2020年高考物理 母題題源系列 專題01 運動圖象（含解析）

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1、母題01 運動圖象 【母題來源一】2020年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（浙江卷） 【母題原題】（2020·浙江）一輛汽車沿平直道路行駛，其v–t圖象如圖所示。在t=0到t=40 s這段時間內(nèi)，汽車的位移是 A．0 B．30 m C．750 m D．1 200 m 【答案】C 【解析】在v–t圖像中圖線與時間軸圍成的面積表示位移，故在40 s內(nèi)的位移為，C正確。 【母題來源二】2020年全國普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理（全國III卷） 【母題原題】（2020·新課標(biāo)全國Ⅲ卷）如圖（a），物塊和木板疊放在實驗臺上，物塊用一不可伸長的細繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連

2、，細繩水平。t=0時，木板開始受到水平外力F的作用，在t=4 s時撤去外力。細繩對物塊的拉力f隨時間t變化的關(guān)系如圖（b）所示，木板的速度v與時間t的關(guān)系如圖（c）所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10 m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出 A．木板的質(zhì)量為1 kg B．2 s~4 s內(nèi)，力F的大小為0.4 N C．0~2 s內(nèi)，力F的大小保持不變 D．物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2 【答案】AB 【解析】結(jié)合兩圖像可判斷出0~2 s物塊和木板還未發(fā)生相對滑動，它們之間的摩擦力為靜摩擦力，此過程力F等于f，故F在此過程中是變力，即C錯誤；2~5 s內(nèi)木板與物塊發(fā)

3、生相對滑動，摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，由牛頓運動定律，對2~4 s和4~5 s列運動學(xué)方程，可解出質(zhì)量m為1 kg，2~4 s內(nèi)的力F為0.4 N，故A、B正確；由于不知道物塊的質(zhì)量，所以無法計算它們之間的動摩擦因數(shù)μ，故D錯誤。 【命題意圖】本類題通常主要考查對位移、路程、速度、速率、平均速度、時間、時刻、加速度等基本運動概念的理解以及對牛頓第二定律、直線運動規(guī)律、功、功率等物理概念與規(guī)律的理解與簡單的應(yīng)用。 【考試方向】這類試題在考查題型上，通?；疽赃x擇題的形式出現(xiàn)，極個別情況下會出現(xiàn)在計算題中以考查識圖、讀圖的能力，難度一般不大；在考查內(nèi)容上一般以x-t圖象、v-t圖象的形式出現(xiàn)

4、，少數(shù)情況下會出現(xiàn)a-t圖象、x-v圖象等不常見的運動圖象，著重考查對基本概念和基本規(guī)律的理解與應(yīng)用，以及讀圖、識圖、畫圖、用圖的能力。 【得分要點】在中學(xué)教材中出現(xiàn)了x-t圖象、v-t圖象兩種運動圖象，因此要對這兩種運動圖象有深刻的理解： （1）x-t圖象和v-t圖象都是對物體運動的一種描述，分別反映了做直線運動時的物體的位移（位置）x和速度v隨時間t變化的關(guān)系，并不表示物體的運動軌跡； （2）通過x-t圖象可以知道某時刻運動物體的位置，以及在這一位置的運動情況，通過v-t圖象可以知道某時刻運動物體的速度，以及在這一時刻的運動情況； （3）在x-t圖象中，若圖線為平行于時間軸的直線，

5、則表示物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，若圖線為傾斜直線，則表示物體做勻速直線運動，直線的斜率表示了物體的運動速度，若圖線為曲線，則表示物體做變速直線運動，曲線上某點切線的斜率表示物體在對應(yīng)時刻的運動速度； （4）在v-t圖象中，若圖線為平行于時間軸的直線，則表示物體做勻速直線運動，若圖線為傾斜直線，則表示物體做勻變速直線運動，直線的斜率表示了物體的運動的加速度，若圖線為曲線，則表示物體做變加速直線運動，曲線上某點切線的斜率表示物體在對應(yīng)時刻運動的加速度。 （5）幾種特殊、相同形狀的x-t圖象與v-t圖象的比較。 x-t圖象 ② ① ③ ④ ⑤ v-t圖象 ② ① ③ ④ ⑤

