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近几年的物理高考题越来越注重对图象的考察,而图象的种类也是越来越多,总结了多年的高考题目,出题概率比较高的是力学图象和电学图象。
一是力学图象的考察中,主要的图象有速度—时间图象、位移时间图象还有加速度时间图象。我们先来分析这三种图象的特点。
(1)位移—时间图象,目前的考试中只画直线运动的图象,所以所给出的图象中不论是直线还是曲线都是直线运动的。首先请学生观察图象获知信息。第一,可知位移随时间的变化。位移大于零在规定的正方向,小于零在负方向运行。第二,由图线的斜率可知速度的大小和方向,斜率为正则速度为正方向,斜率为负则速度为反方向。图线如果是曲线则斜率是变化的,表明速度是变化的,是变速的直线运动。
(2)速度—时间图象:是平时做题和考试中出现频率最高的图象,获得的信息也是最多的。但是此图象考察的仍是直线运动的。所以画出的图线不论是直线的还是曲线的,都只能是匀速的直线运动或是变速的直线运动。由速度时间图象:第一,可获知速度的大小和方向,大小可直接从图中读出,正负表示方向。第二,可由图线的斜率获知加速度的大小和方向。斜率为正,加速度为正;斜率为负,加速度为负;斜率相同,则加速度相同;斜率变化,则加速度变化。第三,可知位移的大小和方向,还可知路程的大小。由V—T图线和时间轴所包围的面积的大小可求出。所有面积之和为路程。正方向所围面积表示正方向行驶的路程,反方向面积表示反方向的路程,二者之差表示为位移的大小和方向,大于零位移为正,小于零位移为负。
(3)加速度时间图象:由此图象可知,加速度随时间变化关系。一般遇到的是两种图象,一种是匀速直线运动的,加速度为零,第二种是匀加速或匀减速运动的,加速度大于零或是小于零,是一条平行于时间轴的直线。如果加速度是变化的,则是加速度变化的运动,是变速的直线运动。还可由加速度与时间轴所包围的面积求出速度的变化量。由于加速度是由力产生的,所以此图象实际上也是力随时间变化关系的图象。可知作用在物体上的力是恒力还是变力,由此也可知物体的运动情况。
下面是高考题目中对这些图象的考察。
1.如图所示是一物体的s-t图象,则该物体在6 s内的路程是( )
<E:\123456\速读·上旬201602\Image\image11.png>
A.0 B.2 m C.4 m D.12 m
【解析】 做此题时首先要认真看清是什么图象坐标,其次不要把s-t图象当做物体运动的轨迹,s-t图象的斜率表示速度,该物体在6 s内的路程为(2+2+4+4) m=12 m,位移为零。
【答案】 D
2.(多选)如图所示是某质点做直线运动的v-t图象,由图可知这个质点的运动情况是( )
A.前5 s做的是匀速运动
B.5~15 s内做匀加速运动,加速度为1 m/s2
C.15~20 s内做匀减速运动,加速度为-3.2 m/s2
D.质点15 s末离出发点最远,20秒末回到出发点
【解析】首先看清是V—T图象, 由图象可知前5 s做的是匀速运动,A正确;5~15 s内做匀加速运动,加速度为0.8 m/s2,B错误;15~20 s内做匀减速运动,其加速度为- m/s2=-3.2 m/s2,C正确;此图象与时间轴的面积表示位移,由此可知质点在20 s末离出发点最远,质点一直做方向不变的直线运动,D错误.
【答案】 AC
在应用运动图象特别需要强调的三点注意
(1)无论是x-t图象还是v-t图象都只能描述直线运动.
(2)x-t图象和v-t图象都不表示物体运动的轨迹.
(3)x-t图象和v-t图象的形状由x与t、v与t的函数关系决定.
