【三维设计】2020高中物理二轮专题检测21：巧妙解答物理图像选择题(含解析)

专题检测（二十一） 巧妙解答物理图像选择题1.两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在0～0.40 s 时间内的v -t 图像如图所示。

若仅在两物体之间存在相互作用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t 1分别为( ) A.13和0.30 s B ．3和0.30 s C.13和0.28 s D ．3和0.28 s解析：选B 根据图像的特点可知甲做匀加速直线运动，乙做匀减速直线运动。

根据a＝Δv Δt ，得3a 甲＝a 乙，根据牛顿第二定律有F m 甲＝13×F m 乙，得m 甲m 乙＝3，由a 乙＝40.40 m/s 2＝10 m/s 2＝10.40－t 1，得t 1＝0.30 s ，B 正确。

2.[多选]一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，合外力方向不变，大小随时间的变化如图所示。

设该物体在t 0和2t 0时刻相对于出发点的位移分别是x 1和x 2，速度分别是v 1和v 2，合外力从开始至t 0时刻做的功是W 1，从t 0至2t 0时刻做的功是W 2，则( )A ．x 2＝5x 1 v 2＝3v 1B ．x 1＝9x 2 v 2＝5v 1C ．x 2＝5x 1 W 2＝8W 1D ．v 2＝3v 1 W 2＝9W 1解析：选AC 根据F -t 图像面积意义和动量定理有m v 1＝F 0t 0，m v 2＝F 0t 0＋2F 0t 0，则v 2＝3v 1；应用位移公式知x 1＝v 12t 0，x 2＝v 1＋v 22t 0＋v 12t 0，则x 2＝5x 1，B 错误，A 正确；在第一个t 0内对物体应用动能定理有W 1＝m v 122，在第二个t 0内对物体应用动能定理有W 2＝m v 222－m v 122，则W 2＝8W 1，D 错误，C 正确。

3．(2018届高三·焦作六校联考)两带电荷量分别为q 和－q 的点电荷放在x 轴上，相距为L ，能正确反映两点电荷连线上场强大小E 与x 关系的是选项图中的( )解析：选A 由等量异种点电荷的电场强度的分布规律可知，在两点电荷连线中点处电场强度最小，但不为零，从两点电荷向中点电场强度逐渐减小，因此A 正确。

4.某物体做直线运动的v -t 图像如图所示，据此判断选项图(F 表示物体所受合力，x 表示物体的位移)中正确的是( )解析：选B 由题图可知前2 s 物体做初速度为零的匀加速直线运动，所以前2 s 受力恒定，2～4 s 做正方向匀减速直线运动，所以受力为负，且恒定，4～6 s 做负方向匀加速直线运动，所以受力为负，恒定，6～8 s 做负方向匀减速直线运动，所以受力为正，恒定，综上分析B 正确。

5.如图为测量某电源电动势和内阻时得到的U -I 图线。

用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V 。

则该电路可能为( )解析：选B 由U -I 图线可知该电源的电动势为6 V ，内阻为0.5 Ω。

由所得数据和电路连接方式易得，A 中的路端电压为4 V ，B 中的路端电压为4.8 V ，C 中的路端电压约为5.7 V ，D 中的路端电压为5.4 V ，选项B 正确。

6.[多选]在x 轴上存在一水平方向的电场，一质量m ＝2 kg 的带电小球只在电场力的作用下，沿光滑绝缘的水平面从x 0＝7 m 处开始以初速度v 0＝2 m/s 向x 轴负方向运动。

