高中物理高考 专题（01）运动的描述（解析版）

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2021年高考物理一轮复习必热考点整合回扣练专题（01）运动的描述（解析版）考点一 质点 参考系 位移  　1．三个概念的进一步理解(1)质点不同于几何“点”，它无大小但有质量，能否看成质点是由研究问题的性质决定，而不是依据物体自身大小和形状来判断．(2)参考系一般选取地面或相对地面静止的物体．(3)位移是由初位置指向末位置的有向线段，线段的长度表示位移的大小．2．三点注意(1)对于质点要从建立理想化模型的角度来理解．(2)在研究两个物体间的相对运动时，选择其中一个物体为参考系，可以使分析和计算更简单．(3)位移的矢量性是研究问题时应切记的性质．题型1　对质点的理解【典例1】　如图所示，从波兰中部城市罗兹往返四川成都的直达火车线路“蓉欧快铁”开通于2013年，全长9 826公里，行车时间约13天，比历时40至50天的海路运输快许多，它是中国雄心勃勃的“一带一路”计划的一部分．关于“蓉欧快铁”，下列说法正确的是(　　)A．研究“蓉欧快铁”线路上的班列行程时，可以将班列看成质点B．分析班列通过阿拉山口的时间时，可以将班列看成质点C．班列长度太大，任何时候都不能看成质点D．只要班列处于运动状态，就可以看成质点【答案】A【解析】物体能否被看成质点，取决于它的大小、形状在研究的问题中是否可以忽略不计，而与自身的体积、质量及速度无关．选项A正确.  【变式1】关于质点，下列说法正确的是(　　)A．质点是指一个很小的物体B．质点是理想化模型，实际并不存在C．无论研究什么问题，任何物体均可看成质点D．物体抽象成质点后，其自身的大小和质量均可忽略【答案】B【解析】很小的物体它的体积不一定能够忽略，不一定能看成质点，如原子很小，但在研究原子内部结构的时候不能看成质点，选项A错误；质点是研究物体运动的一种理想化模型，实际不存在，选项B正确；只有在物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时，我们才可以把它看成质点，故能不能看成质点是由所研究问题的性质决定的，选项C错误；物体抽象成质点之后，形状和大小可以忽略，但是质量不能忽略，选项D错误．【提 分 笔 记】看做质点的常见三种情况(1)多数情况下，平动的物体可看做质点．(2)当问题所涉及的空间位移远大于物体本身的大小时，可以看做质点．(3)转动的物体一般不可看做质点，但转动可以忽略时，可把物体看做质点．题型2　对参考系和位移的理解【典例2】　(多选)湖中O处有一观察站，一小船从O处出发一直向东行驶4 km，又向北直线行驶3 km，则下列说法中正确的是(　　)A．相对于O处的观察员，小船运动的路程为7 kmB．相对于小船，O处的观察员始终处于静止状态C．相对于O处的观察员，小船最终位于东偏北37°方向5 km处D．相对于湖岸上的另一观察员，小船不可能是静止的【答案】AC【解析】在O处的观察员看来，小船最终离自己的距离为 km＝5 km，方向为东偏北θ角，满足sin θ＝，即θ＝37°，运动的路程为7 km，选项A、C正确；由运动的相对性可知，选项B错误；若湖岸上的观察员运动速度大小、方向均与小船一样，则小船相对其而言是静止的，选项D错误．【变式2】关于位移与路程，下列说法中正确的是(　　)A．一个质点的位移为零，则该质点的路程也一定为零B．一个质点的路程不为零，则该质点的位移也一定不为零C．一个质点运动了一段距离，在任何情况下，质点的位移都不可能与其路程相同D．一个质点做单向直线运动，质点位移的大小小于其路程【答案】C【解析】一个质点的位移为零，该质点的路程不一定为零，选项A错误；一个质点的路程不为零，但质点的位移可能为零，选项B错误；位移有方向，路程没有方向，在任何情况下，质点的位移都不可能与其路程相同，选项C正确；一个质点做单向直线运动时，质点位移的大小等于其路程，选项D错误．【变式3】一位同学从操场A点出发，向西走了30 m，到达B点，然后又向北走了40 m，到达C点．在从A点到C点的过程中，该同学的位移大小是(　　)A．70 m  B．50 mC．40 m D．30 m【答案】B　【解析】位移的大小等于初末位置间的距离，所以总位移大小为 m＝50 m，故选B.