（通用版）2019版高考物理二輪復習 第一部分 第一板塊 第5講 諳熟“三看、兩轉化”破解力學圖像三類問題講義（含解析）.doc

諳熟“三看、兩轉化”破解力學圖像三類問題考法運動學圖像和動力學圖像一直是高考的熱點，考查角度一般有三個：一是會識圖，理解圖線、斜率、截距、面積的意義，能根據(jù)需要列出函數(shù)關系式；二是會作圖，依據(jù)物理情景、物理過程、物理規(guī)律作出圖像；三是會用圖，能結合物理公式和圖像等解決物理問題。高考中一般考查這三類問題：應用運動學圖像分析物體的運動規(guī)律；與牛頓運動定律結合的圖像問題；根據(jù)物理情景描繪或選擇物理圖像。學法“三看”辨清圖像要素(1)看清坐標軸所表示的物理量：是運動學圖像(v t、x t、a t)，還是動力學圖像(Fa、Ft、Fx)，明確因變量與自變量的制約關系。(2)看圖線本身：識別兩個相關量的變化趨勢，進而分析具體的物理過程。(3)看交點、斜率和面積：明確圖線與圖線的交點、圖線與坐標軸的交點、圖線斜率、圖線與坐標軸圍成的面積的物理意義。“兩轉化”解答圖像問題(1)公式與圖像的轉化：要作出一個確定的物理圖像，需要得到相關的函數(shù)關系式。在把物理量之間的關系式轉化為圖像時，最重要的就是要明確公式中的哪個量是自變量，哪些量是常量，關系式描述的是哪兩個物理量之間的函數(shù)關系。(2)圖像與情境的轉化：運用物理圖像解題，還需要進一步建立物理圖像和物理情境之間的聯(lián)系，根據(jù)物理圖像，構想出圖像所呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象、狀態(tài)、過程和變化的具體情境，這些情境中隱含著許多解題條件，這些過程中體現(xiàn)了物理量相互制約的規(guī)律，這些狀態(tài)反映了理論結果是否能與實際相吻合。完成圖像與情境的轉化，即解決了所要處理的問題。題點全練1.(2019屆高三平頂山聯(lián)考)設豎直向上為y軸正方向，如圖所示曲線為一質(zhì)點沿y軸運動的位置時間(y t)圖像，已知圖線為一條拋物線，則由圖可知()At0時刻質(zhì)點速度為0B0t1時間內(nèi)質(zhì)點向y軸負方向運動C0t2時間內(nèi)質(zhì)點的速度一直減小Dt1t3時間內(nèi)質(zhì)點相對坐標原點O的位移先為正后為負解析：選C由題圖知，在t0時刻圖線斜率不為0，說明t0時刻質(zhì)點速度不為0,0t1時間內(nèi)圖線斜率大于0，故質(zhì)點向y軸正方向運動，故A、B錯誤；根據(jù)圖線斜率表示速度可知，0t2時間內(nèi)質(zhì)點的速度一直減小，故C正確；t1t3時間內(nèi)質(zhì)點相對坐標原點O的位置坐標一直不小于0，則位移一直不為負，故D錯誤。2A、B兩個物體在同一條直線上做直線運動，它們的a t圖像如圖所示，規(guī)定水平向右為正方向。已知在t0時，兩物體的速度均為零，且A在B的左邊1.75 m處，則A追上B的時間是()At0.5 sBt1.5 sCt2.5 s Dt3.5 s解析：選D由題圖易知，在前2 s內(nèi)A、B的運動規(guī)律是一樣的，不可能追上，故A、B錯誤；在t2.5 s時，A的位移是m1.125 m，B的位移是m0.875 m，A、B的位移之差為 0.25 m，小于1.75 m，故C錯誤；t3.5 s時，同理可求得，A的位移是1.875 m，B的位移是0.125 m，A、B的位移之差等于1.75 m，故D正確。3.(2018襄陽四中模擬)甲、乙兩輛汽車沿同一平直路面行駛，其v t圖像如圖，下列對汽車運動狀況的描述正確的是()A在第10 s末，乙車改變運動方向B在第10 s末，甲、乙兩車相距150 mC在第20 s末，甲、乙兩車相遇D若乙車在前，則可能相遇兩次解析：選D由題圖知，在第10 s末，乙運動方向不變，仍沿正方向運動，A錯誤；甲、乙出發(fā)點可能不同，間距無法確定，B、C錯誤；前20 s甲的位移大于乙，20 s后乙的速度大于甲，若乙在前，則可能相遇兩次，D正確。