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重难02 直线运动与牛顿定律结合(图像问题、追及相遇、 匀变速的规律和推论等) 高考指导方向标 近三年考查趋势分析 近三年高考中,本专题稳定考查1-2 题,分值约6-15 分。命题突出实际情境与模 型建构的结合(如龙舟比赛、汽车变速),重点考查运动图像(x-t、v-t、a-t) 的分析、追及相遇问题以及匀变速运动的规律与比例关系,且常与牛顿定律、功 能关系等内容综合命题。 核心方法聚焦 图像分析需掌握“点、线、斜、截、面”五要素;追及相遇问题抓住 “速度相等”临界条件;匀变速问题灵活选用公式与比例关系。 备考指导建议 强化图像解读与信息提取能力;熟练运用运动学公式及推论;注重从实 际情境中抽象运动模型并进行分段分析;加强真题与模拟题的限时训 练,提升解题效率。 内容导航 速度提升 技巧掌握 手感养成 重难考向聚焦 锁定目标 精准打击:快速指明将要攻克的核心靶点,明确主攻方向 重难技巧突破 授予利器 瓦解难点:总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧 重难保分练 稳扎稳打 必拿分数:聚焦可稳拿分数题目,确保重难点基础分值 重难抢分练 突破瓶颈 争夺高分: 聚焦于中高难度题目,争夺关键分数 重难冲刺练 模拟实战 挑战顶尖:挑战高考压轴题,养成稳定攻克难题的“题感” 1.x-t 图像,v-t 图像,a-t 图像的对比 x-t 图像 物理意义 表示物体位置随时间变化的规律,不是物体运动的轨迹 识图五要 素 点 两图线交点,说明两物体此时刻相遇 线 ①②③表示物体做匀速直线运动;④表示物体静止;⑤⑥表示物体做匀变速直线运 动 斜 (切线、割线)直线斜率表示物体(瞬时、平均)速度;上倾为正,下斜为负;陡缓示大 小 截 纵截距表示开始计时物体位置 面 图线与t 轴所围图形面积无意义 v-t 图像 物理意义 表示物体速度随时间变化的规律 识图五要 素 点 两图线交点,说明两物体此时刻速度相等 线 ①②③表示匀变速直线运动;④表示匀速直线运动;⑤6⑦⑧表示非匀变速直线运 动 斜 (切线)直线斜率表示物体(瞬时)加速度;上倾为正,下斜为负;陡缓示大小 截 纵截距表示物体初速度 面 阴影部分的面积表示物体某段时间内发生的位移;t 上为正,t 下为负 a-t 图像 物理意义 表示物体加速度随时间变化的规律 识图 五要素 点 两图线交点,说明两物体此时刻加速度相等 线 ①②③表示a 均匀变化;④表示a 恒定;⑤⑥表示a 非均匀变化;a 方向:t 上为 正,t 下为负 斜 斜率表示物体加速度变化率,即加速度变化的快慢 截 纵截距表示物体初加速度 面 阴影部分的面积表示物体某段时间内速度变化量;t 上为正,t 下为负 图像题解题思路:对运动图象的认识和理解,应注意以下三点: (1)无论是xt 图象还是vt 图象都只能描述直线运动. (2)xt 图象和vt 图象不表示物体运动的轨迹,x、v 与t 一一对应. (3)一般试题中,关键点是根据斜率判断物体的运动状况,xt 图象的斜率表示物体运动的速度,根据xt 图象 的斜率判断速度变化情况;vt 图象的斜率表示物体运动的加速度,根据vt 图象的斜率判断加速度的变化情 况. 2.追及问题的分析和解题思路 3 匀变速直线运动的规律——比例关系 1、在1T 末、2T 末、3T 末、4T 末……n T 末的速度比为:1 : 2 : 3…… : n 。 2、在1T 内、2T 内、3T 内、4T 内……n T 内的位移比为:1 2 : 2 2 : 3 2 …… : n 2 。 3、在第1T 内、第2T 内、第3T 内、第4T 内……第n T 内的位移比为:1 : 3 : 5…… :( 2n-1 ) 。 