力学图像【练习】【解析版】-2023年高考物理二轮复习（新教材新高考）

第六部分物理图像

专题16力学图像【练】

一.练经典试题

1.（2022•广西梧州市3月联考）甲、乙两物体在同一水平直线上运动，其位置坐标X随时间f变化的图象如图所

示，甲为抛物线，乙为直线，下列说法正确的是（）

A.前3S内甲物体先做加速运动，后做减速运动

B.前3s内甲的平均速率大于乙的平均速率

C.前3s内甲、乙两物体的距离越来越大

D.前3s内甲、乙两物体始终做同向运动

【答案】B

【解析】根据位移一时间图象的斜率等于速度，知前3s内甲先沿正方向做减速运动，后沿负方向做加速运

动，选项A错误；前3s内，甲、乙两物体通过的位移相等，都是2m,但是甲先向正方向运动后向负方向运

动，乙一直沿正方向做匀速直线运动，则甲物体通过的路程大于乙物体的路程，结合平均速率等于路程与时间

之比，知前3s内，甲物体的平均速率大于乙物体的平均速率，故B正确，D错误；由图象可知，前3s内甲、

乙两物体的距离先增加后减小，选项C错误。

2.（2022•广东肇庆市第二次统一测试）甲、乙两辆汽车在同一条平直公路上行驶，它们的位移一时间图象如图所

示•由图象分析可知，在两汽车运动过程中（）

A.乙车做减速运动

B.甲车做匀减速运动

CO〜力时间内甲车的平均速度大于乙车的平均速度

D.0〜八时间内甲车的位移大于乙车的位移

【答案】A

【解析】位移一时间图象斜率大小表示速度大小，由图可得，甲车在做匀速直线运动，乙车在做减速直线运

动，A正确，B错误；由图象可得两车的位移相等，而平均速度等于位移除以时间，两车运动的时间也相等，

故平均速度相同，C、D错误。

3.（2022•广东新高考八省大联考模拟）一木块沿一与水平面夹角为α的表面粗糙的传送带运动，其v~t图象如图

所示，已知传送带以速率W逆时针转动，传送带足够长，木块与传送带间的动摩擦因数为〃。则下列说法正确

的是（）

A.v-f图象描述的是木块以一定的初速度从传送带的底端开始向上的运动

B.从v-t图象可知木块的初速度大于V0

C.从v-t图象可知木块与传送带间的动摩擦因数">tanα

D.从v-f图象可以得出木块运动过程中的速度一定有等于W的时刻

【答案】D

【解析】若木块以一定的初速度从传送带的底端开始向上的运动，木块一定先减速向上后加速向下，而图象

表示的是运动方向不变，且一直做加速运动，所以木块的初速度一定向下，A错误：木块的初速度一定沿斜面

向下的，又因为图象的斜率先大后小，所以木块的加速度也先大后小，木块受到的合力先大后小，木块所受的

摩擦力先向下后向上，只有木块的初速度小于吻时摩擦力的方向才能先向下，B错误；木块的初速度小于回,

摩擦力沿斜面向下，木块向下做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有mgsinΘ+Ff=ma∖,当木块的速度等于必

时，若木块与传送带间的动摩擦因数〃>tanα,贝UIgCOSG∕πgsin仇木块将随着传送带一起以Vo的速度匀速运

动，不能继续加速运动，C错误；当木块的速度等于VO时，且"<tanα,木块无法与传送带相对静止，继续向下

加速运动，摩擦力的方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律得〃?gsinΘ-Ff=ma2,木块运动过程中的速度一定有

