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x-t 图位置-时间图:直线运动的图像解析与例题分析

更新时间:2024-06-16 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

1. xt 图r5Q物理好资源网(原物理ok网)

位置-时间图,如果起点在原点,则是位移-时间图。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

1.只能表示直线运动(因为只有正反两个方向),不能表示轨迹图像,轨迹图像是xoy图。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

2、切线的斜率表示瞬时速度,斜率的正负表示方向;割线的斜率表示平均速度。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

3. 该表达式关于时间的导数表示速度。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

4. 交叉意味着相遇(同一时间同一地点)。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

5.垂直截距表示起点(时间点位置)。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

6. 渐近线表示终止速度。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

7.面积无实际意义。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

8.如果xt图像是抛物线,那一定是匀速加速直线运动(二次函数的导数是一次函数,一次函数的导数是常数,就是加速度)。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:汽车A、B在同一直路上行驶,在t=0到t=t₂这段时间内,它们的xt图如图所示。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

在这段时间内(CD)。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

A. 汽车 A 正在加速,汽车 B 正在减速r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.A车的排量大于B车的排量。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.A车的行驶方向与B车的行驶方向相反。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

D. 在时间 t₁,汽车 A 追上汽车 Br5Q物理好资源网(原物理ok网)

例子:球A从地面某点垂直向上抛出,初速度vA = 40m/s。经过一段时间△t,球B从同一点垂直向上抛出,初速度vB = 30m/s(忽略空气阻力)。取g = 10m/s²。为了使两个球在空中相遇,△t的正确范围是(C)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

A.3s<△t<4sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.0<△t<6sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.2s<△t<8sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.0<△t<8sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

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例子:图中是直线运动粒子的位移-时间图(抛物线)。P(2s打点计时器求加速度公式,12m)是图上的一点。PQ是通过​​点P的切线,与x轴相交于点Q(0,4)。已知粒子在t = 0时的速度为8m/s,因此正确的说法是(A)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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A. 粒子沿直线匀速减速运动r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B. 2s时英语作文,粒子的速度为6m/sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.粒子的加速度为0.5m/s²r5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.在0至1秒内,质点的位移为4mr5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:汽车A、汽车B在直线道路上行驶,它们的位移-时间图分别为图中的直线A和曲线B。已知汽车B的加速度为常数,a=-2m/s²。在t=3s时,直线A与曲线B刚好相切。下列说法正确的是(BC)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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在 = 3s 时,汽车 b 的速度为 v = 8/3m/sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

当Bt=0s时,b车速度v₀=8m/sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

当Ct=0s时,a车与b车之间的距离s₀=9mr5Q物理好资源网(原物理ok网)

当Dt = 2s时,A车与B车之间的距离为s₁ = 2mr5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:2019年7月12日至7月28日,世界游泳锦标赛在韩国光州举行打点计时器求加速度公式,中国队获得16枚金牌、11枚银牌、3枚铜牌,位居奖牌榜首位。运动员A、B在25m长的游泳池里训练,运动员A的速度为v=1.25m/s,图中为B的位置-时间图。若忽略转身时间,两者的运动均可视为质点的直线运动,则()r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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A.B的速度为v₂=1.0m/sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.如果两人同时从泳池两端出发,1分钟内他们将相遇3次。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C、如果两人同时从游泳池同一端出发,6分钟内他们将相遇16次。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

D. 两个人永远不会在游泳池的两端相遇r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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2. x/tt 图像r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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平均速度-时间图,显示0-t内平均速度与时间的关系。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

1.只能表达直线运动。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

2. 治疗方法有两种r5Q物理好资源网(原物理ok网)

①写出解析公式:x/t=0.5t+0.5r5Q物理好资源网(原物理ok网)

②假设为匀速加速直线运动,匀速加速直线运动公式为x=v₀t+at²/2,x/t=v₀+at/2,斜率为a/2,截距为初速度v₀。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

3、横纵坐标的乘积代表0-t范围内的位移(是状态区域,而不是过程区域)。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

4. 斜率表示a/2,截距表示初速度v₀。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:一个粒子沿x轴正方向直线运动,当它经过坐标系原点时开始计时,其图像如图所示。则(C)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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A.粒子以1米/秒的匀速直线运动r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.粒子沿匀加速直线运动,加速度为0.5m/s²r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.1s结束时粒子速度为1.5m/sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.第一秒质点的位移为2mr5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:一辆汽车在直路上匀速行驶,因特殊情况,需进行制动,制动过程的x/tt图如图所示。下列哪项表述是正确的?(AC)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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A.汽车的制动过程是匀速减速直线运动。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B. 车辆刹车5.0秒后停下。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.汽车的速度为10m/sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.汽车制动时的加速度为2.0m/s²r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:如图A为测量重力加速度的实验装置,C为数字毫秒计,A、B为两个完全相同的光电门,C可测量铁球挡光时两次时间间隔。一开始铁球在A门上沿,当断开电磁铁开关,铁球由静止状态放开时,A门开始计时,当其落至B门时停止计时。毫秒计显示铁球通过A、B两个光电门的时间间隔t,并测量A、B之间的距离x。现将光电门B缓慢移动到不同位置,测量多组x、t值,画一条表示x/t随t变化的直线,如图B所示。直线的斜率为k,从图上可以看出当地重力加速度的大小为g=2k; 设铁球通过A、B门的时间间隔为t₀,可知铁球通过B门时的速度为2kt₀,此时两光电门之间的距离为kt₀²。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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3. v²-x 图r5Q物理好资源网(原物理ok网)

