2023届高考物理二轮复习学案：图像专题（含答案）

2023届二轮复习——图像专题练习
命题趋势：近年高考考查的重点是匀变速直线运动的规律及图像。近些年高考中图像问题频频出现，且要求较高，它属于数学方法在物理中应用的一个重要方面。在新课标能力立意的原则下，与实际生活和生产密切结合的问题，解答这类问题对学生的分析综合能力和推理判断能力，通过这类问题的练习，有利于提高分析解决问题的能力。
　图像问题做好“三看、四注意”
“三看”
1．看清坐标轴所表示的物理量：明确因变量(纵轴表示的量)与自变量(横轴表示的量)的制约关系，是运动学图像(v－t、x－t、a－t)还是动力学图像(F－a、F－t、F－x)。
2．看图线本身：识别两个相关量的变化趋势，进而分析具体的物理过程。
3．看交点、斜率和面积：明确图线与图线的交点、图线与坐标轴的交点、图线斜率、图线与坐标轴围成的面积的物理意义。
“四注意”
1．x－t图像和v－t图像描述的都是直线运动，而不是曲线运动。
2．x－t图像和v－t图像不表示物体运动的轨迹。
3．x－t图像中两图线的交点表示该时刻两物体相遇，而v－t图像中两图线的交点表示该时刻两物体速度相等。
4．图线为直线时，斜率所表示的物理量不变，若为曲线，则该量发生变化，与物体运动的轨迹无关。
单项选择题
（2022届高考真题）图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下，经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是（　　）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设斜坡倾角为，运动员在斜坡MN段做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律
可得
运动员在水平段做匀速直线运动，加速度
运动员从点飞出后做平抛运动，加速度为重力加速度
设在点的速度为，则从点飞出后速度大小的表达式为
由分析可知从点飞出后速度大小与时间的图像不可能为直线，且
C正确，ABD错误。
故选C。
（2022届佛山一模）2021年7月特大爆雨突降河南，全国各地的救援物资不断地运往灾区．某辆满载救援物资的卡车通过高速收费站的“”全过程的速度随时间变化的关系如图所示，列说法正确的是（ ）
A．“”通道的长度为 B．卡车通过通道时可视为质点
C．卡车减速和加速过程的加速度大小相等 D．卡车通过“”全过程的平均速度为
【答案】D
（2023届佛山一模）跳板跳水是我国的奥运强项，从运动员离开跳板开始计时，其图像如下图所示，图中仅段为直线，不计空气阻力，则由图可知（　　）
A. 段运动员做加速运动 B. 段运动员的加速度保持不变
C. 时刻运动员刚好接触到水面 D. 段运动员的加速度逐渐增大
【答案】B
【详解】A．由题图可知，段运动员向上做匀减速运动，选项A错误；
B．根据图像斜率表示加速度结合题意可知段运动员的加速度保持不变，选项B正确；
C．由题意可知段运动员的加速度为重力加速度；时刻后运动员刚好接触水面；时刻运动员速度达到最大，运动员受到合力为零，故C错误；
D．根据图像斜率表示加速度可知段运动员的加速度先增大后减小，故D错误。
故选B。
（2022广州一模）如图是收费岛长度为40m的ETC收费站．汽车以36km/h的速度距收费岛中心线70m处开始匀减速，行驶60m后速度降至18km/h，接着匀速行驶20m，再匀加速行驶60m使汽车速度增至36km/h．该过程汽车的v t图像正确的是
【答案】A
（2022届广东省一模） 如图，篮球从某一高度自由落下，与地面反复碰撞，最后停在地面上，空气阻力不计，下列图像能大致反映该过程篮球的加速度随时间变化的是（　　）
A B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】篮球自由落地到与地面接触前，只受重力作用，加速度不变，以向下为正方向，加速度为正值，图线为平行于t轴的线段；篮球与地面接触到反弹离开地面过程中，受地面的向上的弹力先从零开始逐渐增大，篮球所受的合力
开始阶段地面弹力N小于重力，合力向下，篮球向下继续挤压，N增大，合力逐渐减小，加速度逐渐减小，篮球这一阶段向下做加速度（向下，为正）减小的加速运动；
弹力N增大到超过重力大小时，合力向上，其大小为
随着N增大，加速度a逐渐增大，方向向上，篮球向下做加速度（向上，为负）增大的减速运动直至速度为零；
篮球开始向上运动（离开地面前）的过程是篮球向下挤压地面过程的逆过程，加速度变化特点是：向上（为负）减小，再向下（为正）增大。
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
（2022届惠州二模） 跳伞运动员从高空悬停的直升机上跳下，运动员沿竖直方向运动的v t图像如图所示，下列说法正确的是
A. 运动员在0～10 s的平均速度小于10 m/s
B. 15 s末开始运动员处于静止状态
C. 10 s末运动员的速度方向改变
D. 10～15 s运动员做加速度逐渐减小减速运动
【答案】D
【解析】
