(6 分)质点做直线运动的位移 x 与时间 t 的关系为…——2011 高考物理第 3 题答案解析

2011_天津 Paper

2011 Tianjin Question 3 Single-choice Differentiating
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3.(6 分)质点做直线运动的位移 x 与时间 t 的关系为 $\mathbf { x } = 5 \mathrm { t } + \mathrm { t } ^ { 2 }$ (各物理量均采用国际单位制单位),则该质点(  )

A. 第1s内的位移是5m
B. 前2s内的平均速度是6m/s
C. 任意相邻的1s内位移差都是1m
D. 任意1s内的速度增量都是2m/s
Answer key

D

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由位移与时间的关系式 $x = 5t + t^2$ 对比匀变速直线运动的标准公式 $x = v_0 t + \frac{1}{2}at^2$,可得质点的初速度 $v_0 = 5 \, \mathrm{m/s}$,加速度 $\frac{1}{2}a = 1$,即 $a = 2 \, \mathrm{m/s^2}$。

对于选项 A:将 $t=1 \, \mathrm{s}$ 代入位移公式,得第 1s 内的位移 $x_1 = 5 \times 1 + 1^2 = 6 \, \mathrm{m}$,故 A 错误。

对于选项 B:将 $t=2 \, \mathrm{s}$ 代入位移公式,得前 2s 内的位移 $x_2 = 5 \times 2 + 2^2 = 14 \, \mathrm{m}$。根据平均速度定义 $\bar{v} = \frac{x}{t}$,前 2s 内的平均速度 $\bar{v} = \frac{14}{2} = 7 \, \mathrm{m/s}$,故 B 错误。

对于选项 C:根据匀变速直线运动的推论,任意相邻相等时间间隔 $T$ 内的位移差 $\Delta x = aT^2$。此处 $T=1 \, \mathrm{s}$,$a=2 \, \mathrm{m/s^2}$,则 $\Delta x = 2 \times 1^2 = 2 \, \mathrm{m}$,故 C 错误。

对于选项 D:根据加速度定义或速度公式 $v = v_0 + at$,任意 1s 内的速度增量 $\Delta v = a \Delta t = 2 \times 1 = 2 \, \mathrm{m/s}$,故 D 正确。

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