专题01运动图象—备战2022年高考物理母题题源解密（全国通用）（解析版）

这是一份专题01运动图象—备战2022年高考物理母题题源解密（全国通用）（解析版），共18页。

【母题来源一】2021年高考广东卷
【母题题文】（2021·广东高考真题）（多）赛龙舟是端午节的传统活动。下列和图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程，其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有（ ）
A．B．
C．D．
【答案】 BD
【解析】
A．此图是速度图像，由图可知，甲的速度一直大于乙的速度，所以中途不可能出现甲乙船头并齐，故A错误；
B．此图是速度图像，由图可知，开始丙的速度大，后来甲的速度大，速度图像中图像与横轴围成的面积表示位移，由图可以判断在中途甲、丙位移会相同，所以在中途甲丙船头会并齐，故B正确；
C．此图是位移图像，由图可知，丁一直运动在甲的前面，所以中途不可能出现甲丁船头并齐，故C错误；
D．此图是位移图像，交点表示相遇，所以甲戊在中途船头会齐，故D正确。
故选BD。
【命题意图】本类题通常主要考查对位移、路程、速度、速率、平均速度、时间、时刻、加速度等基本运动概念的理解以及对牛顿第二定律、直线运动规律、功、功率等物理概念与规律的理解与简单的应用。
【考试方向】这类试题在考查题型上，通常基本以选择题的形式出现，极个别情况下会出现在计算题中以考查识图、读图的能力，难度一般不大；在考查内容上一般以x-t图象、v-t图象的形式出现，少数情况下会出现a-t图象、x-v图象等不常见的运动图象，着重考查对基本概念和基本规律的理解与应用，以及读图、识图、画图、用图的能力。
【得分要点】在中学教材中出现了x-t图象、v-t图象两种运动图象，因此要对这两种运动图象有深刻的理解：
（1）x-t图象和v-t图象都是对物体运动的一种描述，分别反映了做直线运动时的物体的位移（位置）x和速度v随时间t变化的关系，并不表示物体的运动轨迹；
（2）通过x-t图象可以知道某时刻运动物体的位置，以及在这一位置的运动情况，通过v-t图象可以知道某时刻运动物体的速度，以及在这一时刻的运动情况；
（3）在x-t图象中，若图线为平行于时间轴的直线，则表示物体处于静止状态，若图线为倾斜直线，则表示物体做匀速直线运动，直线的斜率表示了物体的运动速度，若图线为曲线，则表示物体做变速直线运动，曲线上某点切线的斜率表示物体在对应时刻的运动速度；
（4）在v-t图象中，若图线为平行于时间轴的直线，则表示物体做匀速直线运动，若图线为倾斜直线，则表示物体做匀变速直线运动，直线的斜率表示了物体的运动的加速度，若图线为曲线，则表示物体做变加速直线运动，曲线上某点切线的斜率表示物体在对应时刻运动的加速度。
（5）几种特殊、相同形状的x-t图象与v-t图象的比较。
（6）常见直线运动的运动图象的比较。
需要强调的是：在分析物理图象时，图象中的斜率、截距、图线与轴所围面积等，往往都是描述和解决物理问题的重要手段。
（一）读图六点关注
1．坐标轴
弄清两个坐标轴表示的物理量。注意坐标原点是否从零开始；注意纵轴物理量为矢量情况时，横轴以上表示此物理量为正，横轴以下表示此物理量为负。
2．图线形状
注意观察图像形状是直线、曲线还是折线等，从而弄清图像所反映的两个物理量之间的关系，明确图像反映的物理意义。
3．斜率的意义
图线某点的斜率表示一个物理量随另一个物理量的变化率，大小等于两个物理量增量的比值。
（1）x ­t图像中两点连线的斜率表示这段时间的平均速度，某一点切线的斜率表示这一时刻的瞬时速度。v­t图像中两点连线的斜率表示这段时间内的平均加速度，某一点切线的斜率表示这一时刻的加速度。
（2）W­l图像的斜率表示外力的大小。
（3）φ ­x图像的斜率表示电场强度的大小。
（4）Φ ­t图像的斜率表示单匝线圈产生的电动势大小。
4．面积的意义
图线与横轴所围的面积常代表一个物理量，这个物理量往往表示纵、横坐标所表示的物理量的乘积的物理意义。
（1）v ­t图像与t轴所围面积表示这段时间内质点的位移。
（2）a ­t图像与t轴所围面积表示这段时间内质点速度的变化。
（3）F­x图像与x轴所围面积表示这段位移内力F所做的功。
（4）E­x图像与x轴所围面积表示这段位移两端的电势差。
（5）i ­t图像与t轴所围面积表示这段时间内移动的电荷量。
5．交点、拐点的意义
