考点02 时间 位移(解析版)—高中物理
展开时刻和时间间隔、位移和路程
一、时刻和时间间隔
1.时刻:指某一瞬间.在时间轴上用点表示.
2.时间间隔:指某两个时刻之间的时间间隔.在时间轴上用线段表示.
二、位置和位移
1.坐标系
(1)建立目的:定量地描述物体的位置.
(2)一维坐标系的三要素:原点、正方向和单位长度.
2.位移和路程
(1)路程:物体运动轨迹的长度.
(2)位移:
①物理意义:描述物体位置的变化.
②定义:由初位置指向末位置的有向线段.
3.矢量和标量
(1)矢量:像位移这样的物理量叫作矢量,它既有大小,又有方向.
(2)标量:像温度、路程这样的物理量叫作标量,它们只有大小,没有方向.
三、直线运动的位移
研究直线运动时,在物体运动的直线上建立x轴,如图所示.
1.物体的初、末位置:可用位置坐标x1、x2表示.
2.物体的位移大小等于末位置与初位置的坐标之差,即:Δx=x2-x1.
(1)若Δx为正,则位移的方向指向x轴的正方向;
(2)若Δx为负,则位移的方向指向x轴的负方向.
一、时刻和时间间隔
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二、位移和路程的区别与联系
三、矢量和标量的区别
(1)标量只有大小,没有方向;矢量既有大小又有方向.
(2)矢量可以用带箭头的有向线段表示,在一维坐标系中可以用正负号表示它的方向.
典例1关于时间间隔和时刻,以下说法正确的是( )
A.列车员说:“火车8点42分到站,停车8分”,8点42分和8分均指时刻
B.第2 s末和第3 s初是同一时刻
C.某同学从家中出发到学校需要8分钟,这里的8分钟指时刻
D.物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间间隔
答案 B
解析 列车员说:“火车8点42分到站,停车8分”,8点42分指时刻,8分指时间间隔,故A错误;第2 s末和第3 s初是同一时刻,故B正确;“8分钟”指时间间隔,故C错误;物体在5 s内指的是物体在0到5 s末这5 s的时间间隔,故D错误.
典例2如图所示,物体沿两个半径为R的圆弧由A运动到C,则它的位移和路程分别为( )
A.eq \f(5π,2)R,方向由A指向C;eq \r(10)R
B.eq \f(5π,2)R,方向由A指向C;eq \f(5π,2)R
C.eq \r(10)R,方向由A指向C;eq \f(5π,2)R
D.eq \r(10)R,方向由C指向A;eq \f(5π,2)R
答案 C
解析 物体的位移大小为线段AC的长度,根据几何关系可知:xAC=eq \r(R2+3R2)=eq \r(10)R,方向由A指向C;路程为一个半圆周长和一个四分之三圆周长之和,即s=eq \f(2πR,2)+eq \f(3,4)×2πR=eq \f(5,2)πR,故A、B、D错误,C正确.
1.(2021·长沙市长郡中学高二期末)关于时间与时刻,下列说法中正确的是( )
A.作息时间表上标出上午8∶00开始上课,这里的8∶00指的是时间间隔
B.第1 s末和第2 s初指的不是同一时刻
C.电台报时时说:“现在是北京时间8点整”,这里实际上指的是时刻
D.第1 s内指的是第1 s末这个时刻
答案 C
解析 作息时间表上标出上午8∶00开始上课,这里的8∶00指的是时刻,故A错误;第1 s末和第2 s初指的是同一时刻,故B错误;电台报时时说:“现在是北京时间8点整”,这里实际上指的是时刻,故C正确;第1 s内指的是从0时刻开始到第1 s末,表示时间间隔为1 s,故D错误.
2.下列关于民间俗语中所说的时间,理解正确的是( )
A.用“做一天和尚,撞一天钟”表示做事得过且过,“一天”指时间间隔
B.用“三分钟热度”形容做事没有持久性,“三分钟”指时刻
C.用“冰冻三尺非一日之寒”形容做事情不能一蹴而就,“一日”指时刻
D.用“宁停三分,不抢一秒”进行交通安全教育,“三分”和“一秒”均指时刻
答案 A
解析 “一天”表示一个过程,是持续的量,为时间间隔,A正确;“三分钟”表示持续的时间,为时间间隔,B错误;“一日”表示寒冷持续的过程,是持续的量,为时间间隔,C错误;“三分”对应一个过程,“一秒”对应一个过程,均是持续的量,均为时间间隔,D错误.
3.(多选)根据如图所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s内,也可以称为2 s时
B.0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或第2 s内
C.t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内
D.tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内
答案 CD
解析 t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s初,也可以称为2 s时,故A错误;0~t2表示时间间隔,称为前2 s内或最初2 s内,第2 s内表示1 s末到2 s末这1 s的时间间隔,故B错误;t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内,故C正确;tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内,故D正确.
