备考2024届高考物理一轮复习分层练习第一章运动的描述匀变速直线运动的研究专题一运动学图像问题

这是一份备考2024届高考物理一轮复习分层练习第一章运动的描述匀变速直线运动的研究专题一运动学图像问题，共8页。试卷主要包含了[题型创新等内容，欢迎下载使用。
1.某新能源电动客车沿直线运动的x－t图像如图所示，图中0～t2段图线为直线，t2～t4段图线为曲线.关于该车的运动，下列说法正确的是（ B ）
A.t1时运动方向发生改变
B.0～t2时间内运动方向不变
C.t2～t4时间内速度先减小再增大
D.t2～t4时间内的路程大于0～t2时间内的路程
解析
2.[设问创新/2024黑龙江牡丹江二中校考]野鸭妈妈抓到鱼后，叼着鱼，由静止开始沿直线向距离为d处嗷嗷待哺的小野鸭游去，到达小野鸭所在位置时的速度恰好为零，v－t图像如图所示.该过程中野鸭妈妈的最大速度为（ A ）
A.d（n－1）t0B.2d（n－1）t0
C.2dnt0D.d（n－2）t0
解析 v－t图像中图线与时间轴所围几何图形的面积表示位移，则有12v0t0＋v0[（n－1）t0－t0]＋12v0[nt0－（n－1）t0]＝d，解得v0＝d（n－1）t0，选项A正确.
3.[2024安徽皖江名校联盟阶段考]一物体在某段时间内运动的位置—时间（x－t）图像和速度—时间（v－t）图像如图所示，其中位置—时间图像中的t1时刻对应抛物线的最高点，则以下说法正确的是（ D ）
A.x－t图像中t0＝2s
B.x－t图像中x0＝3m
C.物体到达坐标原点的时刻为（2＋5）s
D.物体3s时离坐标原点的距离为5m
解析 由x－t图像可知，t1时刻物体的速度为零，结合v－t图像可知，t1＝2s，且0～t1时间内和t1～t0时间内物体通过的位移大小相等，可推知t0＝4s，选项A错误；由v－t图像可知，在0～2s内物体通过的位移大小x1＝12v0t1＝4m，所以x0＝6m－x1＝2m，选项B错误；由v－t图像可知，物体的初速度大小v0＝4m/s，加速度大小a＝｜0－42｜m/s2＝2m/s2，取x轴负方向为正方向，有x0＝－v0t2＋12at22，代入数据解得t2＝（2＋6）s，选项C错误；物体在t1～3s时间内通过的位移大小x2＝12a（3s－t1）2＝1m，故物体3s时离坐标原点的距离Δx＝6m－x2＝5m，选项D正确.
4.[2023广东]铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置.在喷泉钟的真空系统中，可视为质点的铯原子团在激光的推动下，获得一定的初速度.随后激光关闭，铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动，到达最高点后再做一段自由落体运动.取竖直向上为正方向.下列可能表示激光关闭后铯原子团的速度v或加速度a随时间t变化的图像的是（ D ）
A B
C D
解析 由题意可知激光关闭后，铯原子团先做竖直上抛运动，然后做自由落体运动，均只受重力，加速度始终为重力加速度，又取竖直向上为正方向，所以其v－t图像和a－t图像如图所示，故D对，ABC错.
5.[2024陕西榆林高三阶段考/多选]在体育比赛中，摄像机让犯规无处遁形.在冬季奥运会速度滑冰比赛中，摄像机和某运动员的位移x随时间t的变化图像如图所示，下列说法中正确的是（ BD ）
A.0～t1时间内摄像机在前，t1～t2时间内摄像机在后
B.0～t2时间内摄像机与运动员的平均速度相同
C.0～t2时间内摄像机的速度始终大于运动员的速度
D.0～t2时间内运动员的速度逐渐变大
解析 由题图可知，0～t2时间内摄像机一直在运动员的前面，故A错误；由题图可知，0～t2时间内摄像机与运动员的位移相同，根据v＝xt可知摄像机与运动员的平均速度相同，故B正确；图像的斜率表示速度，0～t2时间内并不是任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度，故C错误；图像的斜率表示速度，由题图可知，0～t2时间内运动员的速度逐渐变大，故D正确.
