高一期末复习 提高练习5力和运动、图像问题
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运动学图象问题分析一、学习目标1.掌握s -t 、v -t 图象的特点并理解其意义2.会应用s -t 图象和v -t 图象解决质点运动的有关问题二、概念回顾位移和速度都是时间的函数,因此描述物体运动的规律常用位移-时间图象(s -t 图象)和速度-时间图象(v -t 图象).一、匀速直线运动的s-t 图象s-t 图象表示运动的位移随时间的变化规律。
匀速直线运动的s-t 图象是一条 。
速度的大小在数值上等于 ,即v = .二、直线运动的v t −图象1.匀速直线运动的v t −图象(图1)(1)匀速直线运动的v t −图象是与 。
(2)从图象不仅可以看出速度的大小,而且可以求出一段时间内的位移,其位移为 .2.匀变速直线运动的v t −图象(图2)(1)匀变速直线运动的v t −图象是 .(2)从图象上可以看出某一时刻瞬时速度的大小.(3)可以根据图象求一段时间内的位移,其位移为 .(4)还可以根据图象求加速度,其加速度的大小等于 .即a= , 越大,加速度也越大,反之则越小.三、区分s -t 图象、v t −图象1.如图3为v t −图象,A 描述的是 运动;B 描述的是 运动;C 描述的是 运动。
图中A 、B 的斜率为 (“正”或“负”),表示物体作 运动;C 的斜率为 (“正”或“负”),表示C 作 运动。
A 的加速度(“大于”、“等于”或“小于”)B 的加速度。
图线与横轴t 所围的面积表示物体运动的 。
图1 图2 图32.如图4为s-t 图象,A 描述的是 运动;B 描述的是 运动;C 描述的是 运动。
图中A 、B 的斜率为 (“正”或“负”),表示物体向运动;C 的斜率为 (“正”或“负”),表示C 向 运动。
A 的速度 (“大于”、“等于”或“小于”)B 的速度。
3.如图5所示,是A 、B 两运动物体的s -t 图象,由图象分析:A 图象与S 轴交点表示: ,A 、B 两图象与t 轴交点表示: , A 、B 两图象交点P 表示: , A 、B两物体分别作什么运动。
高一物理运动的图象试题答案及解析1.在平直公路上,汽车由静止开始做匀加速直线运动,当速度达到vmax后,立即关闭发动机直至静止,v-t图象如图所示,设汽车的牵引力为F,受到的摩擦力为Ff ,全程中牵引力做功为W1,克服摩擦力做功为W2,则()A.F∶Ff =1∶3B.W1∶W2=1∶1C.F∶Ff =4∶1D.W1∶W2=1∶3【答案】BC【解析】由运动图像可知汽车加速和减速阶段的加速度之比为3:1,即牵引力与摩擦力之比为4:1,牵引力的做功位移与摩擦力的做功位移为1:4,故做功之比为1∶1,选BC。
【考点】匀变速直线运动的图像、牛顿第二定律、恒力的功2.(12分)如左图所示,质量m=1kg的物体B置于倾角θ=37°的固定斜面上,用轻绳通过光滑的滑轮与物体A相连。
t=0时同时释放A、B,物体A拉动B沿斜面向上运动,已知斜面足够长,A落地后不再反弹,物体B运动的部分v-t图如图所示求:(1)物体A的质量;(2)物体B在上升过程中,和斜面摩擦产生的热量;(3)若物体B到达最高点时,剪断绳子。
取地面为零势能参考平面,物体B向下滑动过程中在何位置时具有的动能和势能相等。
【答案】(1)3kg;(2)240J;(3)7.5m。
【解析】(1)从v-t图像中可得0-4s内B在拉力作用下,沿斜面向上做加速度为a1=m/s2=5m/s2的加速运动,故有:对A有:mg-T=ma1(1)对B有:T-mB gsinθ-μmBgcosθ=mBa1(2)从v-t图像中可得在4-5s内A下落到底,故B做加速度大小为a2=10m/s2的减速运动,对B有:mB gsinθ+μmBgcosθ=mBa2(3)联立三式可得m=3kg。
(2)由T-mB gsinθ-μmBgcosθ=mBa1可得f=μmBgcosθ=4N,根据v-t图像围成的面积表示位移可得,B物体加速阶段的位移为x1=×4×20m=40m,物体做减速的位移为x2==20m,所以产生的热量为Q=μmBgcosθ(x1+x2)=240J(3)在最高点距离地面的高度为:H=(x1+x2)sinθ,动能和势能相等时,有:mgh=mv2,mg(H-h)= mv2+f,代入数据可得,h=7.5m【考点】牛顿第二定律,动能与重力势能。