4.在某次铅球比赛中,某运动员以18.62 m的成绩获得金牌.这里记录的成绩是指( )
A.比赛中铅球发生的位移大小
B.比赛中铅球经过的路程
C.既是铅球发生的位移大小,又是铅球经过的路程
D.既不是铅球发生的位移大小,也不是铅球经过的路程
答案 D
解析 铅球的运动轨迹如图曲线所示,铅球的比赛成绩18.62 m是抛出点A在地面上的竖直投影点A′到落地点B的距离,而位移大小是有向线段eq \(AB,\s\up6(→))的长度,路程是曲线AB的长度,故D正确.
5.物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置,用坐标的变化量Δx表示物体的位移.如图所示,一个物体从A运动到C,它的位移Δx1=-4 m-5 m=-9 m;从C运动到B,它的位移为Δx2=1 m-(-4 m)=5 m.下列说法中正确的是( )
A.从C到B的位移大于从A到C的位移,因为正数大于负数
B.从A到C的位移大于从C到B的位移,因为正、负号表示位移的方向,不表示位移的大小
C.因为位移是矢量,所以这两个矢量的大小无法比较
D.物体由A到B的位移Δx=4 m
答案 B
解析 位移是矢量,正、负号表示位移的方向,而不表示位移的大小,从A到C的位移大于从C到B的位移,选项A、C错误,B正确;物体从A到B的位移Δx=1 m-5 m=-4 m,故选项D错误.
6.(2021·衢州高级中学高一期中)如图所示,“天舟二号”货运飞船与“天和号”空间站在交会对接之前,分别沿半径为r、R的圆形轨道运动.某时刻“天舟二号”货运飞船和“天和号”空间站分别从B、A点开始运动,下列说法正确的是( )
A.空间站运行一周的位移大小为2πR
B.“天舟二号”运行eq \f(1,2)周的路程为2r
C.“天舟二号”运行eq \f(1,4)周的位移大小为eq \r(2)r
D.二者各自运行一周,其路程相等
答案 C
解析 空间站运行一周的位移为0,选项A错误;“天舟二号”运行eq \f(1,2)周的路程为πr,选项B错误;“天舟二号”运行eq \f(1,4)周的位移大小为eq \r(2)r,选项C正确;“天舟二号”和空间站各自运行一周,其路程分别为2πr和2πR,路程不相等,选项D错误.
7.(2022·茂名市高一期末)2021年2月10日19时52分,“天问一号”探测器实施近火捕获制动,顺利进入环火星轨道,自发射以来,“天问一号”已累计飞行202天,飞行里程约4.75亿千米,距离地球约1.92亿千米.下列判断正确的是( )
A.“天问一号”绕火星飞行一圈平均速度不为0,且它在每一时刻的瞬时速度都不为0
B.“19时52分”和“202天”,前者表示“时刻”,后者表示“时间间隔”
C.飞行里程约4.75亿千米表示位移,距离地球约1.92亿千米表示路程
D.地面卫星控制中心在对“天问一号”进行飞行姿态调整时可以将“天问一号”看成质点
答案 B
解析 “天问一号”绕火星飞行一圈位移为0,所以平均速度为0,但它在每一时刻的瞬时速度都不为0,故A错误;“19时52分”和“202天”,前者表示“时刻”,后者表示“时间间隔”,故B正确;飞行里程约4.75亿千米表示路程,距离地球约1.92亿千米表示位移,故C错误;地面卫星控制中心在对“天问一号”进行飞行姿态调整时,“天问一号”各部分的运动差异不能忽略,此时不可以将“天问一号”看成质点,故D错误.
8.关于矢量和标量,下列说法中不正确的是( )
A.矢量是既有大小又有方向的物理量
B.标量只有大小没有方向
C.-10 m的位移比5 m的位移小
D.-10 ℃的温度比5 ℃的温度低
答案 C
解析 由矢量和标量的定义可知,A、B正确;-10 m的位移比5 m的位移大,负号不表示大小,仅表示方向与规定的正方向相反,C错误;温度是标量,负号表示该温度比0 ℃低,正号表示该温度比0 ℃高,故-10 ℃的温度比5 ℃的温度低,D正确.
