第03讲 运动学图像追击相遇问题（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

这是一份第03讲 运动学图像追击相遇问题（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考），共30页。试卷主要包含了真题练习等内容，欢迎下载使用。
01、考情透视，目标导航TOC \ "1-3" \h \u
02、知识导图，思维引航 \l "_Tc31120" PAGEREF _Tc31120 \h 2
\l "_Tc12526" 03、考点突破，考法探究 PAGEREF _Tc12526 \h 2
\l "_Tc11940" 考点一 运动学图像的理解和应用 PAGEREF _Tc11940 \h 3
\l "_Tc22168" 考向1 位移—时间(x-t)图像 PAGEREF _Tc22168 \h 4
\l "_Tc30817" 考向2 速度—时间(v-t)图像 PAGEREF _Tc30817 \h 6
\l "_Tc20870" 考向3 x-t图像与v-t图像的比较 PAGEREF _Tc20870 \h 8
\l "_Tc13385" 考向3 加速度—时间(a-t)图像 PAGEREF _Tc13385 \h 9
\l "_Tc1108" 考向4 图像间的相互转化 PAGEREF _Tc1108 \h 11
\l "_Tc8808" 考点二“数学思维”分析非常规图像问题 PAGEREF _Tc8808 \h 12
\l "_Tc6245" 考向1 eq \f(x,t)-t图像的理解与应用 PAGEREF _Tc6245 \h 13
\l "_Tc406" 考向2 v2-x图像的理解与应用 PAGEREF _Tc406 \h 14
\l "_Tc7467" 考向3 a-x图像的理解与应用 PAGEREF _Tc7467 \h 15
\l "_Tc25185" 考向4 eq \f(x,t2)-eq \f(1,t)图像的理解与应用 PAGEREF _Tc25185 \h 16
\l "_Tc12940" 考向5 eq \f(1,v)-x图像的理解与应用 PAGEREF _Tc12940 \h 17
\l "_Tc27539" 考点三 追及相遇问题 PAGEREF _Tc27539 \h 20
\l "_Tc18224" 考向1 应用情境分析法求解追及相遇问题 PAGEREF _Tc18224 \h 21
\l "_Tc30633" 考向2 应用图像分析法求解追及相遇问题 PAGEREF _Tc30633 \h 22
\l "_Tc23009" 考向3 应用函数分析法求解追及相遇问题 PAGEREF _Tc23009 \h 23
\l "_Tc7295" 04、真题练习、命题洞见 PAGEREF _Tc7295 \h 24
考点一 运动学图像的理解和应用
知识点1 对x－t图像与v－t图像的理解
三点说明
(1)x－t图像与v－t图像都只能描述直线运动，且均不表示物体运动的轨迹。
(2)分析图像要充分利用图像与其所对应的物理量的函数关系。
(3)识图方法：一轴、二线、三斜率、四面积、五截距、六交点。
知识点2. 对a－t图像的理解
(1)图线①表示物体做加速度逐渐增大的直线运动，图线③表示物体做加速度逐渐减小的直线运动，图线②表示物体做匀变速直线运动。交点④表示加速度相等。
(2)由Δv＝aΔt可知a－t图像中图线与横轴所围面积表示速度变化量。
考向1 位移—时间(x-t)图像
1.有经验的司机远远看见红灯并不紧急刹车而是调整油门缓慢减速，使汽车赶到路口时正好绿灯亮起，当绿灯亮起时，司机控制油门使汽车做匀加速直线运动，以开始加速时作为计时起点，0~6s内汽车的x-t图像如图所示，6s后汽车保持6s末的速度做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ）

A．汽车在0~4s内通过的位移大小为30m
B．汽车做匀加速直线运动的加速度大小为4m/s2
C．汽车做匀速直线运动的速度大小为16m/s