运动图像专题一、对运动图象物理意义的理解1.一看“轴”:先要看清两轴所代表的物理量,即图象是描述哪两个物理量之间的关系.2.二看“线”:图象表示研究对象的变化过程和规律.在v-t图象和x-t图象中倾斜的直线分别表示物体的速度和位移随时间变化的运动情况.3.三看“斜率”:x-t图象中斜率表示运动物体的速度大小和方向.v-t图象中斜率表示运动物体的加速度大小和方向.4.四看“面积”:即图线和坐标轴所围的面积,也往往代表一个物理量,这要看两物理量的乘积有无意义.例如v和t的乘积vt=x有意义,所以v-t图线与横轴所围“面积”表示位移,x-t图象与横轴所围“面积”无意义.5.五看“截距”:截距一般表示物理过程的初始情况,例如t=0时的位移或速度.6.六看“特殊点”:例如交点、拐点(转折点)等.例如x-t图象的交点表示两质点相遇,但v-t图象的交点只表示速度相等.例1 (2017·湖北二模)如图为甲、乙两质点同时沿同一直线运动的位移-时间图像.关于两质点的运动情况,下列说法正确的是()A.在0~t0时间内,甲、乙的运动方向相同B.在0~2t0时间内,甲的速度一直在减小C.在0~t0时间内,乙的速度一直增大D.在0~2t0时间内,甲、乙发生的位移不相同例2 (2017·孝义市一模)如图所示是某质点运动的v-t图像,下列判断正确的是() A.在第2 s末,质点的速度方向发生改变B.在0~2 s内,质点做直线运动,在2~4 s内,质点做曲线运动C.在0~2 s内,质点的位移大小为2 mD.在2~4 s内,质点的加速度不断减小,方向发生了改变二、根据运动图像计算物理量例3 我国“蛟龙号”深潜器经过多次试验,终于在2012年6月24日以7 020 m深度创下世界最新纪录(国外最深不超过6 500 m).预示着可以征服全球99.8%的海底世界.假设在某次试验时,深潜器内的显示屏上显示出了深潜器从水面开始下潜到最后返回水面这10 min内的深度图像(a)和速度图像(b),如图所示,则有()A.(a)图中h3代表本次下潜的最大深度,应为60 mB.全过程中最大加速度是0.025 m/s2C.超重现象应发生在3~4 min和6~8 min的时间段内D.整个深潜器在8~10 min时间段内机械能守恒例4 一辆汽车在高速公路上以v0=30 m/s的速度行驶,t=0时刻遇紧急情况后立即急刹车,避险后继续运动,此过程加速度随时间变化情况如图甲所示,取汽车运动方向为正方向,求:(1)汽车在0~9 s内的运动过程中通过的路程;(2)在图乙所示的坐标系中画出汽车0~9 s内的速度-时间图像.三、应用运动图像分析运动变化例5 (2017·怀化一模)如图所示,甲、乙两车同时由静止从A点出发,沿直线AC运动.甲以加速度a3做初速度为零的匀加速运动,到达C点时的速度为v.乙以加速度a1做初速度为零的匀加速运动,到达B点后做加速度为a2的匀加速运动,到达C点时的速度亦为v.若a1≠a2≠a3,则()A.甲、乙不可能同时由A达到C B.甲一定先由A达到CC.乙一定先由A达到C D.若a1>a3,则甲一定先由A达到C例6 (多选)静止在光滑水平面上的木块,被一颗子弹沿水平方向击穿,若子弹击穿木块的过程中子弹受到木块的阻力大小恒定,则当子弹入射速度增大时,下列说法正确的是()A.木块获得的速度变大B.木块获得的速度变小C.子弹穿过木块的时间变长D.子弹穿过木块的时间变短例7 (2018·河南新乡月考)一个固定在水平面上的光滑物块,其左侧面是斜面AB,右侧面是曲面AC,如图所示。
1.下面三幅运动图像对应不同的物体,至少从以下方面分别说明它们的速度是怎样变化的。
(1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度?(2)速度的大小变化吗?是加速还是减速?(3)运动的方向是否变化?(4)是否有加速度,加速度方向是否变化?如何判断(5)乙丙两个物体合适离出发点最远?丙2.四个质点做直线运动,它们的v-t图像分别如图1-4中甲、乙、丙、丁所示。
速度v坐标轴的正值表示质点向东的方向,当t=0时,质点位于A点。
请分别说出四个v-t图像中的质点在2s时间内的运动情况。
需要说明各段时间质点在向哪个方向运动?速度大小怎样变化?3.小李讲了龟兔沿直线赛道赛跑的故事,故事情节中兔子和乌龟运动的x-t图像如图1-2所示。
请你依照图像中的坐标,并结合物理学的术语来讲述这个故事。
在讲故事之前,先回答下列问题:(1)故事中的兔子和乌龟是否在同一地点同时出发?(2)乌龟做的是什么运动?(3)兔子和乌龟在比赛途中相遇过几次?(4)哪一个先通过预定位移到达终点?4.图1-3是某物体做直线运动的x-t图像,请作出v-t图像来描述这段运动过程。
5.图1.4-6中的三条直线a、b、c描述了A、B、C三个物体的运动。
先初步判断一下哪个物体的加速度最大,再根据图中的数据计算它们的加速度,并说明加速度的方向。
6.一辆汽车以36km/h的速度在平直公路上匀速行驶,若汽车先以0.5m/s2的加速度匀加速10s后,再以3m/s2的加速度匀减速刹车,请作出汽车开始加速后18s内的v-t图像。