（1）图线与坐标轴的交点坐标的含义与图像有关，如x ­t图线与x轴交点纵坐标表示开始计时的位置，而v ­t图线与v轴交点的纵坐标表示质点的初速度。
（2）拐点表示图像的斜率大小或方向发生突变。
（3）同一坐标系中不同图像的交点表示具有相同的物理量，如x­t图线交点表示此刻相遇（在同一位置），v­t图线的交点表示此刻物体速度相同。
6．坐标单位和数量级
在识图和用图时，一定要看清坐标轴的单位和数量级，如m、cm、×10－3m等。
（二）突破三类题型
1．图像选择类
（1）依据某一物理过程，设计某一物理量随时间（或位移、高度、速度等）变化的几个图像或此物理过程中某几个物理量随某一量的变化图像，从中判断其正误。
（2）解决该类问题一般依据物理过程，运用对应规律，确定某物理量的变化情况，从而判断选项的正确与否。
2．图像规律类
（1）该类问题一般由某一图像提出几个结论，通过分析、判断或简单计算确定结论的正误。
（2）解决该类问题应对图像描述的物理过程，运用该过程遵循的规律做出判断。特别对非常规图像，一般由遵循的规律推导出相应的函数表达式，进一步确定截距、交点、斜率、面积等的意义，从而对结论做出判断。
3．图像信息类
（1）一般在解答题中，对某一物理情景给出某一物理量的具体变化图像，由图像提取相关信息从而对问题做出分析解答。
（2）解决此类问题时要根据物理情景中遵循的规律，由图像提取信息和有关数据，根据对应的规律公式对问题做出正确的解答。
一、单选题
1．（2021·黑龙江高三二模）质点A、B同时由同一位置沿同一直线同方向运动，其速度随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．时间内质点A的加速度等于质点B的加速度
B．时间内质点A的加速度大于质点B的加速度
C．时间内质点A处于静止状态
D．时刻两质点相遇
【答案】 B
【解析】
A．由速度—时间图像可知，图线的斜率表示物体的加速度，则时间内，质点A的加速度大于质点B的加速度，选项A错误；
B．时间内质点A的加速度大于质点B的加速度，选项B正确；
C．时间内质点A做匀速直线运动，选项C错误；
D．刻两质点的速度相等，时间内质点B的位移大于质点A的位移，则质点B位于质点A的前方，选项D错误；
故选B。
2．（2021·重庆高三三模）一辆汽车在教练场上沿足够长的平直道路行驶，以x表示它相对于出发点的位移，题图近似描绘了该汽车在0～40s内的x～t图象。下列说法正确的是（ ）
A．汽车在这段时间内一直在行驶
B．汽车所到最远位置距离出发点约30m
C．汽车在这段时间内运动的路程约为1km
D．汽车在t=5s时的速度是t=30s时速度大小的2倍
【答案】 B
【解析】
AB．汽车在0～10s内驶离出发点，在10～20s内静止，在20～40s内驶向出发点，在10～20s内距离出发点最远，距离约为30m，故B正确；A错误；
C．汽车在这段时间内运动的路程约30m+30m=60m，故C错误；
D．0～10s内汽车的平均速度为
由图象知5s时刻的速度
20～40s内汽车做匀速直线运动的平均速度为
30s时刻的速度
故D错误；
故选B。
3．（2021·海南高三三模）水平面上运动的物块，在外力作用下其速度随时间变化的图像如图所示，图中、、、、、已知，则下列说法正确的是（ ）
A．在时刻物块的加速度为零
B．在0~时间内物块做匀变速运动
C．在~时间内物块运动的平均速度大于
D．在时刻物块的加速度最大
【答案】 C
【解析】
AD．图像的斜率表示加速度，所以在时刻物块的加速度不为零，在时刻物块的加速度为零。AD错误；
B．在0~时间内物块的斜率逐渐减小，所以物块做加速度减小的减速运动。B错误；
C．用直线连接时刻图像与横轴上的，则该运动图像的平均速度为，与原图像对比，在相同时间内，物块运动的位移较小，所以物块的平均速度大于。C正确。
故选C。
4．（2021·广东高三二模）甲、乙两个台球从同一位置沿同一直线被先后击出，运动位移－时间图像如图所示，则（ ）
A．2.5t0时甲的速度大于乙的速度B．5t0时甲的加速度大于乙的加速度
C．6t0时乙恰好与甲相碰D．3t0-6t0内两球的平均速度相等
【答案】 C
【解析】
A．根据运动位移－时间图像可知，图像的斜率表示台球的速度，则2.5t0时甲的速度为
2.5t0时乙的速度为
则有，所以A错误；
B．根据运动位移－时间图像可知，两台球做匀速直线运动，则加速度都为0，所以B错误；
C．根据运动位移－时间图像可知，图像的交点表示两台球相遇，所以C正确；
