2024届高考物理大一轮复习模拟题：第2节　时间　位移

第2节时间位移学习目标要求核心素养和关键能力1.知道时刻和时间间隔的区别和联系。2.知道位移与路程的区别和联系。3.知道矢量、标量及其区别。4.认识打点计时器，会使用打点计时器。5.知道位移和时间的测量方法，并初步理解位移—时间图像。1.科学思维能创新运用数学思维来描述时间、位置信息，科学推理得出描述运动的物理量。2.关键能力利用数学方法解决物理问题的能力一、时刻和时间间隔1.时刻：表示某一时间点，在时间轴上用点来表示。2.时间间隔：表示某一时间段，在时间轴上用线段来表示。3.联系：两个时刻之间的过程即为时间间隔。【判一判】(1)2020年1月11日早晨7时36分，天安门广场上五星红旗冉冉升起，7时36分指时刻。(√)(2)小明同学每天早上6：00起床，上学路上需要10分钟，6：00和10分钟都是指时间间隔。(×)二、位置和位移1.路程：物体运动轨迹的长度。2.位移(1)物理意义：描述物体位置变化的物理量。(2)定义：从初位置到末位置的有向线段。(3)大小：初、末位置间有向线段的长度。(4)方向：由初位置指向末位置。3.矢量和标量像位移这样既有大小又有方向的物理量是矢量。像温度、路程这样只有大小，没有方向的物理量是标量。4.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：Δx＝x2－x1。(3)Δx的绝对值表示位移的大小，Δx的正、负表示位移的方向，正值表示位移方向与x轴的正方向相同，负值表示位移方向与x轴的正方向相反。【想一想】(1)做直线运动的物体路程和位移大小一定相等吗？(2)什么情况下物体运动的路程和位移大小一定相等？答案(1)不一定；(2)单方向直线运动三、位移—时间图像1.x－t图像实质是位置—时间图像，选取物体运动的初始位置为坐标原点O，则位置坐标与位移大小相等(x＝Δx)，位置—时间图像就成为位移—时间图像。2.物理意义：描述了物体在不同时间内的位移。四、位移和时间的测量1.实验室中常用打点计时器在纸带上打出的点迹分布来记录时间和位移。2.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压约为8V，当电源频率是50Hz时，每隔0.02__s打一次点。3.纸带上各点之间的距离表示相应时间间隔内物体位移的大小。4.电火花计时器：计时原理与电磁打点计时器相同，在纸带上打点的是电火花和墨粉。【判一判】(1)利用位置—时间图像可以确定某段时间内物体的位移。(√)(2)电磁打点计时器使用的是10V以下的直流电源。(×)(3)当电源频率为50Hz时，两种打点计时器都是每隔0.02s打一次点。(√)探究1时刻和时间间隔■情境导入(1)“五点钟”指的是时刻，还是时间间隔？(2)“半个小时”指的是时刻，还是时间间隔？提示(1)时刻(2)时间间隔■归纳拓展1.比较时刻时间间隔物理意义是事物运动、发展、变化所经历的各个状态先后顺序的标志，是状态量是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度，是过程量；可以简称为“时间”表述方法“第1s末”“第4s初”“第4s末”等“第1s内”“前2s”“后5s”等联系①两个时刻之间的间隔即为一段时间间隔，即Δt＝t2－t1②时间间隔是一系列连续时刻的积累，能展示物体运动的过程；时刻可以显示物体运动的一瞬间2.表示(1)时刻：在时间轴上用点表示。(2)时间间隔：在时间轴上用线段表示。【例1】(2020·广东东莞华泰教育集团月考)关于时间和时刻，下列说法正确的是()A.物体在5s时指的是时间B.物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间C.物体在第5s内指的是5s的时间D.“神舟五号”飞船点火在2003年10月15日09时0分，此处指的是时刻答案D解析物体在5s时指的是时刻，A错误；物体在5s内指的是物体从开始到5s末这5s的时间，B错误；物体在第5s内指的是1s的时间，C错误；“神舟五号”飞船点火在2003年10月15日09时0分，此处指的是时刻，D正确。【针对训练1】(2020·长春外国语学校期中)下列的计时数据指时刻的是()A.前5s B.最后5sC.第5s末 D.