7.一辆汽车沿直线从甲地开往乙地,前一半位移内的平均速度为30km/h,后一半位移内的平均速度是60km/h,这辆汽车全程的平均速度是多少?8.在桌球比赛中,某球以1.5m/s的速度垂直撞击边框后,以1.3m/s的速度反向弹回,球与边框接触的时间Δt为0.08s,求该撞击过程中球的加速度。
9.有没有符合下列说法的实例?若有,请举例。
A.物体运动的加速度等于0,而速度却不等于0;B.两物体相比,一个物体的速度变化量比较大,而加速度却比较小;C.物体具有向东的加速度,而速度的方向却向西;D.物体做直线运动,后一阶段的加速度比前一阶段小,但速度却比前一阶段大。
高一物理运动学综合练习--提高说明:高一的物理运动学是整个高中的基础,是月考、期中期末的必考知识,其中加速度、自由落体也是高考常考题。
为了更好适应各地情况,本练习设基础部分和提高部分,两者共同使用就能在月考期中期末取得满意的分数。
当然,本份练习同样适合高三的同学复习。
注:物理题目图较多。
一、选择题(每空3 分,共24 分)1、下列诗句描绘的情景中,含有以流水为参考系的是( )A.人在桥上走,桥流水不流 B.飞流直下三千尺,疑是银河落九天C.白日依山尽,黄河入海流 D.孤帆远影碧空尽,唯见长江天际流2、掷出铅球不计空气阻力,下列对铅球运动性质的说法中正确的是()A.若水平抛出是匀变速曲线运动,若斜向上抛出则不是匀变速曲线运动B.加速度大小和方向均改变,是非匀变速曲线运动C.加速度大小不变,方向改变,是非匀变速曲线运动D.加速度的大小和方向均不变,是匀变速曲线运动3、中国北方航空公司某驾客机安全、准时降落在规定跑道上,假设该客机停止运动之前在跑道上一直做匀减速直线运动,客机在跑道上滑行距离为s,从降落到停下所需时间为t,由此可知客机降落时的速度为()A. B. C. D.无法确定4、如图所示为某校学生开展无线电定位“搜狐”比赛,甲、乙两人从O点同时出发,并同时到达A点搜到狐狸,两人的搜狐路径已在图中标出,则( )A. 甲的平均速度大于乙的平均速度B. 两人运动的平均速度相等C. 甲的位移大于乙的位移D. 甲的路程等于乙的路程5、某驾驶员手册规定具有良好刹车的汽车在以80km/h的速度行驶时,可以在56m的距离内被刹住,在以48km/h的速率行驶时,可以在24m的距离内被刹住,假设对于这两种速率,驾驶员所允许的反应时间(在反应时间内驾驶员来不及使用刹车,车速不变)与刹车的加速度都相同,则允许驾驶员的反应时间约等于()DA.0.5s B.0.7s C.1.5s D.0.2s E6、距地面高5 m的水平直轨道上A、B两点相距2 m,在B点用细线悬挂一小球,离地高度为h,如图10所示。
专题课6动力学图像问题题型一由运动学图像求物体受力1.常见的图像有:v-t图像,a-t图像,F-t图像,F-x图像,a-F图像等。
2.图像间的联系:加速度是联系v-t图像与F-t图像的桥梁。
3.图像的应用(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图像,要求分析物体的运动情况。
(2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图像,要求分析物体的受力情况。
(3)通过图像对物体的受力与运动情况进行分析。
4.解题策略(1)弄清图像斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义。
(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式,进而明确“图像与公式”“图像与物体运动”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断。
一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼,其位移x与时间t的关系图像如图所示。
乘客所受支持力的大小用F N表示,速度大小用v表示。
重力加速度大小为g。
以下判断正确的是()A.0~t1时间内,v增大,F N>mgB.t1~t2时间内,v减小,F N<mgC.t2~t3时间内,v增大,F N<mgD.t2~t3时间内,v减小,F N>mg[解析]由x-t图像的斜率表示速度,可知在0~t1时间内速度增大,即乘客的加速度向上,F N>mg;在t1~t2时间内速度不变,即乘客匀速上升,F N=mg;在t2~t3时间内速度减小,即乘客减速上升,F N<mg,故A正确,B、C、D错误。
[答案] A两物块A、B并排放在水平地面上,且两物块接触面为竖直面。
