1、第4讲 运动图象 追及与相遇问题3
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四、运动的图象运动的相遇和追及问题1、图象:(1) x—t图象①物理意义:反映了做直线运动的物体的位移随时间变化的规律。
②图线斜率的意义A.图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小.B.图线上某点切线的斜率的正负表示物体方向.③两种特殊的x-t图象(1)匀速直线运动的x-t图象是一条过原点的直线.(2)若x-t图象是一条平行于时间轴的直线,则表示物体处于静止状态纵坐标表示物体运动的位移,横坐标表示时间Array图像意义:表示物体位移随时间的变化规律①表示物体做静止;②表示物体做匀速直线运动;③表示物体做匀速直线运动;①②③交点的纵坐标表示三个运动物体相遇时的位移相同。
(2)v—t图象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a图线上某点切线的斜率的大小表示物体运动的加速度的大小.b图线上某点切线的斜率的正负表示加速度的方向.③图象与坐标轴围成的“面积”的意义a图象与坐标轴围成的面积的数值表示相应时间内的位移的大小。
b若此面积在时间轴的上方,表示这段时间内的位移方向为正方向;若此面积在时间轴的下方,表示这段时间内的位移方向为负方向.③常见的两种图象形式(1)匀速直线运动的v-t图象是与横轴平行的直线.(2)匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线.纵坐标表示物体运动的速度,横坐标表示时间图像意义:表示物体速度随时间的变化规律①表示物体做匀速直线运动;②表示物体做匀加速直线运动;③表示物体做匀减速直线运动;①②③交点的纵坐标表示三个运动物体的速度相等;图中阴影部分面积表示0~t1时间内②的位移【习题1】在下面的图像中描述匀加速直线运动的有()A.甲、乙 B.乙、丁 C.甲、丁 D.丙、丁【习题2】(双选)甲、乙、丙、丁四个物体在沿同一条直线上运动,规定统一的正方向,建立统一的X坐标轴,分别画出四个物体的位移图像或速度图像,如图所示,以下说法正确的是()A.甲与乙的初位置一定不同,丙与丁的初位置可能相同B.在t1时刻,甲与乙相遇,丙与丁相遇C.甲与丙的运动方向相同D.若丙与丁的初位置相同,则在t1时刻丙在丁的前面11【习题3】(双选)图为P、Q两物体沿同一直线作直线运动的s-t图,下列说法中正确的有A. t1前,P在Q的前面B. 0~t1,Q的路程比P的大C. 0~t1,P、Q的平均速度大小相等,方向相同D. P做匀变速直线运动,Q做非匀变速直线运动【习题4】(双选)如图为一物体沿直线运动的速度图象,由此可知A. 2s末物体返回出发点B. 4s末物体运动方向改变C. 3s末与5s末的加速度大小相等,方向相反D. 8s内物体的位移为零【习题5】(双选)如图是某物体做直线运动的v-t图象,由图象可得到的正确结果是A. t=1s时物体的加速度大小为1.0 m/s2B. t=5s时物体的加速度大小为0.75 m/s2C. 第3s内物体的位移为1.5 mD. 物体在加速过程的位移比减速过程的位移小【习题6】t=0时,甲乙两汽车从相距80 km的两地开始相向行驶,它们的v-t图象如图所示.忽略汽车掉头所需时间.下列对汽车运动状况的描述正确的是A、在第1小时末,乙车改变运动方向B、在第2小时末,甲乙两车相距20 kmC、在前4小时内,乙车运动加速度的大小总比甲车的大D、在第4小时末,甲乙两车相遇2、相遇和追及问题:(1) 追击问题的分析方法:A. 根据追逐的两个物体的运动性质,选择同一参照物,列出两个物体的位移方程;⎭⎬⎫;.;.的数量关系找出两个物体在位移上间上的关系找出两个物体在运动时C B 相关量的确定D.联立议程求解.说明:追击问题中常用的临界条件:⑴速度小者追速度大者,追上前两个物体速度相等时,有最大距离;⑵速度大者减速追赶速度小者,追上前在两个物体速度相等时,有最小距离.即必须在此之前追上,否则就不能追上.【习题7】 一车处于静止状态,车后距车S0=25处有一个人,当车以1的加速度开始起动时,人以6的速度匀速追车,能否追上?若追不上,人车之间最小距离是多少?【习题8】 汽车正以10m/s 的速度在平直公路上前进,发现正前方有一辆自行车以4m/s 的速度同方向做匀速直线运动,汽车应在距离自行车多远时关闭油门,做加速度为6m/s 2的匀减速运动,汽车才不至于撞上自行车?(2) 相遇问题的分析方法:A. 根据两物体的运动性质,列出两物体的运动位移方程;B. 找出两个物体的运动时间之间的关系;C. 利用两个物体相遇时必须处于同一位置,找出两个物体位移之间的关系;D. 联立方程求解.【习题9】从同一抛点以30m/s初速度先后竖直上抛两物体,抛出时刻相差2s,不计空气阻力,取g=10m/s2,两个物体何时何处相遇?易错现象:1、混淆x—t图象和v-t图象,不能区分它们的物理意义2、不能正确计算图线的斜率、面积3、在处理汽车刹车、飞机降落等实际问题时注意,汽车、飞机停止后不会后退五、力重力弹力摩擦力1、力:力是物体之间的相互作用,有力必有施力物体和受力物体。
