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1、專題1 圖象與追及問題
1. 某同學(xué)為研究物體運動情況,繪制了物體運動的x-t圖象,如圖所示。圖中縱坐標(biāo)表示物體的位移x,橫坐標(biāo)表示時間t,由此可知該物體做( )
A.勻速直線運動 B.變速直線運動
C.勻速曲線運動 D.變速曲線運動
答案 B
解析 x-t圖象所能表示出的位移只有兩個方面,即正方向與負(fù)方向,所以x-t圖象所能表示的運動也只能是直線運動。x-t圖線的斜率反映的是物體運動的速度,由圖可知,速度在變化,故B項正確,A、C、D錯誤。
2. 如圖所示的v-t圖象,此圖象對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為v=v0+at,則a、v0分別為( )
A.a(chǎn)=1 m/s2,v0
2、=0.5 m/s
B.a(chǎn)=0.5 m/s2,v0=1 m/s
C.a(chǎn)=0.5 m/s2,v0=3 m/s
D.a(chǎn)=-0.5 m/s2,v0=1 m/s
答案 B
解析 v-t圖線的斜率等于物體的加速度,故a== m/s2=0.5 m/s2。物體的初速度為t=0時的速度,故v0=1 m/s。故B正確。
3.如圖甲所示,一物塊在水平地面做直線運動,圖乙為其v-t 圖象,假定向右為運動的正方向,則該物塊在前3 s內(nèi)平均速度的大小和方向分別為( )
A.1 m/s,向右 B.1 m/s,向左
C.0.5 m/s,向右 D.0.5 m/s,向左
答案 C
解析 物體在前
3、2 s內(nèi)的位移為x1=×2×2 m=2 m,在第3 s內(nèi)的位移為x2=×1×(-1) m=-0.5 m,所以物體在前3 s內(nèi)的位移為x=x1+x2=1.5 m,因此物塊在前3 s內(nèi)的平均速度為== m/s=0.5 m/s,方向向右。
4. (多選)在平直公路上行駛的汽車a和b的速度—時間(v-t)圖線,分別如圖中曲線a和b所示,若t=t1時刻兩車剛好運動到同一位置,則以下說法正確的是( )
A.在t=t1時刻,兩車加速度方向相反
B.在t=0時刻,b車位于a車的前方
C.在0~t1時間內(nèi),兩車的速度方向相反
D.在0~t1時間內(nèi),b車的平均速度比a車大
答案 AD
解析 a
4、、b兩車速度方向在0~t1時間內(nèi)均為正方向,C項錯誤;在v-t圖象中,圖線的斜率表示加速度,所以在t1時刻,兩圖線的斜率正負(fù)不同,兩車加速度方向相反,A項正確;t=t1時刻兩車剛好運動到同一位置,在0~t1時間內(nèi)由圖象和t軸所圍成的面積可知b的位移大于a的位移,則在t=0時刻,b車位于a車后方,B項錯誤;=,由于0~t1時間內(nèi)xb>xa,故b>a,D項正確。
5.如圖所示的x-t圖象和v-t圖象中給出四條圖線,甲、乙、丙、丁代表四輛車由同一地點向同一方向運動的情況,則下列說法正確的是( )
A.甲車做直線運動,乙車做曲線運動
B.0~t1時間內(nèi),甲車通過的路程大于乙車通過的路程
5、C.0~t2時間內(nèi),丙、丁兩車在t2時刻相距最遠(yuǎn)
D.0~t2時間內(nèi),丙、丁兩車的平均速度相等
答案 C
解析 在x-t圖象中表示的是做直線運動的物體的位移隨時間的變化情況,而不是物體運動的軌跡,由于甲、乙兩車在0~t1時間內(nèi)做單向的直線運動,故在這段時間內(nèi)兩車通過的位移和路程均相等,A、B均錯誤。在v-t圖象中,t2時刻丙、丁速度相等,故兩者相距最遠(yuǎn),C正確。由圖線可知,0~t2時間內(nèi)丙的位移小于丁的位移,故丙的平均速度小于丁的平均速度,D錯誤。
6. (多選)如圖所示,直線a和曲線b分別是在平直公路上行駛的汽車a和b的位移—時間(x-t)圖線,由圖可知( )
A.在時刻t1
6、,a車追上b車
B.在時刻t2,a、b兩車運動方向相反
C.在t1到t2這段時間內(nèi),b車的速率先減小后增加
D.在t1到t2這段時間內(nèi),b車的速率一直比a車大
答案 BC