现用一水平推力F作用在物块A上,使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动,如图甲所示。
在A、B的速度达到6 m/s时,撤去推力F。
已知A、B质量分别为m A=1 kg、m B=3 kg,A与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.3,B与地面没有摩擦,B物块运动的v-t图像如图乙所示。
g取10 m/s2,求:(1)推力F的大小;(2)A物块刚停止运动时,物块A、B之间的距离。
高一物理运动的图象试题答案及解析1.一个物体做直线运动,其速度-时间图象如图所示,由此可以判断该物体做的是A.初速度为零的匀加速运动B.初速度不为零的匀加速运动C.匀速运动D.匀减速运动【答案】B【解析】由图线可知,物体的初速度不为零,由于图线的斜率代表物体的加速度,故加速度为恒定不变的值且大于零,故物体做初速度不为零的匀加速运动,选项B正确。
【考点】v-t 图线及其物理意义.2.物体沿直线运动的v-t图如图所示,已知在第1秒内合外力对物体做的功为W,则下列结论正确的是()A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为WB.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2WC.从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD.从第3秒末到第4秒末合外力做功为-0.75W【答案】CD【解析】在第一秒内,物体做匀加速直线运动,做功为W,设此时的合外力为F,位移为x,从第3秒末到第7秒末由图象的斜率可以知道,此时的合力大小,第3秒末到第5秒末合外力的方向与速度方向相反,第5秒末到第7秒末力的方向与速度方向相同.所以有第三秒末到第5秒末的位移为2x,第5秒末到第7秒末的位移也为2x,所以合力做功为;,第3秒末到第4秒末物体的位移为,所以,所以C、D正确。
【考点】v-t图线;功的求解。
3.如图所示,在外力作用下某质点运动的v-t图象为正弦曲线。
从图中可以判断()A.在0~t1时间内,外力做正功B.在0~t1时间内,外力的功率逐渐增大C.在t2时刻,外力的功率最大D.在t1~t3时间内,外力做的总功为零【答案】AD【解析】由图知,在0~t1时间内,物体做加速运动,故外力做正功,所以A正确;在t1时刻外力为零,功率为零,所以在0~t1时间内,外力的功率先增大后减小,所以B错误;在t2时刻,速度为零,外力的功率最小,所以C错误;由图知,在t1~t3时间内,动能变化为零,故外力做的总功为零,所以D正确。
【考点】本题考查v-t图象、功率、动能定理4.图中所示的各图象能正确反映自由落体运动过程的是( )【答案】C【解析】自由落体运动是加速度为g的匀加速直线运动,根据匀变速运动公式可知,自由落体运动的速度,故选项AB错误、C正确;,所以选项D错误;【考点】自由落体运动5.物体甲的x-t图象和物体乙的v-t图象分别如图所示,则这两物体的运动情况是A.甲在整个t=6s时间内运动方向一直不变,它通过的总位移大小为4mB.甲在整个t=6s时间内有往复运动,它通过的总位移为零C.乙在整个t=6s时间内有往复运动,它通过的总位移为零D.乙在整个t=6s时间内加速度方向一直不变,它通过的总路程为6m【答案】ACD【解析】位移时间图像斜率表示速度,甲图中斜率为定值,即甲的速度不变,是匀速直线运动,所以甲在整个t=6s时间内运动方向一直不变,通过的总位移是初末位置差即,选项A对B错。
一、第四章运动和力的关系易错题培优(难)1.如图所示,四个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平面上,将四个质量相同的物块放在斜面顶端,因物块与斜面的摩擦力不同,四个物块运动情况不同.A物块放上后匀加速下滑,B物块获一初速度后匀速下滑,C物块获一初速度后匀减速下滑,D物块放上后静止在斜面上.若在上述四种情况下斜面体均保持静止且对地面的压力依次为F1、F2、F3、F4,则它们的大小关系是()A.F1=F2=F3=F4B.F1>F2>F3>F4C.F1<F2=F4<F3D.F1=F3<F2<F4【答案】C【解析】试题分析:当物体系统中存在超重现象时,系统所受的支持力大于总重力,相反,存在失重现象时,系统所受的支持力小于总重力.若系统的合力为零时,系统所受的支持力等于总重力,解:设物体和斜面的总重力为G.第一个物体匀加速下滑,加速度沿斜面向下,具有竖直向下的分加速度,存在失重现象,则F1<G;第二个物体匀速下滑,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为零,故F2=G.