【详解】试题分析：0～10s内，若运动员做匀加速运动，平均速度为．根据图象的“面积”等于位移可知，运动员的位移大于匀加速运动的位移，所以由公式得知：0～10s 内的平均速度大于匀加速运动的平均速度10m/s，故A错误．由图知，15s末开始运动员做匀速直线运动，故B错误．由图看出，运动员的速度一直沿正向，速度方向没有改变，故C错误．10～15s图象的斜率减小，则其加速度减小，故10～15s运动员做加速度减小的减速运动，故D正确．
考点：考查了v-t图像
（2022届江门一模）甲、乙两车沿同一直线运动，v—t图象如图所示，t=0时刻两车刚好经过同一位置，则（　　）
A. 第2秒末甲乙两车相距最远 B. 第5秒末两车相距24m
C. 第8秒末甲车回到计时起点位置 D. 在5~8秒之间甲、乙辆车还会相遇一次
【答案】B
（2022届韶关一模）一辆汽车出厂前需经过多项严格的质量检测，才能被贴上“产品合格证”和“3C强制产品认证”标识，其中的转翼检测就是进行低速实验，检测多项安全性能，在水平平行的两条车道上检测甲、乙两车，在t=0时刻，甲、乙两车并排，两车的速度一时间关系图像如图所示，则0~6s内（　　）
A. 在t=1s时，两车相距最远
B. 在t=2s时，乙车改变运动方向
C. 在t=4s时，甲车在乙车前
D. 甲、乙两车相遇两次
【答案】D
【解析】
【详解】AC．由题意在t=0时刻，甲、乙两车并排，由图可知当t=1s时和t=4s时两车共速，有最远距离。因为v-t图像面积表示位移，由图得当t=1s时甲车在乙车前面且两车距离为
t=4s时乙车在甲车前面且两车距离为
所以t=4s时两车最远，故AC错误；
B．由图像知0~6s内乙车速度一直为正，故速度方向未改变，故B错误；
D．因为v-t图像面积表示位移，由图像可得甲、乙两车相遇两次，分别是t=2s和t=6s，故D正确。
故选D。
（2022届珠海二模）近几年，我国科研人员自主研制了多款无人机，已在多个领域广泛应用。一架微型无人机在某次执行任务时由静止开始竖直向上运动，一段时间后关闭动力系统，其v–t图像如图所示。已知无人机质量为3kg，运动过程中空气阻力大小恒定，g取10m/s2.无人机的升力大小为（　　）
A. 12N B. 36N C. 42N D. 48N
【答案】D
【解析】
分析】
【详解】由题图知，v–t图像的斜率即为无人机运动的加速度，故0~9s内无人机的加速度大小
a1=4m/s2
9~12s内无人机的加速度大小
a2=12m/s2
由牛顿第二定律得
F–mg–f=ma1，f＋mg=ma2
由以上两式解得
F=48N，f=6N
故选D
多项选择题。
（2022届佛山二模）某同学在参观高铁的监控中心时，恰好看到某列高速列车启动过程的速率监控图像如下图所示，由图可知其中ab、cd段为直线。则以下关于该列高速列车运动情况的判断正确的是（　　）
A. 0～90s，列车加速度在逐渐减小
B. 0～250s时间内的加速度为0.32m/s2
C. 列车300s时的加速度大于其在90s时的加速度
D. 列车在400s内前进的距离超过了20km
【答案】AB
（2023届广州零模）水平传送带被广泛地应用于工厂的货物运送，如图所示为一足够长的水平传送带装置，在其左侧轻放一小物块，下列描述小物块在传送带上运动的v-t、a-t图像正确的是( )
【答案】BD
（2022届深圳一模） 挥杆套马是我国蒙古族传统体育项目，烈马从骑手身边奔驰而过时，骑手持6m长的套马杆，由静止开始催马追赶，二者的v-t图像如图所示，则（　　）
A. 0~4s内骑手靠近烈马 B. 6s时刻骑手刚好追上烈马
C. 骑手在9s时刻挥杆，能套到烈马 D. 8~9s内烈马加速度大于0~6s内骑手的加速度
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．v-t图像图线与坐标轴所围的面积表示位移，骑手与烈马在t=0时并排运动，通过图线在0~4s内所围的面积可以看出4s内烈马位移大于骑手位移，所以4s末烈马与骑手间距离在增大，0~6s内烈马位移还是大于骑手的位移，说明6s末烈马仍在前方，故AB错误；
C．由图形所围的面积可以算出0~9s内，烈马的位移为
骑手的位移为
套马杆长l=6m，x2+l>x1,所以骑手在9s时刻挥杆，能套到烈马，故C正确；
D．由加速度定义式知
8~9s内烈马加速度
0~6s内骑手的加速度
故D正确。
故选CD。
（2022届湛江二模）北京冬奥会结束不久，某校掀起了一股体育热潮。某同学为了提升体能练习跑步，其沿一直线运动的v-t图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A. 该同学在0～2s内的加速度大小为4m/s2
B. 从0时刻开始，该同学跑完100m所用时间为10s
C. 10s末该同学速度方向反向
D. 16s末该同学的速度大小为4m/s
【答案】AD
【解析】
【详解】A．在0~2s内的加速度为图像的斜率，有
故A正确；
B．该同学在0~10s内的位移为
故B错误；
C．由图像可知10s前后速度还是为正，说明速度方向不变，而是有正向匀速变为正向的匀减速直线运动，故C错误；
D．在10~16s内的加速度为
则16s末的速度为
故D正确；
故选AD。