9.(2021·怀仁市高一期中)如图所示,在距离地面1.8 m高的位置竖直向上抛出一枚网球,观测到网球上升3.2 m后回落,最后落回地面.空气阻力忽略不计,规定竖直向上为正方向.以抛出点为坐标原点建立一维坐标系,下列说法正确的是( )
A.最高点的位置坐标为3.2 m,落地点的位置坐标为1.8 m
B.网球从抛出点到最高点的位移为5.0 m
C.网球从抛出点到落地点的位移为-1.8 m
D.网球从最高点到落地点的位移为5.0 m
答案 C
解析 以抛出点为坐标原点建立一维坐标系,规定方向竖直向上为正方向,从高出地面1.8 m的位置开始抛出小球,所以落地点的坐标为-1.8 m;网球上升3.2 m后回落,则最高点的坐标为3.2 m,则上升过程的位移为3.2 m,故A、B错误;落地点的坐标为-1.8 m,网球从抛出点到落地点的位移为-1.8 m,故C正确;网球从最高点到落地点的位移为-5.0 m,故D错误.
10.(2022·河南省南阳中学月考)2019年1月3日10:26,嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆.嫦娥四号探测器在距离月面100米处稍稍悬停,接着竖直缓缓降落,约10分钟后,嫦娥四号自主降落在月球背面南极—艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内.下列说法正确的是( )
A.“2019年1月3日10:26”和“约10分钟”指的都是时间间隔
B.在降落过程中,以嫦娥四号探测器为参考系,月球静止不动
C.任何情况下都可以将嫦娥四号探测器看作质点
D.从悬停到着陆,探测器通过的位移大小和路程都是100米
答案 D
解析 “2019年1月3日10:26”对应时间轴上的点,为时刻;“约10分钟”指的是时间间隔,A错误;在降落过程中,以嫦娥四号探测器为参考系,月球做直线运动,B错误;当探究嫦娥四号探测器的姿态、转动等情况时,不能将嫦娥四号探测器看作质点,C错误;由题知探测器的运动是相对于月球的,以月球为参考系,探测器竖直缓缓降落,做的是单向直线运动,所以从悬停到着陆,探测器通过的位移大小和路程都是100米,D正确.
11.2021年9月17日8:00整,第十四届全国运动会铁人三项比赛在陕西省汉中市正式开赛.选手们依次进行了1.5 km游泳、40 km自行车和10 km跑步三项不间断比赛,李明旭以01:52:24的成绩揽获男子个人冠军.下列说法正确的是( )
A.40 km是指位移
B.8:00整是指时间
C.01:52:24的成绩是指时刻
D.研究李明旭10 km跑步的时间时,可以将李明旭看作质点
答案 D
解析 40 km自行车的运动轨迹不是直线,40 km指路程,故A错误;8:00整对应某一瞬间,即为时刻,故B错误;01:52:24对应一段时间,即为时间间隔,故C错误;研究李明旭10 km跑步的时间时,由于李明旭的大小和形状可以忽略,所以可以将其看成质点,故D正确.
12.物理的发展,科技的进步给人民生活带来很多便利,如图所示为某款出行软件给“不识路”的驾车一族提供的导航界面,下列说法正确的是( )
A.图中推荐的三种方案位移都相同
B.图中的“90公里”“103公里”“96公里”指的是位移的大小
C.图中推荐的第一种方案驾车距离最短,则位移大小等于路程
D.图中研究汽车在导航图中的位置时,不可以把汽车看作质点
答案 A
解析 由于初位置与末位置相同,所以三种方案位移都相同,选项A正确;图中的“90公里”“103公里”“96公里”指的是路程,选项B错误;由于汽车行驶的轨迹不是直线,所以位移大小不等于路程,选项C错误;由于距离比汽车大小大得多,所以研究汽车在导航图中的位置时,可以将汽车看作质点,选项D错误.
13.(2022秋·云南昭通·校联考)2021年8月3日上年,在东京奥运会男子比赛中,谢震业以的优异成绩晋级半决赛,成为中国奥运历史上第二个晋级奥运会男子半决赛的选手。比赛过程中,下列说法正确的是( )
A.谢震业通过的位移大小为,通过的路程小于
B.平均速率约为
C.研究谢震业赛跑姿势时可以把他看作质点
D.以终点线为参照物,谢震业是静止的
答案 B
解析 A.跑道是弯道,通过的位移大小小于,通过的路程等于,故A错误;
B.平均速率为故B正确;C.研究谢震业赛跑姿势时,因为要研究具体姿势,不可以把他看作质点,故C错误;D.以终点线为参照物,谢震业不断靠近,是运动的,故D错误.故选B.