等于W的时刻，D正确。

4.（多选）（2022•山东烟台市期末）某实验小组在探究接触面间的动摩擦因数实验中，如图甲所示，将一质量为M

的长木板放置在水平地面上，其上表面有另一质量为，"的物块，刚开始均处于静止状态。现使物块受到水平力

F的作用，用传感器测出水平拉力凡画出厂与物块的加速度“的关系如图乙所示。已知重力加速度g=10m∕s2,

最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个运动过程中物块始终未脱离长木板。贝∣J（）

A.长木板的质量为2kg

B.长木板与地面之间的动摩擦因数为0.1

C.长木板与物块之间的动摩擦因数为0.4

D.当拉力/增大时，长木板的加速度一定增大

【答案】ABC

【解析】由图可知，当Q12N时木块和木板开始产生滑动，则尸一〃∣"zg=mα,即尸="uz+〃Mg,由图象可

J2—8

知〃z=A=q—kg=2kg,μ∖mg=SN,解得"]=0.4,当12N≥√i≥4N时两者共同运动，则尸一〃2（M+m）g=（M

ɪ2—4

+th)a,由图象可知M+m=/=—ʒ-kg=4kg,则M=2kg,"2(M+m)g=4N,解得"2=0」，选项A、B、C

正确；当拉力F增大时，长木板与木块之间产生相对滑动，此时长木板受地面的摩擦力和木块的摩擦力不变,

则加速度不变，选项D错误。

5.（多选）（2022•四川绵阳市第二次诊断）如图所示，传送带倾角为ɑ,表面粗糙，以恒定速度内逆时针运行。一

小滑块从斜面顶端由静止释放，运动到斜面底端过程中，其速度随时间变化的图象关系可能是（）

【答案】AC

【解析】物块静止释放，相对于传送带向上运动，受沿斜面向下的摩擦力，先向下加速，加速度为s=g$ina

+"gcosα,加速到传送带速度时，若有mgsina0,mgcosα时，则物块和传送带保持相对静止，一起匀速，A∣E

确;若有"2gsina>μmgcosa,则物块和传送带不能保持相对静止，物块继续加速，加速度为"2=gsina-μgcosa,

但Z<G,故C正确，D错误；物块只可能存在上述两种情形，不可能出现减速的情形，B错误。

6.（2022∙安徽马鞍山市一模）一滑块从固定光滑斜面顶点由静止释放，沿斜面下滑的过程中，滑块的动能Ek与运

动时间八下滑高度〃、运动位移X之间的关系图象正确的是（）

【答案】BC

【解析】沿斜面下滑的过程中，由牛顿第二定律有"=gsin仇v=at,则滑块的动能Ek与运动时间/关系有,

Ek=/"V2=遮普凡则动能与时间的平方成正比，所以A错误，B正确；由动能定理有反=风助，动能与下

滑的高度成正比，所以C正确；由动能定理有Ek=EgSinPx,动能与运动位移成正比，所以D错误。

7.（2022•安徽芜湖市期末）如图甲所示，一质点以初速度VO=I2m/s从固定斜面底端A处冲上斜面，到达C处时

速度恰好为零，滑块上滑的v—f图象如图乙所示。已知斜面AB段粗糙程度均匀，BC段光滑，滑块在AB段的

加速度大小是BC段加速度大小的三倍。则AC段的长度为（）

t√(m∙s^,)

