2019年高考物理专题03回归基础专题训练——直线运动的图像（含解析） 8页

专题03回归基础专题训练——直线运动的图像一、单项选择题1．某同学在学习了直线运动和牛顿运动定律知识后，绘出了沿直线运动的物体的位移x、速度v、加速度a随时间变化的图像如图1所示，若该物体在t＝0时刻，初速度为零，则下列图像中该物体在0～4s内位移最大的是(　　)图1【解析】选C　图像A、B、D所表示的物体的运动均为往复运动，只有图像C所表示的物体的运动为单向运动，在0～4s内的位移最大。2．我国“蛟龙号”深潜器，在2012年6月24日以7020m深度成为世界上下潜最深的载人潜水器。假设在某次实验时，深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面10min内速度图像，下列说法正确的是(　　)图2A．本次下潜的最大深度为7020mB．全过程中最大加速度是0.025m/s2C．0～4min内平均速度为1.5m/sD．0～1min和8～10min的时间内潜水员处于超重状态【解析】选C　“蛟龙号”深潜器在0～4min内一直向下运动，在t＝4min时，达最大深度，hm＝(4＋2)×2×60m＝360m，A错误；最大加速度am＝m/s2＝m/s2，B错误；0～4min内的平均速度v＝＝m/s＝1.5m/s，C正确；潜水员在0～1min内的加速度竖直向下，处于失重状态，D错误。3．将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。皮球在上升过程中的加速度大小a与时间t关系图像正确的是(　　)图3n【解析】选C　由于皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。上升过程中的加速度大小a随时间t减小，当速度减小到很小时，加速度趋近于g，上升过程中的加速度大小a与时间t关系图像正确的是图C。4.跳伞运动员在下降过程中沿竖直方向运动的vt图像如图4所示，则0～t1过程中(　　)图4A．速度一直在增大B．加速度一直在增大C．机械能保持不变D．位移为vmt1【解析】选A　加速度一直在减小，选项B错误。有空气阻力，机械能减小，选项C错误。位移大于vmt1，选项D错误，选项A正确。5.个质点沿x轴做匀加速直线运动。其位置－时间图像如图5所示，则下列说法正确的是(　　)图5A．该质点的加速度大小为2m/s2B．该质点在t＝1s时的速度大小为2m/sC．该质点在t＝0到t＝2s时间内的位移大小为6mD．该质点在t＝0时速度为零【解析】选D　质点做匀加速直线运动，设t＝0时质点的速度为v0，加速度为a，由图像知t1＝1s时，x1＝2m；t2＝2s时，x2＝8m，利用公式x＝v0t＋at2得：x1＝v0t1＋at，x2＝v0t2＋at，代入数据解得a＝4m/s2，v0＝0，t＝1s时的速度大小为4m/s，故只有D正确。6.将一小球从高处水平抛出，最初2s内小球动能Ek随时间t变化的图像如图6所示，不计空气阻力，取g＝10m/s2。根据图像信息，不能确定的物理量是(　　)n图6A．小球的质量B．小球的初速度C．最初2s内重力对小球做功的平均功率D．小球抛出时的高度【解析】选D　由机械能守恒定律可得Ek＝Ek0＋mgh，又因为h＝gt2，所以Ek＝Ek0＋mg2t2。当t＝0时，Ek0＝mv＝5J，当t＝2s时，Ek＝Ek0＋2mg2＝30J，联立方程解得：m＝0.125kg，v0＝4m/s。t＝2s时，由动能定理得WG＝ΔEk＝25J，故＝＝12.5W。根据图像信息，无法确定小球抛出时离地面的高度。综上所述，应选D。7．一物体从某一行星表面竖直向上抛出(不计空气阻力)。设抛出时t＝0，得到物体上升高度随时间变化的ht图像如图7所示，则该行星表面重力加速度大小与物体被抛出时的初速度大小分别为(　　)图7A．8m/s2,20m/s　　　　　　B．10m/s2,25m/sC．8m/s2,25m/sD．