6、 ①表示從參考點開始的勻速直線運動（斜率表示速度v） ①表示初速為零的勻加速直線運動（斜率表示加速度a） ②表示物體處于靜止?fàn)顟B(tài) ②表示物體做勻速直線運動 ③表示物體向與規(guī)定的正方向相反的方向做勻速直線運動 ③表示物體做勻減速直線運動 ④交點橫坐標(biāo)表示三個運動質(zhì)點相遇的時刻，縱坐標(biāo)表示三個運動質(zhì)點相遇時相對參考點的位移 ④交點表示三個運動質(zhì)點速度相同的時刻 ⑤t1時刻物體相對參考點的位移為x1 ⑤t1時刻物體的速度為v1，圖線下方的面積表示物體在0~t1時間內(nèi)的位移 縱截距表示初始位置 橫截距表示回到參考點的時刻 縱截距表示初速度 橫截距表示速度為零的時刻 （6

7、）常見直線運動的運動圖象的比較。 x-t圖象 v-t圖象 a-t圖象 勻速直線運動 v＝常數(shù) a＝0 勻加速直線運動（v0＞0，a＞0） 拋物線 a＝常數(shù) 勻減速直線運動（v0＞0，a＜0） 拋物線 a＝常數(shù) 備注 圖線（或點的切線）的斜率表示速度。 ①圖線（或點的切線）的斜率表示加速度； ②圖線與時間軸所圍的面積表示位移，圖線分布在時間軸的上方，面積為正值，圖線分布在時間軸的下方，面積為負值。 圖線與時間軸所圍的面積表示速度變化量。 需要強調(diào)的是：在分析物理圖象時，圖象中的斜率、截距、

8、圖線與軸所圍面積等，往往都是描述和解決物理問題的重要手段。 （一）讀圖六點關(guān)注 1．坐標(biāo)軸 弄清兩個坐標(biāo)軸表示的物理量。注意坐標(biāo)原點是否從零開始；注意縱軸物理量為矢量情況時，橫軸以上表示此物理量為正，橫軸以下表示此物理量為負。 2．圖線形狀 注意觀察圖像形狀是直線、曲線還是折線等，從而弄清圖像所反映的兩個物理量之間的關(guān)系，明確圖像反映的物理意義。 3．斜率的意義 圖線某點的斜率表示一個物理量隨另一個物理量的變化率，大小等于兩個物理量增量的比值。 （1）x -t圖像中兩點連線的斜率表示這段時間的平均速度，某一點切線的斜率表示這一時刻的瞬時速度。v-t圖像中兩點連線的斜率表示這段時

9、間內(nèi)的平均加速度，某一點切線的斜率表示這一時刻的加速度。 （2）W-l圖像的斜率表示外力的大小。 （3）φ -x圖像的斜率表示電場強度的大小。 （4）Φ -t圖像的斜率表示單匝線圈產(chǎn)生的電動勢大小。 4．面積的意義 圖線與橫軸所圍的面積常代表一個物理量，這個物理量往往表示縱、橫坐標(biāo)所表示的物理量的乘積的物理意義。 （1）v -t圖像與t軸所圍面積表示這段時間內(nèi)質(zhì)點的位移。 （2）a -t圖像與t軸所圍面積表示這段時間內(nèi)質(zhì)點速度的變化。 （3）F-x圖像與x軸所圍面積表示這段位移內(nèi)力F所做的功。 （4）E-x圖像與x軸所圍面積表示這段位移兩端的電勢差。 （5）i -t圖像與t

10、軸所圍面積表示這段時間內(nèi)移動的電荷量。 5．交點、拐點的意義 （1）圖線與坐標(biāo)軸的交點坐標(biāo)的含義與圖像有關(guān)，如x -t圖線與x軸交點縱坐標(biāo)表示開始計時的位置，而v -t圖線與v軸交點的縱坐標(biāo)表示質(zhì)點的初速度。 （2）拐點表示圖像的斜率大小或方向發(fā)生突變。 （3）同一坐標(biāo)系中不同圖像的交點表示具有相同的物理量，如x-t圖線交點表示此刻相遇（在同一位置），v-t圖線的交點表示此刻物體速度相同。 6．坐標(biāo)單位和數(shù)量級 在識圖和用圖時，一定要看清坐標(biāo)軸的單位和數(shù)量級，如m、cm、×10－3m等。 （二）突破三類題型 1．圖像選擇類 （1）依據(jù)某一物理過程，設(shè)計某一物理量隨時間（或位移

