解析 由题意知,当飞机的速度减小时,所受的阻力减小,因而它的加速度会逐渐变小.画出相应的v-t图像大致如图所示:
根据图像的意义可知,实线与坐标轴包围的面积为s,虚线(匀减速
运动)下方的“面积”表示的位移为:
t.应有:
t>s,所以v>
,所以选项C正确.
答案 C
运用图像解答物理问题的主要步骤与方法
1.认真审题,根据题中所需求解的物理量,结合相应的物理规律确定所需的横、纵坐标表示的物理量.
2.根据题意,找出两物理量的制约关系,结合具体的物理过程和相应的物理规律作出函数图像.
3.由所作图像结合题意,运用函数图像进行表达、分析和推理,从而找出相应的变化规律,再结合相应的数学工具(即方程)求出相应的物理量.
突破训练2
某人骑自行车在平直道路上行进,图5中的实线记录了
自行车开始一段时间内的v-t图像.某同学为了简化计算,用虚线作近似处理,下列说法正确的是( )
A.在t1时刻,虚线反映的加速度比实际的大
B.在0~t1时间内,由虚线计算出的平均速度比实际的大图5
C.在t1~t2时间内,由虚线计算出的位移比实际的大
D.在t3~t4时间内,虚线反映的是匀速直线运动
答案 BD
考点三 追及与相遇问题
1.分析追及问题的方法技巧可概括为“一个临界条件”、“两个等量关系”.
(1)一个临界条件:
速度相等.它往往是物体间能否追上或(两者)距离最大、最小的临界条件,也是分析判断问题的切入点;
(2)两个等量关系:
时间关系和位移关系,通过画草图找出两物体的时间关系和位移关系是解题的突破口.
2.能否追上的判断方法
物体B追赶物体A:
开始时,两个物体相距x0.若vA=vB时,xA+x0xB,则不能追上.
3.若被追赶的物体做匀减速直线运动,一定要注意判断追上前该物体是否已经停止运动.
例3
甲车以10m/s的速度在平直的公路上匀速行驶,乙车以4m/s的速度与甲车平行同向做匀速直线运动.甲车经过乙车旁边时开始以0.5m/s2的加速度刹车,从甲车刹车开始计时,求:
(1)乙车在追上甲车前,两车相距的最大距离;
(2)乙车追上甲车所用的时间.
解析
(1)当甲车速度减至等于乙车速度时两车的距离最大,设该减速过程所用时间为t,
则有v乙=v甲-at,解得t=12s,
此时甲、乙间距离为v甲t-
at2-v乙t=36m
(2)设甲车减速到零所需时间为t1,则有t1=
=20s
t1时间内,x甲=
t1=
×20m=100m
x乙=v乙t1=4×20m=80m
此后乙车运动时间t2=
=
s=5s
故乙车追上甲车需t1+t2=25s.
答案
(1)36m
(2)25s
1.解题思路和方法
2.解题技巧
(1)紧抓“一图三式”,即:
过程示意图,时间关系式、速度关系式和位移关系式.
(2)审题应抓住题目中的关键字眼,充分挖掘题目中的隐含条件,如“刚好”、“恰好”、“最多”、“至少”等,它们往往对应一个临界状态,满足相应的临界条件.
突破训练3
如图6所示,直线MN表示一条平直公路,甲、
乙两辆汽车原来停在A、B两处,A、B间的距离为85m,现甲车先开始向右做匀加速直线运动,加速度a1=2.5m/s2,图6
甲车运动6.0s时,乙车开始向右做匀加速直线运动,加速度a2=5.0m/s2,求两辆汽车相遇处距A处的距离.
答案 125m或245m
解析 甲车运动6s的位移为x=
a1t
=45m
此时甲车尚未追上乙车,设此后再经时间t甲车与乙车相遇,则有
a1(t+t0)2=
a2t2+85
将上式代入数据并整理得:
t2-12t+32=0
解得:
t1=4s,t2=8s
t1、t2都有意义,t1=4s时,甲车追上乙车;t2=8s时,乙车追上甲车再次相遇
第一次相遇地点距A的距离:
s1=
a1(t1+t0)2=125m
第二次相遇地点距A的距离:
s2=
a1(t2+t0)2=245m.
3.挖掘图像信息,结合运动情景解决运动学问题
解析 本题考查运动学图像分析.两车同向运动,a做匀减速运动,b做匀加速运动,t=0时两车相距为d,t=5s时两车第一次相遇,t=5s到t=15s时间段内,由图像可以看出,两者位移相等,因此t=15s时两者第二次相遇,A项正确;t=5s到t=20s时间段内,b的位移比a的大,B项错误;在t=5s到t=15s时间段内,一直是a车在前直到两者相遇,C项错误;10s~15s内两者的距离在减小,D项错误.