【提 分 笔 记】参考系的选取和应用的注意点参考系的选取和应用问题，往往与物体的相对运动相结合，分析和求解实际问题，只有选定参考系后，才能确定物体是否运动，运动得快还是慢．选取的参考系不同，对同一物体运动的描述所得出的结论也不同．参考系的选取是任意的，但巧妙选取参考系，能使我们更方便地处理相对运动问题．考点二 平均速度 瞬时速度 平均速率　 1．区别与联系(1)区别：①平均速度是过程量，表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度；瞬时速度是状态量，表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度．②平均速度、瞬时速度是矢量，平均速度的方向是位移的方向，瞬时速度的方向是物体运动的方向；平均速率是标量，是路程与所用时间的比值．(2)联系：瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度；平均速度的大小不大于平均速率．2．方法和技巧(1)判断是否为瞬时速度，关键是看该速度是否对应“位置”或“时刻”．(2)求平均速度要找准“位移”和发生这段位移所需的“时间”．题型1　对瞬时速度、平均速度的理解【典例3】如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt.测得遮光条的宽度为Δx，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使更接近瞬时速度，正确的措施是  (　　)A．换用宽度更窄的遮光条           B．提高测量遮光条宽度的精确度C．使滑块的释放点更靠近光电门     D．增大气垫导轨与水平面的夹角【答案】A【解析】 瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度，当Δt→0时，可看成物体的瞬时速度，Δx越小，Δt也就越小，A项正确；提高测量遮光条宽度的精确度，不能减小Δt，B项错误；使滑块的释放点更靠近光电门，滑块通过光电门的速度更小，时间更长，C项错误；增大气垫导轨与水平面的夹角并不一定能使更接近瞬时速度，D项错误．【变式4】小李在网络上观看“神舟十一号”飞船发射视频，分别截取火箭发射后第6 s末和第10 s末的图片，如图甲和乙所示，他又上网查到运载“神舟十一号”的“长征二号FY11”运载火箭全长58 m，则火箭发射后第6 s末至第10 s末的平均速度最接近(　　)A．22 m/s  B．14 m/sC．10 m/s D．5.8 m/s【答案】A【解析】火箭上升过程是变速运动，从图片可知，火箭上升的位移大于58 m，此过程的平均速度大于 m/s＝14.5 m/s，选项A正确，B、C、D错误．【提 分 笔 记】瞬时速率是瞬时速度的大小，但平均速率不是平均速度的大小．平均速度＝，平均速率＝.题型2　平均速度与平均速率的计算【典例4】　仅仅16岁零9个月15天的杭州女孩叶诗文以破纪录的成绩勇夺短池世锦赛女子200米混合泳冠军，短短两年时间，她便成为中国游泳史上第一位集奥运会、短池世锦赛和亚运会冠军于一身的全满贯选手．叶诗文夺得冠军说明她在比赛中下列的哪一个物理量一定比其他运动员的大(　　)A．跳入泳池的速度  B．终点撞线时的速度C．全程的平均速度 D．全程的平均速率【答案】D【解析】200 m混合泳为往返运动，位移为0，路程为200 m，获胜说明所用时间最短，由平均速率＝知，全程平均速率最大，所以D正确．【变式5】下面列举的几个速度中，不是瞬时速度的是(　　)A．火车以120 km/h的速度通过某一段路程B．子弹以800 m/s的速度从枪口射出C．汽车速度计指示的速度为60 km/hD．某繁华路口，路标上标明汽车的最高限速为30 km/h【答案】A　【解析】火车经过某段路程的速度为平均速率，选项A符合题意；子弹飞出枪口的速度为在某一瞬间的速度，故为瞬时速度，选项B不符合题意；汽车速度计指示的速度是汽车的瞬时速度，选项C不符合题意；某繁华路口汽车速度路标上写着30 km/h是指瞬时速度不能超过30 km/h，选项D不符合题意．