A.7.5mB.8m

C.9ɪnD.10m

【答案】C

【解析】由题可得〒=3，T，得us=3m∕s,根据v-r图象的面积表示位移,则可得AC段的长度X=与

m÷2×3×lm=9m,故选项C正确。

8.（多选）（2022•河北唐山市3月第一次模拟）A、3两物体沿同一直线同向运动，0时刻开始计时，A、B两物体的

]一「图象如图所示，已知在f=10s时A、8在同一位置，根据图象信息，下列正确的是（）

A.B做匀加速直线运动，加速度大小为Im∕s2

B∕=6s时，A在前、8在后，8正在追赶4

C.A、B在零时刻相距30m

D.在0〜IOS内，A、B之间的最大距离为49m

【答案】BD

IγI1]4—10

【解析】由匀变速宜线运动的位移公式X=IW+/凡可得5=w+gm,对比8物体的图线可知/=k7m∕s2

=Im*,由相似三角形可知，图线与纵轴的交点坐标为4m∕s,即初速度vo=4m∕s,加速度α=2m∕s2,8物体

做匀加速直线运动，A错误：对比A物体的图线可知，A物体做匀速直线运动，速度为U=IOm∕s,在f=10s

时A、B的位移分别为XA=W=Ioom,XB=W）/+全产=140m,此时到达同一位置，故在0时刻，A在B前4Om

处，C错误；f=6s时，由C中位移公式可得，A、B位移均为60m,故A在前、B在后，B正在追赶A,B正

确；当A、8速度相等时，相距最远，vn+at'=v,代入数据可得r=3s,由C中位移公式可得，A、8的位移分

别为30m、21m.故此时的距离为Δx=40m+30tn—2Irn=49m,D正确。

9.（2022•山西朔州市怀仁市期末）水平力尸方向确定，大小随时间的变化如图a所示，用力尸拉静止在水平桌面

上的小物块，在尸从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度“随时间变化的图象如图b所示，重力加速度大