第5s内答案C解析前5s，是指时间间隔，选项A错误；最后5s，是指时间间隔，选项B错误；第5s末，是指时刻，选项C正确；第5s内，是指时间间隔，选项D错误。探究2位置、位移和路程■情境导入中考结束后，小明准备从天津去上海参观复旦、交大等名校。他有三种方式可供选择：乘轮船、坐高铁和乘飞机。(1)三种出行方式的路程是否相同？位移是否相同？(2)位移的大小等于路程吗？什么情况下相等？答案(1)路程不相同，位移相同。(2)不一定，在单向的直线运动中位移的大小等于路程。■归纳拓展1.位置和位移(1)位置：质点在某时刻所在空间的一个点。为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。建立坐标系时，必须确定原点、正方向和单位长度。(2)位移：位置的变化，叫位移。在坐标系中为有向线段。2.位移和路程位移路程区别物理意义表示物体的位置变化表示物体运动轨迹的长度大小等于初位置到末位置的距离，与运动轨迹无关按运动轨迹计算的实际长度标矢性有方向，是矢量无方向，是标量联系(1)两者单位相同，在国际单位制中，其单位都是“米”(2)同一运动过程中路程不小于位移大小，在单向直线运动中，位移大小等于路程【例2】(2020·陵川县高级实验中学月考)如图所示，400m的标准跑道，直道部分AB、CD长度均为100m，弯道部分BC、DA是圆弧，长度也为100m。求：运动员从A点开始经BC到达D点所经过的路程和位移(结果保留1位小数)?答案300m63.7m方向从A指向D解析运动员从A点开始经BC到达D点所经过的路程为s＝100m＋100m＋100m＝300m200m长的弯道部分BC、DA是圆弧，对应的半径r＝eq\f(100,π)m运动员从A点开始经BC到达D点所经过的位移为Δx＝2r＝eq\f(200,3.14)m≈63.7m，方向从A指向D。【针对训练2】(2020·阿荣旗一中高一月考)下列说法中正确的是()A.两个运动物体的位移大小均为30m，则这两个位移一定相同B.做直线运动的两物体的位移x甲＝3m，x乙＝－5m，则x甲>x乙C.质点做直线运动时，路程等于位移的大小D.一个运动的物体位移的大小，不会比同一过程的路程大答案D解析位移有方向，两个运动物体的位移大小均为30m，则这两个位移不一定相同，A错误；做直线运动的两物体的位移x甲＝3m，x乙＝－5m，则x甲<x乙，因为正负号表示方向，不代表大小，B错误；质点做往返直线运动时，路程大于位移的大小，C错误；一个运动的物体位移的大小，不会比同一过程的路程大，因为两点间的线段最短，D正确。探究3x－t图像的理解与应用■情境导入做直线运动的物体在某段时间内的位移—时间图像如图所示。试分析物体在0～6s内的运动情况。答案0～2s内物体的位移随时间均匀增加，做匀速直线运动。2～4s内物体的位置没有变化，物体静止。4～6s内物体的位移先随时间均匀减小，后反向均匀增加，所以物体反向做匀速直线运动。■归纳拓展1.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运动物体在某时刻所处的位置或相对于坐标原点的位移。2.图像的信息(1)任一时刻质点的位置图像中的每一个点表示质点某时刻的位置。(2)质点在某段时间内发生的位移。(3)两图线的交点表示两质点在这一时刻位于同一位置，即相遇了。(4)截距若图像不过原点，如图中图线甲所示，表示质点的出发位置不在坐标原点，图线乙则代表t＝t1时刻质点才开始运动。3.说明(1)x－t图像表示的是物体位移随时间变化的规律。(2)x－t图像描述的是物体做直线运动的规律，不是物体的运动轨迹。【例3】一物体做直线运动，其位移—时间图像如图所示，设向右为正方向，则在前6s内()A.物体先向左运动，2s后开始向右运动B.在t＝2s时物体距出发点最远C.前2s内物体位于出发点的左方，后4s内位于出发点的右方D.在t＝4s时物体距出发点最远答案D解析由题意知向右为正方向。由图像可知，物体从－5m处向右运动至5m处，然后返回至4m处。物体在前4s内一直向右运动，后2s内向左运动，故A、C错误；在t＝4s时物体距出发点最远，B错误，D正确。【针对训练3】(多选)某物体的位移—时间图像如图所示，则下列叙述正确的是()A.物体运动的轨迹是抛物线B.物体运动的时间为8sC.物体运动所能达到的最大位移为80mD.