適用于新高考新教材2024版高考物理二輪復(fù)習(xí)第二編題型方法指導(dǎo)專題2數(shù)學(xué)方法和物理圖像要點(diǎn)2圖像在物理問(wèn)題中的應(yīng)用課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

針對(duì)訓(xùn)練1(2023山東模擬預(yù)測(cè))甲、乙兩車在同一條平直公路上運(yùn)動(dòng),其x-t圖像如圖所示,已知甲車做勻變速直線運(yùn)動(dòng),其余數(shù)據(jù)已在圖中標(biāo)出。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知(　　)A.t=2 s時(shí)刻,甲、乙兩車速度大小相等B.0~2 s內(nèi),甲車位移等于乙車位移C.甲車的初速度大小為2 m/sD.相遇之前,t=0.75 s時(shí)兩車相距最遠(yuǎn)
解析在x-t圖像中,圖線的斜率表示速度,由題圖可知,t=2 s時(shí)刻甲車的速度大于乙車的速度,故A錯(cuò)誤;由題圖知,甲車位移為8 m,乙車位移為6 m,甲車位移大于乙車位移,故B錯(cuò)誤;甲車的位移表達(dá)式為x=v0t+ a1t2+x0,將(0,-2)、(1,0)、(2,6)代入上式,解得x0=-2 m,v0=0,a1=4 m/s2,故C錯(cuò)誤;由乙車圖線可知,乙車做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為3 m/s,兩車速度相同時(shí),兩車相距最遠(yuǎn),即v甲=v乙=3 m/s,t= =0.75 s,故D正確。
針對(duì)訓(xùn)練2(2023河北唐山三模)跳水比賽中,從運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)跳板開(kāi)始計(jì)時(shí),跳水過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員重心的v-t圖像如圖所示,不計(jì)空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2,運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)軌跡視為直線。則下列說(shuō)法正確的是(　　)A.運(yùn)動(dòng)員在入水前做的是自由落體運(yùn)動(dòng)B.運(yùn)動(dòng)員在t=2 s時(shí)已浮出水面C.運(yùn)動(dòng)員在1~2 s內(nèi)的位移大小約為8 mD.運(yùn)動(dòng)員雙腳離開(kāi)跳板后重心上升的高度為0.2 m
解析運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)跳板時(shí),有向上的初速度,則運(yùn)動(dòng)員在入水前做的不是自由落體運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員在t=2 s時(shí)速度為0,運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),即入水最深處,故B錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員在0.2~1 s內(nèi)做自由落體運(yùn)動(dòng),由公式v=gt可得,t=1 s時(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度為v=8 m/s,若運(yùn)動(dòng)員在1~2 s內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng),v-t圖像如圖所示
由v-t圖像中面積表示位移可知,此時(shí),運(yùn)動(dòng)員在1~2 s內(nèi)的位移為x= ×1×8 m=4 m,則運(yùn)動(dòng)員在1~2 s內(nèi)的實(shí)際位移小于4 m,故C錯(cuò)誤;由圖可知,運(yùn)動(dòng)員在t=0.2 s時(shí)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),則有 ,可得雙腳離開(kāi)跳板后重心上升的高度為0.2 m,故D正確。
針對(duì)訓(xùn)練3(2023山東青島二模)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)可以模擬高空跳傘情況下人體所承受氣流的狀態(tài)。已知物體受到的空氣阻力F與物體相對(duì)空氣的速度v滿足F= CρSv2(S為物體迎風(fēng)面積,C為風(fēng)阻系數(shù),ρ為空氣密度)。圖甲中風(fēng)洞豎直向上勻速送風(fēng),一質(zhì)量為m的物體從A處由靜止下落,一段時(shí)間后在B處打開(kāi)降落傘,相對(duì)速度的二次方v2與加速度大小a的關(guān)系圖像如圖乙所示,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.開(kāi)傘前加速度向下,越來(lái)越大B.開(kāi)傘后加速度向上,越來(lái)越大
