高中同步测控优化设计高中物理教科版
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【变式训练1】(多选)如图所示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动,在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹上运动所用的时间分别是1s、2s、3s、4s,已知方格的边长为1m。下列说法正确的是( )
A. 物体在AB段的平均速度为1m/s
B. 物体在ABC段的平均速度为$\frac{\sqrt{5}}{2}\,m/s$
C. AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度
D. 物体在B点的速度等于ABC段的平均速度
答案:ABC
A. AB段位移大小为1m,时间1s,平均速度$\frac{1}{1}=1\,m/s$,正确。
B. ABC段位移大小为$\sqrt{(1)^2 + (2)^2}=\sqrt{5}\,m$,时间2s,平均速度$\frac{\sqrt{5}}{2}\,m/s$,正确。
C. 时间越短平均速度越接近瞬时速度,AB段时间更短,正确。
D. 曲线运动中平均速度不等于某点瞬时速度,错误。
【例题2】一辆汽车从原点O由静止出发沿x轴做直线运动,为研究汽车的运动而记下它在各时刻的位置和速度,见下表。
时刻t/s
0
1
2
3
4
5
6
7
位置坐标x/m
0
0.5
2
4.5
8
12
16
20
瞬时速度v/(m·s⁻¹)
0
2
3
4
4
4
4
4
(1)汽车在第2s末的瞬时速度为多少?
(2)汽车在第2s内的平均速度为多少?
(3)汽车在前3s内的速度变化量是多少?
(4)汽车在前3s内的加速度是多少?
答案:(1)由表格数据可知,第2s末的瞬时速度为3m/s。
(2)第2s内位移 $ x = 2\,m - 0.5\,m = 1.5\,m $,时间1s,平均速度 $ \overline{v} = \frac{1.5}{1} = 1.5\,m/s $。
(3)前3s初速度 $ v_0 = 0 $,末速度 $ v = 4\,m/s $,速度变化量 $ \Delta v = 4 - 0 = 4\,m/s $。
(4)加速度 $ a = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{4}{3} \approx 1.33\,m/s^2 $。