D．0~6s内汽车的平均速度大小为16m/s
【答案】C
【详解】AB．设t=0时刻汽车的速度大小为v0，汽车做匀加速直线运动的加速度大小为a；根据图像可知汽车5s内位移为45m，根据位移与时间的关系
可得
同理，2s内位移为12m，即
联立解得
，
所以4s内，物体的位移为
故AB错误；
C．6s后汽车做匀速直线运动，速度为
故C正确；
D．平均速度大小为
故D错误。故选C。
2.图（a）是贵州特有的“独竹漂”表演，此项目已被列入第五批国家级非物质文化遗产保护名录。某次表演过程中，表演者甲在河中心位置完成表演后沿直线划向岸边，同时表演者乙从另一岸边沿同一直线划向河中心并准备表演，该过程甲、乙运动的位置x与时间t的关系图像如图（b）所示，则（ ）
A．内甲、乙的运动方向相反
B．内甲、乙的位移大小相等
C．内乙的平均速度等于甲的平均速度
D．内乙的速度最大值大于甲的速度最大值
【答案】CD
【详解】A． 内甲乙的斜率均为负，所以运动方向相同，A错误；
B．内甲的位移为，乙的位移大小小于，所以内甲、乙的位移大小不相等，B错误；
C．内乙位移等于甲的位移，时间也相同，所以内乙的平均速度等于甲的平均速度，C正确；
D．在v-t图中，图线斜率的大小代表速度的大小，明显图乙在最大斜率绝对值大于图甲的最大斜率绝对值，所以内乙的速度最大值大于甲的速度最大值，D正确。
故选CD。
【题后总结】对x-t图像的理解
(1)x-t图像反映了做直线运动的物体的位移随时间变化的规律，图像并非物体运动的轨迹。
(2)x-t图像只能描述物体做直线运动的情况，这是因为x-t图像只能表示物体运动的两个方向：t轴上方代表正方向，t轴下方代表负方向；如果物体做曲线运动，则画不出x-t图像。
(3)x-t图线上某点切线的斜率表示物体在该时刻的速度，斜率的大小表示速度的大小，斜率的正负表示速度的方向。
考向2 速度—时间(v-t)图像
3.潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”。如图甲所示，某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。时，该潜艇“掉深”，随后采取措施成功脱险，在时间内潜艇竖直方向的图像如图乙所示（设竖直向下为正方向）。不计水的粘滞阻力，则（ ）
A．潜艇在“掉深”时的加速度为
B．潜艇回到初始高度
C．潜艇竖直向下的最大位移为
D．潜艇在时间内处于超重状态
【答案】D
【详解】A．潜艇在“掉深”时向下加速，则由图像可知加速度为
选项A错误；
B．在30s内先向下加速后向下减速，则潜艇向下到达最大深度，选项B错误；
C．由图像可知潜艇竖直向下的最大位移为
选项C错误；
D．潜艇在时间内向下减速，加速度向上，则处于超重状态，选项D正确。
故选D。
4．2023年11月，在广西举办的第一届全国学生（青年）运动会的自行车比赛中，若甲、乙两自行车的图像如图，在时刻两车在赛道上初次相遇，则（ ）
A．内，乙的加速度越来越大B．时刻，甲乙再次相遇
C．内，甲乙之间的距离先增大后减小D．内，甲乙之间的距离先减小后增大
【答案】D
【详解】A．图像的斜率表示加速度，由图可得，内乙图线的斜率逐渐变小，即加速度减小，故A错误；
B．图像的面积表示位移，由图可知在时刻，乙的位移大于甲的位移，即此时乙在甲前面，故B错误；
C．图像的的面积表示位移，由图可得，乙的面积与甲的面积差一直增大，即甲乙的位移差一直增大，甲乙之间的距离一直增大，故C错误；
D．由B选项可得，时刻乙在甲前面，由图可知且都做匀速直线运动，则甲会追上乙，并超越乙到乙的前面，即甲乙之间的距离先减小到甲追上乙，后甲超越乙到乙的前面，甲乙的距离在增大，故D正确。
故选D。
【题后总结】对v-t图像的理解
(1)v-t图像反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律，它只能描述物体做直线运动的情况。
(2)v-t图像中图线上某点切线的斜率表示物体在该时刻的加速度。斜率的大小表示加速度的大小，斜率为正表示加速度沿规定的正方向，但物体不一定做加速运动，斜率为负则加速度沿负方向，物体不一定做减速运动。