二是对电学图象的考察,其中考察最多的是电场线的图象和伏安特性图象。电场线的图象中,首先可由电场线的方向判断场源的正负,还可知电势的高低,沿电场线方向电势逐点降低。其次可由电场线的疏密程度判断电场的强弱,由此可知电场力的大小以及加速度的大小。
例如有一负电荷自电场中的A点自由释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的速度图象如图所示,则A、B所在电场区域的电场线分布可能是选项图中的( )
<E:\123456\速读·上旬201602\Image\image3.png>
【解析】 首先由v-t图象可知,负电荷的a和v均增加,负电荷由A向B运动,a是增大的,所以电荷应由电场线疏处向电场线密处运动,故EA <E:\123456\速读·上旬201602\Image\image4.png>
【答案】 B
2.对伏安特性图象的考察。
(1)导体的伏安特性曲线
用横轴表示电压,纵轴表示电流I,画出I-U关系图线.
A.线性元件:伏安特性曲线为通过坐标原点的直线的电学元件.
B.非线性元件:伏安特性曲线为曲线的电学元件,即非线性元件电流与电压不成正比.
(2)下面是对电源U-I图线与电阻U-I图线的比较:
电源的U—I图象,表示电源的路端电压随电路电流的变化关系,图象与坐标轴的交点表示:与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示电源短路电流,图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率。图线上每一点对应的U、I比值表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同。图线的斜率的大小表示内电阻r。
电阻U-I图像中,图像表述的物理量变化关系是电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系,图线与坐标轴交点表示的是过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零。图线上每一点坐标的乘积UI表示表示电阻消耗的功率。图线上每一点对应的U、I比值,表示此电阻的大小或图线的斜率的大小表示电阻大小。
例:某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是( )
<E:\123456\速读·上旬201602\Image\image5.png>
A.加5 V电压时,导体的电阻约是5 Ω
B.加12 V电压时,导体的电阻约是1.4 Ω
C.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小
D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断增大
【解析】 伏安特性曲线不是直线,但曲线上某一点的U与I的比值仍表示该点所对应的电阻值。导体在加5V电压时,U与I值为5 Ω,当电压增大时,U与I值增大即电阻增大。所以A正确。
【答案】 A
除了以上的力学图象和电学图象,还有很多图象,但是一定要学会看图象,要从图象中找出已知的物理量,并利用它找出各物理量之间的关系。并且在平常的学习中也要习惯于用图象解题,增强运用图象解决实际问题的能力。
一是力学图象的考察中,主要的图象有速度—时间图象、位移时间图象还有加速度时间图象。我们先来分析这三种图象的特点。
(1)位移—时间图象,目前的考试中只画直线运动的图象,所以所给出的图象中不论是直线还是曲线都是直线运动的。首先请学生观察图象获知信息。第一,可知位移随时间的变化。位移大于零在规定的正方向,小于零在负方向运行。第二,由图线的斜率可知速度的大小和方向,斜率为正则速度为正方向,斜率为负则速度为反方向。图线如果是曲线则斜率是变化的,表明速度是变化的,是变速的直线运动。
(2)速度—时间图象:是平时做题和考试中出现频率最高的图象,获得的信息也是最多的。但是此图象考察的仍是直线运动的。所以画出的图线不论是直线的还是曲线的,都只能是匀速的直线运动或是变速的直线运动。由速度时间图象:第一,可获知速度的大小和方向,大小可直接从图中读出,正负表示方向。第二,可由图线的斜率获知加速度的大小和方向。斜率为正,加速度为正;斜率为负,加速度为负;斜率相同,则加速度相同;斜率变化,则加速度变化。第三,可知位移的大小和方向,还可知路程的大小。由V—T图线和时间轴所包围的面积的大小可求出。所有面积之和为路程。正方向所围面积表示正方向行驶的路程,反方向面积表示反方向的路程,二者之差表示为位移的大小和方向,大于零位移为正,小于零位移为负。
(3)加速度时间图象:由此图象可知,加速度随时间变化关系。一般遇到的是两种图象,一种是匀速直线运动的,加速度为零,第二种是匀加速或匀减速运动的,加速度大于零或是小于零,是一条平行于时间轴的直线。如果加速度是变化的,则是加速度变化的运动,是变速的直线运动。还可由加速度与时间轴所包围的面积求出速度的变化量。由于加速度是由力产生的,所以此图象实际上也是力随时间变化关系的图象。可知作用在物体上的力是恒力还是变力,由此也可知物体的运动情况。
