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专题1.3 运动图像的理解和运用(解析版)

高考物理备考微专题精准突破专题1.3运动图像的理解和运用【专题诠释】1.x -t 图像(1)物理意义:反映了物体做直线运动的位移随时间变化的规律.(2)图线斜率的意义①图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小.②切线斜率的正负表示物体速度的方向.2.v -t 图像(1)物理意义:反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律.(2)图线斜率的意义①图线上某点切线的斜率的大小表示物体加速度的大小.②图线上某点切线的斜率的正负表示物体加速度的方向3.a -t 图像(1)物理意义:反映了做直线运动的物体的加速度随时间变化的规律.(2)图象斜率的意义:图线上某点切线的斜率表示该点加速度的变化率.(3)包围面积的意义:图象和时间轴所围的面积,表示物体的速度变化量【高考引领】【2019·浙江选考】一辆汽车沿平直道路行驶,其v –t 图象如图所示。

在t =0到t =40s 这段时间内,汽车的位移是()A .0B .30mC .750mD .1200m【命题立意】考察v -t 图像面积的物理意义。

【答案】C【解析】在v –t 图像中图线与时间轴围成的面积表示位移,故在40s 内的位移为()()1104030m 750m 2x =⨯+⨯=,C 正确。

【2018·新课标全国II卷】甲、乙两汽车同一条平直公路上同向运动,其速度–时间图象分别如图中甲、乙两条曲线所示。

已知两车在t2时刻并排行驶,下列说法正确的是()A.两车在t1时刻也并排行驶B.t1时刻甲车在后,乙车在前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【命题立意】考察利用v-t图像分析追击相遇问题【答案】BD【解析】v–t图象中图象包围的面积代表运动走过的位移,两车在t2时刻并排行驶,利用逆向思维并借助于面积可知在t1时刻甲车在后,乙车在前,故A错误,B正确;图象的斜率表示加速度,所以甲的加速度先减小后增大,乙的加速度也是先减小后增大,故C错D正确。

【2018·新课标全国III卷】甲乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动。

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,两车走过的路程相等C.从t1到t2时间内,两车走过的路程相等D.从t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等【命题立意】考察利用.x-t图像分析追击相遇问题【答案】CD【解析】根据位移图象的物理意义可知,在t1时刻两车的位置相同,速度不相等,乙车的速度大于甲车的速度,选项A错误;从0到t1时间内,乙车走过的路程大于甲车,选项B错误;从t1到t2时间内,两车都是从x1位置走到x2位置,两车走过的路程相等,选项C正确;根据位移图象的斜率等于速度可知,从t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等,选项D正确。

【技巧方法】(1)无论是x -t 图象还是v -t 图象都只能描述直线运动。

(2)x -t 图象和v -t 图象都不表示物体运动的轨迹。

(3)x -t 图象和v -t 图象的形状由x 与t 、v 与t 的函数关系决定。

(4)根据斜率判断物体的运动状况,根据位移图像斜率判断速度变化情况、根据速度图像斜率判断加速度变化情况。

【最新考向解码】【例1】(2019·广西桂林、贺州、崇左高三下学期3月联合调研)甲、乙两辆汽车在同一平直公路上行驶,在t =0时刻两车正好相遇,在之后一段时间0~t 2内两车的速度—时间图象(v -t 图象)如图所示,则在0~t 2这段时间内有关两车的运动,下列说法正确的是()A .甲、乙两辆车运动方向相反B .在t 1时刻甲、乙两车再次相遇C .乙车在0~t 2时间内的平均速度小于v 1+v 22D .在t 1~t 2时间内乙车在甲车前方【答案】C 【解析】由图象可知,二者速度均为正值,即二者均向正方向运动,故甲、乙两辆车运动方向相同,A 错误;由图象可知,在0~t 1时间内,两车的位移不相等,即在t 1时刻甲、乙两车没有相遇,故B 错误;若乙车在0~t 2时间内做匀变速运动,则平均速度为v 1+v 22,如图所示,由图线与t 轴围成的“面积”代表“位移”可知,乙车在这段时间内的平均速度小于v 1+v 22,故C 正确;由于t =0时两车位置相同,又由图线与t 轴围成的“面积”代表“位移”,可知在0~t 2时间内甲车的位移一直大于乙车的位移,故在0~t 2时间内甲车一直在乙车前方,故D 错误。

【例2】(2019·河北高三上学期高中联考)甲、乙两物体沿同一直线运动,运动过程的位移—时间图象如图所示,下列说法正确的是()A .0~6s 内甲物体做匀变速直线运动B .0~6s 内乙物体的速度逐渐减小C .0~5s 内两物体的平均速度大小相等D .0~6s 内存在某时刻两物体的速度大小相等【答案】D 【解析】0~6s 内甲物体的x -t 图象为直线,表示甲物体做匀速直线运动,A 错误;x -t 图象的斜率表示速度,由图象可知,乙物体的x -t 图象的斜率逐渐增大,即乙物体的速度逐渐增大,B 错误;0~5s 内甲物体的位移为5m ,平均速度为v 甲=1m/s ,乙物体的位移为-3m ,平均速度为v 乙=-0.6m/s ,C 错误;由甲、乙物体的x -t 图象可知,在0~6s 内,甲、乙的位移大小相等,则0~6s 内甲、乙两物体的平均速度大小相等,0~6s 内,甲物体做匀速直线运动,乙物体做速度连续变化的加速运动,故在0~6s 内一定存在某时刻,两物体的速度大小相等,大小等于甲做匀速直线运动的速度,故D 正确。