小球电势能E p 随位置x 的变化关系如图所示，则下列说法正确的是( )A ．在x 0＝7 m 处电场强度为零B ．在x ＝4 m 处电场强度为零C ．小球运动的范围为x ≥1 m 且小球可以通过x ＝9 m 处D ．小球运动的最大速度v m ＝2 2 m/s解析：选BCD 因为E p ＝qφ，所以电场力F ＝q ⎪⎪⎪⎪ΔφΔx ，则电场强度E ＝ΔE p q Δx，即在x 0＝7 m 处，ΔE p Δx >0，即电场强度E ≠ 0 ，在x 0＝4 m 处，ΔE p Δx＝0，即电场强度E ＝0，A 错误，B 正确；小球的初动能为E k ＝ 12m v 02＝4 J ，在x 0＝7 m 处时，小球的电势能为0，故在7 m 处时小球的总能量E ＝E p ＋E k ＝4 J ，故小球向左最远运动到x ＝1 m 处，向右运动到x ＝9 m 处时小球的电势能为2 J ，故小球可以通过x ＝9 m 处，C 正确；由题图可知，在x ＝4 m 处时小球的电势能最低，故此时动能最大，即此时小球的最大动能为E 4＝8 J ，最大速度为2 2 m/s ，D 正确。

7．[多选]如图甲所示，在距离地面高度为h ＝0.80 m 的平台上有一轻质弹簧，其左端固定于竖直挡板上，右端与质量m ＝0.50 kg 、可看作质点的物块相接触(不粘连)，OA 段粗糙且长度等于弹簧原长，其余位置均无阻力作用。

物块开始静止于A 点，与OA 段的动摩擦因数μ＝0.50。

现对物块施加一个水平向左的外力F ，大小随位移x 变化关系如图乙所示。

物块向左运动x ＝0.40 m 到达B 点，到达B 点时速度为零，随即撤去外力F ，物块在弹簧弹力作用下向右运动，从M 点离开平台，落到地面上N 点，取g ＝10 m/s 2，则下列说法正确的是( )A ．弹簧被压缩过程中外力F 做的功为6.0 JB ．弹簧被压缩过程中具有的最大弹性势能为6.0 JC ．整个运动过程中克服摩擦力做功为4.0 JD ．MN 的水平距离为1.6 m解析：选AD 根据F -x 图像与坐标轴所围的面积表示力F 做的功，则弹簧被压缩过程中外力F 做的功为 W F ＝6＋182×0.2 J ＋18×0.2 J ＝6.0 J ，A 正确；物块向左运动的过程中，克服摩擦力做功W f ＝μmgx ＝1.0 J ，根据能量守恒可知，弹簧被压缩过程中最大弹性势能为 E p ＝W F －W f ＝5.0 J ，B 错误；整个运动过程中克服摩擦力做功为 W f 总＝2μmgx ＝2.0 J ，C错误；设物块离开M 点时的速度为v ，对整个过程由能量守恒得：12m v 2＝W F －W f 总，解得v ＝4 m/s ，物块离开M 点后做平抛运动，则有h ＝12gt 2，x ＝v t ，解得x ＝1.6 m ，D 正确。

8.如图所示，两个等量异种点电荷，关于原点O 对称放置，下列能正确描述其位于x 轴上的电场或电势分布随位置x 变化规律正确的是( )解析：选A由两个等量异号电荷的电场线分布图，结合“沿电场线方向电势降低”，可知从左侧无穷远处向右，电势从零逐渐升高，正电荷所在位置处最高，然后电势再减小，O点处电势为零，故O点右侧电势为负，同理到达负电荷时电势最小，且电势为负，从负电荷向右，电势开始升高，直到无穷远处电势为零，A正确，B错误；根据电场线的疏密表示场强的大小可知，从正电荷到负电荷，电场强度先减小后增大，但O点的电场强度不为零，故C、D错误。

9.如图所示，abcd为一边长为l的正方形导线框，导线框位于光滑水平面内，其右侧为一匀强磁场区域，磁场的边界与线框的cd边平行，磁场区域的宽度为2l，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。

线框在一垂直于cd边的水平恒定拉力F作用下沿水平方向运动，直至通过磁场区域。

cd边刚进入磁场时记为x＝0，线框开始匀速运动。

线框中电流沿逆时针时为正，则导线框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，a、b两端的电压U ab及导线框中的电流i随cd边的位置坐标x变化的图线可能是()解析：选C线框进入磁场的过程做匀速运动，感应电动势E＝Bl v恒定，线框中的电流大小恒定，方向沿逆时针方向，a、b两端的电压U ab＝Bl v4；线框完全在磁场中运动时，穿过闭合电路的磁通量不变，线框中感应电流为零，做匀加速运动，ab边两端的电压U ab ＝Bl v不断增大，U ab与位移x不是线性关系；线框离开磁场，做减速运动，加速度逐渐减小，线框刚好完全离开磁场时，速度大于或等于匀速运动时的速度，不可能为零，故此时电流也不可能为零，故C正确，A、B、D错误。