对比匀速加速直线运动的速度位移公式,v²-v₀²=2ax。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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在较小位移△x时,认为物体做匀速直线运动,加速度a不变,则v′²-v²=2a△x,△(v²)=2a△x。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

1. 斜率指示2a。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

2. 截距代表v₀²。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例子:该图显示了一个物体沿直线运动的 v²-x 图(v 是速度)。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

度,x为位置坐标),下列关于物体从x=0移动到x₀过程的分析正确的是(BC)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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A.物体做匀加速直线运动r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B. 物体加速度的大小为v₀²/2x₀r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C. 物体在位移中点的速度大于v₀/2r5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.物体在运动中间时刻的速度大于v₀/2r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:在一条直路上,两辆汽车A、B从同一位置出发,以匀速加速度向同一方向行驶,其速度平方与位移的关系图如图所示。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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然后(AB)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

A.汽车A的加速度大于汽车B的加速度。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.在x=0.5m处,汽车A和B的速度相等。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C. 汽车 A 和汽车 B 在 x = 0.5m 处相遇r5Q物理好资源网(原物理ok网)

D. 汽车 A 和汽车 B 在 x = 1.0m 处相遇r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:近年来,我国高铁网建设取得了巨大成就,高铁技术正在走出国门。在一次高铁技术试验中,机车由静止开始直线行驶,试验区段内机车速度v²的平方与对应的位移x的关系如图所示。在该试验区段中,下列说法正确的是(BC)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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A.机车的加速度不断增加r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.机车的加速度越来越小r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.机车的平均速度大于v₀/2r5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.机车的平均速度小于v₀/2r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:一物块在1N总外力作用下,沿x轴作匀加速直线运动,如图所示,是其位置坐标与速度平方关系的图形,关于物块物理量大小判断正确的是(D)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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A.质量为1kgr5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.初速度为2m/sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.初动量为2kg·m/sr5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.加速度为0.5m/s²r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:如图A所示,物体质量为m=1kg,初速度v₀=10m/s,在向左的水平恒定力F作用下,沿粗糙水平面由O点向右运动,经过某一时刻,恒定力F突然反向作用。整个过程中物体速度平方与位置坐标变化的关系如图B所示。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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取g = 10m/s²。下列选项中正确的是(BD)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

A.物体在2至3秒内以匀速减速移动r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B. 在 t = 1s 时,恒定力 F 沿相反方向移动r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.恒力F为10Nr5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.物体与水平面之间的动摩擦系数为0.3r5Q物理好资源网(原物理ok网)

4. vx 图r5Q物理好资源网(原物理ok网)

在匀速加速直线运动中,r5Q物理好资源网(原物理ok网)

x=(v²-v₀²)/2a,xv的图形是抛物线,如图所示。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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对x对v求导,得到斜率,斜率k=△x/△v=v/a,a=v/k。将xv图像旋转90°,然后水平翻转,得到vx图像。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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斜率k′=△v/△x=a/v或斜率k′=△v/△x=(△v/△t)·(△t/△x)=a/v。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

所以 a=kv。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

若物体沿均匀直线运动,则vx为水平开口抛物线,反之亦然。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:一带负电的粒子从x轴原点O处静止开始,仅在电场作用下沿x轴正方向运动,其速度v与位置x的关系如图所示。图中曲线为一条以O为顶点的抛物线,该粒子的质量和电荷分别为m和q。下列哪项表述是正确的?(AC)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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【解析】图中曲线为抛物线,所以曲线表达式为x=x₁v²/v₁²。粒子只有在电场力的作用下才会运动。根据动能定理,Fx=½mv²,F=mv²/2x=mv₁²/2x₁(常数)。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:一个球从一定高度落下,与地面碰撞,回到原高度再次落下,重复上述运动。以球落地点为原点建立坐标系,以垂直向上为正方向。下列速度v与位置x关系图中,能描述这一过程的是(A)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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例:真空中,点电荷M、N分别固定在x轴上的原点和x=6a处。一正点电荷P在x=2a处静止释放。设试验电荷P仅在电场力作用下沿x轴运动,则得到试验电荷P的速度与x轴上位置的关系如图所示。下列哪项表述是正确的?(D)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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A.点电荷M和N必定都是负电荷r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.测试电荷P的势能必须先增加然后减少。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.点电荷M和N所带电荷的绝对值之比为2:1r5Q物理好资源网(原物理ok网)