易錯提醒1x t圖像和v t圖像不表示物體運動的軌跡，而是反映了x與t、v與t的函數(shù)關系。2無論x t圖像和v t圖像是直線還是曲線，都只能描述直線運動。知能全通讀取運動學圖像信息，應用幾何關系靈活解題1結合圖像分析題意情景，確定可能的臨界點，分析多過程中的各個子過程，確定其運動形式及運動時間、合外力、加速度、速度等，確定其銜接點的特征。2讀取圖像中特殊點的數(shù)值，注意其方向。3在圖像中應用幾何關系。4必要時寫出縱、橫坐標的函數(shù)關系式，結合圖像分析其斜率、截距等的物理意義。題點全練1多選(2018哈爾濱模擬)物體A、B原來靜止于光滑水平面上。從t0時刻開始，A沿水平面做直線運動，速度隨時間變化的圖像如圖甲所示；B受到如圖乙所示的水平拉力作用。則在04 s時間內(nèi)()AA所受合力保持不變BA的速度不斷減小C2 s末B改變運動方向D2 s末B速度達到最大解析：選AD由題圖甲知，A的速度時間圖像為一條傾斜直線，表示A做勻變速直線運動，即加速度a是不變的，則所受合力也是不變的，A對；前2 s內(nèi)A的速度不斷減小，但是2 s后A的速度反向開始逐漸增大，B錯；由題圖乙知，前2 s內(nèi)B從靜止開始在F作用下做加速運動，F(xiàn)變小，加速度變小，但是F方向不變，一直加速，2 s后F反向，開始減速，但運動方向不變，由對稱性可知，4 s 末速度減小為0，C錯，D對。2多選甲、乙兩個質(zhì)點，質(zhì)點甲固定在坐標原點，質(zhì)點乙只能在x軸上運動，甲、乙之間的作用力F與x的關系如圖所示。若質(zhì)點乙自P點(x2.2 m)由靜止釋放，乙只受力F作用，規(guī)定力F沿x軸正方向為正，則質(zhì)點乙沿x軸正方向運動時，下列說法正確的是()A乙運動時，加速度大小先減小后增大B乙運動到Q點時，速度最大C乙運動到R點時，加速度最小D乙運動到R點時，速度方向一定沿x軸正方向解析：選BD由題圖可知乙運動時，所受的力大小先減小后增大，再減小，故加速度先減小后增大，再減小，選項A錯誤；乙運動到Q點前，所受的力與速度方向相同，做加速運動，過Q點后，力的方向與速度方向相反，做減速運動，故在Q點時，速度最大，選項B正確；乙在Q點所受的力最小，加速度最小，選項C錯誤；力對乙做的功等于Fx圖像與坐標軸所圍的面積大小，由題圖可知，從P到Q力對乙做的功大于從Q到R乙克服力做的功，故乙運動到R點時，速度方向一定沿x軸正方向，選項D正確。3(2018云南師大附中模擬)某次海上救援時，一直升機懸停在空中，某質(zhì)量為60 kg的傷員在繩索的牽引下沿豎直方向從船上升到飛機上，運動的vt圖像(以向上為正方向)如圖所示，取g10 m/s2，則下列說法正確的是()A57 s內(nèi)傷員在下降B前3 s內(nèi)與最后2 s內(nèi)傷員所受繩索的拉力之比為23C整個過程中傷員重力所做的功為1.62104 JD前3 s內(nèi)與最后2 s內(nèi)傷員重力做功的平均功率不相等解析：選C根據(jù)vt圖像的斜率等于加速度，斜率的正負號表示加速度的方向，結合題圖知，57 s內(nèi)速度為正，加速度為負，傷員在減速上升，故A錯誤；前3 s內(nèi)傷員的加速度大小為a1 m/s22 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律得：T1mgma1，解得繩索的拉力T1720 N；最后2 s內(nèi)傷員的加速度大小為a2 m/s23 