第三个物体匀减速下滑,加速度沿斜面向上,具有竖直向上的分加速度,存在超重现象,则F3>G;第四个物体静止在斜面上,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为零,故F4=G.故有F1<F2=F4<F3.故C正确,ABD错误.故选C【点评】本题运用超重和失重的观点分析加速度不同物体动力学问题,比较简便.通过分解加速度,根据牛顿第二定律研究.2.一足够长的木板B静置于光滑水平面上,如图甲所示,其上放置小滑块A,木板B受到随时间t变化的水平拉力F作用,木板加速度a随力F变化的a﹣F图象如图乙所示,g取10m/s2,下判定错误的是A .木板B 的质量为1kgB .当F =10N 时木板B 加速度为4m/s 2C .滑块A 的质量为4kgD .当F =10N 时滑块A 的加速度为2m/s 2【答案】C【解析】【分析】【详解】AC .当F 等于8N 时,加速度为a =2m/s 2,对整体分析,由牛顿第二定律有F =(M +m )a ,代入数据解得M +m =4kg当F 大于8N 时,对B 由牛顿第二定律得:1F mg mg a F M M Mμμ-==- 由图示图象可知,图线的斜率 12186a k M F ∆====∆- 解得,木板B 的质量M =1kg ,滑块A 的质量为m =3kg .故A 正确,不符合题意;C 错误,符合题意.B .根据F 大于8N 的图线知,F =6N 时,a =0m/s 2,由1mg a F M Mμ=- 可知: 13100611μ⨯⨯=⨯- 解得μ=0.2由图示图象可知,当F =10N 时,滑块与木板相对滑动,B 的加速度为2110.2310104m/s 11B mg a a F M M μ⨯⨯==-=⨯-= 故B 正确,不符合题意; D .当F =10N 时,A 、B 相对滑动,木块A 的加速度22m/s A Mg a g M μμ===故D 正确,不符合题意.故选C .【点睛】 本题考查牛顿第二定律与图象的综合,知道滑块和木板在不同拉力作用下的运动规律是解决本题的关键,掌握处理图象问题的一般方法,通常通过图线的斜率和截距入手分析.3.如图所示,斜面体ABC 放在水平桌面上,其倾角为37º,其质量为M=5kg .现将一质量为m=3kg 的小物块放在斜面上,并给予其一定的初速度让其沿斜面向上或者向下滑动.已知斜面体ABC 并没有发生运动,重力加速度为10m/s 2,sin37º=0.6.则关于斜面体ABC 受到地面的支持力N 及摩擦力f 的大小,下面给出的结果可能的有( )A .N=50N ,f=40NB .N=87.2N ,f=9.6NC .N=72.8N ,f=0ND .N=77N ,f=4N【答案】ABD【解析】【分析】【详解】 设滑块的加速度大小为a ,当加速度方向平行斜面向上时,对Mm 的整体,根据牛顿第二定律,有:竖直方向:N-(m+M )g=masin37°水平方向:f=macos37°解得:N=80+1.8a ① f=2.4a ②当加速度平行斜面向下,对整体,根据牛顿第二定律,有:竖直方向:-N+(m+M )g=masin37°水平方向:f=macos37°解得:N=80-1.8a ③ f=2.4a ④A 、如果N=50N ,f=40N ,则250a=m/s 3,符合③④式,故A 正确; B 、如果N=87.2N ,f=9.6N ,则a=-4m/s 2,符合①②两式,故B 正确;C 、如果N=72.8N ,f=0N ,不可能同时满足①②或③④式,故C 错误;D 、如果N=77N ,f=4N ,则25a=m/s 3,满足③④式,故D 正确; 故选ABD.4.如图所示,质量为3 kg 的物体A 静止在竖直的轻弹簧上面。
高中物理图示法图像法解决物理试题解题技巧及练习题含解析一、图示法图像法解决物理试题1.如图所示,左右两侧水平面等高,A 、B 为光滑定滑轮,C 为光滑动滑轮.足够长的轻绳跨过滑轮,右端与小车相连,左端固定在墙壁上,质量为m 的物块悬挂在动滑轮上.从某时刻开始小车向右移动,使物块以速度v 0匀速上升,小车在移动过程中所受阻力恒定不变.在物块上升的过程中(未到AB 所在的水平面),下列说法正确的是A .轻绳对小车的拉力增大B .小车向右做加速运动C .小车阻力的功率可能不变D .小车牵引力做的功小于物块重力势能的增加量与小车克服阻力做功之和 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】A .物块以匀速上升时,两边绳子的夹角变大,可知绳子的拉力变大,即轻绳对小车的拉力变大,选项A 正确;B .设绳子与竖直方向的夹角为θ,则由运动的合成知识可知0=2cos v v θ车,则随着物体的上升θ变大,车的速度减小,选项B 错误;C .