[课下限时集训]
(时间:40分钟满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分)
1.某物体运动的速度图象如图1所示,根据图象可知()
图1
A.0~2 s内的加速度为1 m/s2
B.0~5 s内的位移为10 m
C.第1 s末与第3 s末的速度方向相同
D.第1 s末与第5 s末加速度方向相同
2.质点做直线运动的v-t图象如图2所示,规定向右为正方向,则该质点在前8 s内平均速度的大小和方向分别为()
图2
A.0.25 m/s向右B.0.25 m/s向左
C.1 m/s向右D.1 m/s向左
3.(2013·大连测试)如图3所示为一个质点做直线运动的v-t图象,下列判断正确的是()
图3
A.质点在10~12 s内位移为6 m
B.质点在8~10 s内的加速度最大
C.质点在11 s末离出发点最远
D.质点在8~12 s内的平均速度为4.67 m/s
4.某同学在学习了运动学知识后,绘出了一个沿直线运动的物体的加速度a、速度v、位移x随时间变化的图象如图4所示,若该物体在t=0时刻,初速度均为零,则图4中表
示该物体沿单一方向运动的图象是()
图4
5.(2012·荆州模拟)完全相同的甲、乙两个物体放在同一水平地面上,分别在水平拉力F1、F2作用下,由静止开始做匀加速直线运动,分别经过时间t0和4t0,速度分别达到2v0和v0时撤去F1、F2,甲,乙两物体开始做匀减速直线运动,直到静止。
其速度随时间变化情况如图5所示,则下列各项说法中正确的是()
图5
A.若在F1、F2作用时间内甲、乙两物体的位移分别为x1、x2,则x1>x2
B.若整个运动过程中甲、乙两物体的位移分别为x′1、x′2,则x′1>x′2
C.甲、乙两物体匀减速过程的位移之比为4∶1
D.若在匀加速过程中甲、乙两物体的加速度分别为a1和a2,则a1<a2
6.如图6所示,A、B两物体相距x=7 m,物体A以v A=4 m/s的速度向右匀速运动,而物体B此时的速度v B=10 m/s,只在摩擦力作用下向右做匀减速运动,加速度a=-2 m/s2。
那么物体A追上物体B所用的时间为()
图6
A.7 s B.8 s
C.9 s D.10 s
7.甲、乙两物体先后从同一地点出发,沿一条直线运动,它们的v-t图象如图7所示,由图可知()
图7
A.甲比乙运动快,且早出发,所以乙追不上甲
B.t=20 s时,乙追上了甲
C.在t=20 s之前,甲比乙运动快;在t=20 s之后,乙比甲运动快
D.由于乙在t=10 s时才开始运动,所以t=10 s时,甲在乙前面,它们之间的距离为乙追上甲前的最大距离
8.(2012·温州五校联考)新中国成立60周年,在天安门广场进行十年一次的大阅兵仪式,各个部队和军种都在紧张地演练,在空军演练中,某空降兵从飞机上跳下,他从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的v-t图象如图8所示,则下列说法正确的是()
图8
A.0~10 s内空降兵和降落伞整体所受重力大于空气阻力,10~15 s整体所受重力小于空气阻力
B.0~10 s内做加速度逐渐减小的加速运动,10~15 s内做加速增大的减速运动
C.第10 s末打开降落伞,以后做匀减速运动至第15 s末
D.10~15 s加速度方向竖直向上,加速度的大小在逐渐减小
9.(2012·南昌调研)某物体沿水平方向运动,其v-t图象如图9所示,规定向右为正方向,下列判断正确的是()
图9
A.在0~1 s内,物体做曲线运动
B.在1~2 s内,物体向左运动,且速度大小在减小
C.在1~3 s内,物体的加速度方向向左,大小为4 m/s2
D.在3 s末,物体处于出发点右方
10.(2013·福建莆田质检)如图10所示,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。
已知AB和AC的长度相同,两个小球p、q同时从A点分别沿AB和AC由静止开始下滑,比较它们到达水平面所用的时间()
图10
A.p球先到B.q球先到
C.两小球同时到D.无法比较
二、非选择题(本题共2小题,共40分)
11.(18分)A火车以v1=20 m/s速度匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距100 m处有另一列火车B正以v2=10 m/s速度匀速行驶,A车立即做加速度大小为a的匀减速直线运动。
要使两车不相撞,a应满足什么条件?
12.(22分)(2012·阜阳质检)一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10 m/s 的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5 s后警车发动起来,并以2.5 m/s2的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在90 km/h以内。
问:
(1)警车在追赶货车的过程中,两车间的最大距离是多少?
(2)警车发动后要多长时间才能追上货车?。