小为IOm∕s2,最大静摩擦力大于滑动摩擦力，由图示可知（）

A.物块的质量m=2kg

B.物块与水平桌面间的动摩擦因数为0.2

C.在4s末，物体的动量为12kg∙m/s

D.在2〜4s时间内，小物块速度均匀增加

【答案】C

【解析】由a、b两图可知，当拉力为6N和12N时，物块对应加速度分别为1m/s2和3m/s2,由牛顿第二

定律可得FLW"g=,"G,Fz-μmg=ma2,解得物块质量为3kg,动摩擦因数为0.1,故A、B错误；如图b,2~

4s平均加速度为2m∕s2,则4s末物体的速度为v—at—2m∕s2×2s=4m∕s,则在4s末，物体的动量为p—mv

=3kgx4m∕s=12kg∙m∕s,故C正确；由b图可知，在2~4s内，加速度逐渐增大，则速度不是均匀增加，故

D错误。

10.（多选）（2022•贵州贵阳市2月适应性考试）足够长的光滑斜面固定在水平面上，质量为1kg的小物块在平行斜

面向上的拉力尸作用下，以一定初速度从斜面底端沿斜面向上运动，经过时间％物块沿斜面上滑了1.2m。小

物块在F作用下沿斜面上滑过程中动能和重力势能随位移的变化关系如图中线I和线∏所示。设物块在斜面底

端的重力势能为零，重力加速度g取IomzS2。由此可求出（）

A.斜面的倾角为30。

B力手的大小为ION

C.小物块的初速度大小为2m/s

D.若如时刻撤去拉力F,物块再沿斜面上滑的最大距离为2∙8m

【答案】ABC

【解析】小物块在尸作用下沿斜面上滑过程，由动能定理有Br-mgxsinG=ELL；，〃品整理得EH=（F-/ngsin

18—21

9）x+]%M,由图象可得尸一"喀sin0=k∣=不了N=5N,1加记=2J,小物块在尸作用卜沿斜面上滑过程，重力

势能为fip=,"gsin依、由图象可得/MgsinO=An=占N=5N,联立解得。=30。，F=10N,v0=2m/s,所以A、

B、C正确；若而时刻撤去拉力凡物块再沿斜面上滑，由动能定理可得WgfSin30。=Ekf（）,解得∙√=1.6m,所

以物块再沿斜面上滑的最大距离为L6m,则D错误。

11.（多选）（2022•安徽蚌埠市第二次教学质检）从地面竖直向上抛出一质量为1kg的物体，物体运动时所受空气阻

力大小不变。以地面为零势能面，物体在上升过程中动能Ek、与重力势能EP的关系如图所示，重力加速度取

10m∕s2,则下列结论正确的是（）

A.空气阻力的大小为5N

B.空气阻力的大小为ION

C.物体重力势能和动能相等时的高度为2.88m

D.物体重力势能和动能相等时的高度为2.40m

【答案】AC

【解析】由动能定理可知Ek-EkO=—（〃电+力小即Ek=Eko—（"%+力人=72—Ep-力，在最高点时昂=48J=

mgh=lθh,解得∕j=4.8m,/=5N,选项A正确，B错误：物体重力势能和动能相等时，即Ek=Ep,则2Ep=

2mgh'=72-flι'=72-5h',解得”=2.88m,选项C正确，D错误。

二、练创新情境

1.（2022•东北三省四市教研联合体3月模拟）学校科技周展示现场中，S行小组让飞行器从12m高的教学楼楼顶

由静止先匀加速直线下降再匀减速直线下降，到达地面时速度恰好为零。已知飞行器加速时的加速度大小是减

速时的2倍，运动总时间为3s,

【答案】C

【解析】由题可知，飞行器先加速再减速到零，且飞行器加速时的加速度大小是减速时的2倍，所以加速时

图象的斜率是减速时的两倍且由》=与［得，vm=8m∕so故选项C正确。

2.（多选）（2022•福建龙岩市3月第一次质量检测）为了提高踢球时的加速能力，张同学进行加速训练。训练时，

张同学和足球都位于起跑线上，教练将足球以初速度8m/s沿水平方向踢出，同时张同学沿足球的运动方向起

跑。两者的v-f图象如图所示，下列说法正确的是（）

A.0~4s内张同学的加速度比足球的小

B.0〜4s内张同学的加速度比足球的大

C.4s时张同学已超过足球

D.12s时张同学已超过足球

【答案】BD

【解析】在口一，图象中，加速度为曲线的斜率，故观察图象可知，0〜4s内张同学的加速度比足球的大，故

A错误，B正确；在v-r图象中，曲线围成的面积表示位移，4s时，足球的v-r图象围成的面积大，故张同

学没有超过足球，故C错误；12s时张同学位移Xl=；X（12+8）xlOm=Ioom,而足球的位移J⅛=∕X（6+8）X12m

=84m,故12s时张同学已超过足球，故DLE确。

3.（2022•广东梅州市第一次质检）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-/图

象。驾驶员的反应时间为0.5s（从发现问题到制动的时间），下列说法正确的是（）

A.从r=0到停下，汽车在干燥路面的平均速度较小

B.从Z=O到停下，汽车在湿滑路面的位移是干燥路面的2倍

C.从f=0.5s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f=0.5s到停下，汽车在湿滑路面和干燥路面的加速度之比为1：2

