高中物理時(shí)間與位移專項(xiàng)練習(xí)題一、引言時(shí)間與位移是高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)的基石，是理解速度、加速度等核心概念的前提。時(shí)間描述運(yùn)動(dòng)的“持續(xù)性”，位移描述運(yùn)動(dòng)的“位置變化”（矢量性是其關(guān)鍵特征）。二者的辨析及計(jì)算是高考的高頻考點(diǎn)，也是解決復(fù)雜運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基礎(chǔ)。本文通過(guò)概念辨析、單一過(guò)程計(jì)算、多過(guò)程分析、圖像解讀、綜合應(yīng)用五大模塊，結(jié)合典型例題與詳細(xì)解析，幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)、突破難點(diǎn)。二、基礎(chǔ)概念辨析（必練題）核心區(qū)別：時(shí)間：時(shí)間段（如“10分鐘”），對(duì)應(yīng)“過(guò)程”；時(shí)刻：時(shí)間點(diǎn)（如“7點(diǎn)整”），對(duì)應(yīng)“狀態(tài)”；位移：初位置到末位置的有向線段（矢量，大小≤路程）；路程：運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度（標(biāo)量，大小≥位移）。練習(xí)題1.以下說(shuō)法中表示時(shí)間的是（）A.早晨7點(diǎn)上課B.課間休息10分鐘C.第3秒末D.第5秒初2.關(guān)于位移與路程，正確的是（）A.位移大小一定等于路程B.位移是矢量，路程是標(biāo)量C.直線運(yùn)動(dòng)中位移大小等于路程D.曲線運(yùn)動(dòng)中位移大小大于路程3.某同學(xué)從教室出發(fā)，走到操場(chǎng)再返回教室，此過(guò)程中（）A.位移為零，路程不為零B.位移不為零，路程為零C.位移與路程均為零D.位移與路程均不為零解析1.答案：B時(shí)間是“時(shí)間段”，A、C、D均為“時(shí)刻”（時(shí)間點(diǎn)）。2.答案：B位移是矢量（有方向），路程是標(biāo)量（無(wú)方向）；只有單向直線運(yùn)動(dòng)中位移大小等于路程，其他情況位移大小小于路程（A、C、D錯(cuò)誤）。3.答案：A初末位置相同，位移為零；軌跡長(zhǎng)度（教室→操場(chǎng)→教室）不為零，路程不為零。三、單一過(guò)程位移計(jì)算（基礎(chǔ)題）核心公式：勻速直線運(yùn)動(dòng)：\(x=vt\)（方向與速度一致）；勻變速直線運(yùn)動(dòng)：\(x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\)（矢量式，需設(shè)定正方向）；曲線運(yùn)動(dòng)（如平拋）：位移為水平位移與豎直位移的矢量合成（\(s=\sqrt{x^2+y^2}\)，方向用夾角表示）。練習(xí)題4.一物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為5m/s，運(yùn)動(dòng)時(shí)間4s，求位移大小及方向。5.一物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，初速度\(v_0=2\,\text{m/s}\)，加速度\(a=1\,\text{m/s}^2\)，運(yùn)動(dòng)3s，求位移。6.一物體做平拋運(yùn)動(dòng)，水平初速度\(v_0=10\,\text{m/s}\)，下落高度\(h=5\,\text{m}\)（\(g=10\,\text{m/s}^2\)），求位移大小及方向。解析4.答案：20m，與速度方向一致勻速直線運(yùn)動(dòng)位移公式：\(x=vt=5\times4=20\,\text{m}\)，方向與速度方向相同。5.答案：10.5m，與初速度方向一致勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式：\(x=v_0t+\frac{1}{2}at^2=2\times3+\frac{1}{2}\times1\times3^2=6+4.5=10.5\,\text{m}\)，方向與初速度一致。6.答案：\(5\sqrt{5}\,\text{m}\)，與水平方向夾角\(\arctan0.5\)豎直方向：\(y=h=5\,\text{m}\)，時(shí)間\(t=\sqrt{\frac{2y}{g}}=1\,\text{s}\)；水平方向：\(x=v_0t=10\times1=10\,\text{m}\)；位移大?。