10.一质点做直线运动，其运动的位移x跟时间t的比值xt与时间t的关系图线为一条过原点的倾斜直线，如图所示。

由图可知，t＝2 s时质点的速度大小为( )A ．2 m/sB ．4 m/sC ．6 m/sD ．8 m/s解析：选B 由题图得x t ＝t ，由位移公式x ＝v 0t ＋12at 2得x t ＝v 0＋12at ，对比两式得v 0＝0，a ＝2 m/s 2，即质点做匀加速直线运动。

故t ＝2 s 时的速度大小为v ＝at ＝4 m/s 。

故B 正确。

11.如图所示，一劲度系数为k 的轻质弹簧上端固定，下端连一质量为m 的物块A ，A 放在质量也为m 的托盘B 上，以F N 表示B 对A 的作用力，x 表示弹簧的伸长量。

初始时，在竖直向上的力F 作用下系统静止，且弹簧处于自然状态(x ＝0)。

现改变力F 的大小，使B 以g 2的加速度匀加速向下运动(g 为重力加速度，空气阻力不计)，此过程中F N 或F 随x 变化的图像正确的是( )解析：选D 当弹簧的弹力增大到mg 2时，物块和托盘间的压力为零，在此之前，二者之间的压力由开始运动时的mg 2线性减小到零，力F 由开始运动时的mg 线性减小到mg 2；此后托盘与物块分离，力F 保持mg 2不变，故D 正确。

12．[多选]图甲是张明同学站在压力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，点P 是他的重心位置。

图乙是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图线。

两图中a ～g 各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。

取重力加速度g ＝10 m/s 2。

根据图像分析可知( )A ．张明的重力为1 500 NB ．c 点位置张明处于失重状态C ．e 点位置张明处于超重状态D ．张明在d 点的加速度大于在f 点的加速度解析：选CD 张明处于平衡状态，张明对传感器的压力是500 N ，故张明的重力也是500 N ，A 错误；c 点时张明对传感器的压力大于重力，处于超重状态，B 错误；e 点时张明对传感器的压力大于重力，处于超重状态，C 正确；张明在d 点：a 1＝F d －G m ＝20 m/s 2。

在f 点：a 2＝G －0m＝10 m/s 2，可知在d 点的加速度大于在f 点的加速度，D 正确。

13．[多选]如图甲所示，小物块静止在倾角θ＝37°的粗糙斜面上。

现对物块施加一个沿斜面向下的推力F ，力F 的大小随时间t 的变化情况如图乙所示，物块的速率v 随时间t 的变化规律如图丙所示，取sin 37°＝0.6、cos 37°＝0.8，重力加速度取g ＝10 m/s 2，下列说法正确的是( )A ．物块的质量为1 kgB ．物块与斜面间的动摩擦因数为0.7C ．0～3 s 内力F 做功的平均功率为0.32 WD ．0～3 s 内物体克服摩擦力做的功为5.12 J解析：选AD 由速度图像知，在1～3 s 内F ＝0.8 N ，物块做匀加速运动，且a ＝0.4 m/s 2，由牛顿第二定律有F ＋mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，在3～4 s 内F ＝0.4 N ，物块匀速运动，受力平衡有F ＝μmg cos θ－mg sin θ，联立得m ＝1 kg ，μ＝0.8，故A 正确，B 错误；在0～1 s内物块静止，F 不做功，在1～3 s 内F ＝0.8 N ，位移x ＝12at 2＝0.8 m ，在0～3 s 内F 做功的平均功率为：P ＝W t ＝Fx t ＝0.8×0.83W ≈0.213 W ，C 错误；在0～3 s 内物块克服摩擦力做的功W f ＝μmg cos θ·x ＝5.12 J ，D 正确。