【答案】C

【解析】根据v-f图象与时间轴所围的面积表示位移，知从t=0到停卜，汽车在干燥路面通过的位移为%,

=当型×40m=60m,平均速度为Vl=F=黑m∕s=24m∕s,汽车在湿滑路面通过的位移为及="抖x4Om

=IlOm,平均速度为v2=f=与m⅛=22m/s,则梃=黑1.8,故A、B错误；从r=0.5s到停下，汽车做匀

减速直线运动，根据平均速度公式v=r⅞M可知汽车在湿滑路面和干燥路面的平均速度相等，故C正确；根据

2

V-f图象的斜率大小表示加速度大小，知汽车在湿滑路面减速的加速度大小为0=不罟77m∕s2=萼n√S,汽

0.5V

40

车在干燥路面减速的加速度大小为~7Γ7m/s三20m/s?,则aι:s=4：9,故D错误。

2.510.5

4.（2022•山东省等级考试名校仿真模拟）纵跳是体育运动的基本动作之一，可分为原地纵跳和助跑纵跳。如图4

甲所示，人光脚在原地纵跳时，快速下蹲后立即蹬仲，在起跳过程中，人受到地面的支持力随时间变化的关系

图象如图乙所示，下列说法正确的是（）

甲乙

A.人对地面的压力是由于地面发生微小形变引起的

B.人能原地纵跳是由于地面对人的支持力大于人对地面的压力

C.在C点时人达到最大速度

D.曲线上的4点表示人下蹲至最低点

【答案】C

【解析】人对地面的压力是由于脚发生形变引起的，选项A错误；根据牛顿第三定律知，地面对人的支持力

大小等于人对地面的压力大小，选项B错误；人处于C点时，加速起立结束，加速度为零，速度最大，选项C

正确：人处于A点时，仍处于加速下蹲阶段，没有下蹲到最低点，选项D错误。

5.（多选）（2022∙江苏昆山市八校联盟第二次适应性检测）如图甲所示的水平传送带AB逆时针匀速转动，一物块沿

曲面从一定高度处由静止开始下滑，以某一初速度从传送带左端滑上，在传送带上由速度传感器记录下物块速

度随时间的变化关系如图乙所示（图中取向左为正方向，以物块刚滑上传送带时为计时起点）。已知传送带的速

度保持不变，重力加速度g取IOmZS2。关于物块与传送带间的动摩擦因数R及物块在传送带上运动第一次回到

传送带左端的时间f,下列计算结果正确的是（）

A.//=0.4B."=0.2

C∕=4.5sD.∕=3s

【答案】BC

【解析】由题图乙可得,物块做匀变速运动的加速度大小为α=T7=2.0m∕s2,由牛顿第二定律得Ff=ma=μmg,

则可得物块与传送带间的动摩擦因数"=0∙2,选项A错误，B正确；在v-f图象中，图线与f轴所围面积表示

物块的位移，则物块经减速、反向加速到与传送带相对静止，最后匀速运动回到传送带左端时，物块的位移为

0,由题图乙可得物块在传送带上运动的总时间为4.5s,选项C正确，D错误。

6.（2022•天津市等级性考试模拟）图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为150kg的建筑材料被吊