11、、高度、速度等）變化的幾個圖像或此物理過程中某幾個物理量隨某一量的變化圖像，從中判斷其正誤。 （2）解決該類問題一般依據(jù)物理過程，運用對應(yīng)規(guī)律，確定某物理量的變化情況，從而判斷選項的正確與否。 2．圖像規(guī)律類 （1）該類問題一般由某一圖像提出幾個結(jié)論，通過分析、判斷或簡單計算確定結(jié)論的正誤。 （2）解決該類問題應(yīng)對圖像描述的物理過程，運用該過程遵循的規(guī)律做出判斷。特別對非常規(guī)圖像，一般由遵循的規(guī)律推導(dǎo)出相應(yīng)的函數(shù)表達式，進一步確定截距、交點、斜率、面積等的意義，從而對結(jié)論做出判斷。 3．圖像信息類 （1）一般在解答題中，對某一物理情景給出某一物理量的具體變化圖像，由圖像提取相關(guān)信息

12、從而對問題做出分析解答。 （2）解決此類問題時要根據(jù)物理情景中遵循的規(guī)律，由圖像提取信息和有關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)對應(yīng)的規(guī)律公式對問題做出正確的解答。 1．（2020·廣東省潮州市期末）如圖所示為某物體的x–t圖象，下列說法正確的是 A．在第1 s內(nèi)物體的加速度是 B．從第2 s至第3s內(nèi)物體的位移是3 m C．4 s內(nèi)通過的路程是4 m，位移是 D．4 s內(nèi)物體的運動方向不變 【答案】C 【解析】x–t圖象的斜率表示速度，可知0~1 s內(nèi)物體的速度不變，做勻速直線運動，加速度是0，故A錯誤；1~3s內(nèi)物體的速度為0，物體靜止，則從第2 s至第3 s內(nèi)物體的位移是0，故B錯誤；物

13、體在4 s內(nèi)的路程為s=（3 m–2 m）+（3 m–0 m）=4 m，位移為x=0 m–2 m=–2 m，故C正確；斜率的正負表示速度的方向，則物體在0~1 s內(nèi)的速度方向與3~4 s內(nèi)的速度方向相反，故D錯誤。 2．（2020·陜西省西安市遠東第一中學(xué)月考）如圖所示甲、乙兩人從O點同時出發(fā)，并同時到達A點，兩人的路徑已在圖中標(biāo)出，則 A．甲的平均速度大于乙的平均速度 B．兩人運動的平均速度相等 C．甲的路程大于乙的路程 D．甲的位移大于乙的位移 【答案】BC 【解析】ABD、由圖看出，甲、乙兩人起點都在O點，終點都在A點，位移相同，所用時間相同，則根據(jù)平均速度的公式知，兩

14、人運動的平均速度相等，故B正確，A、D錯誤；C、路程是物體運動路線的長度，從圖看出，甲的路程大于乙的路程，故C正確；故選BC。 3．（2020·遼寧省盤錦市興隆臺區(qū)遼河油田二中月考）汽車在平直公路上做剎車試驗，若從t＝0時起汽車在運動過程中的位移與速度的平方之間的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是 A．t＝0時汽車的速度為20 m/s B．剎車過程持續(xù)的時間為5s C．剎車過程經(jīng)過3s時汽車的位移為10m D．剎車過程汽車的加速度大小為10m/s2 【答案】C 【解析】AD、由圖象可得，根據(jù)可得：解得：a＝﹣5 m/s2，v0＝10 m/s，AD錯誤；B、汽車剎車過程的時間為：，

15、B錯誤；C、汽車經(jīng)過2 s停止，因而經(jīng)過3 s時汽車的位移為x＝10 m（要先判斷在所給時間內(nèi)，汽車是否已停止運動），C正確。 4．（2020·湖南省長沙市寧鄉(xiāng)市高三模擬）在冰壺比賽中，某隊員利用紅壺去碰撞對方的藍壺，兩者在大本營中心發(fā)生對心碰撞如圖（a）所示，碰撞前后兩壺運動的v–t圖線如圖（b）中實線所示，其中紅壺碰撞前后的圖線平行，兩冰壺質(zhì)量相等，則 A．兩壺發(fā)生了彈性碰撞 B．碰后藍壺速度為0.8 m/s C．碰后藍壺移動的距離為2.4 m D．碰后紅壺所受摩擦力小于藍壺所受摩擦力 【答案】B 【解析】由圖知：碰前紅壺的速度v0＝1.0 m/s，碰后速度為v′0＝0.

