備戰(zhàn)2023年高考物理易錯題易錯點03 運動圖像 追及相遇問題(原卷版)

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易錯點03運動圖像追及相遇問題例題1.(2022·湖南·桑植縣第一中學模擬預測)某獵豹在追擊獵物時,在25m的距離可以從靜止加速到25m/s,此后獵豹的圖像如圖所示,0到200m內(nèi)為一條與x軸平行的直線,200m到250m內(nèi)為一條傾斜的直線,假設獵豹和獵物都沿直線運動,則下列說法正確的是( ?。〢.獵豹加速到25m/s后運動250m所用的時間是13sB.若獵物的速度為10m/s,獵豹發(fā)現(xiàn)獵物時,獵豹立馬加速追擊獵物,若獵豹達到最大速度時,獵豹與獵物之間的距離大于120m,則獵豹一定不能追到獵物C.獵豹從靜止加速到25m/s所用的時間為2sD.獵豹加速到25m/s后先做勻速直線運動后做勻減速直線運動【答案】A【解析】A.由運動學公式可知在圖像中,圖像與橫坐標圍成的面積為運動時間,可得獵豹加速到25m/s后運動250m所用的時間為故A正確;B.獵豹減速到與獵物共速時,即時,獵豹追不上獵物,則一定不能追到獵物。由圖像可知從獵豹達到最大速度到獵豹減速到與獵物共速過程中,獵豹運動的位移為由圖像可知,此過程經(jīng)歷的時間

1此過程獵物的位移為即若獵豹達到最大速度時,獵豹與獵物之間的距離大于時獵豹一定追不上獵物,而若獵豹達到最大速度時,獵豹與獵物之間的距離大于120m小于127.5m,則獵豹能追到獵物,故B錯誤;C.因為不知道獵豹加速過程是不是勻變速運動,則時間無法計算,故C錯誤;D.獵豹加速到25m/s后,在0到200m范圍內(nèi)做勻速直線運動,后面做加速度變化的減速運動,故D錯誤。故選A。例題2.(2022·遼寧·東北育才學校模擬預測)甲、乙兩個質(zhì)點沿同一直線運動,其中質(zhì)點甲以3m/s的速度做勻速直線運動,質(zhì)點乙做初速度為零的勻變速直線運動,它們的位置隨時間的變化如圖所示。已知t=3s時,甲、乙圖線的斜率相等。下列判斷正確的是( ?。〢.最初的一段時間內(nèi),甲、乙的運動方向相反B.t=3s時,乙的位置坐標為C.時,兩車相遇D.乙經(jīng)過原點的速度大小為一、運動學圖像①x-t圖像1.圖像的意義:x-t圖像反映了做直線運動的物體的位移隨時間變化的規(guī)律.2.x-t圖像中的“交點”“斜率”“截距”的意義(1)交點:兩圖線有交點,說明兩物體.(2)斜率:表示.(3)截距:縱軸截距表示t=0時刻的初始,橫軸截距表示位移為零的時刻.②v-t圖像1.圖像的意義:v-t

2圖像反映了做直線運動的物體的速度隨時間變化的規(guī)律,它只能描述物體做直線運動的情況.2.圖像的斜率:v-t圖線(或切線)的斜率表示物體的.斜率的絕對值表示加速度的,斜率為正表示加速度沿規(guī)定的正方向,但物體不一定做加速運動;斜率為負,則加速度沿負方向,物體不一定做減速運動.3.v-t圖線與t軸所圍“面積”表示這段時間內(nèi)物體的.t軸上方的“面積”表示位移沿,t軸下方的“面積”表示位移沿,如果上方與下方的“面積”大小相等,說明物體恰好回到出發(fā)點.③用函數(shù)法解決非常規(guī)圖像問題1.用函數(shù)思想分析圖像對于非常規(guī)運動圖像,可由運動學公式推導出兩個物理量間的函數(shù)關(guān)系,來分析圖像的斜率、截距、面積的含義.2.三類圖像(1)a-t圖像由Δv=aΔt可知圖像中圖線與橫軸所圍面積表示,如圖甲所示.(2)-t圖像由x=v0t+at2可得=v0+at,截距b為,圖像的斜率k為a,如圖乙所示.(3)v2-x圖像由v2-v02=2ax可知v2=v02+2ax,截距b為,圖像斜率k為,如圖丙所示.二、追及相遇問題1.追及相遇問題的實質(zhì)就是分析兩物體在相同時間內(nèi)能否到達相同的空間位置.2.追及相遇問題的基本物理模型:以甲車追乙車為例.(1)無論v甲增大、減小或不變,只要v甲v乙,甲、乙的距離不斷減?。?/p>

