山东济南市模拟)物体甲做匀变速直线运动,物体乙做匀速直线运动,它们的位移—时间图像如图6所示(t=2s时,曲线与横轴相切).下列说法正确的是( )
图6
A.t=0时,物体甲的速度大小为2m/s
B.物体甲的加速度大小为2m/s2
C.t=1s时,甲、乙两物体速度相等
D.0~2s内,乙物体的平均速度大于甲物体的平均速度
7.(多选)如图7所示,汽车以10m/s的速度匀速驶向路口,当行驶至距路口停车线20m处时,绿灯还有3s熄灭.而该汽车在绿灯熄灭时刚好停在停车线上,则汽车运动的速度(v)—时间(t)图像可能是( )
图7
8.(2019·河北石家庄市二模)a、b、c三个物体在同一条直线上运动,它们的位移-时间图像如图8所示,其中a是一条顶点坐标为(0,10)的抛物线,下列说法正确的是( )
图8
A.b、c两物体都做匀速直线运动,两个物体的速度相同
B.在0~5s内,a、b两个物体间的距离逐渐变大
C.物体c的速度越来越大
D.物体a的加速度为0.4m/s2
9.甲、乙两物体同时从同一位置出发,二者的速度随时间变化的关系如图9所示,下列说法正确的是 ( )
图9
A.0~1s时间内,甲的平均速度大小比乙的小
B.相遇前,两物体在t=1s时两物体间距离最大
C.t=2s时,甲、乙相遇
D.t=4s时,甲、乙相遇
10.如图10所示,两条曲线为汽车a、b在同一条平直公路上的速度-时间图像,已知在t2时刻两车相遇,下列说法中正确的是( )
图10
A.a车速度先减小后增大,b车速度先增大后减小
B.t1时刻a车在前,b车在后
C.t1~t2时间内,a、b位移相同
D.a车加速度先减小后增大,b车加速度先减小后增大
11.(2019·河北石家庄市一模)如图11所示为甲、乙两物体在同一直线上做匀变速直线运动的位移-时间图像,两图像相切于A点,其坐标为(2.0,4.0).已知甲物体的初速度为零,乙物体的加速度大小为1m/s2,下列说法正确的是( )
图11
A.甲物体的加速度大小为4m/s2
B.甲、乙两物体的加速度方向相同
C .乙物体的初速度大小为4m/s
D .t =0时刻,甲、乙两物体相距6m
12.货车和客车在公路上同一车道行驶,客车在前,货车在后,突然出现紧急情况,两车同时刹车,刚开始刹车时两车相距30m ,刹车过程中两车的v -t 图像如图12所示,则下列判断正确的是( )
图12
A .在t =10s 时刻两车发生追尾事故
B .在t =10s 时刻之前两车发生追尾事故
C .两车不会追尾,在t =10s 时刻两车相距50m
D .两车会在客车停止之后发生追尾事故
13.如图13所示,甲、乙分别为某物体在0~t 时间内运动的x -t 图像和v -t 图像,由图可知,在0~t 时间内( )
图13
A .物体做的是曲线运动
B .物体做加速度越来越小的运动
C .甲图中t 2时刻,图线的斜率为v 0
2
D .x 1-x 0>
v 0t
2
答案精析
1.CD [由题图可知正向位移减小,故质点一直朝着负方向运动,A 错误;图像的斜率表示速度大小,故斜率先增大后减小,说明质点速率先增大后减小,即质点先做加速运动后做减速运动,故质点是做变速运动,但不是做匀变速直线运动,t =2s 时,斜率最大,速度最大,B 错误,C 正确;因为斜率先增大后减小,并且平均速度为5m/s ,故增大过程中有一时刻速度为5m/s ,减小过程中有一时刻速度为5m/s ,共有两个时刻速度大小为5m/s ,D 正确.] 2.B [根据v -t 图线与坐标轴所围“面积”表示位移,可得t =4s 时,甲的位移和乙的位移不相等,刚开始甲的速度最大,故是乙追甲,当两者速度相等时,甲、乙相距最远,A 错误,B 正确;根据加速度的定义可得,在0~2s 内,甲物体的加速度为a 甲=60-802m/s 2
=-
10m/s 2,乙物体的加速度为a 乙=40-02m/s 2=20m/s 2
,两者的加速度大小在这段时间内不相等,
C 错误;在2~4s 内,乙物体处于匀速运动状态,
D 错误.]
3.A [由x -x 0=v 22a
,结合题图可知物块做匀加速直线运动,加速度a =0.5m/s 2
,初位置x 0
=-2m ,t =4s 时物块的速率为v =at =0.5×4m/s=2m/s ,A 正确,B 错误;由x -x 0=12at 2
,
得t =4s 时物块位于x =2m 处,C 错误;由x =12at 2,在0.4s 时间内物块运动的位移x =
1
2×0.5×0.42
m =0.04m ,D 错误.]
4.B [小球自由落下,落到水平桌面后反弹,速度变为负值,v -t 图像中正确的是图B.] 5.ABC [由题图可知0~10s 时间内加速度方向向下,大小逐渐减小,10~15s 时间内加速度方向向上,大小也逐渐减小,A 、B 正确;由题图像的面积可得,0~10s 时间内位移大于100m,10~15s 时间内位移小于75m ,C 正确,D 错误.]