解析 在時刻t1,b車追上a車,A錯誤。根據(jù)位移圖象的斜率表示速度可知,在時刻t2,直線a和曲線b的斜率一正一負(fù),故a、b兩車運動方向相反,B正確。在t1到t2這段時間內(nèi),曲線b的斜率先減小后變大,故b車的速率先減小后增加,C正確,D錯誤。
7. (多選)甲、乙兩質(zhì)點從同一位置出發(fā),沿同一直線路面運動,它們的v-t圖象如圖所示。對這兩質(zhì)點在0~3 s內(nèi)運動的描述,下列說法正確的是( )
A.t=2 s時,
7、甲、乙兩質(zhì)點相遇
B.在甲、乙兩質(zhì)點相遇前,t=1 s 時,甲、乙兩質(zhì)點相距最遠(yuǎn)
C.甲質(zhì)點的加速度比乙質(zhì)點的加速度小
D.t=3 s時,乙質(zhì)點在甲質(zhì)點的前面
答案 BD
解析 由圖可知,甲的加速度a甲=- m/s2,做勻減速直線運
動,乙的加速度a乙=0.5 m/s2,做勻加速直線運動,|a甲|>a乙,C錯
誤;開始時甲速度大,甲在前,乙追甲的過程中,t=1 s前兩者距離在增大,t=1 s時,兩者速度相等,甲、乙兩質(zhì)點距離最大,故B正確;t=2 s時,分別求它們的位移x甲=2×2 m-××22 m= m,x乙=1×2 m+×0.5×22 m=3 m,這時乙已在甲前面,A錯誤,D
8、正確。
8. 高空跳水是一項驚險刺激的體育運動項目。自某運動員離開跳臺開始計時,在t2時刻運動員以速度v2落水,選向下為正方向,其速度隨時間變化的規(guī)律如圖所示,下列結(jié)論正確的是( )
A.該運動員在0~t2時間內(nèi)加速度大小先減小后增大,加速度的方向不變
B.該運動員在t2~t3時間內(nèi)加速度大小逐漸減小,方向豎直向下
C.在0~t2時間內(nèi),平均速度1=
D.在t2~t3時間內(nèi),平均速度2=
答案 C
解析 由圖象可知,在0~t2時間內(nèi)運動員的加速度一直不變,A項錯誤。在t2~t3時間內(nèi)圖線上各點切線的斜率的大小逐漸減小,則加速度大小逐漸減小,運動員減速下落,加速度方向向上,B
9、項錯誤。由圖象可知,在0~t2時間內(nèi)為勻變速直線運動,所以平均速度1=,C項正確。在t2~t3時間內(nèi),由圖線與t軸所圍面積表示位移可知,此時間內(nèi)的平均速度2<,D項錯誤。
9. (多選)如圖是小明的爸爸在試駕中某次小轎車在平直公路上運動時0~25 s內(nèi)的速度隨時間變化的圖象,由圖象可知( )
A.小轎車在0~15 s內(nèi)的位移為200 m
B.小轎車在10~15 s內(nèi)加速度為零
C.小轎車在10 s末運動方向發(fā)生改變
D.小轎車在4~9 s內(nèi)的加速度大小大于16~24 s內(nèi)的加速度大小
答案 ABD
解析 由位移等于v-t圖線與t軸所圍面積知,小轎車在0~15 s內(nèi)的位移為×
10、(15+5)×20 m=200 m,A正確;10~15 s內(nèi)小轎車勻速運動,B正確;0~25 s內(nèi)小轎車始終未改變運動方向,C錯誤;小轎車4~9 s內(nèi)的加速度大小是2 m/s2,16~24 s內(nèi)的加速度大小是1 m/s2,D正確。
10. 在一大霧天,一輛小汽車以30 m/s的速度行駛在高速公路上,突然發(fā)現(xiàn)正前方30 m處有一輛大卡車以10 m/s的速度同方向勻速行駛,小汽車緊急剎車,剎車過程中剎車失靈。圖中a、b分別為小汽車和大卡車的v-t圖線,以下說法正確的是( )
A.因剎車失靈前小汽車已減速,不會追尾
B.在t=5 s時追尾
C.在t=3 s時追尾
D.由于初始距離太近
11、,即使剎車不失靈也會追尾
答案 C
解析 由圖象可知,在t=5 s時,兩車的速度相等,若此時小汽車與大卡車沒有追尾,則以后再不會發(fā)生追尾。由v-t圖象與時間軸所圍圖形的面積表示位移的大小可得:t=5 s時,xa-xb=35 m,t=3 s時,xa-xb=30 m,所以在t=3 s時,小汽車與大卡車出現(xiàn)了追尾,C正確。如果剎車不失靈,則兩車在t=2 s時共速,此時xa-xb=20 m<30 m,故不會追尾,D錯誤。
11.車從靜止開始以1 m/s2的加速度啟動,車啟動時,車后s0=25 m 處一人以v=6 m/s的速度勻速追趕車,則人能否追上車,如果追不上,兩者間的最短距離多大?
