高中物理中常見(jiàn)的圖像問(wèn)題-2021年高考物理（新高考版）（解析版）

2021年高考物理【熱點(diǎn)?重點(diǎn)?難點(diǎn)】專(zhuān)練(新高考專(zhuān)用)

重難點(diǎn)15高中物理中常見(jiàn)的圖像問(wèn)題

【知識(shí)梳理】

(l)x-r圖象和v-t圖象都是對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的一種描述，分別反映了做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的物體的位移(位

置)x和速度v隨時(shí)間r變化的關(guān)系，并不表示物體的運(yùn)動(dòng)軌跡；

(2)通過(guò)x-r圖象可以知道某時(shí)刻運(yùn)動(dòng)物體的位置，以及在這一位置的運(yùn)動(dòng)情況，通過(guò)沙圖象

可以知道某時(shí)刻運(yùn)動(dòng)物體的速度，以及在這一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況；

(3)在XY圖象中，若圖線為平行于時(shí)間軸的直線，則表示物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，若圖線為傾斜

直線，則表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直線的斜率表示了物體的運(yùn)動(dòng)速度，若圖線為曲線，則表示物

體做變速直線運(yùn)動(dòng)，曲線上某點(diǎn)切線的斜率表示物體在對(duì)應(yīng)時(shí)刻.的運(yùn)動(dòng)速度；

(4)在修圖象中，若圖線為平行于時(shí)間軸的直線，則表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若圖線為傾

斜直線，則表示物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，直線的斜率表示了物體的運(yùn)動(dòng)的加速度，若圖線為曲線，

則表示物體做變加速直線運(yùn)動(dòng)，曲線上某點(diǎn)切線的斜率表示物體在對(duì)應(yīng)時(shí)刻運(yùn)動(dòng)的加速度。

(5)兒種特殊、相同形狀的XY圖象與VY圖象的比較。

x-f圖象圖象

F始而勻速直線運(yùn)動(dòng)(斜率表示速

①表示從參考點(diǎn)于①表示初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)(斜率表示加速

度￥)度。)

②表示物體處于靜止?fàn)顟B(tài)②表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)

③表示物體向與規(guī)定的正方向相反的方向做勻速

③表示物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)

直線運(yùn)動(dòng)

④交點(diǎn)橫坐標(biāo)表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)相遇的時(shí)刻，縱坐

④交點(diǎn)表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)速度相同的時(shí)刻

標(biāo)表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)相遇時(shí)相對(duì)參考點(diǎn)的位移

⑤”時(shí)刻物體的速度為也，圖線下方的面積表示物

⑤”時(shí)刻物體相對(duì)參考點(diǎn)的位移為不

體在0~力時(shí)間內(nèi)的位移

縱截距表示初始位置縱截距表示初速度

橫截距表示回到參考點(diǎn)的時(shí)刻橫截距表示速度為零的時(shí)刻

(6)常見(jiàn)直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)圖象的比較。

x-t圖象v-t圖象a-t圖象

Va

勻速直線運(yùn)動(dòng)00

]-------'t

片常數(shù)a=0

v=v^+at

勻加速直線運(yùn)動(dòng)二

(vo>O,。>0)A]=at

I,〃=常數(shù)

勻減速直線運(yùn)動(dòng)=%+w

=

(v0>0,a<0)

。=常數(shù)

①圖線(或點(diǎn)的切線)的斜率表示加速度；

圖線與時(shí)間軸所圍

圖線(或點(diǎn)的切線)②圖線與時(shí)間軸所圍的面積表示位移，圖

備注的面積表示速度變

的斜率表示速度。線分布在時(shí)間軸的上方，面積為正值，圖

化量。

線分布在時(shí)間軸的下方，面積為負(fù)值。

需要強(qiáng)調(diào)的是：在分析物理圖象時(shí)，圖象中的斜率、截距、圖線與軸所圍面積等，往往都是描

述和解決物理問(wèn)題的重要手段。

(一)讀圖六點(diǎn)關(guān)注

I.坐標(biāo)軸

弄清兩個(gè)坐標(biāo)軸表示的物理量。注意坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零開(kāi)始；注意縱軸物理量為矢量情況時(shí)，

橫軸以上表示此物理量為正，橫軸以下表示此物理量為負(fù)。

2.圖線形狀

注意觀察圖像形狀是直線、曲線還是折線等，從而弄清圖像所反映的兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，

明確圖像反映的物理意義。

3.斜率的意義

圖線某點(diǎn)的斜率表示一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化率，大小等于兩個(gè)物理量增量的比值。

