最新版高考物理【一轮复习】精品讲义练习 (50)

这是一份最新版高考物理【一轮复习】精品讲义练习 (50)，共9页。
一、位移—时间图像
一辆汽车沿平直公路行驶，下表是汽车的各时刻。
如图，以时刻t为横轴，以位置x为纵轴，建立直角坐标系，试结合表中汽车的时刻、位置信息在坐标系中描点，并用平滑的曲线连接起来。
答案
1．位置—时间图像：在直角坐标系中选时刻t为横轴，选位置x为纵轴，其上的图线就是位置—时间图像，是反映物体在任意时刻的位置的图像。
2．位移—时间图像(x－t图像)：将物体运动的初始位置选作位置坐标原点O，则位置与位移大小相等(x＝Δx)，位置—时间图像就成为位移—时间图像。
3．x－t图像的物理意义：x－t图像反映了物体的位移随时间的变化关系，图像上的某一点表示物体在某时刻所处的位置。
4．由x－t图像可求：
(1)任一时刻所对应的位置；
(2)任意一段时间内的位移；
(3)发生一段位移所用的时间。
5．x－t图像只能描述直线运动，不能描述曲线运动。
如图所示为甲、乙两物体的位移随时间变化的图像。
(1)甲、乙两物体是不是同时出发？是不是同一位置出发？
(2)甲、乙两个物体在0～10 s内位移各为多少？
(3)两图线的交点表示什么？
答案 (1)不是同时出发，甲在t＝0时刻出发，乙在t＝5 s时刻出发；不是同位置，甲从x＝15 m处出发，乙从坐标原点处出发。
(2)甲的位移大小Δx甲＝20 m－15 m＝5 m，乙的位移大小Δx乙＝20 m。
(3)t＝10 s时刻，甲、乙的位置相同，即两物体相遇。
例1 一辆汽车在教练场上沿着平直道路行驶，以x表示它相对于出发点的位移。如图近似描写了汽车在0时刻到50 s这段时间的x－t图像。通过分析回答以下问题。
(1)汽车最远位置距离出发点为________ m；
(2)汽车在________时间内没有行驶；
(3)汽车在________时间内驶离出发点，在________时间内驶向出发点；
(4)汽车前50 s内的路程为________ m，位移为________ m。
答案 (1)30
(2)10～20 s
(3)0～10 s,40～50 s 20～40 s
(4)75 －15
例2 (多选)如图所示为甲、乙在同一直线上运动时的x－t图像，以甲的出发点为原点，出发时间为计时的起点，则下列说法中正确的是( )
A．甲、乙同时出发
B．0～t3这段时间内，甲、乙位移相同
C．甲开始运动时，乙在甲的前面x0处
D．甲在途中停止了一段时间，而乙没有停止
答案 ACD
解析 由图像知，甲、乙计时起点都是零，同时出发，故A正确；0～t3这段时间内，甲、乙位移不相等，因为它们的初始位置不同，而末位置相同，故B错误；由初始位置坐标可知x甲＝0，x乙＝x0，故C正确；在t1～t2时间内甲位置坐标没发生变化，故甲停止，乙没有停止，D正确。
x－t图像
1．x－t图像中的图线表示的是位移随时间变化的规律，不是质点运动的轨迹。
2．两图线的交点表示两物体在对应时刻的位置相同，即相遇。
3．截距：图像不过原点O时，若图像在纵轴有截距，如例2中乙图线，则表示开始计时时物体的初始位置坐标；若图像在横轴有截距，如“思考与讨论”中乙图线，则表示出发时刻。
二、位移和时间的测量
1．打点计时器的结构和工作原理
打点计时器的作用：打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点，打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移，这就为研究物体的运动提供了可能。
(1)电磁打点计时器(如图)
工作电压：8 V交变电源；
工作原理：接通交变电源后，在线圈和永久磁体的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动。这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。
(2)电火花计时器(如图)
工作电压：220 V交变电源；
工作原理：当启动电源，按下脉冲输出开关时，计时器发生的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。
2．操作步骤
(1)了解打点计时器的构造，然后把它固定好。
(2)安装纸带。
(3)启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后关闭电源。
(4)取下纸带，从能够看清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点，例如数出n个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。
(5)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。