針對(duì)訓(xùn)練4(2023山東濟(jì)南一模)如圖所示,一長(zhǎng)木板a在光滑水平地面上運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻將一個(gè)相對(duì)于地面靜止的物塊b輕放在木板上,此時(shí)a的速度為v0,同時(shí)對(duì)b施加一個(gè)水平向右的恒力F,已知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,且物塊始終在木板上,則物塊放到木板上后,下列關(guān)于a、b運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像可能正確的是(　　)
解析長(zhǎng)木板a和滑塊b速度達(dá)到相等之前,b相對(duì)a向左運(yùn)動(dòng),b受到a向右的摩擦力和恒力F,a受到b向左的摩擦力,a做減速運(yùn)動(dòng),b做加速運(yùn)動(dòng),由于不清楚a、b質(zhì)量以及恒力的大小,無(wú)法比較a、b加速度的關(guān)系,a、b共速后,若在F作用下,a、b間的摩擦力沒(méi)有達(dá)到最大靜摩擦力,對(duì)a、b整體由牛頓第二定律可知,a、b一起做加速運(yùn)動(dòng),若在F作用下,a、b間的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力后,則a、b加速度大小不相等,均做加速運(yùn)動(dòng)。故選D。
類型三功、能、動(dòng)量中的圖像
角度1　機(jī)車啟動(dòng)中的圖像
針對(duì)訓(xùn)練5(2023陜西西安模擬)某型號(hào)新能源汽車某次測(cè)試行駛時(shí)的加速度和車速倒數(shù) 的關(guān)系圖像如圖所示,若汽車質(zhì)量為2×103 kg,它由靜止開(kāi)始沿平直公路行駛,且行駛中阻力恒定,最大車速為30 m/s,則(　　)A.汽車勻加速所需時(shí)間為5 sB.汽車以恒定功率啟動(dòng)C.汽車所受阻力為1×103 ND.汽車在車速為5 m/s時(shí),功率為6×104 W
=ma,聯(lián)立解得F阻=2×103 N,P=6×104 W,故C錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律,汽車勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)有F-F阻=ma,代入數(shù)據(jù)得F=2×103 N+2×103×2 N =6×103 N,車速v'=5 m/s時(shí),功率P'=Fv'=6×103×5 W=3×104 W,故D錯(cuò)誤。
角度2　功能關(guān)系中的圖像
針對(duì)訓(xùn)練6(2023湖南常德一模)跳臺(tái)滑雪項(xiàng)目是一項(xiàng)勇敢者的運(yùn)動(dòng)。如圖甲所示,某跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員從助滑道滑下,然后從跳臺(tái)a處沿水平方向飛出,在斜坡b處著陸,運(yùn)動(dòng)員從a到b飛行時(shí)的動(dòng)能Ek隨飛行時(shí)間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,不計(jì)空氣阻力的作用,重力加速度g取10 m/s2,則下列說(shuō)法正確的是(　　)A.運(yùn)動(dòng)員在a處的速度大小為20 m/sB.運(yùn)動(dòng)員在b處時(shí),重力的瞬時(shí)功率為1.2×104 WC.斜坡的傾角為30°D.t=1.5 s時(shí),運(yùn)動(dòng)員在空中離坡面的距離最大
角度3　動(dòng)量中的圖像針對(duì)訓(xùn)練7(2023北京西城二模)研究蹦極運(yùn)動(dòng)時(shí),在運(yùn)動(dòng)員身上裝好傳感器,用于測(cè)量他在不同時(shí)刻下落的高度及速度。運(yùn)動(dòng)員身系彈性繩,從蹦極臺(tái)無(wú)初速度下落,根據(jù)某次傳感器測(cè)到的數(shù)據(jù),得到如圖所示的速度—位移圖像。忽略空氣阻力,根據(jù)圖像可知(　　)
A.彈性繩的原長(zhǎng)為15 mB.0~15 m下落過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量C.15~27 m下落過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員所受合力先減小后增大D.0~27 m下落過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員重力的沖量大小大于彈性繩彈力的沖量大小