小车在移动过程中所受阻力恒定不变,根据P=fv 车可知小车阻力的功率减小,选项C 错误;D .由能量关系可知:-PC k W W WE 阻牵车-=∆ ,因小车动能减小,则<PC W W W +阻牵,即小车牵引力做的功小于物块重力势能的增加量与小车克服阻力做功之和,选项D 正确; 故选AD. 【点睛】此题关键是对物体的速度进行如何分解,可参考斜牵引物体的运动分解问题,但是此题中物体两边都有绳子;注意搞清系统的能量转化情况.2.竖直绝缘墙壁上有一个固定的小球A ,在A 球的正上方P 点用绝缘线悬挂另一个小球B ,A ﹑B 两个小球因带电而互相排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,如图所示,若线的长度变为原来的一半,同时小球B 的电量减为原来的一半,A 小球电量不变,则再次稳定后A.A、B两球间的库仑力变为原来的一半B.A、B两球间的库仑力虽然减小,但比原来的一半要大C.线的拉力减为原来的一半D.线的拉力虽然减小,但比原来的一半要大【答案】BC【解析】【详解】由于逐渐漏电的过程中,处于动态平衡状态,对B进行受力分析如图所示:△PAB∽FBF2,所以.C、D、因G和PQ长度h不变,则丝线长度l变为原来的一半,可得丝线拉力F2变为原来的一半,与小球的电量及夹角无关;C正确,D错误.A、B、由三角形相似知,同理得,联立得,则,则可得;故A错误,B正确.故选BC.【点睛】本题是力学中动态平衡问题,采用的是三角形相似法,得到力的大小与三角形边长的关系,进行分析.3.如图所示,a、b、c、d、e、f为以O为球心的球面上的点,分别在a、c两个点处放等量异种电荷+Q和-Q。
专题01 运动学图像问题(x-t图与v-t图)【专题概述】用图像来描述两个物理量之间的关系,是物理学中常用的方法。
图像是一种直观且形象的语言和工具,它运用数和形的巧妙结合,恰当地表达各种现象的物理过程和物理规律。
运用图像解题的能力可以归纳为以下两个方面:1.读图2、作图和用图依据物体的状态和物理过程所遵循的物理规律,作出与之对应的示意图或数学函数图像来研究和处理问题。
【典例精讲】1. 对x-t图像的认识:典例1 如图,折线是表示物体甲从A地向B地运动的x-t图象,直线表示物体乙从B 地向A地运动的x-t图象,则下列说法正确的是( )A.在2~6 s内甲做匀速直线运动B.乙做匀速直线运动,其速度大小为5 m/sC.从计时开始至甲、乙相遇的过程中,乙的位移大小为60 mD.在t=8 s时,甲、乙两物体的速度大小相等【答案】B典例2 如图所示为甲、乙两物体运动的x-t图象,下列关于甲、乙两物体运动的说法,正确的是( )A.甲、乙两个物体同时出发B.甲、乙两个物体在同一位置出发C.甲的速度比乙的速度小D. t2时刻两个物体速度相同【答案】C2、与s-t有关的追赶问题;典例3如图是在同一条直线上运动的A、B两质点的x-t图象,由图可知( )A.t=0时,A在B后面B.B质点在t2秒末追上A并在此后跑在A的前面C.在0~t1时间内B的运动速度比A大D.A质点在0~t1做加速运动,之后做匀速运动【答案】B【解析】由图象可知,t=0时,B在A后面,故A错误;B质点在t2秒末追上A并在此后跑在A的前面,B正确;在0~t1时间内B的斜率小于A,故B的运动速度比A小,C错误;A质点在0~t1时间内做匀速运动,之后处于静止状态,故D错误典例4甲、乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动,若以该时刻作为计时起点,得到两车的位移-时间图象如图所示,则下列说法正确的是( )A.t1时刻两车相距B.t1时刻乙车追上甲车C.t1时刻两车的速度刚好相等D.0到t1时间内,乙车的平均速度小于甲车的平均速度【答案】B【解析】由图知,0到t1时间内,乙车在甲车后面追赶,t1时刻追上甲车,A错误,B正确;x-t图象的斜率表示速度,t1时刻乙车速度大于甲车速度,C错误;0到t1时间内,两车位移相等,时间相等,根据=知,两车平均速度相等,D错误.3 变速运动的x-t图像;典例5物体沿直线运动的位移—时间图象如图所示,则在0~4 s内物体通过的路程s 为 ( )A.s=2 m B.s=4 mC.s=10 m D.s>10 m【答案】C【解析】由图可知:物体在前2 s内位移是4 m,后2 s内位移是-6 m,所以在0~4 s 内物体通过的路程s为10 m,故选C典例6 如图所示为甲、乙、丙三个物体相对于同一位置的x-t图象,它们向同一方向开始运动,则在时间t0内,下列说法正确的是( )A.它们的平均速度相等B.甲的平均速度最大C.乙的位移最小D.