车竖直向上拉起过程的简化运动图象，g取IOm⅛2,下列判断正确的是（）

A.前10s悬线的拉力恒为1500N

B.46s末材料离地面的距离为22m

C.在30〜36s钢索最容易发生断裂

D.36~46S材料处于超重状态

【答案】B

1—0

【解析】前IOS的加速度为m=历司m∕s2=0.1m∕s2,由牛顿第二定律得尸ι一mg=∕≡∣,解得尸∣=1515N,

故A错误；根据位移等于面积得，前36s上升28m,后IOS下降6m,46s末离开地面的高度为22m,故B

正确；在30s到46s的过程中，加速度方向向下，拉力小于重力，在O〜10s钢索最容易发生断裂，故C错误；

在30s到46s的过程中，加速度方向向卜，都处于失重状态，D错误。

7.（多选）（2022•河南省3月适应性测试）如图甲所示，弹性轻绳下端系一物块，用外力将物块下拉至离地高度〃=

0.1m处，然后由静止释放物块，通过传感器测量得到物块的速度和离地高度万，并作出物块的动能Ek与离地

高度人的关系图象（图乙），其中高度在0∙2m到0.35m范围内的图线为直线，其余部分为曲线。以地面为零势

能面，重力加速度g取IOm/sZ,弹性绳始终在弹性限度内，不计空气阻力。由图象可知（）

A.物块的质量为0.2kg

B.弹性绳的劲度系数为250N/m

C.刚释放物块时弹性绳的弹性势能为0.5J

D.物块的重力势能与弹性绳的弹性势能总和最小为0.32J

【答案】AC

【解析】在高度在0.2m到0.35m范围内的图线为直线，轻绳松弛，物体在做竖直上抛运动，由动能定理可

O3

得AEk=，叫△〃，图线斜率表示物体重力，即Z=市KFN=mg,可得物块的质量为0.2kg,A正确；当加=

0.18m时，动能达到最大，止匕时满足Mg=Aɪ,可得左=平=4N∕m=100N∕m,B错误；从刚释放至最

oX0.2—0.18

r

高点过程，弹性绳的弹性势能全部转化为物块的重力势能，据能量守恒可得Eμv=^ΔΛ=0.2×10×（0.35-0.1）J

=0.5J,C正确；整体机械能守恒，当物块动能最大时，物块的重力势能与弹性绳的弹性势能总和最小，释放

瞬间，物块的总的机械能为Eul=EM+,咫仇=0.5J+0.2J=0.7J,由图可知，物块的最大动能为0.32J,故物块

的重力势能与弹性绳的弹性势能总和最小值为0.38J,D错误。

8.（2022•福建泉州市4月质量监测）汽车的刹车距离S是衡量汽车性能的重要参数，与刹车时的初速度V、路面与

轮胎之间的动摩擦因数〃有关。测试发现同一汽车在冰雪路面和在干燥路面沿水平直线行驶时，s与V的关系

图象如图所示，两条图线均为抛物线。若汽车的初速度相同，在冰雪路面的刹车过程中（）

Ovl2v,V

A.所用的时间是干燥路面的4倍

B.平均速度是干燥路面的4倍

C.所受摩擦力是干燥路面的0.5倍

D.克服摩擦力做的功是干燥路面的0.5倍

【答案】A

【解析】根据v2=24s,结合图象可知当汽车在干燥路面上的初速度等于在冰雪路面上初速度的2倍时，刹车

距离S相同，则在干燥路面上刹车的加速度等于在冰雪路面上刹车的加速度的4倍，若汽车的初速度相同，根

据/=£可知，在冰雪路面的刹车过程中所用的时间是干燥路面的4倍，选项A正确；根据U=T可知，在冰雪

路面上的平均速度等于在干燥路面上的平均速度，选项B错误；根据尸"皿可知，在冰雪路面上所受摩擦力是

干燥路面的0.25倍，选项C错误；根据W=/”诏可知，在冰雪路面上和在干燥路面上克服摩擦力做的功相等，

选项D错误。

9.（多选）（2022•浙江温州市3月适应性测试）用特殊材料做成的、质量均为根=0.4kg的4、B两球，套在一根水

平光滑直杆上，并将A球固定，以A的位置为坐标原点，杆的位置为X轴，建立坐标系，如图甲所示。两球间

存在沿X轴的作用力，且大小随间距的变化而变化。两球之间因受到相互作用力而具有一定的势能，若其间的

作用力做正功则势能减少，做负功则势能增加。根据这一规律，测出了其间的势能随位置坐标X的变化规律，

如图乙所示。其中图线最低点的横坐标x=20cm,图线右端的渐近线为虚线”（对应0.28J）。运动中不考虑其他

阻力的影响，杆足够长，以下说法正确的是（)

A.将小球B从x=8cm处由静止释放后，它开始向X轴正方向运动

B.将小球8从x=8Cm处由静止释放后，它在运动中能达到的最大速度为1m/s

C.将小球8从x=4Cm处由静止释放后，它不可能第二次经过XO=20Cm的位置

D.将小球8从X=I2cm处由静止释放后，它仅有一次经过XO=20Cm的位置

【答案】ABC

【解析】由图知，在Oa<20Cm时，两个小球之间为排斥力，在x>20cm时，两个小球之间为吸引力，且无

穷远处与6cm处势能相等，均为0.28J,从而当小球8在12Cm处由静止释放后，小球8将做往复运动，多次

经过Xo=20CnI位置。同理当小球B在8cm处由静止释放后，其做往复运动。当小球B从x=8Cm处由静止释

放后，运动到Xo=20Cm时势能最小，故速度最大，由能量守恒得O+fp=%n⅛+O,由图象知EP=O.2J,代入

解得小球3在运动中达到的最大速度为ɪm/s,当小球B从x=4Cm处由静止释放，加速运动到x=6Cm处时势

能减为0.28J,获得的动能设为反，在此后的运动过程中，小球8的势能都不超过0.28J,由能量守恒定律知，

在此后的运动过程中，小球8的动能都不会小于Ek,即小球会一直向无穷远处运动，不可能做往复运动，故A、

B、C正确，D错误

10.[