33.分析思路可概括為“一個臨界條件”“兩個等量關(guān)系”.(1)一個臨界條件:速度相等.它往往是物體間能否追上或兩者距離最大、最小的臨界條件,也是分析、判斷問題的切入點;(2)兩個等量關(guān)系:時間等量關(guān)系和位移等量關(guān)系.通過畫草圖找出兩物體的位移關(guān)系是解題的突破口.4.常用分析方法(1)物理分析法:抓住“兩物體能否同時到達空間某位置”這一關(guān)鍵,認真審題,挖掘題目中的隱含條件,建立物體運動關(guān)系的情境圖.能否追上的判斷方法(臨界條件法)物體B追趕物體A:開始時,兩個物體相距x0,當vB=vA時,若xB>xA+x0,則能追上;若xB=xA+x0,則恰好追上;若xB0,即有兩個解,說明可以相遇兩次;②若Δ=0,一個解,說明剛好追上或相遇;③若Δ<0,無解,說明追不上或不能相遇.當t=-時,函數(shù)有極值,代表兩者距離的最大或最小值.(3)圖像法:在同一坐標系中畫出兩物體的運動圖像.位移-時間圖像的交點表示相遇,分析速度-時間圖像時,應抓住速度相等時的“面積”關(guān)系找位移關(guān)系.5.常見追及情景(1)速度小者追速度大者情景圖像說明勻加速追勻速①t=t0以前,后面物體與前面物體間距離增大②t=t0時,兩物體相距最遠,為x0+Δx(x0為兩物體初始距離)③t=t0以后,后面物體與前面物體間距離減小④能追上且只能相遇一次勻速追勻減速勻加速追勻減速特別提醒:若被追趕的物體做勻減速直線運動,一定要注意判斷被追上前該物體是否已經(jīng)停止運動.(2)速度大者追速度小者

4情景圖像說明勻減速追勻速開始追趕時,兩物體間距離為x0,之后兩物體間的距離在減小,當兩物體速度相等時,即t=t0時刻:①若Δx=x0,則恰能追上,兩物體只能相遇一次,這也是避免相撞的臨界條件②若Δxx0,則相遇兩次,設t1時刻Δx=x0,兩物體第一次相遇,則t2時刻兩物體第二次相遇(t2-t0=t0-t1)勻速追勻加速勻減速追勻加速易混點:1.無論x-t圖像、v-t圖像是直線還是曲線,所描述的運動都是直線運動,圖像的形狀反映了x與t、v與t的函數(shù)關(guān)系,而不是物體運動的軌跡.2.x-t圖像中兩圖線的交點表示兩物體相遇,v-t圖像中兩圖線的交點表示該時刻兩物體的速度相等,并非相遇.3.位置坐標x-y圖像則能描述曲線運動,圖線交點表示物體均經(jīng)過該位置,但不一定相遇,因為不知道時間關(guān)系.4.物體的速度大小不變時,加速度不一定為零(運動方向可能改變)。5.圖上兩曲線相交的點,不一定是兩物體相遇點,只是兩物體在這一時刻速率相等。若兩物體同時刻同地點出發(fā),圖像與x軸圍成的面積相等則兩者位移相等,即相遇。6.勻變速運動的各公式都是矢量式,列方程解題時要注意各物理量的方向。正方向用“+"表示,反方向用“-"表示。7.位移圖像不是物體的運動軌跡,路程圖像也不是物體運動軌跡。(位移圖像只能表示直線運動,不能表示曲線運動)8.通常取初速度的方向為正方向,但這并不是一定的,也可取與相反的方向為正方向;具體的正方向選取應方便于解題。9.解圖像題前先明確兩坐標軸各代表什么物理量,不要把位移圖像與速度圖像混淆。10.在汽車剎車問題時,應先判斷汽車何時停止運動,不要盲目套用勻減速直線運動公式直接使用已知量求解。1.(多選)雨雪天氣時路面濕滑,汽車在緊急剎車時的剎車距離會明顯增加.如圖所示為駕駛員駕駛同一輛汽車在兩種路面緊急剎車時的v-t圖像,駕駛員的反應時間為1s.下列說法正確的是(  )

