第1章 专题突破1 运动图像问题-【优化探究】2025年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（人教版2019）

专题突破1　运动图像问题 第一章　运动的描述　匀变速直线运动的研究 核心知识 典例研析 分层训练 巩固提高 突破点一　运动学中的x-t图像和v-t图像 突破点二　运动学中的非常规图像 内容索引 一 核心知识 典例研析 3 突破点一　运动学中的x-t图像和v-t图像 1．两种图像的比较 图像 x-t图像 v-t图像 图像实例     图线 含义 图线①表示质点做匀速直线运动(斜率表示速度v) 图线①表示质点做匀加速直线运动(斜率表示加速度a) 图像 x-t图像 v-t图像 图线 含义 图线②表示质点静止 图线②表示质点做匀速直线运动 图线③表示质点向负方向做匀速直线运动 图线③表示质点做匀减速直线运动 交点④表示此时三个质点相遇 交点④表示此时三个质点有相同的速度 点⑤表示t1时刻质点位移为x1(图中阴影部分的面积没有意义) 点⑤表示t1时刻质点速度为v1(图中阴影部分的面积表示质点在0～t1时间内的位移) 2.两种图像的四点说明 (1)x-t图像、v-t图像都不是物体运动的轨迹，图像中各点的坐标值x、v与t一一对应。 (2)x-t图像、v-t图像的形状由x与t、v与t的函数关系决定。 (3)无论是x-t图像还是v-t图像，所描述的运动都是直线运动。 (4)时间轴是位移方向(x-t图像)或速度方向(v-t图像)改变的分界线。 [典例1]　(多选)(2024·九省联考贵州卷)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．0～t0内甲、乙的运动方向相反 B．0～t0内甲、乙的位移大小相等 C．0～2t0内乙的平均速度等于甲的平均速度 D．0～2t0内乙的速度最大值大于甲的速度最大值 CD 在x-t图像中，图线斜率的正负表示速度的方向， 在题图(b)中，0～t0内甲、乙的斜率均为负，所 以运动方向相同，A错误；0～t0内乙的位移为 －x0，甲的位移大小小于x0，所以0～t0内甲、乙 的位移大小不相等，B错误；0～2t0内乙位移等于甲的位移，时间也相同，所以0～2t0内乙的平均速度等于甲的平均速度，C正确；在x-t图像中，图线斜率的大小代表速度的大小，由题(b)可知，乙图线的最大斜率的绝对值大于甲图线的最大斜率的绝对值，所以0～2t0内乙的速度最大值大于甲的速度最大值，D正确。 [典例2]　(2024·九省联考广西卷)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v-t图像如图，在t＝0时刻两车在赛道上初次相遇，则(　　) A．0～t1内，乙的加速度越来越大 B．t1时刻，甲、乙再次相遇 C．0～t1内，甲、乙之间的距离先增大后减小 D. t1～t2内，甲、乙之间的距离先减小后增大 D v-t图像的斜率表示加速度，由题图可得，0～t1内乙] 图线的斜率逐渐变小，即加速度减小，故A错误；v-t 图像与坐标轴所围的面积表示位移，由题图可知在t1 时刻，乙的位移大于甲的位移，即此时乙在甲前面， 故B错误；v-t图像与坐标轴所围的面积表示位移， 由题图可得，0～t1内，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；由B选项可得，t1时刻乙在甲前面，t1～t2内，由题图可知v甲>v乙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t1～t2内，甲追上乙之前，甲、乙之间的距离在减小，甲超越乙到乙的前面后，甲、乙的距离在增大，故D正确。 [典例3]　(2023·广东江门一模)目前，我国ETC(电子不停车收费系统)已实现全国联网，大大缩短了车辆通过收费站的时间。如图为甲、乙两辆车以相同的速度开始减速并通过收费站的v-t图像。根据图像判断，下列描述正确的是(　　) A．甲车进入的是人工通道， 乙车进入的是ETC通道 B．两车通过收费站相同路程 (乙车0～18 s内的路程)的时间差为13 s C．甲车进入通道中的加速度大小为5 m/s2， 乙车进入通道中的加速度大小为2.5 m/s2 D．甲车进入ETC通道，当速度减为5 m/s后， 匀速前进了5 m D 经过人工通道缴费时车的速度应减为零，然后再启动，而经过ETC通道不需要停车即可通过，由题图可知甲、乙两车均减速，但甲车速度并没有减为零，所以甲车进入的是ETC通道，乙车进入的是人工收费通道，故A错误；由v-t图像图线与坐标轴所围的面积表示位移可知，通过收费站的相同路程为s＝4×10 m＝40 m，乙车用了18 s时间，而甲车用了大于5 s时间(0～5 s时间内，甲图线与时间轴围成的面积小于40 m)，故两 “ 三步”巧解运动学图像问题 解决此类问题时要根据物理情境中遵循的规律，由图像提取信息和有关数据，根据对应的规律公式对问题作出正确的解答。