重难点15 高中物理中常见的图像问题—2021年高考物理专练(新高考版)(解析版)

2021年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

重难点15 高中物理中常见的图像问题

【知识梳理】

（1）x -t 图象和v -t 图象都是对物体运动的一种描述，分别反映了做直线运动时的物体的位移（位置）x 和速度v 随时间t 变化的关系，并不表示物体的运动轨迹；

（2）通过x -t 图象可以知道某时刻运动物体的位置，以及在这一位置的运动情况，通过v -t 图象可以知道某时刻运动物体的速度，以及在这一时刻的运动情况；

（3）在x -t 图象中，若图线为平行于时间轴的直线，则表示物体处于静止状态，若图线为倾斜直线，则表示物体做匀速直线运动，直线的斜率表示了物体的运动速度，若图线为曲线，则表示物体做变速直线运动，曲线上某点切线的斜率表示物体在对应时刻的运动速度；

（4）在v -t 图象中，若图线为平行于时间轴的直线，则表示物体做匀速直线运动，若图线为倾斜直线，则表示物体做匀变速直线运动，直线的斜率表示了物体的运动的加速度，若图线为曲线，则表示物体做变加速直线运动，曲线上某点切线的斜率表示物体在对应时刻运动的加速度。

（5）几种特殊、相同形状的x -t 图象与v -t 图象的比较。

x -t 图象

v -t 图象

①表示从参考点开始的匀速直线运动（斜率表示速度v ）

①表示初速为零的匀加速直线运动（斜率表示加速

度a ）

②表示物体处于静止状态

②表示物体做匀速直线运动 ③表示物体向与规定的正方向相反的方向做匀速直线运动

③表示物体做匀减速直线运动

④交点横坐标表示三个运动质点相遇的时刻，纵坐标表示三个运动质点相遇时相对参考点的位移 ④交点表示三个运动质点速度相同的时刻 ⑤t 1时刻物体相对参考点的位移为x 1 ⑤t 1时刻物体的速度为v 1，图线下方的面积表示物体在0~t 1时间内的位移 纵截距表示初始位置 横截距表示回到参考点的时刻

纵截距表示初速度 横截距表示速度为零的时刻

（6）常见直线运动的运动图象的比较。

x -t 图象

v -t 图象 a -t 图象

② ①

③

④ ⑤

②

①

③

④ ⑤

匀速直线运动

v ＝常数 a ＝0

匀加速直线运动（v 0＞0，a ＞0）

a ＝常数

匀减速直线运动（v 0＞0，a ＜0）

a ＝常数

备注

图线（或点的切线）的斜率表示速度。 ①图线（或点的切线）的斜率表示加速度；

②图线与时间轴所围的面积表示位移，图线分布在时间轴的上方，面积为正值，图

线分布在时间轴的下方，面积为负值。

图线与时间轴所围的面积表示速度变化量。

需要强调的是：在分析物理图象时，图象中的斜率、截距、图线与轴所围面积等，往往都是描述和解决物理问题的重要手段。

（一）读图六点关注 1．坐标轴

弄清两个坐标轴表示的物理量。注意坐标原点是否从零开始；注意纵轴物理量为矢量情况时，横轴以上表示此物理量为正，横轴以下表示此物理量为负。

2．图线形状

注意观察图像形状是直线、曲线还是折线等，从而弄清图像所反映的两个物理量之间的关系，明确图像反映的物理意义。

3．斜率的意义

图线某点的斜率表示一个物理量随另一个物理量的变化率，大小等于两个物理量增量的比值。 （1）x -t 图像中两点连线的斜率表示这段时间的平均速度，某一点切线的斜率表示这一时刻的瞬时速度。v -t 图像中两点连线的斜率表示这段时间内的平均加速度，某一点切线的斜率表示这一时刻的加速度。

（2）W -l 图像的斜率表示外力的大小。 （3）φ -x 图像的斜率表示电场强度的大小。

（4）Φ -t 图像的斜率表示单匝线圈产生的电动势大小。 4．面积的意义

图线与横轴所围的面积常代表一个物理量，这个物理量往往表示纵、横坐标所表示的物理量的乘积的物理意义。

抛物线

抛物线

（1）v -t图像与t轴所围面积表示这段时间内质点的位移。

（2）a -t图像与t轴所围面积表示这段时间内质点速度的变化。

（3）F-x图像与x轴所围面积表示这段位移内力F所做的功。

（4）E-x图像与x轴所围面积表示这段位移两端的电势差。

（5）i -t图像与t轴所围面积表示这段时间内移动的电荷量。

5．交点、拐点的意义

（1）图线与坐标轴的交点坐标的含义与图像有关，如x -t图线与x轴交点纵坐标表示开始计时的位置，而v -t图线与v轴交点的纵坐标表示质点的初速度。

（2）拐点表示图像的斜率大小或方向发生突变。

（3）同一坐标系中不同图像的交点表示具有相同的物理量，如x-t图线交点表示此刻相遇（在同一位置），v-t图线的交点表示此刻物体速度相同。

6．坐标单位和数量级

在识图和用图时，一定要看清坐标轴的单位和数量级，如m、cm、×10－3m等。

（二）突破三类题型

1．图像选择类

（1）依据某一物理过程，设计某一物理量随时间（或位移、高度、速度等）变化的几个图像或此物理过程中某几个物理量随某一量的变化图像，从中判断其正误。

（2）解决该类问题一般依据物理过程，运用对应规律，确定某物理量的变化情况，从而判断选项的正确与否。

2．图像规律类

（1）该类问题一般由某一图像提出几个结论，通过分析、判断或简单计算确定结论的正误。

（2）解决该类问题应对图像描述的物理过程，运用该过程遵循的规律做出判断。特别对非常规图像，一般由遵循的规律推导出相应的函数表达式，进一步确定截距、交点、斜率、面积等的意义，从而对结论做出判断。

3．图像信息类

（1）一般在解答题中，对某一物理情景给出某一物理量的具体变化图像，由图像提取相关信息从而对问题做出分析解答。

（2）解决此类问题时要根据物理情景中遵循的规律，由图像提取信息和有关数据，根据对应的规律公式对问题做出正确的解答。

【命题特点】

这类试题在考查题型上，通常基本以选择题的形式出现，极个别情况下会出现在计算题中以考查识图、读图的能力，难度一般不大；在考查内容上一般以x-t图象、v-t图象的形式出现，少数情况下会出现a-t图象、x-v图象等不常见的运动图象，着重考查对基本概念和基本规律的理解与应用，以