5A.從t=0到停下,汽車在濕滑路面的平均速度大于在干燥路面的平均速度B.從t=1s到停下,汽車在濕滑路面的平均速度大于在干燥路面的平均速度C.從t=0到停下,汽車在濕滑路面的行駛距離比在干燥路面的行駛距離多15mD.從t=1s到停下,汽車在濕滑路面的加速度是在干燥路面的加速度的0.75倍2.一物體由靜止開始,在粗糙的水平面內(nèi)沿直線運動,其加速度a隨時間t變化的a-t圖像如圖所示.若選物體開始運動的方向為正方向,那么,下列說法中正確的是(  )A.在0~2s的時間內(nèi),物體先做勻速直線運動后做勻減速運動B.在2s時物體的位移最大C.在2~3s的時間內(nèi),物體速度的變化量為-1m/sD.在0~4s的時間內(nèi),物體的位移為零3.(2022·山東德州市夏津一中開學考試)一汽車在直線公路段上以54km/h的速度勻速行駛,突然發(fā)現(xiàn)在其正前方14m處有一輛自行車以5m/s的速度同向勻速行駛.經(jīng)過0.4s的反應時間后,司機開始剎車,則:(1)為了避免相撞,汽車的加速度大小至少為多少?(2)若汽車剎車時的加速度大小只有4m/s2,在汽車開始剎車的同時自行車開始以一定的加速度勻加速行駛,則自行車的加速度至少為多大才能保證兩車不相撞?1.(2022·河北·高考真題)科學訓練可以提升運動成績,某短跑運動員科學訓練前后百米全程測試中,速度v與時間t的關(guān)系圖像如圖所示。由圖像可知( ?。〢.時間內(nèi),訓練后運動員的平均加速度大B.時間內(nèi),訓練前、后運動員跑過的距離相等

6C.時間內(nèi),訓練后運動員的平均速度小D.時刻后,運動員訓練前做減速運動,訓練后做加速運動2.(2021·重慶·高考真題)質(zhì)量相同的甲、乙兩小球(視為質(zhì)點)以不同的初速度豎直上拋,某時刻兩球發(fā)生正碰。圖中實線和虛線分別表示甲、乙兩球位置隨時間變化的曲線,其中虛線關(guān)于左右對稱,實線兩個頂點的縱坐標相同,若小球運動中除碰撞外僅受重力,則(  )A.時刻,甲的速率大于乙的速率B.碰撞前后瞬間,乙的動量不變C.碰撞前后瞬間,甲的動能不變D.碰撞后甲的機械能大于乙的機械能3.(2023·浙江·模擬預測)甲乙兩質(zhì)點在同一直線上運動,從t=0時刻起同時出發(fā),甲做勻加速直線運動,x-t圖像如圖甲所示。乙做勻減速直線運動,整個運動過程的x~v2圖像如圖乙所示,下列說法正確的是(  )A.t=0時刻,甲的速度2m/sB.甲的加速度大小2m/s2C.經(jīng)過s,甲追上乙D.經(jīng)過2.5s,甲追上乙4.(2022·湖南·長郡中學二模)甲、乙兩名運動員同時從泳池的兩端出發(fā),在泳池里訓練,甲、乙的速度—時間圖像分別如圖(a)、(b)所示,不計轉(zhuǎn)向的時間,兩人的運動均可視為質(zhì)點的直線運動。則( ?。?/p>