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律得：mgT2ma2，解得繩索的拉力T2420 N，前3 s內(nèi)與最后2 s內(nèi)傷員所受繩索的拉力之比為127，故B錯誤；傷員在整個上升的過程中上升的高度等于梯形面積大小，為h6 m27 m，所以傷員在整個上升的過程中重力所做的功為Wmgh601027 J1.62104 J，故C正確；前3 s內(nèi)與最后2 s內(nèi)傷員的平均速度大小均為 m/s3 m/s，由Pmg知，前3 s內(nèi)與最后2 s內(nèi)傷員重力做功的平均功率相等，故D錯誤。研一題多選光滑水平面上靜止的物體，受到一個水平拉力F作用開始運動，拉力隨時間變化的關系如圖所示。用Ek、v、x、P分別表示物體的動能、速度、位移和水平拉力的功率，四個選項圖分別定性描述了這些物理量隨時間變化的情況，正確的是()解析由動能定理得，F(xiàn)xFat2Ek，選項A錯誤；在水平拉力F作用下，物體做勻加速直線運動，選項B正確；物體運動的位移xat2，選項C錯誤；水平拉力的功率PFvFat，選項D正確。答案BD悟一法描繪或選擇物理圖像的三個原則特殊點原則優(yōu)先考慮圖像與縱、橫坐標的交點、圖像的拐點、兩條圖線的交點的物理意義線性函數(shù)優(yōu)先能直觀地反映物理現(xiàn)象的性質(zhì)，有利于物理過程的分析和判斷化曲為直曲線的可讀性相對較差，當所作圖線為曲線時，應該嘗試將兩個坐標中的一個用倒數(shù)表示，化曲線為直線，提高圖像的信息量通一類1如圖甲所示，在傾角為30的足夠長的光滑斜面上，有一質(zhì)量為m的物體，受到沿斜面方向的力F作用，力F按圖乙所示規(guī)律變化(圖中縱坐標是F與mg的比值，力沿斜面向上為正)。則物體運動的速度v隨時間t變化的規(guī)律是(物體的初速度為零，g取10 m/s2)()解析：選C在01 s內(nèi)，由牛頓第二定律得a1g，方向沿斜面向上，物體沿斜面向上做勻加速直線運動，1 s末的速度大小為va1t5 m/s；在12 s內(nèi)，力F大小為零，由牛頓第二定律得a2g，方向沿斜面向下，物體沿斜面向上做勻減速直線運動，2 s末速度為零；在23 s內(nèi)，由牛頓第二定律得a3g，方向沿斜面向下，物體沿斜面向下做勻加速直線運動，3 s末的速度大小va3t15 m/s，故C正確。2(2018孝感重點中學聯(lián)考)一物體由靜止開始沿直線運動，其加速度隨時間變化的規(guī)律如圖所示。取物體開始運動的方向為正方向，則選項圖中關于物體運動的v t圖像正確的是()解析：選C根據(jù)題圖圖像可得，01 s物體做勻加速直線運動，速度vatt，速度沿正方向，選項D錯；第1 s末的速度v1 m/s；12 s加速度變?yōu)樨撝?，而速度沿正方向，因此物體做勻減速直線運動，v1a(t1)2t，第2 s末，速度減小為0，選項B錯；23 s，加速度為正值，初速度為0，物體做正方向的勻加速直線運動，va(t2)t2，即從第2 s末開始重復前面的運動，圖像如C，選項C對，A錯。專題強訓提能 1多選(2018全國卷)甲、乙兩車在同一平直公路上同向運動，甲做勻加速直線運動，乙做勻速直線運動。甲、乙兩車的位置x隨時間t的變化如圖所示。下列說法正確的是()A在t1時刻兩車速度相等B從0到t1時間內(nèi)，兩車走過的路程相等C從t1到t2時間內(nèi)，兩車走過的路程相等D在t1到t2時間內(nèi)的某時刻，兩車速度相等解析：選CDxt圖像斜率表示兩車速度，則可知t1時刻乙車速度大于甲車速度，故A錯誤；由兩圖線的縱截距知，出發(fā)時甲車在乙車前面，t1時刻圖線相交表示兩車相遇，可得0到t1時間內(nèi)乙車比甲車多走了一段距離，故B錯誤；t1和t2時刻兩圖線相交，表明兩車均在同一位置，從t1到t2時間內(nèi)，兩車走過的路程相等；在t1到t2時間內(nèi)，兩圖線有斜率相等的一個時刻，即該時刻兩車速度相等，故C、D正確。