本题导读
本题利用物理中速度与位移的对应关系,考查定积分的几何意义。核心在于将两车的位置关系转化为 图像中曲线与时间轴所围成的面积大小关系。
📌【题干】
Question
(2009年广东卷(理)) 已知甲、乙两车由同一起点同时出发,并沿同一路线(假定为直线)行驶. 甲车、乙车的速度曲线分别为 和 (如图所示). 那么对于图中给定的 和 ,下列判断中一定正确的是 ()
A. 在 时刻,甲车在乙车前面 B. 时刻后,甲车在乙车后面
C. 在 时刻,两车的位置相同 D. 时刻后,乙车在甲车前面
🔍【思路分析】
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明确直线运动中,车辆的位移 ,几何上表现为 图像中曲线与 轴所围图形的面积。
比较在指定时刻( 或 )两车速度曲线下方的面积大小,判定位置的前后。
✅【答案】
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A
✍【详细解析】
Abstract
两车由同一起点同时出发,在 时刻甲、乙两车的位移分别对应各自速度曲线在 上与 轴围成的图形面积。
- 对于 时刻:在 区间内,甲车的速度曲线始终在乙车上方,即 。因此,甲车曲线围成的面积大于乙车,表明在 时刻甲车在乙车前面,且两车距离达到最大,故 C 错误;
- 对于 时刻后的一段时间:乙车速度虽然超过了甲车(),乙车开始追赶甲车,但需要累积追赶面积。在 到 这一阶段,乙车比甲车多走的距离(两曲线在 围成的面积)明显小于在 阶段甲车比乙车多走的距离(两曲线在 围成的面积)。
- 综上,在 整个区间上,甲车速度曲线下的总面积仍大于乙车总面积,即 。因此在 时刻,甲车仍在乙车前面,故 A 正确,B、D 错误。
故选 A
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:定积分的几何意义与微积分基本定理的物理背景。
核心方法:利用图形面积的直观大小关系来比较定积分的大小。
避坑指南:切勿将“速度相等”误认为“位置相同”。在 时刻两曲线相交表示两车速度相等,此时两车距离最远,而非相遇。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:本题源于高中数学选修中定积分在物理运动学中的应用,是典型的数理交汇题,用以评价学生对图表信息的微积分审视能力。
结论推广:若两物体同时同地出发,其速度差函数为 ,当 时,两物体之间的距离 取到极值。
🔗【关联脉络】
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