6.[图像创新/2024江西宜春开学考试]图甲所示是采用36V、10Ah电池和180W额定功率电机设计的无人配送小车，车重为60kg，载重为40kg.在某次进行刹车性能测试时，其位移x与时间t的关系可用图乙所示的xt2－1t图像表示，则下列说法正确的是（ B ）
A.小车运动的加速度大小为2m/s2
B.小车运动的初速度大小为6m/s
C.前2s内，小车的位移大小为4m
D.第2s末，小车的速度大小为10m/s
解析 根据匀变速直线运动位移—时间公式x＝v0t＋12at2，整理得xt2＝v0t＋12a，对比xt2－1t图像可知小车做匀变速直线运动，图线斜率表示小车运动的初速度，即v0＝0－（－2）13m/s＝6m/s，纵截距表示小车运动的加速度的12，即a＝－4m/s2，小车刹车时间为t＝0－v0a＝1.5s，故第2s末，小车的速度为0，前2s内，小车的位移大小x＝v02t＝4.5m，选项B正确，选项A、C、D错误.
7.[题型创新：图像之间的相互转化]一个质点在水平面内运动的v－t图像如图所示，则图中对应的a－t图像或x－t图像正确的是（ B ）
A B
C D
解析 0～2s内质点的加速度为a1＝42m/s2＝2m/s2，2～4s内质点的加速度为a2＝－4－44－2m/s2＝－4m/s2，4～6s内质点的加速度为a3＝0－（－4）6－4m/s2＝2m/s2，故A错误，B正确；x－t图像的斜率表示速度，0～2s内质点做加速运动，2～3s内质点减速到0，3～4s内质点反向加速，4～6s内再减速到0，故C、D错误.
一题多解 2～4s内速度图像斜率不变且为负，则此段a－t图像应在t轴下方，与t轴平行，A错误；v－t图像中4s时刻反向速度最大，对应x－t图像斜率应最大，C、D错误.
8.[多选]在劳动实践活动课中，某小组同学将拾取的垃圾打包成袋，并使其从斜坡顶端以不同的初速度v0下滑至垃圾存放处，斜坡长为4m，被打包好的垃圾可视为质点，其在斜坡上下滑的最远距离x与v02的关系图像如图所示，下列说法正确的是（ ABC ）
A.垃圾下滑时加速度大小为2m/s2
B.当垃圾的初速度为4m/s时，垃圾刚好到达斜坡最低点
C.当垃圾的初速度为5m/s时，垃圾滑到斜坡最低点所用时间为1s
D.当垃圾的初速度为5m/s时，垃圾滑到斜坡最低点所用时间为4s
解析 由v02＝2ax推知，图线斜率为12a，所以垃圾下滑的加速度大小为a＝2m/s2，A正确；由v02＝2ax知，当垃圾的初速度为4m/s时，x＝4m，所以垃圾刚好滑到斜坡最低点，B正确；当垃圾的初速度为5m/s时，垃圾减速到零所用时间为t0＝v0a＝2.5s，根据x＝v0t－12at2，代入数据解得t＝1s或t＝4s＞t0（舍去），C正确，D错误.