D． t0-6t0内甲球的平均速度为
t0-6t0内乙球的平均速度为
则有，所以D错误；
故选C。
5．（2021·四川巴中市·高三一模）A、B两玩具车在同一水平面同向行驶，其速度一时间图像分别如图直线A和曲线B，t=0时刻，A的速度大小为v0，t1时刻A、B并排行驶，t2时刻A的速度为零，B的速度为v0，下列表述正确的是（ ）
A．0至t2时间A、B的平均速度大小相等
B．t=0时刻，A在前，B在后
C．t2时刻两车的间距一定大于t=0时刻两车的间距
D．在0~t2时间内A、B动能变化的大小相等
【答案】 C
【解析】
A．0至t2时间A、B的位移不相等，所以平均速度大小不相等，故A错误；
B． 由图像可以看出，0~t1时间内，A的位移大于B的位移，所以t=0时刻，B在前， A在后，故B错误；
C．由图像可以看出，0~t1时间内，两车的位移差小于t1～t2时间内的位移差，所以t2时刻两车的间距一定大于t=0时刻两车的间距，故C正确；
D．由于两车质量未知，所以在0~t2时间内A、B动能变化的大小关系不确定，故D错误。
故选D。
6．（2021·湖南雅礼中学高三三模）小智同学发现了一张自己以前为研究机动车的运动情况绘制的图像（如图）。已知机动车运动轨迹是直线，但是不知机动车是处于加速还是刹车状态，请你帮他判定以下合理的说法是（ ）
A．机动车处于匀加速状态B．机动车的初速度为0
C．机动车的加速度为大小为8D．机动车在前3秒的位移是24m
【答案】 C
【解析】
ABC．由
可知，将等式变形为
由图像的两个交点可得
机动车做初速度为，加速度为8的匀减速运动，故AB错误C正确；
D ．由
可判断，机动车在2.5s时停止运动，由
则机动车在前3秒的位移
故D错误。
故选C。
二、多选题
7．（2021·湖南益阳市箴言中学高三其他模拟）无人驾驶汽车作为汽车的前沿科技，目前尚在完善中，它车头装有一个激光雷达，就像车辆的“鼻子”，随时“嗅”着前方范围内车辆和行人的“气息”，制动反应时间为，比有人驾驶汽车平均快1秒。下图为在某次测试场地进行制动测试时获得的一部分图像（为汽车的速度，为位置坐标）。关于该无人驾驶汽车在该路段的制动测试中，下列说法正确的是（ ）
A．制动加速度大小为
B．以的速度匀速行驶时，从“嗅”到前方行人“气息”到停止需要
C．以的速度匀速行驶时，从“嗅”到前方行人“气息”到停止的距离为
D．最大安全速度是
【答案】 ACD
【解析】
A．根据位移速度公式得
结合图像斜率得
A正确；
B．以的速度匀速行驶时，制动时间为
所以从“嗅”到前方行人“气息”到停止需要
B错误；
C．以的速度匀速行驶时，从“嗅”到前方行人“气息”到停止的距离为
C正确；
D．以的速度匀速行驶时，从“嗅”到前方行人“气息”到停止的距离为
D正确。
故选ACD。
8．（2021·四川省仪陇宏德中学高三其他模拟）甲、乙两车在同一水平路面上做直线运动，两车从时刻开始计时的图像如图所示。已知开始计时时 乙车在甲车前处，且在和时两车各相遇一次，则下列判断正确的是（ ）
A．内甲车的加速度大小是乙车的两倍
B．时乙车的速度大小为
C．两车在运动过程中一定会相遇三次
D．当乙车停止运动时，甲、乙两车仍相距
【答案】 ACD
【解析】
AB．设甲车的初速度大小为，加速度大小为，乙车的初速度大小为，加速度大小为，当两车在相遇时，有
当两车在相遇时，有
又由图像可知
联立以上各式并代入数据可解得
，
故内甲车的加速度大小是乙车的两倍，时，甲车的速度大小为
乙车的速度大小为
选项A正确；B错误；
C．在时，甲车速度大小为，由匀变速直线运动规律可知，乙车速度大小为
设两车又经过时间相遇，则有
代入数据解得
故两车会在时发生第三次相遇，而此时两车均未停止运动，故选项C正确；
D．由题图可知，从开始，乙车再运动2s速度变为零，此段时间内甲车的位移为，乙车的位移为
故当乙车停止运动时，甲车在乙车前方
处，选项D正确；
故选ACD。
9．（2021·湖南省东安县第一中学高三月考）质量为m=1kg的物体做匀变速直线运动，设该物体运动的时间为，位移为，其图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．物体运动的加速度大小为1m/s2
B．物体运动的初速度大小为2m/s2
C．前内物体的位移大小为1m
D．第末合力对物体做功的瞬时功率为4W
【答案】 BD
【解析】
ABC．根据匀变速直线运动位移时间公式得
即图像是一条倾斜的直线，由图像可知，图线斜率为物体运动的初速度，则