【例3】(2019·福建莆田高三上学期期末)运动学中有人认为引入“加速度的变化率”没有必要,然而现在有人指出“加速度的变化率”能引起人的心理效应,车辆的平稳加速(即加速度基本不变)使人感到舒服,否则人会感到不舒服,关于“加速度的变化率”,下列说法正确的是()A .从运动学角度的定义,“加速度的变化率”的单位应是m/s 3B .加速度的变化率为0的运动是匀速直线运动C .若加速度与速度同方向,如图所示的a -t 图象,表示的是物体的速度在减小D .若加速度与速度同方向,如图所示的a -t 图象,已知物体在t =0时速度为5m/s ,则2s 末的速度大小为8m/s【答案】AD【解析】“加速度的变化率”是指加速度的变化与所用时间的比值,即Δa Δt,a 的单位是m/s 2,t 的单位是s ,则Δa Δt的单位为m/s 3,故A 正确;加速度的变化率为0是指加速度保持不变,如果加速度为0,则物体做匀速直线运动,如果加速度不为0,则物体做匀变速直线运动,故B 错误;若加速度与速度同方向,则物体做加速运动,如题图所示,加速度减小,则物体速度增加得慢了,但仍在加速,故C 错误;根据v -t 图象可知,图象与时间轴所围图形的面积表示物体的位移,同理在a -t 图象中图象与时间轴所围图形的面积表示物体速度的变化量,即Δv ,则得:Δv =12×2×3m/s =3m/s ,由于加速度与速度同方向,故物体做变加速直线运动,已知初速度为5m/s ,则物体在2s 末的速度为8m/s ,故D 正确。

【微专题精练】1.(2019·天水一中模拟)如图甲,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关系图象,下列说法正确的是()A .t =4s 时物块的速率为2m/sB .加速度大小为1m/s 2C .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【答案】:A 【解析】:由x -x 0=v 22a,结合图象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 =12×0.5×0.42m =0.04m ,D 错误.2.如图所示是某质点做直线运动的v -t 图象,由图可知这个质点的运动情况是()A.前5s 质点静止B.5~15s 内质点做匀加速运动,加速度为1m/s 2C.15~20s 内质点做匀减速运动,加速度为-3.2m/s 2D.15s 末质点离出发点最远,20s 末质点回到出发点【答案】C【解析】由图象可知,质点前5s 做的是匀速运动,选项A 错误;5~15s 内做匀加速运动,加速度为0.8m/s 2,选项B 错误;15~20s 内做匀减速运动,其加速度为-3.2m/s 2,选项C 正确;质点在20s 末离出发点最远,质点做的是方向不变的直线运动,选项D 错误。

3.(2019·湖南益阳市高三期末)甲、乙两辆车初始时相距1000m ,甲车在后,乙车在前,在同一条公路上做匀变速直线运动,它们的速度时间—图象如图所示,则下列说法正确的是()A .两辆车在t =36s 时速度相等B .乙车比甲车早出发8sC .两辆车不会相撞D .甲车停下时,甲车在乙车前边191m 处【答案】AC 【解析】由题图可知,甲车做匀减速直线运动,有v 甲=v 0+at =50-t ,乙车做匀加速直线运动,有v 乙=12(t -8)。

当两车速度相等时,有50-t =12(t -8),解得t =36s ,同时解得共同速度v 共=50-t =14m/s ,A 正确;乙车比甲车晚出发8s ,B 错误;如果两车速度相等时,甲车还未追上乙车,甲、乙两车就不会相撞,t =36s 时,甲车的位移x 甲=v 0+v 共2t =50+142×36m =1152m ,乙车的位移x 乙=v 共2(t -8s)=142×(36-8)m =196m ,因为x 乙+1000m >x 甲,所以两车不会相撞,C 正确;甲车停下来时,甲车的位移x 甲′=v 02t 甲=502×50m =1250m ,乙车的位移x 乙′=v 22(t 甲-8s)=212×42m =441m ,两车之间的距离s =x 乙′+1000-x 甲′=191m ,即甲车在乙车后边191m 处,D 错误。

4.(2019·百校联盟金卷)如图所示的v -t 图象中,直线表示甲物体从A 地向B 地运动的v -t 图象;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 图象.下列说法正确的是()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【答案】:B 【解析】:据v -t 图象与坐标轴所围成的面积表示位移,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,选项C 错误;在2~4s 内,乙物体处于匀速运动状态,D 错误.5.甲、乙两人同时同地出发骑自行车做直线运动,前1小时内的位移-时间图象如图所示,下列表述正确的是()A .0.2~0.5小时内,甲的加速度比乙的大B .0.2~0.5小时内,甲的速度比乙的大C .0.6~0.8小时内,甲的位移比乙的小D .0.8小时内,甲、乙骑行的路程相等【答案】B 【解析】位移-时间图象的斜率绝对值反映速度大小,在0.2~0.5小时内,甲、乙均做匀速直线运动,加速度为0,甲图象斜率大于乙图象,说明甲的速度大于乙的速度,故A 错误,B 正确;由位移-时间图象可以看出在0.6~0.8小时内甲的位移比乙的大,故C 错误;由位移-时间图象看出在t =0.5小时时,甲在s =10km 处,而乙在s =8km 处,进一步得出在0.8小时内甲的路程比乙的大,故D 错误。

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