图象表示甲、乙、丙三个物体各自的运动轨迹【答案】A4 利用v-t图像求位移典例7 (多选) 甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其v -t图象如图所示.已知两车在t=3 s时并排行驶,则( )A.在t=1 s时,甲车在乙车后B.在t=0时,甲车在乙车前7.5 m处C.两车另一次并排行驶的时刻是t=2 sD.甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m【答案】BD【解析】在t=3 s时,两车并排,由图可得在1~3 s内两车发生的位移大小相等,说明在t=1 s时,两车并排,由图象可得前1 s乙车位移大于甲车位移,且位移差Δx=x2-x1=7.5 m,在t=0时,甲车在乙车前7.5 m处,选项A、C错误,选项B正确;在1~3 s 内两车位移相同,由图象甲可求位移x=×(10+30)×2 m=40 m,选项D正确典例8 如图是直升机由地面起飞的速度图象,试计算直升机能到达的最大高度及25 s 时直升机所在的高度是多少?【答案】600 m 500 m5 v-t图像的综合运用典例9图所示是A、B两物体从同一地点出发,沿相同的方向做直线运动的v-t图象,由图象可知( )A.A比B早出发5 sB.第15 s末A、B速度相等C.前15 s内A的位移比B的位移大50 mD.第10 s末A、B位移之差为75 m【答案】D6 利用图像求追击相遇问题:典例10 在水平轨道上有两列火车A和B,相距s,A车在后面做初速度为、加速度大小为2a的匀减速直线运动,而B车同时做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动,两车运动方向相同。
1、如图所示,小车上固定着三角硬杆,杆的端点固定着一个质量为m 的小球.当小车水平向右的加速度逐渐增大时,杆对小球的作用力的变化(用F 1至F 4变化表示)可能是下图中的(OO '沿杆方向)
解析:对小球进行受力分析,小球受重力和杆对小球的弹力,弹力在竖直方向的分量和重力平衡,小球在水平方向的分力提供加速度,故C 正确.
答案:C
2、.在汽车中悬线上挂一小球。
实验表明,当做匀变速直线运动时,悬线将与竖直方向成某一固定角度。
如图所示,若在汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体m 1,则关于汽车的运动情况和物体m 1的受力情况正确的是:( )
A .汽车一定向右做加速运动;
B .汽车一定向左做加速运动;
C .m 1除受到重力、底板的支持力作用外,还一定受到向右的摩擦力作用;
D .m 1除受到重力、底板的支持力作用外,还可能受到向左的摩擦力作用
3、如图所示,小车沿水平面做直线运动,小车内光滑底面上有一物块被压缩的
弹簧压向左壁,小车向右加速运动。
若小车向右加速度增大,则车左壁受物块的压力N 1和车右壁受弹簧的压力N 2的大小变化是( ) A .N 1不变,N 2变大; B .N 1变大,N 2不变; C .N 1、N 2都变大; D .N 1变大,N 2减小。
4、如图所示,底板光滑的小车上用两个量程为20N 、完全相同的弹簧秤甲
和乙系住一个质量为1kg 的物块,在水平地面上,当小车做匀速直线运动时,两弹簧秤的示数均为10N 。
当小车作匀加速直线运动时,弹簧秤甲的示数变为8N ,这时小车运动的加速度大小是( )
A .2m/s 2
B .4m/s 2
C .6m/s 2
D .8m/s 2
5、停在水平地面上的小车内,用绳子AB 、BC 栓住一个重球,绳BC 呈水平状态,绳AB 的拉力为T 1,绳BC 的拉力为T 2。
若小车由静止开始加速向左运动,但重球相对小车的位置不发生变化,则两绳的拉力的变化情况是( )
A .T 1变大,T 2变小
B .T 1变大,T 2变大
C .T 1不变,T 2变小
D .T 1变大,T 2不变 6、有一只箩筐盛有几个西瓜,放在粗糙水平地面上,箩筐与水平地面间的动摩擦因数为 μ,若给箩筐一个水平初速度v 0,让整筐西瓜在水平地面上滑行,则在滑行过程中,箩筐内某个
质量为m 的西瓜(未与箩筐接触)受到周围的西瓜对它的作用力的大小为:( ) A .0
B .mg μ
C .2
1μ+mg
D .2
1μ-mg
7、一物体放置在倾角为θ的斜面上,斜面固定于加速上升的电梯中,加速度为a ,如图3-1-15所示.在物体始终相对于斜面静止的条件下,下列说法中正确的是( )
A .当θ一定时,a 越大,斜面对物体的正压力越小
B .当θ一定时,a 越大,斜面对物体的摩擦力越大
C .当a 一定时,θ越大,斜面对物体的正压力越小
D .当a 一定时,θ越大,斜面对物体的摩擦力越小.