9.[2024辽宁鞍山统考阶段练习]图（a）为北京冬奥会冰壶比赛中的一个画面.比赛中，为了使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小.假设某运动员以初速度v0沿冰面将冰壶推出，冰壶做直线运动直到停止的过程中，其v－t图像如图（b）所示，则下列判定正确的是（ B ）
A.在0～t1和t2～t3时间内，运动员用毛刷擦冰面
B.如果提早擦冰面而保持擦冰面时间不变，冰壶运动的位移会增大，但总的运行时间不变
C.如果提早擦冰面而保持擦冰面时间不变，冰壶运动的位移不变，但总的运行时间会减少
D.在0～t3时间内，冰壶的平均速度为12（v0＋v1＋v2）
解析
根据v－t图像的斜率表示加速度可知0～t1和t2～t3时间内加速度比t1～t2时间内加速度大，说明运动员在t1～t2时间内用毛刷擦冰面，A错误；设没擦冰面时冰壶运动的总时间为t'，加速度为a1，擦冰面时冰壶运动的总时间为t″，加速度为a2，则有a1t'＋a2t″＝v0，如果提早擦冰面而保持擦冰面时间t″不变，则没擦冰面时冰壶运动的总时间t'也不变，故冰壶滑行的总时间不变.根据v－t图像与横轴围成的面积表示位移，可知若提早擦冰面而保持擦冰面时间不变，冰壶滑行的总位移变大，如图所示，B正确，C错误；在0～t3时间内，冰壶的平均速度大小为v＝xt＝12（v0＋v1）t1＋12（v2＋v1)(t2－t1）＋12v2（t3－t2）t3＝v0t1＋v1t2－v2t1＋v2t32t3，D错误.
10.[2024辽宁六校联考]图像法是研究各物理量之间关系时常用的一种数学物理方法.如图所示为物体做直线运动时各物理量之间的关系图像，x、v、a、t分别表示物体的位移、速度、加速度和时间.下列说法中正确的是（ C ）
A.根据甲图可求出物体的加速度大小为1m/s2
B.根据乙图可求出物体的加速度大小为10m/s2
C.根据丙图可求出物体的加速度大小为4m/s2
D.根据丁图可求出物体在前2s内的速度变化量大小为6m/s
解析 根据公式x＝12at2，结合题图甲解得12a＝2－02－0m/s2＝1m/s2，即加速度大小为a＝2m/s2，选项A错误；根据公式v2＝2ax，结合题图乙解得2a＝101m/s2＝10m/s2，即加速度大小为a＝5m/s2，选项B错误；根据公式x＝v0t－12at2有xt＝－12at＋v0，结合题图丙解得－12a＝－42m/s2，即加速度大小为a＝4m/s2，选项C正确；a－t图线与坐标轴围成的面积等于速度变化量，所以有Δv＝12×3×2m/s＝3m/s，选项D错误.
11.[y－x图像]甲、乙两小分队进行军事演习，指挥部通过现代通信设备，在屏幕上观察到两小分队的具体行军路线如图所示，两小分队同时由O点出发，最后同时到达A点，下列说法正确的是（ B ）
A.小分队平均速度v甲＞v乙
B.小分队平均速率v甲＞v乙
C.y－x图像表示的是速率—时间图像
D.y－x图像表示的是位移—时间图像
解析 由于两小分队同时由O点出发，最后同时到达A点，位移、时间均相同，根据v＝xt可知，两队平均速度相同，故A错误；由题图可知，甲小分队路程大于乙小分队路程，时间相同，根据v＝st可知，甲小分队的平均速率大于乙小分队的平均速率，故B正确；y－x图像表示的是两小分队在平面中的位置坐标，故C、D错误.
12.[信息类问题/2024河北高三校联考]根据海水中的盐分高低可将海水分成不同密度的区域，当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，我国南海舰队某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行.t＝0时，该潜艇“掉深”，随后采取措施自救脱险，在0～50s内潜艇竖直方向的v－t图像如图乙所示（设竖直向下为正方向）.不计海水的粘滞阻力，则（ B ）
A.潜艇在t＝20s时下沉到最低点
B.潜艇竖直向下的最大位移为75m
C.潜艇在“掉深”和自救时的加速度大小之比为5：2
D.潜艇在0～20s内处于超重状态
解析 在0～50s内潜艇先向下加速后向下减速，则在t＝50s时潜艇向下到达最大深度，故A错误；由题图乙可知潜艇竖直向下的最大位移为h＝12×3×50m＝75m，故B正确；潜艇在“掉深”时向下加速，在自救时向下减速，则由题图乙可知在“掉深”时的加速度大小为a＝320m/s2＝0.15m/s2，在自救时的加速度大小为a'＝330m/s2＝0.1m/s2，所以加速度大小之比为aa'＝32，故C错误；潜艇在0～20s内向下加速，加速度向下，处于失重状态，故D错误.