4、通过连续相等的位移所用时间之比为:t1∶t2∶t3∶…∶tn=1 ∶ ( - 1 ) ∶ ( -) ∶ … ∶ ( -) 。 (建议用时:20 分钟) 1.(2025·江西·高考真题)每逢端午节,江西各地常会举办热闹非凡的赛龙舟活动。利用与某龙舟同方向 匀速直线飞行的无人机跟踪拍摄,发现在某段时间内该龙舟做匀加速和匀减速交替的周期性直线运动。若 以无人机为参考系,该龙舟在 时间内速度由0 增加到 (划桨阶段),再经历 时间速度减为 0(未划桨阶段),则关于这段时间内该龙舟的位置x、速度v、加速度a、动能 与时间t 的关系,下列图 像可能正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】AB 【详解】A.位移时间图像斜率代表速度,所以斜率先增大后减小,再增大再减小,故A 正确; B.龙舟在 时间内速度由0 增加到 (划桨阶段),再经历 时间速度减为0,速度方向始终为 正向,故B 正确; C.因为是匀加速和匀减速,所以加速度在 时间内是不变的,后0.6s 内也是不变的,故C 错误; D.根据 可知,前 开口向上,故D 错误。 故选AB。 2.(2025·全国卷·高考真题)我国自主研发的CR450 动车组试验时的速度可达450km/h。若以120m/s 的 初速度在平直轨道上行驶的CR450 动车组,匀减速运行14.4km 后停止,则减速运动中其加速度的大小为 ( ) A.0.1m/s2 B.0.5m/s2 C.1.0m/s2 D.1.5m/s2 【答案】B 【详解】根据速度位移关系 其中 , 代入数据可得减速运动中其加速度的大小 故选B。 3.(2025·安徽·高考真题)汽车由静止开始沿直线从甲站开往乙站,先做加速度大小为a 的匀加速运动, 位移大小为x;接着在t 时间内做匀速运动;最后做加速度大小也为a 的匀减速运动,到达乙站时速度恰好 为0。已知甲、乙两站之间的距离为 ,则( ) A. B. C. D. 【答案】A 【详解】由题意可知,设匀加速直线运动时间为 ,匀速运动的速度为, 匀加速直线运动阶段,由位移公式 根据逆向思维,匀减速直线运动阶段的位移等于匀加速直线运动阶段的位移, 则匀速直线运动阶段有 联立解得 再根据 解得 BCD 错误,A 正确。 故选A。 4.(2025·安徽·高考真题)在竖直平面内,质点M 绕定点O 沿逆时针方向做匀速圆周运动,质点N 沿竖 直方向做直线运动,M、N 在运动过程中始终处于同一高度。 时,M、N 与O 点位于同一直线上,如 图所示。此后在M 运动一周的过程中,N 运动的速度v 随时间t 变化的图像可能是( ) A. B. C. D. 【答案】D 【详解】因为M、N 在运动过程中始终处于同一高度,所以N 的速度 与M 在竖直方向的分速度 大小 相等, 设M 做匀速圆周运动的角速度为 ,半径为r,其竖直方向分速度 即 则D 正确,ABC 错误。 故选D。 5.(2025·湖南湘西·一模)如图1 所示,小球从固定斜面的顶端O 点由静止释放,经过A、B 两个传感器, 其中B 传感器固定在斜面底端,测出A、B 间的距离x 及小球在A、B 间运动的时间t。改变A 传感器的位 置,多次重复实验,计算机作出图像如图2 中的实践所示。下列说法正确的是( ) A.小球经过B 时的速度大小为12m/s B.小球在斜面上运动的加速度大小为 C.小球从顶端O 点滑至B 的时间为4s D.固定斜面的长度为24m 【答案】A 【详解】AB.小球的运动可以逆向视为向上的匀减速直线运动,由 整理可得 结合题图2 可得 , 解得 ,A 正确,B 错误; CD.小球从顶端O 点滑至B 点的时间为 斜面的长度 ,C、D 错误。 故选A。 6.(2025·吉林长春·一模)学习反冲现象后,某物理兴趣小组课后研究了“窜天猴”(一种鞭炮)的发射 情况,“窜天猴”可以发射几十米高,爆发力惊人。