具体分析过程如下： 1．(2023·河南信阳检测)歼-15舰载机在航母甲板上加速起飞过程中，某段时间内舰载机的位移—时间(x-t)图像如图所示，则(　　) A．由图可知，舰载机起飞的运动轨迹是曲线 B．在0～3 s内，舰载机的平均速度大于12 m/s C．在M点对应的位置，舰载机的速度大于20 m/s D．在N点对应的时刻，舰载机的速度为7.5 m/s C 2.(2023·广东梅州检测)如图所示，两条图线是驾驶员驾驶同一辆汽车在两种路面紧急刹车时的v-t图像，驾驶员的反应时间为0.5 s(从发现问题到制动的时间)。下列说法正确的是(　　) A．从t＝0到停下，汽车在干燥路面的平 均速度较小 B．从t＝0到停下，汽车在湿滑路面的位 移是干燥路面的2倍 C．从t＝0.5 s到停下，汽车在湿滑路面和干燥路面的平均速度大小相等 D．从t＝0.5 s到停下，汽车在湿滑路面和干燥路面的加速度之比为1∶2 C 突破点二　运动学中的非常规图像 5．其他非常规图像 BD [典例5]　 (2023·辽宁沈阳模拟)一辆汽车以20 m/s的速度在平直公路上行驶，某时刻司机发现前方施工需减速行驶，司机反应了0.2 s后开始刹车。如图所示为司机发现施工提示后汽车的速度平方v2随位移x的变化关系。从司机发现前方施工提示至汽车速度减小到5 m/s过程中，汽车的位移为(　　) A．44 m　　　　　　　 　 B．41.5 m C．40 m D．37.5 m B CD 3．(2023·安徽合肥月考)“科技让生活更美丽”，自动驾驶汽车呈现接近实用化的趋势。图甲为某型无人驾驶的智能汽车的测试照片，为了增加乘员乘坐舒适性，程序设定汽车制动时汽车加速度大小随位移均匀变化。某次测试汽车a与x关系图线如图乙所示，汽车制动距离为12 m。关于该次测试，下列说法中正确的是(　　) 　 C C 二 分层训练 巩固提高 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 【A级　夯实基础】 1．(2023·江苏卷)电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。电梯加速上升的时段是(　　)   A．从20.0 s到30.0 s　 B．从30.0 s到40.0 s C．从40.0 s到50.0 s D．从50.0 s到60.0 s A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2．(2023·全国甲卷)一小车沿直线运动，从t＝0开始由静止匀加速至t＝t1时刻，此后做匀减速运动，到t＝t2时刻速度降为零。在下列小车位移x与时间t的关系曲线中，可能正确的是(　　) D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 x-t图像的斜率表示速度，小车在0～t1时间内从静止开始做匀加速直线运动，则x-t图像的斜率从零开始不断增大；t1～t2时间内小车开始做匀减速直线运动至速度为零，则x-t图像的斜率不断减小至零，故D对，A、B、C错。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3．(多选)用速度传感器记录电动车直线运动过程的运动信息，其速度随时间变化的规律如图所示。由图像可知电动车(　　) A．a、b两状态速度的方向相同 B．a、b两状态加速度大小相等 C．t＝80 s时回到t＝0时刻的位置 D．t＝80 s时电动车前进了大约280 m AD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 a、b两状态速度均为正值，则速度方 向均为正方向，故A正确；速度—时间 图像中图线的斜率表示加速度，由题 图知，a、b两状态加速度大小不相等，故B错误；电动车在运动过程中速度一直为正，运动方向不变，t＝80 s时没有回到t＝0时刻的位置，故C错误；速度—时间图像中图线与坐标轴包围的面积表示位移，即等于图像中每个小方格的面积乘以图线包围的小方格的个数，所以t＝80 s时电动车前进的位移大约为x＝28×1.00×10.0 m＝280 m，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4．汽车中的ABS系统是汽车制动时自动控制制动器的刹车系统，能防止车轮抱死，可以减小刹车距离，增强刹车效果。实验小组通过实验，研究有ABS系统和无ABS系统两种情况下的匀减速制动距离，测试的初速度均为60 km/h。