【变式6】如图是高速路上某一“区间测速”的标牌，该路段全长66 km、全程限速100 km/h，一辆汽车通过监测起点和终点的速度分别为95 km/h和90 km/h，通过测速区间的时间为30 min.下列判断正确的是(　　)A．全长66 km属于位移B．起点速度95 km/h属于瞬时速度C．该汽车全程的平均速度是92.5 km/hD．该汽车没有超速【答案】B【解析】全长66 km属于路程，故A错误；起点和终点的速度均是瞬时速度，故B正确；因不知其位移是多少故不能求解平均速度，故C错误；由v＝可知，平均速率为v＝＝132 km/h，大于全程限速100 km/h，该汽车超速，故D错误．【提 分 笔 记】平均速度的计算1．平均速度计算的两个公式(1)＝，是定义式，适用于各种运动．(2)＝，仅适用于匀变速直线运动．2．计算平均速度时应注意的问题(1)求解平均速度必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度．(2)某时刻的瞬时速度可以用极短时间内的平均速度粗略计算．考点三 速度 速度变化量 加速度1．三个概念的比较比较项目速度速度变化量加速度物理意义描述物体运动快慢和方向的物理量描述物体速度改变的物理量，是过程量描述物体速度变化快慢和方向的物理量定义式v＝Δv＝v－v0a＝＝决定因素v的大小由v0、a、Δt决定Δv由v与v0进行矢量运算，由Δv＝aΔt知Δv由a与Δt决定a不是由v、t、Δv来决定的，而是由来决定方向平均速度与位移同向由v－v0或a的方向决定与Δv的方向一致，由F的方向决定，而与v0，v的方向无关2.判断直线运动中的“加速”或“减速”方法物体做加速运动还是减速运动，关键是看物体的加速度与速度的方向关系．(1)―→(2)a和v反向(减速直线运动)―→题型1　加速度大小的计算和方向的判断【典例5】　一质点做变速直线运动，初速度大小为2 m/s，1 s 后速度大小变为4 m/s，则下列判断正确的是   (　　)A．速度的变化量一定是2 m/sB．速度的变化量大小不可能等于6 m/sC．加速度大小可能大于2 m/s D．加速度一定等于2 m/s【答案】C【解析】设初速度方向为正方向，1 s后速度大小为4 m/s，方向如果与初速度方向相同则为4 m/s，如果与初速度方向相反则为－4 m/s，所以速度的变化量可能为2 m/s，也可能为－6 m/s，A、B错误；加速度可能为2 m/s2，也可能为－6 m/s2，C正确，D错误．【变式7】汽车沿平直公路做加速度为2 m/s2的匀加速运动，那么在任意1 s内(　　)A．速度增加为2倍                B．速度增加2 m/sC．位移增加2 m                  D．加速度增加2 m/s2【答案】B　【解析】根据加速度的定义式a＝得Δv＝aΔt，所以任意1 s的速度变化量Δv＝2×1 m/s＝2 m/s，即任意1 s内速度增加2 m/s，选项A错误，B正确；根据匀变速直线运动规律的推论逐差公式Δx＝at2知，任意1 s内位移比前1 s增加2 m，但任意1 s内位移增加量不一定是2 m，选项C错误；匀加速运动的加速度不变，选项D错误．【提 分 笔 记】对加速度大小和方向的进一步理解题型2　速度与加速度关系的理解【典例6】　关于加速度和速度的关系，下述运动中不可能出现的是(　　)A．物体的加速度增大，速度反而减小B．物体的加速度减小，速度反而增大C．物体的速度为零时，加速度却不为零D．物体的加速度不为零且始终不变，速度也始终不变【答案】D【解析】加速度和速度均为矢量，当加速度的方向与速度方向相同时，速度是增大的；当加速度的方向与速度方向相反时，速度是减小的，速度变大或变小与加速度的变大或变小没有关系，故A、B不符合题意；当速度为零时，加速度可能为零，也可能不为零，故C不符合题意；加速度是描述速度变化快慢的物理量，有加速度，物体的速度一定发生变化，故D符合题意．【变式8】物体由静止开始运动，加速度恒定，在第7 s内的初速度是2.6 m/s，则物体的加速度是(　　)A．0.46 m/s2  B．0.37 m/s2C．2.6 m/s2 D．0.43 m/s2【答案】D【解析】第7 s内的初速度相当于第6 s的末速度，由a＝可得物体的加速度a＝＝≈0.43 m/s2，选项D正确．【提 分 笔 记】速度增大或减小由速度与加速度的方向关系决定