“窜天猴”点火后一段时间内的 图像如图(取竖 直向上为正方向),其中 时刻为它起飞时刻, 时刻对应曲线的最高点, 段是斜率大小为重力加速 度 的直线, 段为曲线。不计空气阻力,则关于“窜天猴”的运动,下列说法正确的是( ) A. 时间内,“窜天猴”做自由落体运动 B. 时间内,“窜天猴”先向上运动后向下运动 C. 时间内, 时刻“窜天猴”受到的合力最大 D. 时间内, 时刻“窜天猴”位置最高 【答案】D 【详解】A. 时间内,速度为正,加速度为重力加速度g,所以“窜天猴”做竖直上抛运动,故A 错 误; B. 时间内,速度一直为正,所以“窜天猴”一直向上运动,故B 错误; C.v-t 图像的斜率表示加速度, 时间内, 时刻斜率为零,加速度为零,“窜天猴”受到的合力为零, 不是最大,故C 错误; D. 时间内,速度一直为正,“窜天猴”一直向上运动,所以 时刻“窜天猴”位置最高,故D 正确。 故选D。 7.(25-26 高三上·重庆南岸·阶段练习)重庆是中国重要的汽车产业基地,近年来新能源汽车发展迅猛, 某品牌的新能源汽车配备了自动驾驶系统,该车在红绿灯启停、无保护左转、避让路口车辆、礼让行人、 变道等情形下都能无干预自动驾驶。某次试验时,a、b 两车(均可视为质点)从不同地点由静止开始沿同 一直线运动的v-t 图像如图所示,已知两车在运动过程中不会相遇,图线均为直线,下列说法正确的是( ) A.a 车在前,b 车在后 B.在2t0时刻两车间的距离最远 C.在t0时刻b 车的速度大小为 D.出发时两车间的距离可能为 【答案】C 【详解】A.由 图像,可知 车在 时刻后做匀速直线运动,而 车一直做匀加速直线运动,要使两车 不会相遇应为b 车在前,a 车在后,故A 错误; B.由 图像,可知 时刻前a 车速度较大, 时刻后b 车速度较大,在 时刻两车速度相等,所以 两车间距离最近,故B 错误; C.由 图像可知,b 车做初速度为0 的匀加速直线运动,在 时刻b 车的速度大小为 则加速度为 所以在 时刻b 车的速度大小为 ,故C 正确; D.因两车在运动过程中不会相遇,所以出发时两车之间的距离要大于 若距离为 ,则在 时会恰好相遇,不符合题意,故D 错误。 故选C。 (建议用时:30 分钟) 8.(2025·云南·高考真题)如图所示,质量为m 的滑块(视为质点)与水平面上MN 段的动摩擦因数为 , 与其余部分的动摩擦因数为 ,且 。第一次,滑块从I 位置以速度 向右滑动,通过MN 段后停在 水平面上的某一位置,整个运动过程中,滑块的位移大小为 ,所用时间为 ;第二次,滑块从Ⅱ位置以 相同速度 向右滑动,通过MN 段后停在水平面上的另一位置,整个运动过程中,滑块的位移大小为 , 所用时间为 。忽略空气阻力,则( ) A. B. C. D. 【答案】A 【详解】CD.对两种运动的整个过程根据能量守恒有 , 可得 ,故CD 错误; AB.根据牛顿第二定律 可得 由于 ,故滑块在MN 上时的加速度大,根据前面分析可知两次运动的总位移相等,即两次运动过程 中 图像与横轴围成的面积相等,由于第二次时滑块距离M 点的距离较近,根据公式 可 知第二次到达M 点时速度较大,作出整个过程中两种运动状态的 图像 可得 ,故A 正确,B 错误; 故选A。 9.(2025·陕西渭南·一模)下面是描述物体做直线运动的相关图像,对图像的解释正确的是( ) A.甲图中,A、B 两物体在 和 两个时刻相遇两次 B.乙图中,物体一定在做往复运动 C.丙图中,A、B 两物体在 到 内的平均速度大小相等 D.丁图中,图像的斜率直接反映了物体的加速度 【答案】A 【详解】A.甲图中,A、B 两物体在 和 两个时刻位移相等,则相遇两次,A 正确; B.乙图中,若物体的初速度为零,则物体先沿正方向做加速运动,然后沿正方向做减速运动,再加速, 再减速…….物体一直沿正方向运动,B 错误; C.