2023届高考物理二轮专题讲义：力学图像

力学图像 本专题主要考查运动学图像、动力学图像和功能关系图像等力学图像问题。从命题趋势上来看，三种图像问题都是高考热点，命题情境来源广泛，会紧密联系生产生活和科技进步等场景。高考题型考查形式多样，考查的难度适中，主要考查学生对图像物理意义的理解、图像的分析技巧和方法（数形结合）；计算题主要考查图像信息的提取，题目难度一般较大。 运动学图像 （2022·山东月考）一个兴趣小组用两个相同的遥控小车沿直线进行追逐比赛，两小车分别安装不同的传感器并连接到计算机中，A小车安装加速度传感器，B小车安装速度传感器，两车初始时刻速度大小均为v0＝30m/s，A车在前、B车在后，两车相距100m，其传感器读数与时间的函数关系图像如图所示，规定初始运动方向为正方向，则下列说法正确的是（ ） A．t＝3s时两车间距离为55m B．3～9s内，A车的加速度大于B车的加速度 C．两车最近距离为20m D．0～9s内两车相遇一次 （2022·湖南月考）某猎豹在追击猎物时，在25m的距离可以从静止加速到25m/s，此后猎豹的﹣x图像如图所示，0到200m内为一条与x轴平行的直线，200m到250m内为一条倾斜的直线，假设猎豹和猎物都沿直线运动，则下列说法正确的是（ ） A．猎豹加速到25m/s后运动250m所用的时间是13s B．若猎物的速度为10m/s，猎豹发现猎物时，猎豹立马加速追击猎物，若猎豹达到最大速度时，猎豹与猎物之间的距离大于120m，则猎豹一定不能追到猎物 C．猎豹从静止加速到25m/s所用的时间为2s D．猎豹加速到25m/s后先做匀速直线运动后做匀减速直线运动 动力学图像 （2022·四川月考）艾萨克·牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中指出：“力使物体获得加速度”。某同学为探究加速度与力的关系，取两个材质不同的物体A、B，使其分别在水平拉力F的作用下由静止开始沿水平面运动，测得两物体的加速度a与拉力F之间的关系如图所示，重力加速度g取10m/s2，空气阻力忽略不计，则（ ） A．物体A的质量为0.7kg B．物体B的质量为0.2kg C．物体A与水平面间动摩擦因数为0.5 D．物体B与水平面间动摩擦因数为0.1 （2022·北京模拟）很多智能手机都有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向。由此可判断出（ ） A．手机可能离开过手掌 B．手机在t1时刻运动到最高点 C．手机在t2时刻改变运动方向 D．手机在t1～t3时间内，受到的支持力先减小再增大 功能关系图像 （2022·浙江联考）如图甲所示，光滑斜面上有一物块，受到沿斜面向上的作用力F，由静止开始向上运动，物块的机械能E与位移x的关系如图乙所示（沿斜面向上为正方向，OA段和BC段为直线）。下列说法正确的是（ ） A．0～x1过程中，外力F一定越来越大 B．x1～x2过程中，一定有一个位置加速度为0 C．x1～x2过程中，物块的动能一定一直增大 D．x2～x3过程中，物块一定做匀速运动 （2020•全国卷1）一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则（ ） A．物块下滑过程中机械能不守恒 B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C．物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 力学图像答案解析 关键信息：图像信息比较 → 图像纵轴表示的物理量不同，但可相互转换 规定初始运动方向为正方向 → 两个图像中正负号表示的物理意义 图像斜率及面积信息获取 → ①a﹣t图像与t轴所围面积表示t时间内小车A的速度变化量 ②v﹣t图像斜率表示加速度，与t轴所围面积表示t时间内小车B的位移 解题思路： A．3s末A车的速度v3=v0+at1=0，所以0～3s内A车位移xA＝＝45m，B车位移xB＝v0t1＝90m，运动示意图如下： 图1 两车距离d＝xA＋L－xB＝55m，选项A正确； B．在3～9s内，A车的加速度，故A车的加速度大小等于B车的加速度大小，选项B错误； C．如图1所示，在3s末A车在前，B车在后，B车速度小于A车，设再经过t2时间，两车速度相等，有v0＋aBt2＝aA2t2，解得t2＝3s，如图2所示： 图2 此时两车相距最近d′＝xA′＋L－xB′ d′＝xA＋L＋aA2t22－＝10m，选项C错误； D．t＝6s时，A车在B车前10m，此后A车继续加速，B车继续减速到静止，故不能相遇，选项D错误。 根据两车的运动情况，可绘制它们的v﹣t图