答案 A
突破训练4
甲、乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向做直线运动,t=0时刻同时经过公路旁的同一路标.如图8是描述两车运动的v-t图线,折线ABC和折线OBD分别描述了甲、乙两车在0~20s内的运动情况.关于甲、乙两车的运动,下列说法正确的是( )
图8
A.在0~10s内,两车逐渐靠近
B.在t=10s时,两车相遇
C.在10s~20s内,两车逐渐远离
D.在0~20s内,两车最远距离为100m
答案 CD
解析 因0~10s内、10s~20s内v甲>v乙,所以二者间的距离一直变大,在t=20s时最大.由图像与坐标轴围成的面积表示的位移之差可求得两车最远距离为100m.因此正确选项是C、D.
高考题组
1.(2010·天津理综·3)质点做直线运动的v-t图象如图9所示,
规定向右为正方向,则该质点在前8s内平均速度的大小和
方向分别为( )
A.0.25m/s 向右图9
B.0.25m/s 向左
C.1m/s 向右
D.1m/s 向左
答案 B
解析 前8s内的位移x=
×2×3m+
×(-2)×5m=-2m.
=
=
m/s=
-0.25m/s,负号说明平均速度的方向向左,故选项B正确.
2.(2009·广东理科基础·3)图10是甲、乙两物体做直线运动的v-t图
象.下列表述正确的是( )
A.乙做匀加速直线运动
B.0~1s内甲和乙的位移相等图10
C.甲和乙的加速度方向相同
D.甲的加速度比乙的小
答案 A
解析 甲、乙两物体在速度图象里的图形都是倾斜的直线,表明两物体都做匀变速直线运动,乙是匀加速,甲是匀减速,加速度方向不同,A对,C错.根据在速度图象里面积表示位移的方法可知,在0~1s内甲通过的位移大于乙通过的位移,B错.根据在速度图象里斜率表示加速度可知甲的加速度大于乙的加速度,D错.
模拟题组
3.一物体自t=0时开始做直线运动,其速度图线如图11所示,下列
选项正确的是( )
A.在0~6s内,物体经过的路程为30m图11
B.在0~6s内,物体离出发点最远为40m
C.在0~4s内,物体的平均速度为7.5m/s
D.在0~4s内,物体的平均速度为5m/s
答案 C
4.一汽车沿平直公路运动,某段时间内的速度—时间图像如图12所
示.则( )
A.在0~t1时间内,汽车做匀减速直线运动
B.在0~t1时间内,汽车的位移等于v1t1
C.在t1~t2时间内,汽车的平均速度小于
图12
D.在t1~t2时间内,汽车的平均速度等于
答案 C
解析 0~t1时间内,汽车速度先减小后增大,所以不是匀减速直线运动,故选项A错误;0~t1时间内汽车的位移小于v1t1,因为图线所包围的面积表示汽车的位移,而该面积小于v1t1,选项B错误;假设t1~t2时间内汽车做匀减速运动,则汽车的平均速度为
,将t1~t2时间内匀减速运动的位移与实际位移作比较会发现,汽车的实际位移小于匀减速运动的位移,故C正确,D错误.
5.汽车A在红灯前停住,绿灯亮时启动,以0.4m/s2的加速度做匀加速运动,经过30s后以该时刻的速度做匀速直线运动.设在绿灯亮的同时,汽车B以8m/s的速度从A车旁边驶过,且一直以相同的速度做匀速直线运动,运动方向与A车相同,则从绿灯亮时开始( )
A.A车在加速过程中与B车相遇
B.A、B相遇时速度相同
C.相遇时A车做匀速运动
D.两车不可能相遇
答案 C
解析 作出A、B两车运动的v-t图像如图所示,v-t图像所包围的“面积”表示位移,经过30s时,两车运动图像所围面积并不相等,所以在A车加速运动的过程中,两车并未相遇,所以选项A错误;30s后A车以12m/s的速度做匀速直线运动,随着图像所围“面积”越来越大,可以判断在30s后某时刻两车图像所围面积会相等,即两车会相遇,此时A车的速度要大于B车的速度,所以两车不可能再次相遇,选项C正确,选项B、D错误.
(限时:
30分钟)
►题组1 对位移图像的理解
1.物体A、B的x-t图像如图1所示,由图可知( )
A.从第3s起,两物体运动方向相同,且vA>vB
B.两物体由同一位置开始运动,但物体A比B迟3s才开始运动图1
C.在5s内两物体的位移相同,5s末A、B相遇
D.5s内A、B的平均速度相等
答案 A
解析 x-t图像的斜率的大小表示物体运动的速度大小,斜率的正负表示物体运动的方向,由题图可知,A正确;B物体的出发点在离原点5m处,A物体的出发点在原点处,B错误;物体B在5s内的位移为10m-5m=5m,物体A在3s~5s内的位移为10m,故C、D均错误.