丙图中,在 到 内的任意时刻A 的速度都大于B,可知A 物体的平均速度大小大于B 物体的平均速 度,C 错误; D.丁图中,根据 ,可知图像的斜率为物体的加速度的2 倍,D 错误。 故选A。 10.(2025·广东深圳·模拟预测)如图所示,人带着机器狗在公园跑步的位置-时间 图像,在 时 到 的过程中,关于人和机器狗的运动,下列说法正确的是( ) A.人的运动方向一直在改变 B.机器狗一直做匀速直线运动 C. 时间内,人的速度一定大于机器狗的速度 D. 时间内,人的平均速度等于机器狗的平均速度 【答案】D 【详解】A.因x-t 图像只能描述直线运动,且图像的斜率等于速度,可知人的速度一直为正值,运动方 向没有改变,A 错误; B.图像的斜率等于速度,可知机器狗在0 到t1以及t1到t2两段时间内的速度大小不同,故不是匀速直线运 动,B 错误; C.0 到t1时间内不知道人的x-t 图像的斜率具体值,因此无法判断是否一直比机器狗的速度大,C 错误; D.在0 到t2时间内,人和机器狗的位移相等,故平均速度也相等,D 正确。 故选D。 11.(2025·广东·模拟预测)图甲是单人划龙舟运动。一名龙舟队员进行单人划龙舟练习,他每次划桨用 时0.6s,回桨用时0.4s。划桨时能沿运动方向对龙舟提供恒定的推力F,回桨时龙舟不受推力,龙舟在运 动方向上受到的阻力恒为f。某次练习时,龙舟的速度随时间变化的v-t 图像如图乙所示,下列说法正确的 是( ) A.在0~0.6s 内,桨对水的力大于水对桨的力 B.在0~1s 内,龙舟前进了0.48m C.在0~1s 内,F 的冲量与f 的冲量大小之比为 D.在此次练习的过程中,经过5 次划桨后,龙舟的速度不低于3m/s 【答案】CD 【详解】A.桨对水的力与水对桨的力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,故A 错误; B.根据v-t 图像与横轴围成的面积表示位移,可得在0~1 s 内,龙舟前进了0.52 m,故B 错误; C.0~1 s 内,对龙舟应用牛顿第二定律可得 其中 , ,解得 F 的冲量与f 的冲量大小之比 ,故C 正确; D.经推算经过5 次划桨后,龙舟的速度为3.2 m/s,且第5 s 末龙舟的速度为3 m/s,故D 正确。 故选CD。 12.(2025·河南·模拟预测)从固定斜面上的 点每隔0.1s 由静止释放一个完全相同的小球,释放后小球 做匀加速直线运动。某一时刻,记录下小球在斜面上运动的照片,如图所示。测得小球相邻位置间的距离 , 。已知 点距离斜面底端的长度为 ,小球质量 ,取 , 小球均可视为质点,不计摩擦阻力和空气阻力。由以上数据可以得出( ) A.小球的加速度大小为 B.斜面上最多有4 个小球在运动 C.在 位置的小球此时的重力功率为 D.小球从静止运动到 位置,合力对小球的冲量为 【答案】C 【详解】A.小球做匀加速直线运动,则根据逐差法可得 ,故A 错 误; B.最高点的球刚释放时,此时最高处2 个球之间的距离为 根据初速度为零的匀变速直线运动的规律可知,各个球之间的距离之比为 ,则各个球之间的距 离分别为2cm,6cm,10cm,14cm,18cm...,因为O 点与斜面底端距离为35cm,而前5 个球之间的距离 之和为32cm,则斜面上最多有5 个球,故B 错误; C.根据题意,此时刻B 位置小球速度大小为 则此时刻在C 位置的小球速度大小为 根据牛顿第二定律可得 解得 则此时刻小球在C 位置重力的瞬时功率为 ,故C 正确; D.A 位置小球的速度大小为 小球从静止运动到A 位置过程,由动量定理可得 ,故D 错误。 故选C。 13.(2025·山东济南·一模)如图(a)所示,某同学用智能手机拍摄物块从台阶旁的斜坡上自由滑下的过 程,物块运动过程中的五个位置 及对应的时刻如图(b)所示。