10m/s2,20m/s【解析】选A　由题图可知，物体上升的最大高度Hm＝25m，上升和下落的时间均为t＝2.5s，由Hm＝gt2可得出该行星表面的重力加速度大小为g＝8m/s2。由t＝可得：v0＝gt＝20m/s，故A正确。8．如图8甲所示，质量为m的物块沿足够长的粗糙斜面从底端以初速度v0上滑先后通过A、B，然后又返回到底端。设从A到B的时间为t1，加速度大小为a1，经过A的速率为v1，从B返回到A的时间为t2，加速度大小为a2，经过A的速率为v2，则正确的是(　　)图8nA．t1＝t2，a1＝a2，v1＝v2B．t1＜t2，a1＜a2，v1＜v2C．物块全过程的速度—时间图线如图乙所示D．物块全过程的速度—时间图线如图丙所示【解析】选D　由于从B返回到A所受合外力小，加速度小，所以从A到B的时间t1＜t2，a1＞a2，v1＞v2，故A、B错误；物块全过程的速度—时间图线如图丙所示，故C错误，D正确。9.当前我国“高铁”事业发展迅猛。假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其vt图像如图9所示，已知在0～t1时间内为过原点的倾斜直线，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动。下述判断正确的是(　　)图9A．从0至t3时间内，列车一直做匀加速直线运动B．t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度C．在t3时刻以后，机车的牵引力为零D．该列车所受的恒定阻力大小为【解析】选D　0～t1时间内，列车匀加速，t1～t3时间内，加速度变小，故A、B错；t3以后列车匀速运动，牵引力等于阻力，故C错；匀速运动时Ff＝F牵＝，故D正确。10．如图10甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其Fv2图像如图乙所示。则由图中数据得出的结果正确的是(　　)图10A．小球的质量为B．当地的重力加速度大小为C．v2＝c时，小球对杆的弹力方向向上nD．v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等【解析】选B　当弹力F方向向下时，F＋mg＝，解得F＝－mg，当弹力F方向向上时，mg－F＝m，解得F＝mg－m，对比Fv2图像可知，b＝gR，a＝mg，联立解得：g＝，m＝，选项A正确B错误；v2＝c时，小球对杆的弹力方向向上，选项C正确；v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等，选项D正确。二、多项选择题11.如图11是甲、乙两物体从同一点开始做直线运动的运动图像，下列说法正确的是(　　)图11A．若y表示位移，则t1时间内甲的位移小于乙的位移B．若y表示速度，则t1时间内甲的位移小于乙的位移C．若y表示位移，则t＝t1时甲的速度大于乙的速度D．若y表示速度，则t＝t1时甲的速度大于乙的速度【解析】选BC　若y表示位移，t1时间内两物体位移相等，图线的斜率表示物体的速度，故t1时刻v甲＞v乙，C正确，A错误；若y表示速度，t1时刻v甲＝v乙，由图线与t轴所围面积表示物体的位移可知，x甲＜x乙，B正确，D错误。12．质量分别为m1、m2的A、B两物体放在同一水平面上，受到大小相同的水平力F的作用，各自由静止开始运动。经过时间t0，撤去A物体的外力F；经过4t0，撤去B物体的外力F。两物体运动的vt关系如图12所示，则A、B两物体(　　)图12A．与水平面的摩擦力大小之比为5∶12B．在匀加速运动阶段，合外力做功之比为4∶1C．在整个运动过程中，克服摩擦力做功之比为1∶2D．