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；从图像可以看出，图像描述的是物体在0～8s内的位移随时间的变化情况，所以运动时间为8s，最大位移为80m，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。1.(时刻和时间间隔)(2020·甘肃临夏中学期中)关于时间和时刻，下列说法中正确的是()A.第2s末就是第3s初，指的是时间B.物体在10s时指的是物体在10s初时，指的是时刻C.物体在10s内指的是物体在9s末到10s初这1s的时间D.物体在第12s内指的是物体在11s末到12s末这1s的时间答案D解析前一秒末和后一秒初是同一时刻，即第2s末就是第3s初，指的是时刻，故A错误；10s时指的是11s初这一时刻，故B错误；10s内指的是前10s这一段时间，故C错误；物体在第12s内指的是物体在11s末到12s末这1s的时间，故D正确。2.(位移和路程)(多选)(2020·宁夏长庆中学月考)关于位移和路程，下列说法正确的是()A.质点的位移是矢量，路程是标量B.质点通过的路程不等，但位移可能相同C.质点通过的路程不为零，但位移可能是零D.质点做直线运动且运动方向始终不变时，那么它通过的路程就是位移答案ABC解析质点的位移是矢量，路程是标量，选项A正确；质点通过的路程不等，但位移可能相同，例如沿不同的路径从甲地到乙地，选项B正确；质点通过的路程不为零，但位移可能是零，例如物体沿圆周运动一周时，选项C正确；质点做直线运动且运动方向始终不变时，那么它通过的路程就等于位移的大小，但不能说路程就是位移，选项D错误。3.(位移和路程)(2020·长春外国语学校期中)田径运动场跑道周长是400m。某同学参加800m体测，他跑完全程回到起点。则他的路程和位移分别是()A.0m，0m B.0m，800mC.800m，0m D.800m，800m答案C解析某同学沿跑道跑完两圈，路程等于轨迹长度，即800m；位移等于初、末位置的距离，即位移为零。故选项C正确。4.(x－t图像)(多选)如图所示为甲、乙两物体相对于同一参考系的x－t图像。下列说法正确的是()A.甲、乙两物体的出发点相距x0B.甲物体比乙物体早出发的时间为t1C.甲、乙两物体同向运动D.甲、乙两物体在t2时刻相遇答案ABD解析甲物体在t＝0时刻出发，其运动方向与规定的正方向相反，出发点距原点的距离为x0；乙物体在t＝t1时刻从原点出发，其运动方向沿规定的正方向，两物体运动方向相反，故A、B正确，C错误；甲、乙两物体在t2时刻处于同一位置，即相遇，故D正确。课时定时训练(限时30分钟)题组一时刻和时间间隔1.如图是表示时间的数轴，下列关于时刻和时间间隔的说法正确的是()A.t2表示时刻，称为第2s末或第3s初，也可以称为2s内B.t2～t3表示时间间隔，称为第3s内C.t0～t2表示时间间隔，称为最初2s内或第2s内D.tn－1～tn表示时间间隔，称为第(n－1)s内答案B解析通过区别日常生活中时间的含义，形成物理观念。此题首先要注意时刻和时间间隔分别对应于时间轴上的一个点和一段线段。其次要注意：(1)第ns末就是第(n＋1)s初；(2)ns内不等于第ns内，ns内指的是从0至ns末共ns的时间间隔，而第ns内指的是从(n－1)s末至ns末共1s的时间间隔。故只有B项正确。2.(2020·福建福安市一中月考)下列关于时间和时刻的说法中，表示时间的是()A.D2352次动车于13时13分到达福州站B.中央电视台每天的午间新闻于12时开播C.第49颗北斗导航卫星的设计使用年限为2年D.校田径运动会开幕式于2019年10月28日8时开始答案C解析D2352次动车于13时13分到达福州站，指的是时刻，选项A错误；中央电视台每天的午间新闻于12时开播，指的是时刻，选项B错误；第49颗北斗导航卫星的设计使用年限为2年，指的是时间，选项C正确；校田径运动会开幕式于2019年10月28日8时开始，指的是时刻，选项D错误。题组二位移和路程矢量和标量3.下列关于矢量和标量的说法正确的是()A.选定正方向，沿同一直线运动的甲、乙两物体的位移x甲＝2m，x乙＝－4m，则x甲>x乙B.甲、乙两物体的位移大小均为50m，这两个物体的位移必定相同C.温度计读数有正有负，所以温度是矢量D.