2025年高考物理：图像专题 专题02动力学中的图像问题（共6种图像类型）-学案原卷版

这是一份2025年高考物理：图像专题 专题02动力学中的图像问题（共6种图像类型）-学案原卷版，共10页。学案主要包含了动力学中的图像问题等内容，欢迎下载使用。
知识梳理
知识点一、动力学中的图像
1．动力学中常见的图象v－t图象、x－t图象、F－t图象、F－a图象等．
2．解决图象问题的关键：(1)看清图象的横、纵坐标所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从零开始。
(2)理解图象的物理意义，能够抓住图象的一些关键点，如斜率、截距、面积、交点、拐点等，判断物体的运动情况或受力情况，再结合牛顿运动定律求解．
知识点二、其他图像问题
1．基本思路
(1)解读图象的坐标轴，理清横轴和纵轴代表的物理量和坐标点的意义．
(2)解读图象的形状、斜率、截距和面积信息．
2．解题技巧
(1)应用解析法和排除法，两者结合提高选择题图象类题型的解题准确率和速度．
(2)分析转折点、两图线的交点、与坐标轴交点等特殊点和该点前后两段图线．
(3)分析图象的形状变化、斜率变化、相关性等．
题型归类
类型1 动力学中的v-t图
1．（2022秋•江阴市期末）t＝0时刻，一质量为50g的小球被竖直向上抛出，其v﹣t图像如图所示。重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．小球上升的最大高度为3.0m
B．前1s内，小球的位移为2.5m
C．t＝0.5s时，小球的加速度方向反转
D．小球受到的空气阻力大小恒为0.1N
（多选）2．（2022秋•承德期末）如图甲所示，倾角θ＝37°的足够长的传送带以恒定的速率v0＝10m/s沿逆时针方向运动。t＝0时，将质量m＝1kg的物块（视为质点）轻放在传送带上端，物块的v﹣t图像如图乙所示，图乙中的t1＝1s，取沿传送带向下为正方向，重力加速度大小g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，则下列说法正确的是（ ）
A．图乙中的v1＝10m/s
B．物块与传送带之间的动摩擦因数为0.75
C．t1～t2时间内，物块的加速度大小为2m/s2
D．若图乙中的t2＝2s，且物块恰好在此时从传送带下端离开，则传送带上端到下端的距离为20m
3．如图甲，质量mB＝3kg的长木板B上表面放置一质量mA＝2kg的物块A，另有一质量mC＝1kg的物块C以某一初速度v0从长木板最左端滑上长木板，物块C与物块A发生弹性碰撞后恰好能从长木板左端滑落，且最终物块A未从长木板滑离。物块A、C与长木板B之间的动摩擦因数均为μ1，长木板B与地面之间的动摩擦因数为μ2，两物块碰撞前长木板与地面相对静止，从两物块碰后瞬间开始计时，物块A的v﹣t图像如图乙所示，重力加速度g取10m/s2。
（1）求两物块碰前瞬间C的速度大小；
（2）求动摩擦因数μ1、μ2的大小；
（3）求物块C的初速度v0的大小。
类型2 动力学中的a-F图
4．（2022秋•耀州区校级期末）如图1所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A，滑块A受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出滑块A的加速度a，得到如图2所示的a﹣F图像，已知g取10m/s2，则（ ）
A．滑块A的质量为1kg
B．木板B的质量为6kg
C．当F＝12N时，木板B的加速度为4m/s2
D．滑块A与木板B间的动摩擦因数为0.4
5．用一个沿水平方向很大的力F推放在粗糙程度相同的水平面上物体，推力F不断减小的过程中，物体运动的加速度a随推力F变化的a﹣F图象如图所示，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g＝10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．物体的质量为1kg
B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
C．当推力F减小为10N时，物体的加速度最大
D．当推力F减小为0时，物体的速度一定为零
6．如图甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块，木板受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出其加速度a，得到如图乙所示的a﹣F图，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，取g＝10m/s2，则下列选项错误的是（ ）
A．滑块的质量m＝4kg
B．木板的质量M＝2kg
C．当F＝8N时滑块加速度为2m/s2
D．滑块与木板间动摩擦因数为0.1
类型3 动力学中的a-v图
7．（2020秋•郑州期末）目前许多智能化手机都有速度、加速度传感器，安装应用程序后，就可以测量相应的速度和加速度。某同学利用手机设计了一个实验，测量气球空气阻力大小与速率的关系。如图所示，将手机用细线悬吊在气球的下方，气球在空中先加速下落，随着速度的逐渐增大，气球所受的空气阻力也逐渐增大。（气球所受浮力以及手机上的空气阻力可忽略不计）
（1）如果下落高度足够大，可判断气球和手机的下落是 的运动。（填“一直加速”、“先加速后匀速”或“先加速后减速”）
（2）测量出手机和气球的总质量。选取下落过程中对应同一位置的速度和加速度数据，填入表格。表中明显出现错误的一组数据是位置 。
（3）根据表中的测量数据，在坐标纸上描出了各个点，如图所示。在坐标纸上连线做出a﹣v图象。
（4）设气球受到的空气阻力大小为f，通过分析可知，下落过程中加速度与阻力的关系满足a＝g-fM。若测得手机和气球的总质量为M＝180g。结合a﹣v图象、数据可知阻力f与下落速度v的关系为 （数据计算保留两位小数）。