已知斜坡是由长为 的地砖拼接而成,且 三个位置物块的下边缘刚好与砖缝平齐。下列说法正确的是 ( ) A.物块由 运动至 的时间为 B.位置 与位置 间的距离为 C.物块在位置 时的速度大小为 D.物块下滑的加速度大小为 【答案】B 【详解】A.物块在由A 运动至E 的时间为 ,故A 错误; BD.物块在由A 运动至E 的过程,根据位移时间关系可得 物块在由A 运动至C 的过程,根据位移时间关系可得 , 联立解得 , 物块在由A 运动至D 的过程,根据位移时间关系可得 , 所以 ,故B 正确,D 错误; C.物块在位置D 时的速度大小为 ,故C 错误。 故选B。 14.(2025·湖北恩施·一模)如图所示,小球从固定的斜面上方某处由静止释放,随后小球与斜面发生第 一次碰撞并反弹,再落回斜面发生第二次碰撞并反弹 设小球与斜面间的碰撞为弹性碰撞小球垂直斜 面的速度大小不变、方向反向,沿斜面方向的速度大小和方向均不变,碰撞时间极短,碰撞点依次为 、 、 、 ,小球从 到 、从 到 、从 到 的运动时间依次为 、 、 ,位移依次为 、 、 , 不计空气阻力,下列说法正确的有( ) A. B. C. D. 【答案】BD 【详解】小球从释放开始,在平行斜面方向一直做匀加速直线运动,而在垂直斜面方向上,第一次碰撞前 做类自由落体运动,每次碰撞后都做相同的类竖直上抛运动。设由释放到第一次碰撞的时间为 ,则此后 相邻两次碰撞间的时间间隔均为 ,由匀变速直线运动规律可知,在平行斜面方向上,由静止开始,各个 内的位移之比为 ,故有 , ,故 AC 错误,BD 正确。 故选BD。 15.(2025·河北衡水·三模)如图所示,小球1 和2 从地面上方不同高度处同时由静止释放,已知小球1 的 释放点距地面的高度 ,落地后反弹上升的最大高度 ,小球1 与地面的接触时间忽略不 计,小球2 与地面碰撞后不反弹,不计空气阻力,重力加速度 取 。 (1)求小球1 落地后离开地面瞬间与落地前瞬间速度大小的比值; (2)若从小球1 第一次落地后到第二次落地前,两小球能同时到达距地面上方 高度处,求小球2 释放的 高度 。 【答案】(1) (2)55m 或 【详解】(1)根据速度位移关系 可得小球1 落地瞬间的速度大小为 反弹速度大小为 解得 则小球1 落地后离开地面瞬间与落地前瞬间速度大小的比值为 (2)小球1 下落的时间 反弹到最高点的时间 解得 设小球1 反弹到距地面上方 高度处时间为 ,则有 代入数据得 若在小球1 上升过程相遇,相遇时小球2 下落的高度 解得 若在小球1 下降过程相遇,相遇时小球2 下落的高度 解得 故小球2 离地的初始高度 或 (建议用时:20 分钟) 16.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)如图(a),倾角为 的足够长斜面放置在粗糙水平面上。质量相等的 小物块甲、乙同时以初速度 沿斜面下滑,甲、乙与斜面的动摩擦因数分别为 、 ,整个过程中斜面 相对地面静止。甲和乙的位置x 与时间t 的关系曲线如图(b)所示,两条曲线均为抛物线,乙的 曲线 在 时切线斜率为0,则( ) A. B. 时,甲的速度大小为 C. 之前,地面对斜面的摩擦力方向向左 D. 之后,地面对斜面的摩擦力方向向左 【答案】AD 【详解】B.位置 与时间的图像的斜率表示速度,甲乙两个物块的曲线均为抛物线,则甲物体做匀加速 运动,乙物体做匀减速运动,在 时间内甲乙的位移可得 可得 时刻甲物体的速度为 ,B 错误; A.甲物体的加速度大小为 乙物体的加速度大小为 由牛顿第二定律可得甲物体 同理可得乙物体 联立可得 ,A 正确 C.设斜面的质量为 ,取水平向左为正方向,由系统牛顿第二定理可得 则 之前,地面和斜面之间摩擦力为零,C 错误; D. 