(6)设计表格，用来记录时间及位移，并将测量结果填入表格中。
3．注意事项
(1)打点时，应先启动电源，待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。
(2)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。
(3)为减小实验误差，1、2、3、4、…不一定是连续的计时点，可以每5个点(或间隔4个点)取一个计数点，若电源频率为50 Hz，此时两计数点间的时间间隔T＝0.10 s。
(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕，即统一测量出各个计数点到起始点之间的距离。
(1)电火花计时器的工作电压为220 V的直流电。( × )
(2)若电源频率为50 Hz，每隔4个点取一个计数点，则相邻计数点间时间为0.08 s。( × )
例3 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。
A．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压________(选填“交变”或“直流”)电源的两个接线柱上。
B．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过________，并压在________下面。
C．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x。
D．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，电源频率是50 Hz，则这段纸带记录的时间t＝________。
E．打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点。
实验步骤的合理顺序是________。
答案 A．交变 B．限位孔 复写纸 D．(n－1)×0.02 s BAEDC
例4 (1)电磁打点计时器使用的电源是__________(填“交变8 V”或“交变220 V”)电源，电源频率为50 Hz时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为________。
(2)在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C、…五个点进行研究，这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。
可求出A、C间的距离为________ cm，C、E间的距离为________ cm。
答案 (1)交变8 V 0.10 s (2)3.15 6.15
课时对点练
考点一 位移—时间图像
1.(多选)如图所示是一辆汽车做直线运动的x－t图像，关于线段OA、AB、BC、CD所表示的运动，下列说法正确的是( )
A．这辆汽车最远距离出发点30 km
B．AB段汽车静止
C．CD段表示汽车的运动方向与初始运动方向相同
D．0～4 h内，汽车的位移大小为30 km
答案 AB
解析 由题图可知，这辆汽车从O位置开始出发，最远距离出发点30 km，故A对；AB段图线平行于时间轴，表示位移不随时间变化，汽车处于静止状态，故B对；OA段表示汽车沿正方向运动，CD段表示汽车沿负方向运动，所以CD段汽车的运动方向与OA段汽车的运动方向相反，故C错；由题图可知0～4 h内，汽车的位移大小为0，故D错。
2.(多选)一质点沿直线运动，其位移—时间图像如图所示。关于该质点的运动，下列说法正确的是( )
A．前2 s内位移为负，后2 s内位移为正，所以第2 s末质点改变了运动方向
B．第1 s内质点的位移为－0.1 m
C．第3 s末质点的位置x＝0.1 m
D．质点在前4 s内的位移大小为0.4 m，位移的方向与规定的正方向相同
答案 CD
3.(多选)某物体的位移—时间图像如图所示，物体从t＝0时刻开始运动；x－t图像是抛物线，则下列叙述正确的是( )
A．物体运动的轨迹是曲线B．物体经8 s回到初始位置
C．物体运动的最大位移为80 mD．在0～8 s内物体做往返运动
答案 BCD
解析 x－t图像描述的是做直线运动物体的位移随时间的变化关系，虽然图像是抛物线，但运动轨迹是直线，A错误；从x－t图像可以看出，物体在0～8 s内的最大位移为80 m，8 s时回到初始位置，B、C正确；物体先远离出发点，后回到出发点，故物体做往返运动，D正确。
4.沿同一直线运动的A、B两物体，相对同一参考系的x－t图像如图所示，下列说法正确的是( )
A．前5 s内，A、B的位移均为10 m
B．两物体由同一位置开始运动，物体A比B迟3 s才开始运动
C．在前5 s内两物体的位移相同，5 s末A、B相遇