2.(2018三門峽檢測)某物體做直線運動的vt圖像如圖所示，據(jù)此判斷選項圖(F表示物體所受合力)中正確的是()解析：選B由題圖可知前2 s物體做初速度為零的勻加速直線運動，所以前2 s受力恒定，24 s做正方向勻減速直線運動，所以受力為負，恒定，46 s做負方向勻加速直線運動，所以受力為負，恒定，68 s做負方向勻減速直線運動，所以受力為正，恒定，綜上分析，B正確。3.一質(zhì)點做直線運動，其運動的位移x跟時間t的比值與時間t的關系圖線為一條過原點的傾斜直線，如圖所示。由圖可知，t2 s時質(zhì)點的速度大小為()A2 m/sB4 m/sC6 m/s D8 m/s解析：選B由題圖得t，由勻變速直線運動的位移公式xv0tat2得v0at，可得v00，a2 m/s2，即質(zhì)點做初速度為零的勻加速直線運動，故t2 s 時的速度大小為vat4 m/s，故B正確。4.如圖所示，一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端連一質(zhì)量為m的物塊A，A放在質(zhì)量也為m的托盤B上，以FN表示B對A的作用力，x表示彈簧的伸長量。初始時，系統(tǒng)在豎直向上的力F作用下靜止，且彈簧處于自然狀態(tài)(x0)。現(xiàn)改變力F的大小，使B以的加速度勻加速向下運動(g為重力加速度，空氣阻力不計)，選項圖中表示此過程中FN或F隨x變化的圖像正確的是()解析：選D當彈簧的彈力增大到時，A、B間的壓力為零，在此之前，二者之間的壓力由開始運動時的線性減小到零，力F由開始運動時的mg線性減小到；此后托盤與物塊分離，力F保持不變，故D正確。5.(2019屆高三青島調(diào)研)如圖所示，一物體以速度v0沖上粗糙的固定斜面，經(jīng)過2t0時間返回斜面底端，則物體運動的速度v(以初速度方向為正)隨時間t的變化關系可能正確的是()解析：選C由于斜面粗糙，上滑時，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin mgcos ma1(為斜面傾角)，而下滑時，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin mgcos ma2，上滑時加速度比下滑時大，即上滑時圖像的斜率絕對值大于下滑時圖像的斜率絕對值，A、B錯誤；上滑與下滑的位移大小相同，即上滑與下滑圖像與時間軸圍成的面積大小相等，C正確，D錯誤。6.某質(zhì)點做直線運動，運動速率的倒數(shù)與位移x的關系如圖所示，關于質(zhì)點運動的下列說法正確的是()A質(zhì)點做勻加速直線運動Bx圖線斜率等于質(zhì)點運動的加速度C四邊形AABB的面積可表示質(zhì)點從O到C運動所用的時間D四邊形BBCC的面積可表示質(zhì)點從C到C運動所用的時間解析：選D由題中x圖像可知，與x成正比，即vx常數(shù)，質(zhì)點做減速直線運動，故A錯誤；圖線斜率不等于質(zhì)點運動的加速度，故B錯誤；由于三角形OBC的面積S1OCBC，體現(xiàn)了質(zhì)點從O到C所用的時間，同理，從O到C所用的時間可由S2OCBC體現(xiàn)，所以四邊形BBCC的面積可體現(xiàn)質(zhì)點從C到C所用的時間，故C錯誤，D正確。7.多選(2018皖南八校聯(lián)考)質(zhì)量為0.2 kg的物塊在水平推力F的作用下沿水平面做直線運動，6 s 末撤去推力F，如圖實線表示物塊運動的vt圖像，其中經(jīng)過點(4,0)的虛線是vt圖像6 s末的切線。