(3)v-t图像中图线与t轴所围面积表示这段时间内物体的位移。t轴上方的面积表示位移沿正方向，t轴下方的面积表示位移沿负方向，如果上方与下方的面积大小相等，说明物体恰好回到出发点。
考向3 x-t图像与v-t图像的比较
5.如图所示的位移(x)—时间(t)图像和速度(v)—时间(t)图像中给出四条图线，甲、乙、丙、丁代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况，则下列说法正确的是( )
A．甲车做直线运动，乙车做曲线运动
B．0～t1时间内，甲车通过的路程大于乙车通过的路程
C．0～t2时间内，丙、丁两车在t2时刻相距最远
D．0～t2时间内，丙、丁两车的平均速度相等
【答案】C
【解析】：根据位移—时间图像切线的斜率表示速度可知，甲的速度不变，做匀速直线运动，乙车做速度越来越小的变速直线运动，故A错误；在t1时刻两车的位移相等，又都是单向直线运动，所以两车路程相等，故B错误；由v-t图像与时间轴围成的面积表示位移可知，丙、丁两车在t2时刻面积差最大，所以相距最远，故C正确；0～t2时间内，丙车的位移小于丁车的位移，时间相等，平均速度等于位移除以时间，所以丙车的平均速度小于丁车的平均速度，故D错误。
【题后总结】x-t图像与v-t图像的比较
x-t图像
v-t图像
轴
横轴为时间t，纵轴为位移x
横轴为时间t，纵轴为速度v
线
倾斜直线表示做匀速直线运动
倾斜直线表示做匀变速直线运动
斜率
表示速度
表示加速度
面积
无实际意义
图线与时间轴围成的面积表示位移大小
纵截距
表示初位置
表示初速度
特殊点
拐点表示速度变化，交点表示相遇
拐点表示加速度变化，交点表示速度相等
考向3 加速度—时间(a-t)图像
6.一质点从静止开始做直线运动，其a-t图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．1~4s内做匀速直线运动
B．质点第1s末的速度大小为4m/s
C．质点在1~4s内的位移等于30m
D．质点在1~4s内的路程等于30m
【答案】C
【详解】A.由图像可知，1~4s内质点加速度a恒定，即为匀变速直线运动，故A错误；
B.由图像可知，a-t图像与时间轴所围面积表示速度改变量，则第1s末的速度
则第1s末的速度大小为，故B错误；
CD．第1s末的速度
1~4s内位移
第4s末的速度大小为
1~4s内路程
故C正确，D错误。
故选C。
7．一物体在时刻通过P点的速度大小为，加速度与速度方向相同，物体的加速度a随时间t的变化如图所示。经物体运动到Q点。在该过程中，下列判断正确的是（ ）
A．与的平均速度相同
B．与合外力的冲量相同
C．与合外力做的功相同
D．到达Q点的速度大小为
【答案】B
【详解】AD．根据题意可知，由图可知，质点在一直加速，则相等时间内通过的位移逐渐增大，可知，的平均速度小于的平均速度，到达Q点的速度一定大于，故AD错误；
BC．根据图像的面积表示速度变化量，由图可知，与的速度变化量相等，且速度一直增大，则动量变化量相同，由动量定理可得，与合外力的冲量相同，由动能定理可得，合外力做的功
合外力做的功
则有
可知，合外力做的功小于合外力做的功，故B正确，C错误。
故选B。
【题后总结】对a-t图像的理解
(1)a-t图像反映了做直线运动的物体的加速度随时间变化的规律，也是只能描述物体做直线运动的情况。
(2)由Δv＝aΔt可知a-t图像中图线与横轴所围面积表示这段时间内物体的速度变化量。
考向4 图像间的相互转化
8.(2021·辽宁卷·3)某驾校学员在教练的指导下沿直线路段练习驾驶技术，汽车的位置x与时间t的关系如图所示，则汽车行驶速度v与时间t的关系图像可能正确的是( )
【答案】 A
【解析】 x－t图像斜率的物理意义是速度，在0～t1时间内，x－t图像斜率增大，汽车的速度增大；在t1～t2时间内，x－t图像斜率不变，汽车的速度不变；在t2～t3时间内，x－t图像的斜率减小，汽车做减速运动，综上所述可知A中v－t图像可能正确，故选A。