D．从第3 s末开始，两物体的运动方向相同
答案 D
解析 5 s末A、B到达同一位置，两者相遇，在前5 s内，A通过的位移为10 m，B通过的位移为5 m，A、C错误；A从原点出发，而B从正方向上距原点5 m处出发，A在B运动3 s后开始运动，B错误；由题图可知，前3 s内A静止，从第3 s末开始，两物体的位移越来越大，且均为正值，故两物体均沿正方向运动，运动方向相同，D正确。
考点二 位移和时间的测量
5．下列关于打点计时器的说法正确的是( )
A．打点计时器使用低压直流电源
B．电火花计时器使用8 V交变电源
C．使用电磁打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s(电源频率为50 Hz)
D．使用电火花计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.01 s(电源频率为50 Hz)
答案 C
6．(多选)在“练习使用打点计时器”的实验中，若打点周期为0.02 s，下列说法正确的是( )
A．先启动电源，后拉动纸带
B．必须从第一个点开始选取整条纸带
C．根据情况选取点迹清晰的部分纸带
D．连续n个计时点间的时间间隔为(n－1)×0.02 s
答案 ACD
解析 使用打点计时器打点时，应先启动电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带，A正确；应根据情况选取点迹清晰的部分纸带，不一定从第一个点开始，B错误，C正确；每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02 s，连续n个计时点间有(n－1)个时间间隔，故n个计时点间的时间间隔为(n－1)×0.02 s，D正确。
7．如图是一条打上点的纸带，则O点到E点之间的距离eq \x\t(OE)＝______ cm，tOE＝________ s；E点到G点之间的距离eq \x\t(EG)＝________ cm，tEG＝________ s。(电源频率为50 Hz)
答案 4.82 0.10 4.58 0.04
8.(多选)王老师给同学们讲了龟兔赛跑(赛程为L)的故事，按王老师讲的故事情节，兔子和乌龟的位移—时间图像如图所示，以下说法正确的是( )
A．兔子和乌龟在同一地点同时出发
B．兔子和乌龟在同一地点出发，乌龟比兔子早出发
C．兔子和乌龟在比赛中两次相遇
D．兔子和乌龟走的路径不同
答案 BC
解析 根据题图可知，两者从同一地点出发，兔子出发比乌龟晚，A错误，B正确；两条图线的交点表示相遇，兔子和乌龟在比赛中两次相遇，C正确；x－t图像只能描述直线运动，所以兔子和乌龟走的是同一条直线，路径相同，D错误。
9．(多选)(2023·青铜峡市高一开学考试)一质点运动的x－t图像如图所示，下列说法正确的是( )
A．0～6 s内位移为－4 m
B．2～4 s内位移为4 m
C．0～6 s内路程为4 m
D．2～6 s内质点一直向同一方向运动
答案 AD
解析 由题图可知，质点开始时位置坐标为0,6 s时位置坐标为－4 m，则0～6 s内位移为－4 m－0＝－4 m，故A正确；2 s时位置坐标为4 m,4 s时位置坐标为0，则2～4 s内位移为0－4 m＝－4 m，故B错误；0～6 s内路程为4 m＋4 m＋4 m＝12 m，故C错误；由题图可知，2～6 s内质点一直向同一方向运动，故D正确。
10.(2022·人大附中石景山学校高一期中)甲、乙两质点运动的位移—时间图像如图中a、b所示，不考虑二者碰撞，则下列说法中正确的是( )
A．甲做曲线运动，乙做直线运动
B．乙质点在t2～t3时间内做匀速直线运动
C．t1～t4时间内甲、乙两质点的位移相同
D．甲质点在t2～t4时间内一直沿同一方向运动
答案 C
解析 位移－时间图像只能描述直线运动的规律，因此甲、乙都做直线运动，故A错误；乙质点在t2～t3时间内位置不变，表示处于静止状态，故B错误；由题图知t1～t4时间内两质点的初位置、末位置均相同，故位移相同，故C正确；由图像可知，甲质点在t2～t4时间内先向负方向运动后向正方向运动，故D错误。
11．有两个跑步者A和B，他们运动的位移—时间图像如图所示。回答下列问题。
(1)当跑步者A位于0处时，跑步者B在哪里？
(2)A和B在何时相遇？
(3)当t＝20 s时，跑步者A和B谁在前？
(4)在t＝48 s时，哪一位跑步者领先？
(5)A和B相遇时的位移相同吗？分别是多少？
答案 见解析
解析 (1)跑步者B在－50 m处；
(2)t＝45 s时，A和B相遇；
(3)t＝20 s时，A在前；
(4)t＝48 s时，B领先；
(5)A和B相遇时，位移不相同
A的位移大小xA＝190 m，B的位移大小xB＝190 m－(－50 m)＝240 m。时刻t/s
0
4.9
10.0
15.1
19.9
位置x/m
0
100
200
300
400