Dx = 4a 处的电场强度必为零r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:如图A所示,两个点电荷Q₁、Q₂固定在x轴上,其中Q₁位于原点O,a、b是它们连线延长线上的两点。现在一带正电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点运动到过b点一段距离(粒子只受电场力的作用)。设粒子过a、b点时的速度分别为va、vb,其速度随x坐标变化的图像如图B所示。则判断正确的是()r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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Ab 点的场强必为零r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.Q₂ 带负电,其电荷小于 Q₁r5Q物理好资源网(原物理ok网)

Ca点电位高于b点电位。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.粒子在a点的电势能小于在b点的电势能。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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5. 1/vx 图r5Q物理好资源网(原物理ok网)

1/vx图形与横轴所围成的面积有明确的物理意义:取一个小位移△x,当作匀速直线运动,则1/v·△x=△t。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

1/vx图和横轴所围成的面积表示物体移动该距离所需的时间。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例子:一只老鼠离开洞穴,沿直线移动。它的速度与到洞穴的距离成反比。当它到达距离洞穴 d₁ 的点 A 时,它的速度为 v₁。求:r5Q物理好资源网(原物理ok网)

① 当老鼠到达距离洞穴d₂ 的B点时,它移动的速度是多少?r5Q物理好资源网(原物理ok网)

② 从A点到B点要花多长时间?r5Q物理好资源网(原物理ok网)

☞第2题常见错误答案如下r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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☞第二题正确答案如下r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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☞需要指出的是r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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构建 d-1/v 图是错误的,因为无穷小面积 d△(1/v) [不是 d(1/△v)] 没有意义,尽管单位也是时间。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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对于同一个运动,建立不同的坐标系,上面两张图的结果就完全不一样。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:新冠疫情导致2020年高三学生在校学习时间减少,小遥返校后,为了节省时间,跑到食堂吃饭。图中是跑步时1/vx的图像,是一条不通过坐标系原点的直线。假设小遥所在教室门口到食堂的路是一条水平直路,以教室门口为坐标系原点,以教室到食堂的方向为x轴正方向,下列说法正确的是(A)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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某科研小组研制出一种探测器,其速度可根据运动情况进行调节。如图所示,在某实验中,探测器从原点O沿s轴正方向运动,其速度与位移成反比。已知探测器在A、B两点的速度分别为4m/s和2m/s,从O点到B点的位移为2m。那么探测器从A点移动到B点所需的时间为()r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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A.3s/8r5Q物理好资源网(原物理ok网)

B.1s/8r5Q物理好资源网(原物理ok网)

C.3s/4r5Q物理好资源网(原物理ok网)

D.1s/4r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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6. 斧头图r5Q物理好资源网(原物理ok网)

设一小段为匀加速直线运动(a不变),根据运动学公式:v²-v₀²=2ax,则该小段内的面积为a·△x,由v²-v₀²=2ax可得△(v²)-v₀²=2a·△x,故a·△x=½△(v²)。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

横轴图与横轴所围成的面积表示相应位移内速度平方变化的一半。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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或者改成max-x图,即Fx图,形状和样式都不会改变。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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Fx图的面积表示合力所做的功。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

横轴图形与横轴所围成的面积,表示相应位移与质量所作的功的商。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:一个粒子做直线运动,加速度与位置坐标的关系如下图所示,即a=a₀-ks。已知粒子在x=0处的速度v₀,求粒子移动到x=x₀时的速度v。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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例:一物体置于水平面上,在水平力F作用下开始运动,以物体静止时的位置为坐标系原点,以力F的方向为正方向,建立x轴。物体加速度随位移变化的图形如图所示。下列说法错误的是(BCD)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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选项A:0-x₁,合力所作的功为ma₀x₁,根据动能定理:r5Q物理好资源网(原物理ok网)

ma₀x₁=½mv₁²,可得v₁。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

7. xi-t 图像r5Q物理好资源网(原物理ok网)

例:利用点计时仪研究小车做变速直线运动的实验,得到如图A所示的纸带,在纸带上共取7个计数点A、B、C、D、E、F、G,相邻两个计数点之间有4个点未画出。在每个计数点处将纸带剪成6条(分别命名为a、b、c、d、e、f)。将这6条纸带从短到长在xOy坐标系中紧密但不重叠地粘贴,得到如图B所示的竖直图。最后将各条纸带上端中心连接起来,便得到表示vt关系的图像。已知点计时仪的工作频率为50Hz,表示vt关系,图中x轴对应的物理量为时间t,y轴对应的物理量为速度v。r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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(1)设纸条c的长度为6.0cm,则图中t₃为0.25s,v₃为纸条c的平均速度,v₃=0.60m/s。(保留两位显著数字)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

(2)如果截面a的长度为2.0厘米,截面f的长度为12.0厘米,则加速度的大小为2.0米/秒2。(结果四舍五入到两位有效数字)r5Q物理好资源网(原物理ok网)

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