(1)XY圖像中兩點(diǎn)連線的斜率表示這段時(shí)間的平均速度，某一點(diǎn)切線的斜率表示這一時(shí)刻的

瞬時(shí)速度。回圖像中兩點(diǎn)連線的斜率表示這段時(shí)間內(nèi)的平均加速度，某一點(diǎn)切線的斜率表示這一時(shí)

刻的加速度。

(2)W-/圖像的斜率表示外力的大小。

(3)夕-x圖像的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。

(4)o-r圖像的斜率表示單匝線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小。

4.面積的意義

圖線與橫軸所圍的面積常代表一個(gè)物理量，這個(gè)物理量往往表示縱、橫坐標(biāo)所表示的物理量的

乘-積的物理意義。

(1)v-t圖像與J軸所圍面積表示這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移。

(2)a-f圖像與，軸所圍面積表示這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)速度的變化。

(3)F-x圖像與x軸所圍面積表示這段位移內(nèi)力下所做的功。

(4)E-x圖像與x軸所圍面積表示這段位移兩端的電勢(shì)差。

(5)i-t圖像與，軸所圍面積表示這段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的電荷量。

5.交點(diǎn)、拐點(diǎn)的意義

(1)圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo)的含義與圖像有關(guān)，如X1圖線與x軸交點(diǎn)縱坐標(biāo)表示開(kāi)始計(jì)時(shí)

的位置，而v-t圖線與v軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示質(zhì)點(diǎn)的初速度。

(2)拐點(diǎn)表示圖像的斜率大小或方向發(fā)生突變。

(3)同一坐標(biāo)系中不同圖像的交點(diǎn)表示具有相同的物理量，如XI圖線交點(diǎn)表示此刻相遇(在

同一位置)，V1圖線的交點(diǎn)表示此刻物體速度相同。

6.坐標(biāo)單位和數(shù)量級(jí)

在識(shí)圖和用圖時(shí)，一定要看清坐標(biāo)軸的單位和數(shù)量級(jí)，如m、cm、xlO^m等。

(-)突破三類(lèi)題型

1.圖像選擇類(lèi)

(1)依據(jù)某一物理過(guò)程，設(shè)計(jì)某一物理量隨時(shí)間(或位移、高度、速度等)變化的幾個(gè)圖像或

此物理過(guò)程中某幾個(gè)物理量隨某一量的變化圖像，從中判斷其正誤。

(2)解決該類(lèi)問(wèn)題一般依據(jù)物理過(guò)程，運(yùn)用對(duì)應(yīng)規(guī)律，確定某物理量的變化情況，從而判斷選

項(xiàng)的正確與否。

2.圖像規(guī)律類(lèi)

(1)該類(lèi)問(wèn)題一般由某一圖像提出幾個(gè)結(jié)論，通過(guò)分析、判斷或簡(jiǎn)單計(jì)算確定結(jié)論的正誤。

(2)解決該類(lèi)問(wèn)題應(yīng)對(duì)圖像描述的物理過(guò)程，運(yùn)用該過(guò)程遵循的規(guī)律做出判斷。特別對(duì)非常規(guī)

圖像，一般由遵循的規(guī)律推導(dǎo)出相.應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)一步確定截距、交點(diǎn)、斜率、面積等的意義,

從而對(duì)結(jié)論做出判斷。

3.圖像信息類(lèi)

(1)一般在解答題中，對(duì)某一物理情景給出某一物理量的具體變化圖像，由圖像提取相關(guān)信息

從而對(duì)問(wèn)題做出分析解答。

(2)解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)要根據(jù)物理情景中遵循的規(guī)律，由圖像提取信息和有關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)對(duì)應(yīng)的規(guī)律

公式對(duì)問(wèn)題做出正確的解答。

【命題特點(diǎn)】

這類(lèi)試題在考查題型上，通?；疽赃x擇題的形式出現(xiàn)，極個(gè)別情況下會(huì)出現(xiàn)在計(jì)算題中以考查識(shí)

圖、讀圖的能力，難度一般不大；在考查內(nèi)容上一般以x-r圖象、圖象的形式出現(xiàn)，少數(shù)情況下

會(huì)出現(xiàn)圖象、X-V圖象等不常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)圖象，著重考查對(duì)基本概念和基本規(guī)律的理解與應(yīng)用，以

