（新课标）2020版高考物理大二轮复习 专题强化训练21 图像法的应用

专题强化训练(二十一)1图像法可以形象直观地描述物体的运动情况对于下面两质点运动的位移时间图像和速度时间图像，分析结果正确的是()A由图(1)可知，质点做曲线运动，且速度逐渐增大B由图(1)可知，质点在前10 s内的平均速度大小为4 m/sC由图(2)可知，质点在第4 s内加速度的方向与质点运动的方向相反D由图(2)可知，质点在运动过程中，加速度的最大值为15 m/s2解析运动图像反映质点的运动规律，而不是反映运动轨迹，无论是速度时间图像还是位移时间图像都只能表示质点做直线运动，选项A错误；由题图(1)可知，质点在前10 s内的位移x约为22 m，所以平均速度 m/s2.2 m/s，选项B错误；由题图(2)可知，质点在第4 s内速度为负值，根据vt图线的斜率表示质点运动的加速度知，加速度也是负值，即速度与加速度方向相同，选项C错误；由题图(2)可知，质点在运动过程中，加速度的最大值出现在24 s内，最大加速度大小为a15 m/s2，选项D正确答案D2(2019湖南长沙长郡中学模拟)一辆玩具车在平直的路面上做匀变速直线运动，由0时刻开始计时，通过计算机描绘了该玩具车的t图像，如图所示，其纵轴为玩具车位移与时间的比值，横轴为时间，则下列说法正确的是()A计时开始瞬间玩具车的速度大小为2 m/sB04 s的时间内，玩具车的平均速度大小为0.5 m/sC玩具车的加速度大小为0.5 m/s2D04 s的时间内，玩具车通过的路程为2 m解析玩具车做匀变速直线运动，则xv0tat2，即v0at，结合图像得v02 m/s，a m/s2，即a1 m/s2，选项A正确，C错误；玩具车在04 s内的平均速度等于t22 s时的瞬时速度，即v2v0at20，选项B错误；t22 s时玩具车速度减为零，然后做反向运动，由xv0tat22tt2(m)可得t22 s、t44 s时的位移分别为x22 m、x40，所以04 s的时间内，玩具车通过的路程为sx2|x4x2|4 m，选项D错误答案A3(2018全国卷)如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是()解析假设物块静止时弹簧的压缩量为x0，则由力的平衡条件可知kx0mg，在弹簧恢复原长前，当物块向上做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律得Fk(x0x)mgma，由以上两式解得Fkxma，显然F和x为一次函数关系，且在F轴上有截距，则A正确，B、C、D错误答案A4(2019湖南八校一模)如图甲所示，物体受到水平推力F的作用，在粗糙水平面上由静止开始做直线运动通过传感器监测到加速度a随时间t变化的规律如图乙所示取开始运动的方向为正方向，则下列说法正确的是()A在26 s内，推力F小于阻力，物体做减速运动B在07 s内，6 s末时物体的速度最大，大小为12 m/sC在27 s内，物体做匀变速直线运动D在07 s内，物体先沿正方向运动，后沿负方向运动解析在06 s内，加速度为正，物体沿正方向运动，故26 s内推力F大于阻力，物体做加速度减小的加速运动；在67 s内，加速度为负，物体沿正方向做减速直线运动，故A、D错误在27 s内，物体的加速度一直在变化，故C错误at图线与t轴围成的面积表示速度变化量，06 s内物体一直在加速，6 s末加速度反向，此时速度最大，v64 m/s12 m/s，故B正确答案B5(2019辽宁省丹东市一模)一汽车在平直公路上行驶从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如右图所示假定汽车所受阻力的大小Ff恒定不变下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中，正确的是()解析在0t1时间内，如果匀速，则vt图像是与时间轴平行的直线，如果是加速，根据PFv，牵引力减小，根据FFfma，加速度减小，做加速度减小的加速运动，当加速度为0时，即F1Ff，汽车开始做匀速直线运动，此时速度v1，所以在0t1时间内，vt图像先是平滑的曲线，后是平行于横轴的直线；在t1t2时间内，功率突然减小，故牵引力突然减小，做减速运动，根据FFfma，加速度减小，做加速度减小的减速运动，当加速度为0时，即F2Ff，汽车开始做匀速直线运动，此时速度v2，所以在t1t2时间内，vt图像先是平滑的曲线，后是平行于横轴的直线，故A正确，B、C、D错误答案A6(2019广东省深圳市上学期模拟)一小物块沿固定斜面向上滑动，然后滑回到原处物块初动能为Ek0，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能Ek与位移x关系的图线是()解析小物块上滑过程，由动能定理得(mgsinmgcos)xEkEk0，整理得EkEk0(mgsinmgcos)x；设小物块上滑的最大位移大小为x1，小物块下滑过程，由动能定理得(mgsinmgcos)(x1x)Ek0，整理得Ek(mgsinmgcos)x1(mgsinmgcos)x，故只有C正确答案C7(多选)(2018四川成都模拟)如图(甲)所示，有一绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，圆环平面与竖直平面重合一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环，细杆上套有一个质量为m10 g的带正电的小球，小球所带电荷量q5.0104 C小球从C点由静止释放，其沿细杆由C经B向A运动的vt图像如图(乙)所示小球运动到B点时，速度图像的切线斜率最大(图中标出了该切线)则下列说法正确的是()A在O点右侧杆上，B点电场强度最大，电场强度大小为E1.2 