7A.兩人第一次相遇時處于泳池的正中間處B.兩人前兩次相遇的時間間隔為20sC.50s內(nèi)兩人共相遇了2次D.兩人第一次在泳池的兩端處相遇的時刻為t=75s5.(2022·湖南·長郡中學一模)如圖所示,甲、乙兩輛汽車并排沿平直路面向前行駛,兩車車頂O1、O2兩位置都裝有藍牙設備,這兩個藍牙設備在5m以內(nèi)時能夠?qū)崿F(xiàn)通信。t=0時刻,甲、乙兩車剛好位于圖示位置,此時甲車的速度為4m/s,乙車的速度為1m/s,O1、O2的距離為3m。從該時刻起甲車以1m/s2的加速度做勻減速運動直至停下,乙車保持原有速度做勻速直線運動。忽略信號傳遞時間,從t=0時刻起,甲、乙兩車能利用藍牙通信的時間為( ?。〢.2sB.10sC.16sD.20s6.(2022·吉林吉林·二模)甲、乙兩車在一平直道路上同向運動,其圖象如圖所示,圖中和的面積分別為和()計時開始時,甲、乙兩車相距。在兩車運動過程中,下列說法正確的是(???????)A.若甲車在乙車前方且,兩車相遇2次B.若甲車在乙車前方且,兩車相遇2次

8C.若乙車在甲車前方且,兩車不會相遇D.若乙車在甲車前方且,甲車追上乙車前,在時刻相距最遠7.(多選)(2022·湖南·高考真題)神舟十三號返回艙進入大氣層一段時間后,逐一打開引導傘、減速傘、主傘,最后啟動反沖裝置,實現(xiàn)軟著陸。某興趣小組研究了減速傘打開后返回艙的運動情況,將其運動簡化為豎直方向的直線運動,其圖像如圖所示。設該過程中,重力加速度不變,返回艙質(zhì)量不變,下列說法正確的是(  )A.在時間內(nèi),返回艙重力的功率隨時間減小B.在時間內(nèi),返回艙的加速度不變C.在時間內(nèi),返回艙的動量隨時間減小D.在時間內(nèi),返回艙的機械能不變8.(多選)(2021·海南·高考真題)甲、乙兩人騎車沿同一平直公路運動,時經(jīng)過路邊的同一路標,下列位移-時間圖像和速度-時間圖像對應的運動中,甲、乙兩人在時刻之前能再次相遇的是( ?。〢.B.C.D.9.(多選)(2022·河南·洛寧縣第一高級中學模擬預測)學校組織同學們在直跑道上進行百米賽跑,某同學的位移一時間圖像如圖所示,圖中ab段為直線,下列說法正確的是(  )

9A.該同學起跑后一直做加速運動B.在4s~11.5s內(nèi),該同學做勻速運動,其速度大小為m/sC.在0~4s內(nèi),該同學做加速運動,其平均速度大小為8m/sD.該同學全程的平均速度大小為8m/s10.(2022·遼寧沈陽·三模)足球比賽中,經(jīng)常使用“邊路突破,下底傳中”戰(zhàn)術(shù),即攻方隊員帶球沿邊線前進,到底線附近進行傳中。某足球場長105m、寬68m,運動員在中線處將足球沿邊線向前踢出,足球在地面上的運動可視為初速度為10m/s的勻減速直線運動,加速度大小為。該運動員踢出足球0.5s后從靜止開始沿邊線方向以的加速度勻加速追趕足球,速度達到10m/s后以此速度勻速運動。求:(1)足球剛停下來時,運動員的速度大?。唬?)運動員踢出足球后,經(jīng)過多長時間能追上足球。

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