【题后总结】1．解决图像转换类问题的一般流程：
2．要注意应用解析法和排除法，两者结合提高选择题图像类题型的解题准确率和速度。
考点二“数学思维”分析非常规图像问题
知识点1.eq \f(x,t)-t图像
由x＝v0t＋eq \f(1,2)at2→eq \f(x,t)＝v0＋eq \f(1,2)at，可知：
(1)eq \f(x,t)-t图像中图线的斜率k＝eq \f(1,2)a。
(2)图线与纵轴的交点表示物体的初速度。
知识点2.v2-x图像
由v2－v02＝2ax→v2＝v02＋2ax，可知：
(1)v2-x图像中图线的斜率k＝2a。
(2)图线与v2轴的交点表示物体初速度的平方，即v02。
知识点3.eq \f(x,t2)-eq \f(1,t)图像
由x＝v0t＋eq \f(1,2)at2→eq \f(x,t2)＝v0·eq \f(1,t)＋eq \f(1,2)a，可知：
(1)eq \f(x,t2)-eq \f(1,t)图像中图线的斜率k＝v0。
(2)图线与纵轴的交点表示物体的加速度的一半，即eq \f(a,2)。
知识点4.eq \f(1,v)-x图像
由t＝eq \f(x,v)可知，eq \f(1,v)-x图像与横轴所围面积表示运动时间t。
考向1 eq \f(x,t)-t图像的理解与应用
1.为检测某新能源动力车的刹车性能，现在平直公路上做刹车实验，如图所示是动力车在刹车过程中位移和时间的比值与t之间的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A．动力车的初速度为10m/s
B．刹车过程动力车的加速度大小为5m/s2
C．刹车过程持续的时间为8s
D．从开始刹车时计时，经过8s，动力车的位移为40m
【答案】BD
【详解】AB．由图可得
（m/s）
根据匀变速直线运动的位移时间公式
得
对比可得
，
即刚刹车时动力车的速度大小为20m/s，刹车过程动力车的加速度大小为5m/s2，故A错误，B正确；
CD．刹车过程持续的时间为
经过8s，车已经停止，则整个刹车过程动力车经过的位移为
故C错误，故D正确。
故选BD。
考向2 v2-x图像的理解与应用
2. 某质点做直线运动的速度的二次方（）随位置坐标x变化的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）

A．0~2m内质点的加速度大小为
B．时质点的速度大小为4m/s
C．0~2m内质点的加速度小于2m~6m内质点的加速度
D．0~6m内质点的平均速度大小为2m/s
【答案】D
【详解】A．根据速度—位移关系可得0~2m内汽车的加速度大小为
故A错误；
B．根据数学方法结合图像可知时质点的速度的二次方为8m/s，则速度大小为m/s，故B错误；
C．根据速度—位移关系可得汽车的加速度大小为
所以0~2m内质点的加速度大于2m~6m内质点的加速度，故C错误；
D．由上述分析可知0~2m内质点运动的时间为
2m~6m内质点运动的时间为
0~6m内质点的平均速度大小为
故D正确；
故选D。
考向3 a-x图像的理解与应用
3.放在水平面上的物体，在水平力F作用下开始运动，以物体静止时的位置为坐标原点，力F的方向为正方向建立x轴，物体的加速度随位移的变化图像如图所示。下列说法中正确的是（ ）

A．过程中物体做匀加速直线运动，过程中物体做减速直线运动
B．位移为x1时，物体的速度大小为
C．位移为x2时，物体的速度达到最大
D．物体的最大速度为
【答案】B
【详解】A．过程中加速度不变，所以物体做匀加速直线运动，过程中加速度方向不变，依然与速度同向，故物体仍做加速直线运动，位移为x3时，物体的速度达到最大，AC错误；
B．由位移速度公式可得
解得移为时，物体的速度大小为，B正确；
D．由位移速度公式可得
故图像的面积表示，则物体在位移为时的最大速度为，D错误。
故选B。
考向4 eq \f(x,t2)-eq \f(1,t)图像的理解与应用
4.如图为研究某动车的运动情况绘制的图像。已知该动车运动轨迹是直线，但是不知该动车是处于加速还是刹车状态，请判定以下说法合理的是（ ）