2.2011年12月23日下午瓦良格号三度海试,为飞机降落配备的拦阻
索亮相,这使得国产歼15舰载战斗机在航母上起降成为可能.若该机在甲板上加速起飞过程可看做匀变速直线运动,在某段时间内的x-t图像如图2所示,视歼15舰载战斗机为质点,根据图中所给数据判断该机加速起飞过程中,下列选项正确的是( )图2
A.经过图线上M点所对应位置时的速度小于2m/s
B.在t=2.5s时的速率等于4m/s
C.在2s~2.5s这段时间内位移等于2m
D.在2.5s~3s这段时间内位移等于2m
答案 B
解析 由题图可知,在2s~3s这段时间内该机的平均速度
=
=4m/s,又匀变速直线运动的中间时刻速度等于这段时间内的平均速度,故在t=2.5s时的速度等于4m/s,选项B正确;结合图像可知M点位于t=2.5s时刻之后,其速度大于4m/s,选项A错误;该机在2s~2.5s这段时间内的平均速度小于4m/s,所以位移小于2m,选项C错误;而在2.5s~3s这段时间内,平均速度大于4m/s,所以位移大于2m,选项D错误.
3.美国国会住房能源和商业委员会的调查小组2010年2月23日就丰田汽车召回事件举行听证会.美国田纳西州退休妇女朗达·史密斯在听证会上诉说了自己2006年10月驾驶丰田雷克萨斯ES350型汽车的生死经历.
史密斯当时驾驶那辆开了不到5000千米的新车行驶在公路上,突然间,汽车莫名地从时速70千米加速到时速100千米.此后大约10千米距离内,无论史密斯怎么刹车都不管用(可看成匀速运动).按照史密斯的说法,“上帝干涉后”车才慢慢停了下来.如果用图像来描述当时这辆车的运动情况,加速阶段和减速阶段可以简化为匀变速运动,下列图像正确的是( )
答案 AC
解析 根据材料可知汽车先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动,最后做匀减速直线运动到静止.在位移—时间图像中,斜率表示速度,所以斜率应先增大后不变,最后减小,因此A项对,B项错;在速度—时间图像中,速度先增大后不变,最后减小到零,因此C项对;在加速度—时间图像中,匀加速阶段和匀减速阶段加速度方向相反,因此D项错.
►题组2 对速度图像的理解
4.四个质点做直线运动,它们的速度图像分别如图所示,在2s末能回到出发点的是( )
答案 AD
解析 根据速度—时间图像所围的“面积”表示位移,时间轴以上的“面积”表示正向位移,时间轴以下的“面积”表示负向位移,总位移为两位移的代数和,可知A、D正确,B、C错误.
5.一乒乓球运动员在一次近台抛发球技术练习中,将一乒乓球靠近球台边缘竖直向上抛出,球拍没有与球接触,经一段时间后落到地面,取竖直向上为正方向,空气阻力不能忽略,且大小不变.则下面最能反映乒乓球运动过程的速度—时间图线是( )
答案 A
解析 由于空气阻力不能忽略,且大小不变,在上升时,a上=
,在下落时,a下=
,a上>a下,所以选项A正确.
6.某物体运动的v-t图像如图3所示,则下列说法正确的是
( )
A.物体在第1s末运动方向发生改变
B.物体在第2s内、第3s内的加速度是相同的图3
C.物体在第2s末返回出发点
D.物体在第5s时离出发点最远,且最大位移为0.5m
答案 B
解析 2s末运动方向发生改变,A错;在第2、3s内图像斜率相同,加速度相同,B对;2s末和6s末离出发点最远,C、D错,正确选项为B.
7.甲、乙两个物体从同一地点、沿同一直线同时做直线运动,
其v-t图像如图4所示,则( )
A.1s时甲和乙相遇
B.0~6s内甲、乙相距最大距离为1m
C.2s~6s内甲相对乙做匀速直线运动图4
D.4s时乙的加速度方向反向
答案 C
解析 由图像与坐标轴包围的“面积”表示位移可知,在1s时乙的位移大于甲的位移,甲、乙不能相遇,A项错误;在2s时,甲、乙相遇,在2s~6s内,乙的位移为零,x甲=8m,因此0~6s内甲、乙相距最大距离为8m,B项错误.由于在2s~6s内,二者加速度相同,因此甲相对乙做匀速直线运动,C对;4s时乙的加速度方向没变,速度反向,因此正确选项为C.
8.如图5所示是某物体做匀变速直线运动的速度图线,某同学根据图
线得出以下分析结论:
①物体始终沿正方向运动;②物体先向负方向运动,在t=2s后开始向正方向运动;③在t=2s前物体位于出发点负方向上,在t=2s后位于出发点正方向上;④前4s内,在t=2s时,物体距出发点最远.以上分析结论正确的是( )
A.只有①③B.只有②③图5
C.只有②④D.只有①
答案 C
解析 物体的运动方向即为速度方向,从题图上可知物体在2s前速度