14.(2023春·辽宁朝阳·统考)远到宇宙深处,近在咫尺之间,面对广袤苍穹之浩瀚、基本粒子之精微,物理学都会进行各种层次的探索,可谓是“万物之理”的学问,在探索过程中要不断引人新的物理概念。下列关于物理概念的说法正确的是( )
A.“一寸光阴不可轻”,这里的“光阴”指的是时间间隔
B.“天宫一号”不能作为参考系
C.长白山在任何情况下都不可以看作质点
D.从大连到沈阳坐火车与坐汽车的路程相同
答案 A
解析 A.“一寸光阴不可轻”,这里的“光阴”指的是时间间隔,A正确;B.研究“天宫一号”内部物体的运动,“天宫一号”可以作为参考系,B错误;C.长白山在有些情况下可以看作质点,有些情况下不可以看作质点,C错误;D.从大连到沈阳坐火车与坐汽车的路程不同,D错误.故选A.
15.(2022秋·江西宜春·校考)如图所示,光滑水平面上有一木板,板长1m,木板的左端有一个可以看成质点的物体,给物体一个向右的速度,物体将带动木板运动,当木板和物体的速度相等时,物体正好在木板的正中间,在这个过程中,木板向右运动了0.2m,则物体的位移大小是( )
0.2mB. 0.3mC. 0.5mD. 0.7m
答案 D
解析 木板和物块发生相对运动,则有x = x块-x板代入数据有x块 = 0.7m 故选D.
16.如图所示,一小球在光滑的V形槽中由A点释放,经B点到达与A点等高的C点,设A点的高度为1 m,则全过程中小球通过的路程和位移大小分别为( )
A.eq \f(2,3)eq \r(3) m,eq \f(2,3)eq \r(3) m B.eq \f(2,3)eq \r(3) m,eq \f(4,3)eq \r(3) m
C.eq \f(4,3)eq \r(3) m,eq \f(2,3)eq \r(3) m D.eq \f(4,3)eq \r(3) m,1 m
答案 C
解析 位移大小等于AC的直线距离,大小为eq \f(1 m,tan 60°)+eq \f(1 m,tan 60°)=eq \f(2,3)eq \r(3) m.路程等于AB长度与BC长度之和,大小为eq \f(1 m,sin 60°)+eq \f(1 m,sin 60°)=eq \f(4,3)eq \r(3) m.
17.(2023秋·辽宁沈阳·统考)在匀速下降的电梯里,一小球以相对地面的速度从电梯地板竖直向上弹起,然后又落回地板,此过程中小球没有触碰电梯天花板,不计空气阻力,以地面为参考系,下列关于小球的位移和路程的说法正确的是( )
A.小球在空中运动的位移大小一定大于其路程
B.小球在空中运动的位移大小一定等于其路程
C.小球在空中运动的位移等于电梯的位移
D.小球在空中运动的路程等于电梯的路程
答案 C
解析 AB.由于电梯匀速下降,可知小球从电梯地板竖直向上弹起,然后又落回地板过程,小球一定是先向上运动,再向下运动,且末位置在初位置的下方,可知小球在空中运动的位移大小一定小于其路程,故AB错误;C.相对地面,小球和电梯的位置变化相同,则小球在空中运动的位移等于电梯的位移,故C正确;D.由于电梯一直向下运动,而小球先向上运动,再向下运动,故球在空中运动的路程大于电梯的路程,故D错误.故选C.
18.(2021秋·统考)如图所示,今有一底面直径和高都为10cm的圆柱形纸筒(上下底面开口),在下底部边沿A点有一只小蚂蚁,小蚂蚁最终爬到上部边沿处的B点,试求:
(1)小蚂蚁爬行的最短路程;
(2)整个过程中位移的大小。
答案 (1)18.6cm;(2)14.1cm
解析 (1)两点之间线段最短,为了找到在圆柱形纸筒的表面上A、B两点之间的最短路径,可以把纸筒沿侧壁剪开,如图所示
展开成平面后,连接AB,则线段AB的长度即为小蚂蚁爬行的最短路程。由勾股定理可知
s=
(2)整个过程中的位移大小等于题图A、B两点的连线的长度,由勾股定理可知
x==14.1cm时刻
时间间隔
在时间轴上的表示
用点表示
用线段表示
描述关键词
“初”“末”“时”,如“第1 s末”“第2 s初”“3 s时”
“内”,如“第2 s内”“前3 s内”
联系
两个时刻之间为一段时间间隔,时间间隔能表示运动的一个过程,好比一段录像;时刻表示运动的一瞬间,好比一张照片
项目
比较
位移
路程
区别
物理意义
描述物体的位置变化,是由初位置指向末位置的有向线段
描述物体运动轨迹的长度
矢标性
矢量
标量
相关因素
由物体的初、末位置决定,与物体运动路径无关
既与物体的初、末位置有关,也与物体运动路径有关
联系
当物体做单向直线运动时,位移的大小等于路程;否则,位移的大小小于路程
考点02 匀变速直线运动的位移与时间的关系(解析版)—高中物理: 这是一份考点02 匀变速直线运动的位移与时间的关系(解析版)—高中物理,共9页。
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