16、2 m/s，可知，碰后紅壺沿原方向運動，設(shè)碰后藍壺的速度為v，取碰撞前紅壺的速度方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律可得：mv0＝mv′0+mv，代入數(shù)據(jù)解得：v＝0.8m/s，，碰撞過程機械能有損失，碰撞為非彈性碰撞，故A錯誤，B正確；根據(jù)速度圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移，可得，碰后藍壺移動的位移大小，故C錯誤；根據(jù)圖象的斜率表示加速度，知碰后紅壺的加速度大于藍壺的加速度，兩者的質(zhì)量相等，由牛頓第二定律知碰后紅壺所受摩擦力大于藍壺所受的摩擦力，故D錯誤。 5．（2020·黑龍江省哈爾濱市第六中學(xué)月考）如圖所示的三條直線描述了a、b、c三輛車在同一直線上的運動，下列說法中正確的是 A．小車

17、a的加速度最大 B．小車a、b的加速度方向相同 C．a(chǎn)、c兩直線相交的時刻兩車加速度相同 D．b、c兩直線相交的時刻兩車速度相同 【答案】D 【解析】A、根據(jù)速度圖象的斜率等于加速度可知，小車的加速度最大，故選項A錯誤；B.、的斜率為負值，的斜率為正值，則知小車的加速度方向為負方向，小車的加速度方向為正方向，兩車加速度方向相反，故選項B錯誤；CD、、兩直線相交的時刻兩車速度相同，由于加速度方向相同，大小不等，故加速度不同，故選項C錯誤，D正確。 6．（2020·江蘇省泰州市期末）靜止的物體在合外力F作用下運動，F(xiàn)隨時間t變化的圖象如圖所示，則下圖中與F–t圖象對應(yīng)的v–t圖象、a–

18、t圖象正確的是 A． B． C． D． 【答案】BD 【解析】由F–t圖象可知，0~t0時間內(nèi)，物體做初速度為零的勻加速度運動，加速度為a1；t0~2t0物體沿原方向做勻減速運動，加速度為a2；根據(jù)牛頓第二定律F=ma可知a1=–a2，所以，2t0時刻速度為0，故A錯誤，B正確。CD、根據(jù)牛頓第二定律F=ma可知，a–t圖象與F–t圖象形狀相同，故C錯誤，D正確。 故選：BD。 7．（2020·廣東省深圳市高級中學(xué)高三適應(yīng)性考試）一個質(zhì)點由靜止開始沿直線運動，速度隨位移變化的圖線如圖所示，關(guān)于質(zhì)點的運動下列說法正確的是 A．質(zhì)點做勻變速直線運動 B．質(zhì)點運動過程中的平均速度

19、小于 C．質(zhì)點做加速度逐漸增大的加速運動 D．質(zhì)點運動中過程中，機械能可能減小 【答案】BCD 【解析】從圖可知，s與v成正比，即s=kv，k是比例系數(shù)（常量），則，顯然加速度與速度成正比，隨著速度增大，質(zhì)點的加速度增大，所以質(zhì)點做加速度逐漸增大的變加速運動，故A錯誤，C正確。根據(jù)v–t圖象的斜率等于加速度，圖象與時間軸所圍的面積表示位移，知該質(zhì)點通過的位移小于勻加速直線運動的位移，所以該質(zhì)點的平均速度小于勻加速直線運動的平均速度。故B正確。質(zhì)點運動中過程中，可能有外力對質(zhì)點做負功，機械能可能減小，故D正確。 8．（2020·湖南省懷化市高三二模）如圖所示為甲物體和乙物體在平直地面上