篭(s=\sqrt{x^2+y^2}=\sqrt{10^2+5^2}=5\sqrt{5}\approx11.18\,\text{m}\)；方向：\(\tan\theta=\frac{y}{x}=0.5\)，\(\theta=\arctan0.5\)（向下偏水平方向）。四、多過(guò)程位移分析（難點(diǎn)）關(guān)鍵技巧：設(shè)定正方向（如取初速度方向?yàn)檎?；分段?jì)算位移（每段運(yùn)動(dòng)用對(duì)應(yīng)公式）；總位移為各段位移的代數(shù)和（矢量相加）；路程為各段位移的絕對(duì)值之和（標(biāo)量相加）。練習(xí)題7.一物體從A點(diǎn)出發(fā)，先以3m/s的速度向正東運(yùn)動(dòng)2s，再以2m/s的速度向正西運(yùn)動(dòng)3s，求：（1）總位移；（2）總路程。8.汽車從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度\(a=2\,\text{m/s}^2\)，運(yùn)動(dòng)5s后，保持勻速運(yùn)動(dòng)10s，求整個(gè)過(guò)程的位移。解析7.答案：（1）0m；（2）12m（1）取正東為正方向：第一段位移：\(x_1=v_1t_1=3\times2=6\,\text{m}\)（正東）；第二段位移：\(x_2=-v_2t_2=-2\times3=-6\,\text{m}\)（正西）；總位移：\(x=x_1+x_2=6-6=0\,\text{m}\)（回到起點(diǎn)）。（2）路程：\(s=|x_1|+|x_2|=6+6=12\,\text{m}\)。8.答案：125m（1）勻加速階段：\(x_1=\frac{1}{2}at_1^2=\frac{1}{2}\times2\times5^2=25\,\text{m}\)；（2）勻速階段速度：\(v=at_1=2\times5=10\,\text{m/s}\)；勻速階段位移：\(x_2=vt_2=10\times10=100\,\text{m}\)；總位移：\(x=x_1+x_2=25+100=125\,\text{m}\)。五、圖像問(wèn)題（高頻考點(diǎn)）核心結(jié)論：\(x-t\)圖像：斜率表示速度（正斜率為正方向，負(fù)斜率為負(fù)方向）；位移為末位置減初位置（\(\Deltax=x_末-x_初\)）。\(v-t\)圖像：斜率表示加速度；圖像與時(shí)間軸圍成的面積表示位移（面積在時(shí)間軸上方為正，下方為負(fù)）。練習(xí)題9.某物體的\(v-t\)圖像如圖所示（0-2s勻加速，速度從0到4m/s；2-4s勻速，速度4m/s），求0-4s內(nèi)的位移。10.某物體的\(x-t\)圖像如圖所示（0-2s從\(x=0\)到\(x=4\,\text{m}\)；2-4s從\(x=4\,\text{m}\)到\(x=2\,\text{m}\)），求：（1）0-2s內(nèi)的位移；（2）2-4s內(nèi)的位移；（3）0-4s內(nèi)的總位移。解析9.答案：12m\(v-t\)圖像面積等于位移：0-2s（三角形）：\(S_1=\frac{1}{2}\times2\times4=4\,\text{m}\)；2-4s（矩形）：\(S_2=2\times4=8\,\text{m}\)；總位移：\(S=S_1+S_2=12\,\text{m}\)。10.答案：（1）4m；（2）-2m；（3）2m\(x-t\)圖像位移為末位置減初位置：（1）0-2s：\(\Deltax_1=4-0=4\,\text{m}\)；（2）2-4s：\(\Deltax_2=2-4=-2\,\text{m}\)（負(fù)號(hào)表示方向與0-2s相反）；（3）0-4s：\(\Deltax=2-0=2\,\text{m}\)。六、綜合應(yīng)用（高考模擬題）核心思路：將實(shí)際問(wèn)題拆解為“單一過(guò)程”，利用時(shí)間與位移的關(guān)系建立方程。練習(xí)題11.小明參加100米短跑比賽，起跑后先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度\(a=4\,\text{m/s}^2\)，直到達(dá)到最大速度\(v=10\,\text{m/s}\)，隨后保持勻速到終點(diǎn)。求：（1）勻加速階段的時(shí)間和位移；（2）勻速階段的時(shí)間；（3）全程總時(shí)間。解析（1）勻加速階段：由\(v=at_1\)得：\(t_1=\frac{v}{a}=\frac{10}{4}=2.5\,\text{s}\)；位移：\(x_1=\frac{1}{2}at_1^2=\frac{1}{2}\times4\times2.5^2=12.5\,\text{m}\)。（2）勻速階段：剩余位移：\(x_2=100-x_1=87.5\,\text{m}\)；時(shí)間：\(t_2=\frac{x_2}{v}=\frac{87.5}{10}=8.75\,\text{s}\)。（3）總時(shí)間：\(t=t_1+t_2=2.5+8.75=11.25