解析由圖像可知位移大小為15 m時(shí),速度大小為最大值,可知該位移處彈性繩的彈力與運(yùn)動(dòng)員的重力等大,所以彈性繩處于伸長(zhǎng)狀態(tài),即彈性繩的原長(zhǎng)小于15 m,故A錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員下落過(guò)程中先做加速度為g的加速運(yùn)動(dòng),至彈性繩恰好拉直后運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),直至速度達(dá)到最大,此時(shí)位移大小為15 m,所以0~15 m下落過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量加上彈性繩彈性勢(shì)能的增加量,故B正確;15 m時(shí),彈性繩的彈力與運(yùn)動(dòng)員的重力等大,合力為零,之后運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),彈性繩伸長(zhǎng)量繼續(xù)變大,彈性繩彈力大于重力,合力向上且變大,故C錯(cuò)誤;0~27 m下落過(guò)程中由動(dòng)量定理可得IG+I彈=0,可知運(yùn)動(dòng)員重力的沖量大小等于彈性繩彈力的沖量大小,故D錯(cuò)誤。
針對(duì)訓(xùn)練8(多選)(2023湖北荊門聯(lián)考)如圖甲所示,一小車靜止在光滑水平地面上,上表面PQ是以O(shè)為圓心,半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道,左端P與平臺(tái)等高且平滑對(duì)接(不粘連)。一小球以某一水平速度沖上小車,測(cè)得在水平方向上小球與小車的速度大小分別為v1、v2,作出v2-v1圖像,如圖乙所示。已知P點(diǎn)距地面高h(yuǎn)= ,重力加速度為g,則(　　)
A.小車質(zhì)量是小球質(zhì)量的2倍
角度1　電場(chǎng)中的φ-x圖像1.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ-x圖線的斜率的絕對(duì)值,電場(chǎng)強(qiáng)度為零處φ-x圖線存在極值,其切線的斜率為零。2.在φ-x圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小,并可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,如圖所示。
針對(duì)訓(xùn)練9(多選)(2023河北滄州模擬)如圖甲所示,兩電荷量分別為Q1和Q2的點(diǎn)電荷固定在x軸上的A、B兩點(diǎn),O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),在x軸上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x軸坐標(biāo)的變化規(guī)律如圖乙所示,圖中x軸上C點(diǎn)的電勢(shì)為零,D點(diǎn)的電勢(shì)最低。則(　　)A.圖像中圖線的斜率表示電勢(shì)能B.在x軸上D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零C.點(diǎn)電荷Q1的電荷量比Q2的大D.點(diǎn)電荷Q1帶正電,Q2帶負(fù)電
解析在φ-x圖像中圖線上某點(diǎn)切線的斜率表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故A錯(cuò)誤;由題圖可知,在x軸上D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,B正確;因?yàn)樵趚軸上D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,由電場(chǎng)的疊加原理知,Q1、Q2在D點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,由題圖知Q1到D點(diǎn)的距離大于Q2到D點(diǎn)的距離,根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式知,Q1的電荷量大于Q2的電荷量,且兩電荷帶異種電荷,Q1帶負(fù)電,Q2帶正電,C正確,D錯(cuò)誤。