g取10 m/s2，下列說法正確的是()A6 s末物塊速度方向改變B06 s內(nèi)物塊平均速度比610 s內(nèi)物塊平均速度小C物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1D推力F的最大值為0.9 N解析：選BD6 s末物塊速度仍為正值，故速度方向沒改變，選項A錯誤；若06 s內(nèi)物塊做勻加速運動，則平均速度為3 m/s，而由題圖可知，物塊在06 s內(nèi)的平均速度小于 3 m/s，在610 s內(nèi)的平均速度等于3 m/s，故06 s 內(nèi)物塊平均速度比610 s內(nèi)物塊平均速度小，選項B正確；撤去F后的加速度大小a m/s21.5 m/s2，根據(jù)ag1.5 m/s2，可知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.15，選項C錯誤；物塊的最大加速度為am m/s23 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律Fmmgmam，解得Fm0.9 N，選項D 正確。8多選已知雨滴在空中運動時所受空氣阻力Ffkr2v2，其中k為比例系數(shù)，r為雨滴半徑，v為其運動速率。t0時，雨滴由靜止開始下落，加速度用a表示。落地前雨滴已做勻速運動，速率為v0。則下列圖像中正確的是()解析：選ABC雨滴由靜止開始下落時，所受的空氣阻力為0，此時雨滴只受重力，加速度為g，隨著雨滴速度增大，所受的空氣阻力增大，由mgFfma可知，雨滴的加速度減小，即雨滴做加速度逐漸減小的加速運動。當Ffmg時，加速度減小到零，雨滴做勻速運動，故選項A、B正確；最后雨滴做勻速運動時有：kr2v02mgr3g，故v02，即v0，選項C正確，D錯誤。9多選如圖甲所示，質(zhì)量相等的a、b兩物體，分別從斜面上的同一位置A由靜止下滑，經(jīng)B點在水平面上滑行一段距離后停下。不計經(jīng)過B點時的能量損失，用傳感器采集到它們的速度時間圖像如圖乙所示，下列說法正確的是()Aa在斜面上滑行的加速度比b的大Ba在水平面上滑行的距離比b的小Ca與斜面間的動摩擦因數(shù)比b的小Da與水平面間的動摩擦因數(shù)比b的大解析：選AC由題圖乙中圖像斜率可知，a在斜面上滑行做加速運動時的加速度比b的大，A正確；物體在水平面上的運動是勻減速運動，a從t1時刻開始在水平面上減速運動，b從t2時刻開始在水平面上減速運動，由圖像與坐標軸圍成的面積表示位移可知，a在水平面上做勻減速運動的位移(即滑行的距離)比b的大，B錯誤；設斜面傾角為，物體在斜面上運動的加速度為agsin gcos ，因為a的加速度大于b的加速度，所以a與斜面間的動摩擦因數(shù)比b的小，C正確；同理，D錯誤。10多選(2018全國卷)甲、乙兩汽車在同一條平直公路上同向運動，其速度時間圖像分別如圖中甲、乙兩條曲線所示。已知兩車在t2時刻并排行駛。下列說法正確的是()A兩車在t1時刻也并排行駛B在t1時刻甲車在后，乙車在前C甲車的加速度大小先增大后減小D乙車的加速度大小先減小后增大解析：選BDt1t2時間內(nèi)，v甲v乙，t2時刻相遇，則t1時刻甲車在乙車的后面，故A錯誤，B正確；由圖像的斜率知，甲、乙兩車的加速度大小均先減小后增大，故C錯誤，D正確。11.