在整个运动过程中，摩擦力的平均功率之比为5∶3【解析】选AC　撤去外力后两物体匀减速的加速度大小相同，对应图像可知，μg＝，由牛顿第二n定律可得：F－Ff1＝m1，F－Ff2＝m2，Ff1＝μm1g，Ff2＝μm2g，可解得：Ff1＝Ff2＝5∶12，A正确；匀加速阶段合外力的功等于动能增量，故在匀加速阶段，合外力做功之比为m1(2v0)2∶m2v＝5∶3，B错误；由Wf1＝μm1g·×2v0×3t0，Wf2＝μm2g·v0×5t0，解得：Wf1∶Wf2＝1∶2，C正确；由P＝可得：Pf1＝，Pf2＝，解得Pf1∶Pf2＝5∶6，D错误。13．一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中物体的机械能E与物体位移s关系的图像如图13所示，其中0～s1过程的图线为曲线，s1～s2过程的图线为直线。由此可以判断(　　)图13A．0～s1过程中物体所受拉力是变力，且一定不断增大B．0～s1过程中物体的动能一定是不断减小C．s1～s2过程中物体一定做匀速运动D．s1～s2过程中物体可能做匀加速运动【解析】选AD　由题意知，小球受重力和绳子的拉力，由图知在0～s1过程中拉力在逐渐增大，故A正确；若拉力小于重力，则小球加速运动，动能增大，故B错误；s1～s2过程中拉力不变，若拉力等于重力，小球做匀速运动，若拉力小于重力，小球可能做匀加速运动，故C错误、D正确。14．2012年6月9日晚，受沿线焚烧秸秆产生烟雾的影响，宁洛高速公路安徽省蒙城段发生多起车辆追尾事故。假设高速公路上甲、乙两车在同一车道上同向行驶，甲车在前，乙车在后，速度均为v0＝30m/s，距离s0＝100m。t＝0时刻甲车遇紧急情况后，甲、乙两车的加速度随时间变化分别如图14(a)、(b)所示，取运动方向为正方向，下面说法正确的是(　　)图14A．t＝6s时两车等速B．t＝6s时两车距离最近C．0～6s内两车位移之差为90mD．两车在0～9s内会相撞【解析】选ABC　由加速度图像可画出两车的速度图像，如图所示。由图像可知，t＝6s时两车等速，n此时距离最近，图中阴影部分面积为0～6s内两车位移之差，Δx＝×30×3m＋×30×(6－3)m＝90m＜100m，两车不会相撞，6～9s内两车相距越来越远，故两车在0～9s内不会相撞。15．水平面上质量为m＝10kg的物体受到的水平拉力F随位移s变化的规律如图15所示，物体匀速运动一段时间后，拉力逐渐减小，当s＝7.5m时拉力减为零，物体也恰好停下。取g＝10m/s2，下列结论正确的是(　　)图15A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.12B．合外力对物体所做的功约为－40JC．物体匀速运动时的速度为2m/sD．物体运动的时间为0.4s【解析】选AB　由0～2.5m内物体匀速运动可得：F＝μmg，解得μ＝0.12，A正确；由Fs图线与s轴所围面积表示力F所做的功可得WF＝50J，设物体的初速度为v，由动能定理得：W总＝WF－μmg·s＝0－mv2，解得：W总＝－40J，v＝2m/s，B正确，C错误；物体匀速运动的时间约为s＝s＞0.4s，故D错误。16.一质量为m的铝球用细线悬挂静止在足够深的油槽中(如图16甲)，某时刻剪断细线，铝球开始在油槽中下沉，通过传感器得到铝球的加速度随下沉速度变化的图像如图乙所示，已知重力加速度为g，根据上述信息，下列说法正确的是(　　)图16A．铝球下沉的速度先增大后不变B．开始释放时，铝球加速度a0＝gnC．铝球下沉过程所受到油的阻力f＝D．铝球下沉过程机械能的减少等于克服浮力所做功【解析】选AC　铝球下沉的速度先增大后不变，选项A正确；开始释放时，铝球除受重力外，还受到竖直向上的浮力作用，其加速度a0小于g，选项B错误；根据通过传感器得到铝球的加速度随下沉速度变化的图像可知，a＝a0－。设液体浮力为F，刚剪断细线时，v＝0，油的阻力f＝0，由牛顿第二定律，mg－F＝ma0。铝球下沉过程中，由牛顿第二定律，mg－F－f＝ma。联立解得铝球下沉过程所受到油的阻力f＝，选项C正确；铝球下沉过程机械能的减少等于克服油阻力和浮力所做功，选项D错误。