角度2　電場(chǎng)中的E-x圖像問(wèn)題1.E-x圖像反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律,E>0表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸正方向;E0,氣體吸收熱量,故A錯(cuò)誤;氣體在由狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過(guò)程中,氣體溫度不變,氣體內(nèi)能不變,故B錯(cuò)誤;氣體從狀態(tài)a完成循環(huán)回到狀態(tài)a的過(guò)程中,氣體溫度不變,氣體內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律有ΔU=W+Q=0,從a到b為等壓變化,氣體體積變大,氣體對(duì)外做功為W1=pb(Vb-Va),從b到c為等溫變化,氣體體積減小,外界對(duì)氣體做功為
完成循環(huán)回到狀態(tài)a的過(guò)程中,外界對(duì)氣體做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w向外界放出熱量,故C正確;氣體從狀態(tài)c變化到狀態(tài)a的過(guò)程中,體積不變,分子密度不變,而溫度降低,分子的平均動(dòng)能減小,氣體的壓強(qiáng)減小,所以單位時(shí)間撞擊單位面積容器壁的分子數(shù)減少,故D錯(cuò)誤。
類型九振動(dòng)圖像與波的圖像
針對(duì)訓(xùn)練20(2023天津南開(kāi)模擬)如圖甲所示,在xOy平面內(nèi)有S1和S2兩個(gè)波源,分別位于x1=-0.2 m和x2=1.2 m處,振動(dòng)方向在xOy平面內(nèi)并與x軸垂直,S1、S2的振動(dòng)圖像分別如圖乙、丙所示。t=0時(shí)刻,兩波源同時(shí)開(kāi)始振動(dòng),波速v=2 m/s。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.t=0.2 s時(shí),x=0.2 m處的質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)且方向沿y軸負(fù)方向B.t=0.4 s時(shí),x=0.6 m處的質(zhì)點(diǎn)位移為40 cmC.x=0.7 m處的質(zhì)點(diǎn)始終位于平衡位置D.t=0.5 s后,x=0.8 m處的質(zhì)點(diǎn)振幅為40 cm
解析由題圖可知,S1起振時(shí)沿y軸正向,S2起振時(shí)沿y軸負(fù)向,S1、S2的起振的方向相反,在t=0.2 s時(shí),S1傳播的距離為x1=vt=2×0.2 m=0.4 m,可知波S1傳到x=0.2 m處,S2波此時(shí)還沒(méi)有傳到,則x=0.2 m處的質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)且方向沿y軸正方向,A錯(cuò)誤;在t=0.4 s時(shí),S1傳播的距離為x1'=2×0.4 m=0.8 m,可知波S1恰好傳到x=0.6 m處,因此t=0.4 s時(shí),x=0.6 m處的質(zhì)點(diǎn)位移不可能是40 cm,B錯(cuò)誤;x=0.7 m處到S1的距離是0.9 cm,到S2處的距離是0.5 cm,當(dāng)S2波恰好傳
到x=0.7 m處,S1波此時(shí)還沒(méi)有傳到,因此x=0.7 m處的質(zhì)點(diǎn)不是始終位于平衡位置,C錯(cuò)誤;x=0.8 m處到S1、S2的路程差是Δx=[0.8-(-0.2)] m-(1.2-0.8) m
x=0.8 m處時(shí),此處振動(dòng)為加強(qiáng)點(diǎn),振幅為2×20 cm=40 cm,在t=0.5 s時(shí),S1、S2波傳播的距離都為1 m,可知t=0.5 s后,S1、S2波都傳到了x=0.8 m處,因此x=0.8 m處的質(zhì)點(diǎn)振幅為40 cm,D正確。
針對(duì)訓(xùn)練21(多選)(2023江西聯(lián)考二模)在同一介質(zhì)中有頻率相同的兩波源M、N,已知兩波源由t=0時(shí)刻同時(shí)起振,波源M的振動(dòng)圖像如圖甲所示,圖乙為波源N產(chǎn)生的機(jī)械波在t=0.25 s時(shí)的波形圖。O點(diǎn)為介質(zhì)中的一點(diǎn),已知lOM=5 m、lON=7 m,三質(zhì)點(diǎn)的空間位置關(guān)系如圖丙所示。則下列說(shuō)法正確的是(　　)A.兩波源產(chǎn)生的機(jī)械波的波速均為10 m/sB.波源N在t=0時(shí)刻的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向C.O點(diǎn)剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí)方向沿y軸正方向D.O點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離為4 cm

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