截距为物体运动的加速度，则
前内物体的位移
故B正确，AC错误；
D．根据牛顿第二定律，可得合力为
第末速度为
则合外力的瞬时功率为
故D正确。
故选BD。
10．（2021·安徽高三期末）质量相等的A、B两质点位于水平面上同一点，分别在水平恒力所工作用下，同时由静止开始做同向的匀加速直线运动。其v-t图象如图所示，2t0和5t0时分别撒去F1和F2，直至物体停止运动。则下列说法中正确的是（ ）
A．A、B总位移大小之比为1：1
B．整个过程，A、B间距离先增大后减小再增大
C．A、B所受摩擦力大小之比为3：4
D．F1和F2的大小之比为20：9
【答案】 BD
【解析】
A．由两个图象的“面积”可知，全过程B的位移大于A的位移，故A错误；
B．两个质点起点相同，根据图象的“面积”所反映的位移变化可知，开始A在前B在后两者距离先变大，速度相等时距离最大，之后距离开始变小，最后B反超A又变大，故B正确；
C．从图象的“斜率”可知，A、B在减速阶段的加速度大小之比为
结合牛顿第二定律可得两者所受的摩擦力大小
故C错误；
D．由图象结合牛顿第二定律得
对在加速阶段有
而
可得
同理
对B在加速阶段有
而
可得
则
故D正确。
故选BD。
三、解答题
11．（2021·福建省福州第一中学高三其他模拟）研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程”所用时间）t0=0.4s，但饮酒会导致反应时间延长，在某次试验中，一质量为50kg的志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L=39m。减速过程中汽车速度v与位移s的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动。重力加速度取g=10m/s2。求：
（1）减速过程汽车加速度的大小；
（2）饮酒志愿者的反应时间；
（3）减速过程中，汽车对志愿者作用力与志愿者重力大小的比值；
【答案】 （1）8m/s2；（2）0.7s；（3）
【解析】
（1）设刹车加速度为a，由题可知刹车初速度v0=20m/s，末速度vt=0位移s=25m
由运动学公式得
代入数据解得
a=8m/s2
（2）设志愿者反应时间为t′，反应时间的增加量为，由运动学公式得
L-s=v0t′
代入数据解得
t′=0.7s
（3）设志愿者所受合外力的大小为F，汽车对志愿者的作用力的大小为F0，志愿者质量为m，受力如图
由牛顿第二定律得
由平行四边形定则得
联立方程，解得
12．（2021·福建高三期末）如图甲，质量的物体置于倾角的足够长且固定的斜面上，时刻，对物体施加平行于斜面向上的恒力F，时刻撤去力F，物体运动的部分图像如图乙所示。重力加速度g=10m/s2。
（1）求上滑的最远距离x；
（2）物体与斜面间的滑动摩擦力f的大小；
（3）求物体返回出发点时的速度大小。（可用根号表示）
【答案】 (1)24m；(2)6N；(3)
【解析】
(1)上滑的最远距离
(2)设撤去F后物体继续上滑的加速度大小为，由图像知
由牛顿第二定律，内
代入数据解得
(3)因，物体此后将沿斜面加速下滑，由牛顿运动定律有
返回过程中，由运动学规律有
代入数据解得返回出发点的速度
x-t图象
②
①
③
④
⑤
v-t图象
②
①
③
④
⑤
①表示从参考点开始的匀速直线运动（斜率表示速度v）
①表示初速为零的匀加速直线运动（斜率表示加速度a）
②表示物体处于静止状态
②表示物体做匀速直线运动
③表示物体向与规定的正方向相反的方向做匀速直线运动
③表示物体做匀减速直线运动
④交点横坐标表示三个运动质点相遇的时刻，纵坐标表示三个运动质点相遇时相对参考点的位移
④交点表示三个运动质点速度相同的时刻
⑤t1时刻物体相对参考点的位移为x1
⑤t1时刻物体的速度为v1，图线下方的面积表示物体在0~t1时间内的位移
纵截距表示初始位置
横截距表示回到参考点的时刻
纵截距表示初速度
横截距表示速度为零的时刻
x-t图象
v-t图象
a-t图象
匀速直线运动
v＝常数
a＝0[来源:学&科&网]
匀加速直线运动（v0＞0，a＞0）
抛物线
a＝常数
匀减速直线运动（v0＞0，a＜0）
抛物线
a＝常数
备注
图线（或点的切线）的斜率表示速度。
①图线（或点的切线）的斜率表示加速度；
②图线与时间轴所围的面积表示位移，图线分布在时间轴的上方，面积为正值，图线分布在时间轴的下方，面积为负值。
图线与时间轴所围的面积表示速度变化量。