及讀.圖、識(shí)圖、畫(huà)圖、用圖的能力。

【限時(shí)檢測(cè)】（建議用時(shí)：30分鐘）

一、單選題

1.（2021?安徽蕪湖市?高三期末）如圖甲所示，一質(zhì)點(diǎn)以初速度vo=12m/s從固定斜面底端A處沖上

斜面，到達(dá)C處時(shí)速度恰好為零，滑塊上滑的M圖像如圖乙所示。已知斜而AB段粗糙程度均勻，

BC段光滑，滑塊在A8段的加速度大小是BC段加速度大小的三倍。則AC段的長(zhǎng)度為（）

AO12tls

圖甲圖乙

A.7.5mB.8mC.9mD.10m

【答案】c

【解析】

由題可得

；3*0一以

得

=3m/s

根據(jù)v-t圖像的面積表示位移,則可得AC段的長(zhǎng)度

x=U12m+'x3xlm=9r

n

故選Co

2.（2021?全國(guó)高三專(zhuān)題練習(xí)）如圖所示的x-t圖像和丫一，圖像中，給出的四條曲線1、2、3、4,

分別代表四個(gè)不同物體的運(yùn)動(dòng)情況，關(guān)于它們的物理意義，下列描述正確的是（）

A.曲線1表示物體做曲線運(yùn)動(dòng)

B.尤一［圖像中，干時(shí)刻心V2

C.v-t圖像中0至f3時(shí)間內(nèi)物體3和物體4的平均速度大小相等

D.兩圖像中，攵、〃時(shí)刻分別表示物體2、4開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)

【答案】B

【解析】

A.曲線1表示物體做加速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；

B.xf圖像中，八時(shí)刻兩圖線的斜率表示物體的速度，故P|>V2,B正確；

C.V-f圖像中0至￡3時(shí)間內(nèi)物體3和物體4的位移為圖線下方與時(shí)間軸間的面積，即S3<S4,故物

體3的平均速度較小，C錯(cuò)誤；

D.x-t圖像中「2時(shí)刻表示物體2開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)，V-t圖像中加時(shí)刻表示物體4從加速開(kāi)始變成減

速，D錯(cuò)誤。

故選Bo

3.（2021?全國(guó)高三專(zhuān)題練習(xí)）新型冠狀病毒引發(fā)的肺炎疫情，受到舉國(guó)上下極大關(guān)注。在這場(chǎng)生死

時(shí)速的戰(zhàn)“疫”中，武漢部分醫(yī)院出現(xiàn)了一批特殊的“工作人員”——人工智能機(jī)器人。它們靈活地穿

梭在醫(yī)院的隔離區(qū)，擔(dān)負(fù)起為患者送餐、送藥等職責(zé)。現(xiàn)有機(jī)器人“小易”在醫(yī)護(hù)人員選擇配送目的

地后，就開(kāi)始沿著測(cè)算的路徑出發(fā)，在加速啟動(dòng)的過(guò)程中“小易”發(fā)現(xiàn)正前方站有一個(gè)人，立即制動(dòng)

減速，恰好在人前停下。"小易'’從靜止出發(fā)到減速停止的修圖像如圖所示，可視為兩段勻變速直線

運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)總時(shí)間為L(zhǎng)6s,行駛過(guò)程的最大速度是5m/s。已知減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小是加速運(yùn)動(dòng)的

加速度大小的3倍，“小易”（含藥物）的總質(zhì)量，〃=60kg,運(yùn)動(dòng)過(guò)程始終受到恒定的阻力R=20N,

則下列說(shuō)法正確的是（）

A.“小易”加速過(guò)程與減速過(guò)程的加速度大小分別為wm/s?和25m/s2

B.“小易”從靜止出發(fā)到減速停止的總位移大小為6m

C.啟動(dòng)過(guò)程的牽引力大小為270N

D.制動(dòng)過(guò)程的制動(dòng)力大小為750N

【答案】C

【解析】

A.設(shè)加速運(yùn)動(dòng)與減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別是fl、f2,位移分別是XI、X2,加速度大小分別為。1、02,最

大速度為Vm,總時(shí)間是f，總位移是X，則加速階段

減速階段

Vm=a2t2

由題可知

。2=3。1

t=t\+12

解得

A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B.由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律知

v

m

=-

2fl

v

m-

2t2

X-X\+X2

解得

x=4m

B項(xiàng)錯(cuò)誤；

CD.對(duì)加速過(guò)程與減速過(guò)程分別由牛頓第二定律有

F\-Ff=nui\

F2+F尸ms

解得

Fi=270N

F2=730N

C項(xiàng)正確；D項(xiàng)錯(cuò)誤；

故選C。

4.（2021.全國(guó)高三專(zhuān)題練習(xí)）一質(zhì)量為2kg的質(zhì)點(diǎn)在水平力廠的作用下沿粗糙的水平面做直線運(yùn)動(dòng)