下面是高考题目中对这些图象的考察。
1.如图所示是一物体的s-t图象,则该物体在6 s内的路程是( )
<E:\123456\速读·上旬201602\Image\image11.png>
A.0 B.2 m C.4 m D.12 m
【解析】 做此题时首先要认真看清是什么图象坐标,其次不要把s-t图象当做物体运动的轨迹,s-t图象的斜率表示速度,该物体在6 s内的路程为(2+2+4+4) m=12 m,位移为零。
【答案】 D
2.(多选)如图所示是某质点做直线运动的v-t图象,由图可知这个质点的运动情况是( )
A.前5 s做的是匀速运动
B.5~15 s内做匀加速运动,加速度为1 m/s2
C.15~20 s内做匀减速运动,加速度为-3.2 m/s2
D.质点15 s末离出发点最远,20秒末回到出发点
【解析】首先看清是V—T图象, 由图象可知前5 s做的是匀速运动,A正确;5~15 s内做匀加速运动,加速度为0.8 m/s2,B错误;15~20 s内做匀减速运动,其加速度为- m/s2=-3.2 m/s2,C正确;此图象与时间轴的面积表示位移,由此可知质点在20 s末离出发点最远,质点一直做方向不变的直线运动,D错误.
【答案】 AC
在应用运动图象特别需要强调的三点注意
(1)无论是x-t图象还是v-t图象都只能描述直线运动.
(2)x-t图象和v-t图象都不表示物体运动的轨迹.
(3)x-t图象和v-t图象的形状由x与t、v与t的函数关系决定.
二是对电学图象的考察,其中考察最多的是电场线的图象和伏安特性图象。电场线的图象中,首先可由电场线的方向判断场源的正负,还可知电势的高低,沿电场线方向电势逐点降低。其次可由电场线的疏密程度判断电场的强弱,由此可知电场力的大小以及加速度的大小。
例如有一负电荷自电场中的A点自由释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的速度图象如图所示,则A、B所在电场区域的电场线分布可能是选项图中的( )
<E:\123456\速读·上旬201602\Image\image3.png>
【解析】 首先由v-t图象可知,负电荷的a和v均增加,负电荷由A向B运动,a是增大的,所以电荷应由电场线疏处向电场线密处运动,故EA
【答案】 B
2.对伏安特性图象的考察。
(1)导体的伏安特性曲线
用横轴表示电压,纵轴表示电流I,画出I-U关系图线.
A.线性元件:伏安特性曲线为通过坐标原点的直线的电学元件.
B.非线性元件:伏安特性曲线为曲线的电学元件,即非线性元件电流与电压不成正比.
(2)下面是对电源U-I图线与电阻U-I图线的比较:
电源的U—I图象,表示电源的路端电压随电路电流的变化关系,图象与坐标轴的交点表示:与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示电源短路电流,图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率。图线上每一点对应的U、I比值表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同。图线的斜率的大小表示内电阻r。
电阻U-I图像中,图像表述的物理量变化关系是电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系,图线与坐标轴交点表示的是过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零。图线上每一点坐标的乘积UI表示表示电阻消耗的功率。图线上每一点对应的U、I比值,表示此电阻的大小或图线的斜率的大小表示电阻大小。
例:某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是( )
<E:\123456\速读·上旬201602\Image\image5.png>
A.加5 V电压时,导体的电阻约是5 Ω
B.加12 V电压时,导体的电阻约是1.4 Ω
C.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小
D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断增大
【解析】 伏安特性曲线不是直线,但曲线上某一点的U与I的比值仍表示该点所对应的电阻值。导体在加5V电压时,U与I值为5 Ω,当电压增大时,U与I值增大即电阻增大。所以A正确。
【答案】 A
除了以上的力学图象和电学图象,还有很多图象,但是一定要学会看图象,要从图象中找出已知的物理量,并利用它找出各物理量之间的关系。并且在平常的学习中也要习惯于用图象解题,增强运用图象解决实际问题的能力。