8、2008北京奥运会取得了举世瞩目的成功,某运动员(可看作质点)参加跳板跳水比赛,t =0是其向上起跳瞬间,其速度与时间关系图像如图所示,则( )
A .1t 时刻开始进入水面
B .2t 时刻开始进入水面
C .3t 时刻已浮出水面
D .0~2t 的时间内,运动员处于失重状态
8、【解析】BD 跳水运动员离开跳板向上跳起,做减速运动,到达最高点后,开始向下做匀加速运动,直到刚进入水面,速度达到最大,进入水面后,又受到水的阻力,开始做减速运动,直至速度减小到零,根据图像可知,2t 时刻速度最大,所以2t 时刻开始进入水面,故A 项错误,B 项正确;3t 时刻速度为零,是在水中减速结束的时刻,故C 项错误;跳水运动员离开跳板到刚开始进入水中时,都是只受重力,加速度等于重
9、一个静止的质点,在0~4s 时间内受到力F 的作用,力的方向始终在同一直线上,力F 随时间t 的变化如图所示,则质点在( )
A .第2s 末速度改变方向
B .第2s 末位移改变方向
C .第4s 末回到原出发点
D .第4s 末运动速度为零 9、【解析】D 分析各段时间内物体受力产生的加速度与速度的方向间的关系,结合对称性即可作出判定。
0~1 s 内加速度均匀增加,与速度同向,速度增大;1~2 s 内加速度减小,但方向与速度方向仍相同,继续加速,2s 后反向,加速度反向,故2s 时速度达最大值;2~3s 做加速度增大的减速运动;3~4s 又做加速度减小的减速运动,由对称性可判定4s 末速度为零、位移最大。
故A 、B 、C 错误,D 正确。
10、已知空间探测器从某一星球表面竖直升空。
已知探测器质量为1 500 kg ,发动机推动力为恒力。
探测器升空后发动机因故障突然关闭,如图所示是探测器从升空到落回星球表面的速度随时间变化的图线,则( )
A .探测器上升的最大高度为160 m
B .探测器上升过程中的加速度为52
m/s C .此星球表面附近的重力加速度为2.52m/s
D .发动机的推动力为7500N 10、【解析】BC 由图象可知,探测器能达到的最大高度即是图线t 轴上方所包围的面积
2440
2m H ⨯=
m =480 m ,所以A 错误;探测器上升过程中的加速度2240m/s 5m/s 8v a t ∆===∆,B 正确;星球表面的重力加速度2240m/s 2.5m/s 16g '==,C
正确;(),()11250F m a g F m a g ''=+∴=+=N ,故D 错误。
11、升降机由静止开始上升,开始2s 内匀加速上升8m ,以后3s 内做匀速运动,最后2s 内做匀减速运动,速度减小到零。
升降机内有一质量为250 kg 的重物,求整个上升过程中重物对升降机底板的压力,并作出升降机运动的v t -图象和重物对底板压力的F t -图象。
(g 取102
m/s )
11、【解析】在前2s 内升降机做匀加速运动,设其加速度为1a ,由匀变速运动的位移公式
21112s a t =
,解得加速度为:221221228
m/s 4m/s 2
s a t ⨯=== 2s 末的速度为:11142m/s 8m/s v a t ==⨯= 根据牛顿第二定律得:11N F mg ma -=
11N F mg ma =+=3 500 N ,方向竖直向上
根据牛顿第三定律得物体对升降机底板的压力大小为:11N
N F F '==3 500 N ,方向竖直向下
中间3s 内物体匀速上升,由平衡条件得:2N F mg ==2 500 N
所以22N
N F F '==2500N ,方向竖直向下 物体的速度为218m/s v v ==
最后2s 内物体随升降机一起做匀减速运动,可得2330v a t =-
得22380
m/s 4m/s 2
a -=
=,方向竖直向下 根据牛顿第二定律得:33N mg F ma -=
解得升降机底板对重物的支持力为:33N F mg ma =-=1 500 N ,方向竖直向上
则33N
N F F '==1 500 N ,方向竖直向下 根据以上三个过程的计算数据,可得v t -图象和F t -图象,如图所示。
12、质量为m =20kg 的物体,在恒定的水平外力F 的作用下,沿水平面做直线运动.0~2.0s 内F 与运动方向相反,2.0~4.0s 内F 与运动方向相同,物体的速度—时间图象如图所示,已知g 取10m /s 2
.求物体与水平面间的动摩擦因数.
12、解:由图象可知:0~2.0s 内物体做匀减速直线运动,加速度大小为a 1=5m /s 2
,由牛顿第二定律得:m
f
F a +=
1 (4分) 2~4s 内物体做匀加速直线运动,加速度大小为a 2=1m /s 2
,由牛顿第二定律得:m
f
F a -=
2 又f =μmg
由以上各式解得:μ=0.2
13、一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,弹簧床对运动员的弹力F 随时间t 的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图所示。
结合图像, 试求: (1)运动员的质量;
(2)运动过程中,运动员最大加速度;
-2
(3)不计空气阻力,运动过程中,运动员离开蹦床上升的最大高度
13、解:
(1)由图得(3分)(2)最大弹力:(2分)由(2分)
得(2分)(3)空中时间:(1分)下落时间:(1分)
最大高度 m=3.2m (3分)。