6.BC [t =2s 时,曲线与横轴相切,可知此时甲的速度为零,研究甲运动的逆过程,2s 内的位移为4m ,根据x =12at 2可知加速度a =2m/s 2
,v =at =4m/s ,即t =0时,物体甲的速度
大小为4m/s ,物体甲的加速度大小为2m/s 2
,选项A 错误,B 正确;t =1s 时,物体甲的速度
v 1=at 1=2m/s ;乙的速度v 乙=
Δx Δt =4
2
m/s =2m/s ,即t =1s 时,甲、乙两物体速度相等,选项C 正确;0~2s 内,甲物体的平均速度v 甲=4+0
2m/s =2m/s ,故乙物体的平均速度等于甲
物体的平均速度,选项D 错误.]
7.BC [在v -t 图像中,图线与时间坐标轴所围“面积”表示位移.A 、D 图中v -t 图像的“面积”均小于20m ,A 、D 错误;B 中v -t 图像的“面积”可能等于20m ,B 正确;C 中v -
t 图线与时间轴所围“面积”正好等于20m ,C 正确.]
8.B [x -t 图像的斜率表示速度,b 和c 为直线,斜率恒定,b 、c 做匀速直线运动,但斜率正负不同,即速度方向不同,A 、C 错误;a 的切线的斜率为正,即速度为正,b 的斜率为负,即速度为负,所以两者反向运动,故两物体间的距离越来越大,B 正确;因为a 是一条抛物线,即满足x =x 0+kt 2
,可知物体a 做匀加速直线运动,因为抛物线经过(0,10)点和(5,20)点,故x =10+0.4t 2
,所以a =0.8m/s 2
,D 错误.]
9.D [0~1s 时间内,由题图知,甲的平均速度v 甲=-2+02
m/s =-1m/s ,乙的平均速度v
乙
=0+12
m/s =0.5m/s ,甲的平均速度大小比乙的大,故A 错误;相遇前,两物体速度相等时
距离最大,则在t =2s 时两物体间距离最大,故B 、C 错误;设经过时间t ,甲、乙相遇,则有12a 乙t 2-(v 0t +12a 甲t 2)=0,由题图可知,a 甲=2m/s 2,a 乙=1m/s 2
,v 0=-2m/s ,代入上式解得t =4s ,故D 正确.]
10.D [由v -t 图像可知a 车速度先增大后减小,而b 车速度先减小后增大,A 错误;t 1~
t 2时间内,a 车位移大于b 车位移,而t 2时刻两车相遇,所以t 1时刻a 车在后b 车在前,B 、
C 错误;v -t 图像的斜率的绝对值表示加速度的大小,故a 车加速度先减小后增大,b 车加速度也先减小后增大,故
D 正确.]
11.D [设图像对应的甲物体的位移表达式为x 甲=12a 甲t 2
,将A 点的坐标(2.0,4.0)代入可
得a 甲=2m/s 2
,选项A 错误;根据位移-时间图像斜率表示速度可知,甲物体做匀加速直线运动,乙物体做匀减速直线运动,两物体的加速度方向相反,选项B 错误;设乙物体的初速度v 0,根据题述两图像在A 点相切可知,a 甲t =v 0-a 乙t ,将t =2.0s 代入可得v 0=6m/s ,选项C 错误;设乙物体的初位置为x 0,t 时刻的位置坐标x =x 0+v 0t -12a 乙t 2
,将A 点的坐标
(2.0,4.0)代入可得4.0=x 0+6×2.0-12×1×2.02
,解得:x 0=-6m ,即t =0时刻,甲、乙
两物体相距6m ,选项D 正确.]
12.D [由题可知,客车在前,货车在后,且t =10s 之前,v 客>v 货,故t =10s 时,两者相距最远.当t =10s 时,由题图可求得两车速度均为20m/s ,前10s 内货车的位移x 货
=
20+30×10
2
m =250m ,客车的位移x 客=
20+40×10
2
m =300m ,则在t =10s 时刻两车
间的距离为300m -250m +30m =80m ,故A 、B 、C 错误;当t =20s 客车停下来时,根据对称性可知,此时两车的距离与t =0时的距离相同,不会追尾,由题图可知刹车后,货车的位移
x 货′=
30×302m =450m ;客车的位移x 客′=20×40
2
m =400m ;x 货′-x 客′=50m>x 0=30m ,
所以会发生追尾,故D 正确.]
13.C [x -t 图像和v -t 图像只能用来描述物体的直线运动,故A 错误;由题图乙可知,物体做加速度恒定的直线运动,故B 错误;题图甲中图像的斜率表示物体运动的速度,由题图乙可知,题图甲中t 2时刻,图线的斜率为v 0
2,故C 正确;根据题图甲可知,物体从坐标x 0
位置出发做直线运动,t 时刻运动到x 1位置,位移为x =x 1-x 0,根据题图乙可知x =
v 0t
2
,即
x 1-x 0=v 0t
2
,故D 错误.]