V/mB由C到A的过程中，小球的电势能先减小后变大C由C到A电势逐渐降低DC，B两点间的电势差UCB0.9 V解析由(乙)图可知，小球在B点的加速度最大，所受的电场力最大，加速度由电场力产生，故B点的电场强度最大，小球的加速度a0.06 m/s2，又a，解得E V/m1.2 V/m，选项A正确；从C到A小球的动能一直增大，说明电场力一直做正功，故电势能一直减小，电势一直降低，选项B错误，C正确；由C到B电场力做功为WCBmv0，C，B间电势差为UCB V0.9 V，选项D正确答案ACD8(2019重庆九校期中联考)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0x2段是关于直线xx1对称的曲线，x2x3段是直线，则下列说法正确的是()Ax1处电场强度最小，但不为零B粒子在0x2段做匀变速运动，x2x3段做匀速直线运动C在0、x1、x2、x3处电势0、1、2、3的关系为3201Dx2x3段的电场强度大小、方向均不变解析电势能与电势的关系为Epq，场强与电势的关系为E，解得E，由数学知识可知Epx图线的切线的斜率等于，x1处切线的斜率为零，则知x1处电场强度为零，选项A错误由题图可以看出在0x1段图线的切线的斜率不断减小，由上式知场强减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，粒子做非匀变速运动x1x2段图线的切线的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，粒子做非匀变速运动x2x3段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，粒子做匀变速直线运动，选项B错误，D正确根据电势能与电势的关系Epq，粒子带负电，q203，选项C错误答案D9. (多选)(2019安徽省皖南八校联考)某静电场中x轴上电场强度E随x变化的关系如图所示，设x轴正方向为电场强度的正方向一电荷量大小为q的粒子从坐标原点O沿x轴正方向射入，结果粒子刚好能运动到x3x0处，假设粒子仅受电场力作用，E0和x0已知，则()A粒子一定带负电B粒子的初动能大小为qE0x0C粒子沿x轴正方向运动过程中电势能先增大后减小D粒子沿x轴正方向运动过程中最大动能为2qE0x0解析如果粒子带负电，粒子在电场中一定先做减速运动后做加速运动，因此粒子x3x0处的速度不可能为零，故粒子一定带正电，A错误；根据动能定理qE0x02qE02x00Ek0，可得Ek0qE0x0，B正确；粒子向右运动的过程中，电场力先做正功后做负功，因此电势能先减小后增大，C错误；粒子运动到x0处动能最大，根据动能定理qE0x0EkmaxEk0，解得Ekmax2qE0x0，D正确答案BD10(多选)(2019辽宁大连一模)如图所示，光滑平行金属导轨MN、PQ放置在同一水平面内，M、P之间接一定值电阻R，金属棒ab垂直导轨放置，导轨和金属棒的电阻不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中t0时对金属棒施加水平向右的外力F，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动下列关于通过金属棒的电流i、通过导轨横截面的电荷量q、拉力F和拉力的功率P随时间变化的图像，正确的是()解析由题知，金属棒由静止开始做匀加速直线运动，则有xat2，vat，根据法拉第电磁感应定律得EBLvBLat，则感应电流it，故A正确；根据、和qt，得q，而BSBLxBLat2，故qt2，故B错误；根据牛顿第二定律有FF安ma，F安BiLt，解得Fmat，故C正确；根据PFv，得PFvma2tt2，故D错误答案AC11(多选)(2019福建莆田二模)如图所示，水平面上有两根平行且足够长的金属导轨，左端接有一电容器C，导轨上搁置一金属棒，匀强磁场的方向垂直于导轨所在平面现让金属棒在水平恒力F的作用下，由静止向右运动，运动过程中金属棒始终垂直于导轨，设某一时刻金属棒中的电流为I，受到的安培力为FB，瞬时速度为vt，电容器上所带电荷量为Q.不计一切电阻和摩擦下列图像正确的是()解析根据电流的定义I，根据牛顿第二定律得FBILma，代入得FBLma，其中a，联立得a，加速度是定值，所以金属棒做匀加速直线运动，即ICBLa为定值，A正确，C错误；因为FFBma，所以FB恒定，B错误；因为QCUCBLvCBLat，所以电荷量随时间均匀增加，D正确答案AD12(多选)(2018全国卷)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向导线框R中的感应电动势()A在t时为零B在t时改变方向C在t时最大，且沿顺时针方向D在tT时最大，且沿顺时针方向解析由图(b)可知，导线PQ中电流在tT/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在tT/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在tT/2时，导线PQ中电流图像斜率方向不变，即导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在tT/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在tT/2时，导线PQ中电流图像斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在tT/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在tT时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误答案AC10