在研發(fā)無人駕駛汽車的過程中，對比甲、乙兩車的運動，兩車在計時起點時剛好經(jīng)過同一位置并沿同一方向做直線運動，它們的速度隨時間變化的關系如圖所示，由圖可知()A任何時刻甲車的加速度大小都不為零B在t3 s時，兩車第一次相距最遠C在t6 s時，兩車又一次經(jīng)過同一位置D甲車在t6 s時的加速度與t9 s時的加速度相同解析：選B根據(jù)速度時間圖像的斜率等于加速度可知，甲車的加速度可以為零，A錯誤；在前3 s內(nèi)，甲車的速度比乙車的大，兩車出發(fā)點相同，則甲車在乙車的前方，兩車間距逐漸增大，36 s內(nèi)，乙車的速度比甲車的大，兩車間距逐漸減小，所以在t3 s時，兩車第一次相距最遠，B正確；根據(jù)“面積”表示位移，可知前6 s內(nèi)，乙車的位移比甲車的大，則在t6 s時，兩車不在同一位置，C錯誤；根據(jù)斜率表示加速度，斜率的正負表示加速度的方向，可知甲車在t6 s時的加速度與在t9 s 時的加速度不同，D錯誤。12.一質(zhì)量為m2.0 kg的木箱靜止在粗糙的水平地面上，木箱與地面間的動摩擦因數(shù)0.2，現(xiàn)對木箱施加一沿水平方向的大小隨時間變化的拉力F，使木箱由靜止開始運動，測得02 s內(nèi)其加速度a隨時間t變化的關系圖像如圖所示。已知重力加速度g10 m/s2，下列關于木箱所受拉力F的大小和運動速度v隨時間t變化的圖像正確的是()解析：選A在02 s內(nèi)，木箱加速度由4 m/s2逐漸減小到0，由加速度圖像可得a42t(m/s2)，由牛頓第二定律得Fmgma，可得F124t(N)，即在02 s 內(nèi)，A正確，B錯誤；在02 s內(nèi)，木箱速度增加4 m/s，加速度一直減小，2 s時木箱加速度減小為零，木箱的速度為4 m/s，C、D錯誤。13.(2018太原模擬)大霧天發(fā)生交通事故的概率比平常要高出幾倍甚至幾十倍，保證霧天行車安全尤為重要。在霧天的平直公路上，甲、乙兩汽車同向勻速行駛，乙在前，甲在后。某時刻兩車司機聽到警笛提示，同時開始剎車，結果兩車剛好沒有發(fā)生碰撞，如圖為兩車剎車后勻減速運動的v t圖像。以下分析正確的是()A甲車剎車的加速度的大小為0.5 m/s2B兩車開始剎車時的間距為100 mC兩車剎車后間距一直在減小D兩車都停下來后相距25 m解析：選B由題圖可知，兩車剎車后直到速度相等經(jīng)歷的時間為20 s，甲車的加速度a1 m/s21 m/s2，乙車的加速度a2 m/s20.5 m/s2，兩車速度相等時，甲車的位移x甲v甲ta1t2m300 m，乙車的位移x乙v乙ta2t2m200 m，兩車剛好沒有發(fā)生碰撞，則兩車開始剎車時的間距x(300200)m100 m，故A錯誤，B正確；兩車剎車后甲的速度先大于乙的速度，兩者間距減小，后來甲的速度小于乙的速度，兩者間距增大，故C錯誤；根據(jù)圖像與坐標軸圍成的面積表示位移可知，兩車都停下來后相距x(3025)5 m12.5 m，故D錯誤。14多選如圖甲所示，為測定物體沖上粗糙斜面能達到的最大位移x與斜面傾角的關系，將某一物體每次以相等的初速率v0沿足夠長的斜面向上推出，調(diào)節(jié)斜面與水平方向的夾角，實驗測得x與斜面傾角的關系如圖乙所示，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2，根據(jù)圖像可求出()A物體的初速率v03 m/sB物體與斜面間的動摩擦因數(shù)0.75C取不同的傾角，物體在斜面上能達到的位移x的最小值xmin1.44 mD當30時，物體達到最大位移后將沿斜面下滑解析：選BC由題圖可知，當夾角0時，位移為2.40 m，而當夾角為90時，位移為1.80 m，則由豎直上拋運動規(guī)律可得v0 m/s6 m/s，故A錯誤；當夾角為0時，由動能定理可得mgx0mv02，解得0.75，故B正確；由mgxsin mgxcos 0mv02，解得x m m，當90時，sin()1，此時位移最小，xmin1.44 m，故C正確；當30時，物體受到重力沿斜面向下的分力為mgsin 30mg，最大靜摩擦力Ffmgcos 300.75mgmg>mg，故物體達到最高點后不會下滑，故D錯誤。