温度计读数的正、负号表示温度高低，不表示方向，温度是标量答案D解析直线运动中位移的正、负号表示方向，不表示大小，比大小只比绝对值，故选项A错误；两个矢量大小相等、方向相同时，它们才相同，故选项B错误；温度是标量，温度的正、负号表示温度的高低，故选项C错误，D正确。4.(2020·广东东莞华泰教育集团月考)关于位移和路程，下列说法正确的是()A.出租车按路程收费B.出租车按位移的大小收费C.在曲线运动中，同一运动过程的路程不一定大于位移的大小D.直线运动中位移的大小一定等于路程答案A解析出租车按照实际行驶的路程收费，而不是按照位移收费，A正确，B错误；在曲线运动中，同一运动过程的路程一定大于位移的大小，C错误；只有单向直线运动位移的大小才等于路程，若不是单向直线运动，则位移大小要小于路程，D错误。5.若规定向东方向为位移的正方向，今有一个皮球停在水平面上某处，轻轻地踢它一脚，使它向东做直线运动，经过5m时与墙相碰后又向西做直线运动，经7m后停下。上述过程中皮球通过的路程和位移分别是()A.12m，2m B.12m，－2mC.－2m，2m D.2m，2m答案B解析如图所示，设皮球开始时停在A点，与墙壁碰撞后反弹，最终停在B点，则皮球通过的路程为5m＋7m＝12m；位移为从A到B的有向线段，长度为2m，方向向西，故位移为－2m，故选项B正确。题组三x－t图像6.(多选)甲、乙两物体在同一直线上运动的x－t图像如图所示，以甲的出发点为原点，出发时刻为计时起点，则从图像中可以看出()A.甲、乙同时出发B.乙比甲先出发C.甲开始运动时，乙在甲前面x0处D.甲在中途停了一会儿，但最后还是追上了乙答案ACD解析在题图所示直线运动的x－t图像中，图线与纵轴的交点表示出发时物体离原点的位移。当直线与t轴平行时，物体位置没有变化，故处于静止状态，两直线的交点表示两物体处在同一位置，即在这一刻两物体相遇，故A、C、D正确。7.(多选)如图所示是一辆电动车做直线运动的x－t图像，对相应的线段所表示的运动，下列说法中正确的是()A.AB段表示电动车静止B.BC段发生的位移大于CD段发生的位移C.t＝3s时电动车离出发点最远D.t＝5s时电动车回到出发点答案AC解析AB段电动车位移不随时间变化，处于静止状态，选项A正确；BC段发生的位移大小为12m－4m＝8m，CD段发生的位移大小为12m，所以CD段发生的位移大于BC段发生的位移，选项B错误；从题图可以看出t＝3s时电动车离出发点最远，为8m，选项C正确；出发点的坐标为4m，t＝5s时电动车的坐标为0，距离出发点4m，选项D错误。8.(多选)(2020·湖南师大附中高一月考)湖南师大附中田径场一共有8条跑道。每条跑道的直道部分均为87米，其中最内圈跑道周长为400m，最外圈跑道周长为453m。校运会800m跑比赛中，甲、乙两位运动员分别在最内圈和最外圈起跑，假定两位选手都在最内圈跑道上到达终点线。则二者跑完全程时()A.路程相同，位移不同B.位移相同，路程不同C.甲的位移大小一定为0D.乙的位移大小一定为106m答案AC解析因800米跑比赛中运动员起点的设置不同，终点设置是相同的，故路程相同，位移不同，故A正确，B错误；甲在最内圈跑道，他的起跑线和终点线是一样的，故他的位移大小一定为零，故C正确；乙在最外圈，他的起跑线和终点线不同，因条件不足，无法求出乙的位移大小，故D错误。9.(多选)(2020·福建泰宁一中高一月考)物体做直线运动时可以用一维坐标系来描绘物体的运动情况，坐标轴上的坐标表示物体的位置。物体在时刻t1处于位置x1，在时刻t2运动到位置x2，那么用坐标的变化量Δx＝x2－x1表示物体的位移。如图所示，一个物体从B运动到C，它的位移Δx1＝－4m－5m＝－9m；从C运动到A，它的位移为Δx2＝2m－(－4m)＝6m。下列说法中正确的是()A.C到A的位移Δx2大于B到C的位移，因为正数大于负数B.B到C的位移大于C到A的位移，因为符号只表示位移的方向，不表示大小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B到A的位移Δx＝Δx1＋Δx2答案BD解析位移是矢量，“＋”、“－”表示位移的方向，而不表示位移的大小，故选项A错误；从B到C的位移大于从C到A的位移，故选项B正确；位移可以比较大小，比较大小时不考虑正负号，只比较绝对值，故选项C错误；从B到A的位移Δx＝2m－5m＝－3m即Δx＝Δx1＋Δx2，故选项D正确。10.如图所示，某人沿着倾角为45°的楼梯从一楼A