【知识点】
1. 物理学中的位移与路程:位移是初位置到末位置的直线距离,而路程是实际路径的长度。在题目中,运动员围绕400m跑道跑一圈,位移为零,因为又回到了起点,但路程是400m。
2. 加速度的理解:加速度并不直接表示速度的增加,而是表示速度变化的快慢。选项C正确,它代表速度变化率。
3. 平均速度与平均速率的区别:平均速度是总位移除以总时间,平均速率是总路程除以总时间。在题目中,运动员跑完一圈,平均速度为零,因为位移为零,但平均速率不为零,因为路程不为零。
4. 瞬时速度与速率:瞬时速度是物体在某一瞬间的速度,瞬时速率是瞬时速度的大小。选项C和D正确,分别对应了瞬时速率的定义。
5. 匀加速直线运动的推论:在题目中,物体从P点到Q点速度为v,从P点到R点速度为3v,根据匀加速直线运动的公式,速度与位移的关系不是线性的,因此PQ:QR=1:v/(3v-v)=1:2,选项B错误,正确答案不在给定选项中。
6. 物体运动状态的可能性分析:加速度与速度方向可以相反,这表示物体在减速;速度与加速度方向相反,表示物体做减速运动;加速度不变则速度会持续变化,如匀变速直线运动;速度不变则加速度为零,表示物体做匀速直线运动。
7. 追及问题:汽车以10m/s减速追赶自行车,要恰好不碰撞,两车的位移关系应满足汽车位移等于自行车位移加上初始间距x。利用匀变速运动公式,可以求解x的值,但具体数值没有给出。
8. v-t图像的解读:甲、乙两质点的v-t图像可以反映速度随时间的变化。质点甲的速度一直大于质点乙,因此两者不会相遇,选项A和B错误;在相同时间内,质点甲的位移大于乙,C选项错误;两者速度不同,即使从同一地点开始,它们的距离也会越来越大,D选项正确。
9. 物体匀加速运动的位移与速度的关系:物体由静止加速到v时,下滑距离为L,利用速度与位移的关系式,可以计算当速度为v/2时的位移,但具体数值没有给出。
10. 跳高起跳速度的估算:根据竖直上抛运动,起跳者需获得与重力加速度相等的初速度以克服重力并越过横杆,考虑到人的身高和横杆的高度,可以估算起跳速度,这里g取10m/s²。具体数值未给出,但B选项4m/s较为合理。
【填空题答案】
11. 篮球的平均加速度为(10m/s - (-8m/s)) / 0.1s = 180m/s²,方向为与反弹方向相同,即向右。
12. 设加速度为a,第一秒内位移为s1,总时间为t,入水速度为v。由s1 = 1/2at²得a = 2s1/t² = 2m/s²。总时间t = s1/a^(1/2) = 2s,入水速度v = at = 4m/s。
13. 汽车在AB段做匀速运动,时间t1 = 50m / (v匀速)。从B到C做匀加速运动,设加速度为a,BC段时间为t2,由v² = v₀² + 2as得a = (v_C² - v匀速²) / (2s_BC),解得具体数值需已知v匀速。
总结以上知识点,我们讨论了物理学中的位移、速度、加速度、平均速度与平均速率、匀变速直线运动、追及问题、v-t图像的解析以及速度与位移的关系等概念。这些知识是高中物理学习的基础,对理解和解决物理问题至关重要。