之后,乙物体保持静止,甲物体继续沿下面向下加速,由系统牛顿第二定律可得 即地面对斜面的摩擦力向左,D 正确。 故选AD。 17.(2025·云南楚雄·模拟预测)一辆汽车在平直公路上匀速行驶,快到十字路口时遇上红灯进行制动刹 车,做匀减速直线运动,某摄像爱好者在路旁利用相机对汽车从制动开始每隔1s 持续拍照,结束后按一定 比例测出了在0-1s 和2-3s 两段时间内汽车运动的位移分别为 , ,合成后的照片如图所示。 下列说法正确的是( ) A.汽车制动后加速度大小为 B.汽车制动后第4s 内的平均速度为4m/s C.汽车制动前匀速运动的速度为12m/s D.汽车制动后6s 内的位移为25m 【答案】D 【详解】A.根据匀变速直线运动相邻相等时间间隔内发生的位移差的关系 可得汽车制动后做匀减速运动的加速度大小为 ,故A 错误; B.汽车制动后第4s 内的位移满足 解得 则平均速度为 ,故B 错误; C.汽车制动后经0.5s 时的速度 汽车制动时的初速度为 ,故C 错误; D.汽车制动到停下来用时 汽车制动后6s 内的位移为 ,故D 正确。 故选D。 18.(2025·四川·模拟预测)如图甲所示为t=0 时,A、B 两车在两条平行的平直公路上同向运行时的高空 俯视图,此时两车车头平齐。为了检测两车的刹车与加速性能,控制平台利用车载速度传感系统分别描绘 出了A 车刹车过程与B 车加速过程中速度的平方(v2)随位移(x)变化的图像如图乙所示。求: (1)A、B 两车相遇前最大距离; (2)A、B 两车分别经过x=16m 处的时间差。 【答案】(1)12m (2)4s 【详解】(1)根据匀变速直线运动规律 整理可得 结合图像可知A、B 两车均做匀变速直线运动,对于A 车 可得 对于B 车,可得 设经过t 时间二者速度相等,此时相距最远,则有 代入数据解得 A、B 两车共同的速度 A 车的位移 B 车的位移 故二者之间的最大距离 (2)设A 车经过x=16m 的时间为tA,B 车经过x=16m 的时间为tB 对于A 车,则有 解得tA=4s(另一解tA=8s 时A 车已停止运动,舍去) 对于B 车,则有 解得 A、B 两车分别经过x=16m 处的时间差 19.(2025·吉林·一模)某物理学习小组尝试用现代实验器材改进伽利略的经典斜面实验,如图甲所示, 他们让小球以某一设定好的初速度从固定斜面顶端 点滚下,经过 、 两个传感器,其中 传感器固定 在斜面底端,测出了 间的距离 及小球在 间运动的时间。改变 传感器的位置,多次重复实 验,计算机作出图像如图乙所示。下列说法正确的是( ) A.小球在斜面上运动的总时间为 B.小球在顶端 点的速度大小为 C.小球在斜面上运动的加速度大小为 D.固定斜面的长度为 【答案】B 【详解】A.由乙图可知0~2s 为实线,2s~6s 为虚线,所以小球从顶端O 到底端B 的总运动时间为2 s,A 错误; BCD.小球从 点滚下,做匀加速运动,而题目所给的距离 及时间都是 之间的,直接计算不方便, 运动具有可逆性,可转化成研究小球由B 点向上做匀减速运动 解得 由图乙可知 , ,故小球加速度大小为 ,C 错误; 小球从 点到 点 ,D 错误; 小球从 点到 点 ,B 正确。 故选B。 20.(2025·山西·模拟预测) 时刻,甲、乙两玩具赛车同时进入一段直线赛道(足够长),之后它们 在该赛道中运动的 图像如图所示。两车相遇前,从两车刚进入该赛道到两车相距最远的时间为 ( ) A.8s B.7s C.6s D.5s 【答案】D 【详解】根据 整理可得 结合题图可知,甲车的初速度大小、加速度大小分别为 , 同理,乙车的初速度大小、加速度大小分别为 , 当两车的速度相同时,两车相距最远,有 联立解得 故选D。


































