根据图中的图线及数据，可以推断出两种情况下汽车刹车的加速度大小之比a有∶a无等于(　　) A．4∶3 B．3∶4 C．3∶2 D．2∶3 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5．(多选)a车在平直公路上以30 m/s的速度匀速运动，t＝0时刻突然发现正前方52 m处的b车正以10 m/s的速度同向匀速前进，a车司机反应过来后立即刹车，刹车中途防抱死系统出现故障，最后两车刚好不相撞，两车的速度—时间图像如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．a车司机的反应时间为0.4 s B．a车在防抱死系统出现故障前， 刹车的加速度大小为 8 m/s2 C．6 s内a车的位移大小为112 m D．6 s内a车的平均速度大小为15 m/s AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.(多选)(2024·河北唐山模拟)一质点在0～6 s内一直竖直向上运动，其加速度a随时间t变化的关系图像如图所示，取竖直向下为加速度的正方向，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) A．在0～2 s内质点的位移为20 m B．在2～4 s内质点做加速运动 C．质点的初速度不小于66 m/s D．在2～4 s内质点的速度变化量为22 m/s CD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7．(2023·北京西城三模)设物体运动的加速度为a、速度为v、位移为x，现有四个不同物体的运动图像如图所示，t＝0时刻物体的速度均为零，则其中物体做单向直线运动的图像是(　　) C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 由位移—时间图像可知，位移随时间先增大后减小，2 s后反向运动，4 s末到达初始位置，物体不做单向直线运动，故A错误；由速度—时间图像可知，0～2 s内沿正方向运动，2～4 s内沿负方向运动，方向改变，物体不做单向直线运动，故B错误；由加速度—时间图像可知，0～2 s内沿正方向做匀加速运动，2～4 s内做匀减速运动，4 s末速度减为0，然后重复前面的过程，物体做单向直线运动，故C正确；由加速度—时间图像可知，物体在第1 s内做匀加速运动，1～2 s内做匀减速运动，2 s末速度减为0，2～3 s沿负方向运动，不做单向直线运动，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8．(2023·新疆阿勒泰三模)a、b两车在同一平直公路上行驶，a车做匀速直线运动，b车做匀减速直线运动，两车的位置x随时间t的变化关系图线如图所示，直线a和曲线b刚好在t＝t1时相切，则(　　) A．t1时刻两车刚好并排行驶 B．a车的速度一直小于b车的速度 C．t1时刻a车的速度大于b车的速度 D．从0到t1时间内，两车运动的位移相等 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 t1时刻，a、b两车均在x＝x1位置处，且此时刻b的切线与a相同，所以此时刻va＝vb，A正确，B、C错误；t＝0时刻，a、b两车初始位置不同，t1时刻末位置相同，所以0～t1时间内两车位移不同，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 AD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.运动质点的v-x图像如图所示，图线为顶点在坐标原点、开口向右的一条抛物线，则下列判断不正确的是(　　) A．质点做初速度为零的匀加速直线运动 B．质点的加速度大小为5 m/s2 C．质点在3 s末的速度大小为30 m/s D．质点在0～3 s内的平均速度大小为7.5 m/s C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11．(2023·福建福州三模)甲、乙两车在高速公路相邻的直车道上行驶。t＝0时刻，甲车在前，乙车在后，两车的速度—时间图像如图所示，则(　　) A．t＝20 s时两车可能相遇 B．0～10 s内甲车的平均速度是乙车的2倍 C．0～20 s内甲车的加速度是乙车的2倍 D．0～20 s内甲车的位移比乙车的大150 m D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$