的7圖像如圖所示，已知滑動(dòng)摩擦力恒為2N,則（）

A.4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移為10m

B.前2s內(nèi)和后2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小之比為4：1

C.4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的平均速度大小為3m/s

D.前2s內(nèi)和后2s內(nèi)力產(chǎn)的大小之比為4：1

【答案】B

【解析】

BD.由圖像的斜率可得，前2s內(nèi)和后2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小分別為4m/s2和lm/s2,由牛頓第二定

律有

F\+f=ma

F2-f=nui2

可得

Fi=6N,F2=4N

B項(xiàng)正確；D項(xiàng)錯(cuò)誤；

AC.由圖像的面積可得4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移為6m,平均速度為1.5m/s,AC兩項(xiàng)錯(cuò)誤；

故選B。

二、多選題

5.（2021.全國(guó)高三專(zhuān)題練習(xí)）如圖甲所示，物塊的質(zhì)量加=1依，初速度%=10m/s,在一水平向

左的恒力F作用下從。點(diǎn)沿粗糙的水平面向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻恒力尸突然反向，整個(gè)過(guò)程中物塊速度

的平方隨位置坐標(biāo)變化的關(guān)系圖像如圖乙所示（g=10m/s2）（）

A.0~5s內(nèi)物塊做勻減速運(yùn)動(dòng)

B.在，=Is時(shí)刻恒力E反向

C.恒力F大小為10N

D.物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3

【答案】BD

【解析】

CD.物體勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為

v2100....

a.=——=?——?m/s2=1Om/s2

12sl10

勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為

v'264,,

a、=--=------m/s-=4m/s-

-2S22X8

根據(jù)牛頓第二定律得

F-f=ma2

聯(lián)立兩式解得

F=7N,/=3N

則動(dòng)摩擦因數(shù)為

f3

ju=--=—=0.3

mg10

故C錯(cuò)誤，D正確;

AB.物體勻減速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

v10,

t.=—=—S=1S

1%10

即在0-Is內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，Is后恒力F反向，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；故B正確，A錯(cuò)誤。

故選BDo

6.（2021?全國(guó)高三專(zhuān)題練習(xí)）如圖所示，a、b兩條直線分別描述兩個(gè)物體的速度-時(shí)間圖象。下列

說(shuō)法中正確的是（）

A.8s時(shí)兩物體的瞬時(shí)速度相等

B.“出發(fā)后8s追上6

C.在前8s內(nèi)，a的位移比匕的位移大

D.。的加速度比b的加速度大

【答案】AD

【解析】

A.由圖看出，8s時(shí)兩物體的瞬時(shí)速度相等，故A正確；

BC.前8s內(nèi)，。圖線的“面積”小于匕圖線的“面積”，說(shuō)明。的位移比人的位移小，但由于兩物體出

發(fā)點(diǎn)的位置關(guān)系未知，無(wú)法判斷。能否追上從故BC錯(cuò)誤；

D.〃的斜率大于。的斜率，則a的加速度比方的加速度大，故D正確。

故選AD。

三、解答題

7.（2020.黑龍江高三月考）如圖1所示，f=0時(shí)，質(zhì)量為0.5kg的物體從傾角a=37。的斜面上A

點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后進(jìn)入水平面（經(jīng)過(guò)B點(diǎn)前后速度大小不變），最后停在C點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)

過(guò)程中速度的大小隨時(shí)間的關(guān)系如圖2所示（重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8）

求：

（1）物體在斜面上的加速度a\和在水平面上的加速度“2；

（2）經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間物體恰好停在C點(diǎn)？

（3）物體通過(guò)的總路程是多少？

【答案】(l)2m/s2,4m/s2；(2)10s；(3)66.7m

【解析】

(1)由圖像可得物體在水平面上

Av

a,=—=2m/s2

在斜面上

Av..2

ax-——=4m/s

(2)6秒時(shí)的速度

v6=8m/s

由

v8

r=—6—s=4s

a22

則經(jīng)過(guò)時(shí)間

tc=〃+，=10s

物體恰好停在C點(diǎn);

(3)設(shè)B點(diǎn)速度為v,則

v

代人得

「竺襁

3

由

Vr

s=-t=66.7m

2rc

8.(2021?全國(guó)高三專(zhuān)題練習(xí))如圖所示