8．（2023•济南模拟）某同学想利用手机内置的加速度传感器和相关软件来探究手机下落时受到的空气阻力与速率的关系。主要实验步骤如下：
①测量手机的质量m＝0.2kg；
②打开软件，将手机屏幕向上从某一高度处由静止释放并落在软垫上；
③利用软件记录手机下落过程中多个位置的加速度a和对应速率v的数据，如表所示：
（1）根据表中的测量数据，在坐标纸上画出加速度a与速度v的关系图像；
（2）根据a﹣v图像，可以得到a与v满足的函数关系式为a＝ ；
（3）根据a﹣v图像，可以推断阻力f大小与速率v的关系为 。
A．f与v成正比B．f与v2成正比C．f与v﹣1成正比D．f与v﹣2成正比
类型4 动力学中的F-t图
9．（2023春•杭州期中）人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，传感器记录的力随时间变化图像（F﹣t图）如图所示，则（ ）
A．下蹲过程中最大加速度为6m/s2
B．人在下蹲过程中，力的示数先变大，后变小
C．人在站起过程中，先失重后超重
D．人在8s内完成了两次下蹲和两次站起动作
（多选）10．某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的F﹣t图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．实验中必须让木板保持匀速运动
B．图乙中曲线反映了物块受到的摩擦力随时间的变化曲线
C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10：7
D．只用图乙中数据不能得出物块与木板间的动摩擦因数
（多选）11．在某建筑工地，有一工件在电机的牵引下从地面竖直向上送至指定位置进行安装，已知该工件先后经历匀加速、匀速、匀减速运动三个阶段。当工件加速运动到总距离的一半时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的F﹣t图象如图所示，其中t＝18s时工件速度恰好减为0且到达指定位置。整个过程中不计空气阻力，重力加速度g＝10m/s2，则（ ）
A．0～18s时间内，工件一直处于失重状态
B．工件做匀速运动的速度大小为2m/s
C．工件做匀减速运动的加速度大小为0.25m/s2
D．地面和指定位置之间的总距离为56m
类型5 动力学中的a-F图
12．（2023•河南二模）如图甲所示，将一圆环套在固定的足够长的水平杆上，环的内径略大于杆的截面直径，对环施加一斜向上与杆的夹角为θ的拉力F，当拉力逐渐变大时环的加速度随拉力F的变化规律如图乙所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．圆环的质量为0.5kg
B．圆环与杆之间的动摩擦因数为0.2
C．当F＝10N时，圆环的加速度大小为10m/s2
D．当圆环受到的摩擦力大小为1N时，圆环的加速度大小可能为3m/s2
13．（2023秋•洪山区校级期中）如图甲所示，质量分别为1kg、2kg、3kg的三个物块A、B、C叠放在水平面上，现对物块B施加一水平向右的拉力F，物块A、B、C的加速度与水平拉力的关系如图乙（以水平向右为正）。若物块足够长，物块A、B间的动摩擦因数为μ1，物块B、C间的动摩擦因数为μ2，物块C与地面间的动摩擦因数为μ3，重力加速度g＝10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．μ1＝0.1B．μ1＝0.2C．μ2＝0.3D．μ3＝0.4
类型6 动力学中的F-x图
14．（2022•湘阴县校级二模）如图甲所示，为一梯形平台截面图，OP为粗糙水平面，PD为斜面，小物块置于粗糙水平面上的O点，每次用水平拉力F将物块由O点从静止开始拉动，当物块运动到斜面顶端P点时撤去拉力。小物块在大小不同的拉力F作用下落在斜面上的水平射程x不同，其F﹣x图如图乙所示，若物块与水平面间的动摩擦因数为0.4，斜面与水平地面之间的夹角θ＝45°，g取10m/s2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法中正确的是（ ）
A．小物块每次落在斜面上的速度方向不同
B．不能求出小物块质量
C．小物块质量m＝1.0kg
D．O、P间的距离S＝0.625m
15．（2021春•嘉兴期末）用如图甲所示的圆弧—斜面装置研究平抛运动，每次将质量为m的小球从半径为R＝0.25m的四分之一圆弧形轨道不同位置无初速释放，并在弧形轨道最低点水平部分处装有压力传感器测出小球对轨道压力的大小F。已知斜面与水平地面之间的夹角θ＝45°，实验时获得小球在斜面上的不同水平射程x，最后作出了如图乙所示的F﹣x图象，则由图可求得小球质量为（ ）
A．0.25 kgB．0.5 kgC．0.75 kgD．1kg
16．（2023春•普陀区校级期中）两位同学对变力问题感兴趣。张明同学将质量为m＝2kg的物体放置光滑的水平面，从静止施加水平拉力，拉力随时间的图像F﹣t如图甲，2秒末时物体获得的速度为v1；李华同学将质量为m＝2kg的物体放置光滑的水平面，从静止施加水平拉力，拉力随位移的图像F﹣x如图乙，运动2米时物体获得的速度为v2，那么（ ）
A．v1＝4.5m/s，v2＝4.5m/s
B．v1＝4.5m/s，v2＝3m/s
C．v1＝6m/s，v2＝3m/s
D．v1＝6m/s，v2＝4.5m/s位置
1
2
3
4
5
6
7
8
速度/m•s﹣1
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
加速度/m•s﹣2
8.90
7.99
7.09
6.19
3.29
4.38
3.48
2.58
位置
1
2
3
4
5
6
7
8
速度/m•s﹣1
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
加速度/m•s﹣2
8.91
7.99
7.09
6.19
3.29
4.38
3.48
2.58