20、同向運動的v–t圖象，已知t=0時甲在乙前方x0=70 m處。下列說法正確的是 A．2 s時，甲物體的速度方向發(fā)生改變 B．在0~4 s內(nèi)，甲和乙之間的最大距離為78 m C．3 s時，甲、乙物體相遇 D．在0~3 s內(nèi)，甲物體在乙物體前面，3 s~4 s內(nèi)乙物體在甲物體前面 【答案】B 【解析】A、根據(jù)圖象可知，0~4 s內(nèi)甲的速度都為正，方向沒有發(fā)生變化，故A錯誤；BC、t=3 s時甲和乙兩物的速度相等，兩者之間的距離最大，最大距離為s=x甲+x0–x乙=，故B正確，C錯誤；D、t=3 s兩者之間的距離最大，則3 s之后的一段時間內(nèi)，甲仍在乙的前面，故D錯誤。 9．（20

21、20·江西省新余市四模）A、B、C、D四個物體在同一條直線上做直線運動，A物體的x–t、B物體的v–t、C物體和D物體的a–t圖象依次如圖所示，規(guī)定水平向右為正，已知物體在t=0時的速度均為零，且此時C物體在D物體的左邊1.75 m處，則 A．其中0~4 s內(nèi)物體運動位移最大的是B物體 B．其中0~4 s內(nèi)物體運動位移最大的是C物體 C．t=2.5 s時C物體追上D物體 D．t=3.5 s時C物體追上D物體 【答案】BD 【解析】0~4 s內(nèi)物體A、B的位移為零；物體C一直向右運動；物體D在0~1 s內(nèi)先加速，在1~2 s內(nèi)減速到零，然后2~3 s內(nèi)反向加速，3~4 s內(nèi)減速到

22、零回到出發(fā)點，故0~4 s內(nèi)物體運動位移最大的是C物體，選項B正確，A錯誤；1~3 s內(nèi)C的位移；3~3.5 s內(nèi)C的位移：；即C向右的位移為1.5 m+0.375 m=1.875 m；同理在0~3.5 s內(nèi)D的位移，因開始時C物體在D物體的左邊1.75 m處，則t=3.5 s時C物體追上D物體，選項D正確，C錯誤；故選BD。 10．（2020·遼寧省沈陽市高三三模）根據(jù)動滑輪省力的特點設(shè)計如圖甲所示裝置（滑輪質(zhì)量、摩擦均不計）。質(zhì)量為2 kg的物體在豎直向上的拉力F作用下由靜止開始向上做勻加速運動，其速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知（取g=10 m/s2） A．物體加速度大小

23、為0.5 m/s2 B．拉力F的大小為12 N C．2 s末拉力F的功率大小為96 W D．2 s內(nèi)拉力F做的功為48 J 【答案】BC 【解析】A、根據(jù)v–t圖象知加速度，故A錯誤；B、牛頓第二定律得，2F–mg=ma，解得，故B正確；C、2 s末物體的速度v=4 m/s，則F的功率P=Fv′=2Fv=12×8 W=96 W，故C正確；D、物體在2 s內(nèi)的位移；則拉力作用點的位移x=8 m，則拉力F做功的大小為W=Fx=12×8 J=96 J，故D錯誤。故選BC。 11．（2020·廣東省潮州市高三二模）某同學(xué)為了研究物體下落的過程的特點，設(shè)計了如下實驗，將兩本書AB從高樓樓頂放

24、手讓其落下，兩本書下落過程中沒有翻轉(zhuǎn)和分離，由于受到空氣阻力的影響，其v–t圖像如圖所示，虛線在P點與速度圖線相切，已知，由圖可知： A．t=2 s時A處于超重狀態(tài) B．t=2 s時AB的加速度大小為2 m/s2 C．下落過程中AB的機械能守恒 D．0~2 s內(nèi)AB機械能減少量大于99 J 【答案】BD 【解析】根據(jù)v–t圖象的斜率表示加速度，知t=2 s時A的加速度為正，方向向下，則A處于失重狀態(tài)，故A錯誤。t=2 s時AB的加速度大小為，故B正確。由于空氣阻力對AB做功，則AB的機械能不守恒，故C錯誤。0~2 s內(nèi)AB下落的高度h>×9×2 m=9 m，AB重力勢能減少量△Ep=（mA+mB）gh>2×10×9=180 J，動能增加量△Ek=(mA+mB)v2=×2×92=81 J，則AB機械能減少量△E=△Ep–△Ek>180 J–81 J=99 J，故D正確。