答案
12、見解析
解析 因為速度是能否追上的關(guān)鍵,所以首先考慮速度相等時的情況。設(shè)經(jīng)過t時后速度相等,由于車做勻加速運動,則有at=6,t=6 s
以人的初始位置為起點,當(dāng)它們分別經(jīng)過6 s后,
車的位置為:25 m+×1×62 m=43 m
人的位置為:6×6 m=36 m
顯然人還在車的后面,以后車的速度比人的速度大,單位時間內(nèi)通過的距離也比人大,車與人的距離就越來越遠(yuǎn)。所以,人是不能追上車的。
在6 s前,由于人的速度始終比車的速度大,后面的人與車的距離越來越小。顯然到第6 s時就是車與人的最小距離。這個距離是Δs=43 m-36 m=7 m。
12. 在平直公路上行駛的a車和b車,
13、其位移—時間圖象分別為圖中直線a和曲線b,已知b車的加速度恒定且a=-2 m/s2,t=3 s時,直線a和曲線b剛好相切,求t=0時a車和b車的距離s0。
答案 9 m
解析 由圖可知,a車的速度va== m/s=2 m/s,3 s時,直線a和曲線b剛好相切,即此時b車的速度vb′=va=2 m/s,設(shè)b車的初速度為vb,對b車,由vb′=vb+at,解得vb=8 m/s,a車的位移xa=vat=6 m,b車的位移xb=t=15 m,t=3 s時,a車和b車到達(dá)同一位置,得s0=xb-xa=9 m。
13.在十字路口,紅燈攔停了很多汽車和行人,攔停的汽車排成筆直的一列,最前面一輛汽車
14、的前端剛好與路口停車線相齊,相鄰兩車的前端間距均為d=6.0 m,且車長為L0=4.8 m,最前面的行人站在橫道線邊緣,已知橫道線寬s=20 m。若汽車啟動時都以a1=2.5 m/s2的加速度做勻加速直線運動,加速到v1=10.0 m/s后做勻速直線運動通過路口。行人起步的加速度為a2=
0.5 m/s2,達(dá)到v2=1.0 m/s后勻速通過橫道線。已知該路口亮綠燈的時間t=40 s,而且有按倒計時顯示的時間顯示燈(無黃燈)。另外交通法規(guī)定:原在綠燈時通行的汽車,紅燈亮起時,車頭已越過停車線的允許通過。由于行人和汽車司機(jī)一直關(guān)注著紅綠燈,因此可以不考慮行人和汽車司機(jī)的反應(yīng)時間。
請回答下列問
15、題:
(1)路口對面最前面的行人在通過橫道線的過程中與幾輛車擦肩而過?
(2)按題述情景,不能通過路口的第一輛汽車司機(jī),在時間顯示燈剛亮出“3”時開始剎車,使車勻減速運動,結(jié)果車的前端與停車線相齊,求剎車后汽車經(jīng)多少時間停下?
答案 (1)31輛 (2)6.8 s
解析 (1)汽車加速時間t1==4.0 s,加速位移為x1=a1t=20 m
行人加速的時間t2==2.0 s,
加速位移為x2=t2=1 m
行人通過橫道線的時間為t′=t2+=21 s
在行人通過橫道線的時間內(nèi)汽車行駛位移
x3=x1+v1(t′-t1)=190 m
能到達(dá)橫道線的車輛數(shù)
N1=≈31.7,0.7d=4.2 m