A．该动车处于匀加速状态
B．该动车的初速度为0
C．该动车的加速度为大小为6m/s2
D．该动车在前3秒的位移是18m
【答案】C
【详解】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。
考向5 eq \f(1,v)-x图像的理解与应用
5.图像法、微元累积法是常用的物理研究方法。如图所示某质点沿直线运动，运动速率的倒数与位移的关系（与距离相等），关于质点的运动，下列说法正确的是（ ）
A．质点做匀变速直线运动
B．图线斜率等于质点运动的加速度
C．图线与轴围成的面积没有实际的物理意义
D．质点从运动到所用的运动时间是从运动到所用时间的3倍
【答案】D
【详解】B．图像的斜率的斜率
根据单位运算可知，斜率的单位为，而加速度的单位为，可知，图线斜率不等于质点运动的加速度，B错误；
A．图像是一条过原点的倾斜直线，可知，与x成正比，根据上述有
假设质点做匀变速运动，则有
解得
可知，如果质点做匀变速运动，加速度一定，则为一个定值，即速度v一定，而实际上，根据图像可知，随质点位移的增大，质点的速度减小，质点做减速直线运动，可知假设不成立，质点做的是加速度变化的变速直线运动，A错误；
C．根据微元法可知，图像与横轴所围图形的面积表示时间，C错误；
D．由于三角形OBC的面积
根据上述，该面积体现了从O到C所用的时间，同理，从O到 所用的时间
根据题意有
，，
解得
D正确.
故选D。
【题后总结】
对于非常规运动学图像，一般解题思路为：先根据运动学公式推导出图像中纵坐标与横坐标两个物理量间的函数关系，再结合图像进一步分析图像的斜率、截距、面积的含义，求出物体运动的初速度、加速度、运动时间等物理量
图像种类
示例
分析思路
eq \f(x,t)－t图像
由x＝v0t＋eq \f(1,2)at2得
eq \f(x,t)＝v0＋eq \f(1,2)at
图像的斜率k为eq \f(1,2)a，
截距为初速度v0
v2－x图像
由v2－veq \\al(2,0)＝2ax得v2＝2ax＋veq \\al(2,0)图像的斜率k为2a，截距为veq \\al(2,0)
eq \f(x,t2)－eq \f(1,t)图像
由x＝v0t＋eq \f(1,2)at2得eq \f(x,t2)＝v0·eq \f(1,t)＋eq \f(1,2)a，图像的斜率k为v0，截距为eq \f(1,2)a
a－x图像
由v2－veq \\al(2,0)＝2ax得ax＝eq \f(v2－veq \\al(2,0),2)
面积表示速度平方变化量的一半eq \f(v2－veq \\al(2,0),2)
eq \f(1,v)－x图像
由x＝vt得t＝eq \f(x,v)
面积表示运动时间t
考点三 追及相遇问题
追及相遇问题的实质就是分析两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置。追及相遇问题的基本物理模型：以甲追乙为例。
知识点1．二者距离变化与速度大小的关系
(1)无论v甲增大、减小或不变，只要v甲v乙，甲追上乙前，甲、乙间的距离就不断减小。
知识点2．追击相遇问题的分析思路
可概括为“一个临界条件”“两个等量关系”。
(1)一个临界条件：速度相等。它往往是物体间能否追上或两者距离最大、最小的临界条件，也是分析、判断问题的切入点；
(2)两个等量关系：时间等量关系和位移等量关系。通过画草图找出两物体的位移关系是解题的突破口。
知识点3．常见追及情景
(1)初速度小者追初速度大者：当二者速度相等时，二者距离最大。
(2)初速度大者追初速度小者(避碰问题)：二者速度相等是判断是否追上的临界条件，若此时追不上，二者之间有最小值。
物体B追赶物体A：开始时，两个物体相距x0，当vB＝vA时，若xB>xA＋x0，则能追上；若xB＝xA＋x0，则恰好追上；若xB0，即有两个解，说明可以相遇两次；若Δ＝0，即有一个解，说明刚好追上或相遇；若Δ0，即有两个解，说明可以相遇两次；
②若Δ＝0，一个解，说明刚好追上或相遇；
③若Δ