内容正文:
1.2 理解图像中的信息
试题除了用文本传递信息,还会通过图像来传递信息。通过图像给出信息是物理命题的重要手段。图像能以直观、简洁、清晰的方式展示丰富的题目信息,要将这些信息充分地挖掘出来需要较强的理解能力。例如,2024年黑吉辽卷第10题:
1.2 理解图像中的信息
一足够长的木板置于水平地面上,二者间的动摩擦因数为μ。t=0时,木板在水平恒力作用下,由静止开始向右运动。某时刻,一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知t=0到t=4t0的时间内,木板速度v随时间t变化的图像如图所示,其中g为重力加速度大小。t=4t0时刻,小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是( )
A.小物块在t=3t0时刻滑上木板
B.小物块和木板间的动摩擦因数为2μ
C.小物块与木板的质量之比为3∶4
D.t=4t0之后小物块和木板一起做匀速运动
1.2 理解图像中的信息
题给的v-t图像包含了丰富的信息,列表如下:
时刻/时间 信息转化 解决问题
t0 对应速度为μgt0,则0~3t0时间内木板的加速度为a1=μg F-μm木g=m木a1,解得F=μm木g
3t0时木板的速度v3=a1·3t0=μgt0,这也是小物块滑上木板的速度大小
3t0 木板由加速运动变为减速运动 木板受力发生变化,3t0为小物块滑上木板的时刻,A项正确
1.2 理解图像中的信息
时刻/
时间 信息转化 解决问题
3t0~4t0 结合4t0小物块与木板速度相同,可求得小物块加速度的大小a2==2μg 对小物块有μ2mg=ma2,解得μ2=2μ,B项正确
木板的加速度大小a1'==μg 对木板有μ(m木+m)g+2μmg-F=m木a1',整理得m∶m木=1∶2,C项错误
1.2 理解图像中的信息
时刻/
时间 信息转化 解决问题
4t0 小物块与木板的速度相同 以小物块和木板整体为研究对象,受地面摩擦力Ff=μ(m木+m)g=μm木g=F,故两者一起匀速运动,D项正确
1.2 理解图像中的信息
每一个选项的判断都依赖于从图像中获取的信息,因此,对图像中信息的理解是对理解能力考查的重要组成部分。
中学物理涉及的图像种类繁多,包含但不限于下列种类:
类别 常见图像
动力学图像 v-t图像、x-t图像、a-t图像、v2-x图像、-t图像、F-a图像等
功和能图像 F-x图像、Ek-x图像、Ep-h图像、W-x图像等
电磁学图像 φ-x图像、E-x图像、U-I图像、B-t图像等
热力学图像 p-V图像、V-T图像、p-T图像、p-t图像等
振动和波图像 振动x-t图像、波动y-x图像等
原子物理图像 Ek-ν图像、Uc-ν图像、比结合能—质量数图像等
1.2 理解图像中的信息
不同图像的共同点是都存在于平面直角坐标系中,都有横轴和纵轴,都反映了纵轴对应的物理量随横轴对应的物理量的变化关系。
从不同的图像中获取信息,再利用获得的信息解决物理问题,有着相同的思维逻辑和解题方法。面对一个图像题,解题流程一般是这样的:
1.2 理解图像中的信息
在这个过程中,建立数学图像与物理规律之间的关系至关重要。在观察图像时,应着重观察图像的函数类型(一次函数、二次函数等),写出两物理量之间的函数关系式,进而利用图像的斜率、截距,乃至图像与横轴围成的图形的面积,挖掘出它们的物理意义。
对图像的理解依然离不开对基本概念和基本规律的理解,对图像的理解是高考考查理解能力的重要途径。
1.2 理解图像中的信息
1.2.1 动力学图像
动力学图像反映了物体运动和受力的关系,常见的图像有x-t图像、v-t图像、a-t图像、F-t图像、v2-x图像等。不同的图像反映了不同的运动或受力特征,应结合具体的图像,根据相关的物理规律(如匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律等)分析物理量之间的关系,进而解决具体的问题。
1.2 理解图像中的信息
典型 例题
典例1 (2025北京卷,11)模拟失重环境的实验舱,通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出,上升到最高点后回落,再通过电磁制动使其停在地面,实验舱运动过程中,受到的空气阻力Ff的大小随速率增大而增大,Ff随时间t的变化如图所示(向上为正),下列说法正确的是( )
A.从t1到t3,实验舱处于电磁弹射过程
B.从t2到t3,实验舱加速度大小减小
C.从t3到t5,实验舱内物体处于失重状态
D.t4时刻,实验舱达到最高点
1.2 理解图像中的信息
[信息提取与转化]
项目 内容
图像
意义 Ff-t
图像 纵轴: 空气阻力Ff。横轴:时间t。反映实验舱受到的空气阻力Ff随时间的变化规律
图线
类型 Ff-t
图像 曲线
物理
规律 上升过程,根据牛顿第二定律有mg+Ff=ma
下落过程,根据牛顿第二定律有mg-Ff=ma
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项目 内容
解决
问题
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题
[答案]B
1.2 理解图像中的信息
典例2 (2024安徽卷,4)倾角为θ的传送带以恒定速率v0顺时针转动,t=0时在传送带底端无初速轻放一物块,如图所示。t0时刻物块运动到传送带中间某位置,速度达到v0。不计空气阻力,则物块从传送带底端运动到顶端的过程中,加速度a、速度v随时间t变化的关系图线可能正确的是( )
1.2 理解图像中的信息
[信息提取与转化]
项目 内容
图像
意义 a-t
图像 纵轴:加速度a。横轴:时间t。反映物体加速度随时间的变化规律
v-t
图像 纵轴:速度v。横轴:时间t。反映物体速度随时间的变化规律
图线
类型 a-t
图像 平行于横轴的直线:匀变速直线运动。倾斜直线:变加速直线运动
v-t
图像 平行于横轴的直线:匀速直线运动。倾斜直线:匀变速直线运动
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
物理
规律 物块在倾斜传送带上做初速度为零的匀加速直线运动或匀速直线运动
解决
问题 0~t0时间内,物块做加速直线运动;受力分析可知,物体受重力、支持力、滑动摩擦力,滑动摩擦力大于重力平行于传送带向下的分力,合力不变,故物块做初速度为零的匀加速直线运动,此过程中加速度不变,a-t图像应为平行于时间轴的直线,v-t图像应为过坐标原点的倾斜直线。t0之后,当物块速度与传送带速度相同时,静摩擦力与重力平行于传送带向下的分力相等,加速度突变为零,物块做匀速直线运动,此过程中加速度为零,a-t图像与时间轴重合,v-t图像应为平行于时间轴的直线。C项正确
[答案]C
1.2 理解图像中的信息
师语解惑
1.2 理解图像中的信息
1.2.2 功和能图像
功能关系是中学物理的重要组成部分,《普通高中物理课程标准》(2017年版2020年修订)提出物理学科的四项核心素养,其中物理观念主要包含了物质观念、运动和相互作用观念、能量观念,可见功能关系在高中物理中的重要地位。常见的功和能图像有F-x图像、Ek-x图像、Ep-x图像、E(机械能)-x图像等,之所以多为随位移变化的规律,是因为能量往往与做功存在密切联系,而功又是力在位移上的积累。
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典型 例题
典例3 (2024贵州卷,6)质量为1 kg的物块静置于光滑水平地面上,设物块静止时的位置为x轴零点。现给物块施加一沿x轴正方向的水平力F,其大小随位置x变化的关系如图所示,则物块运动到x=3 m处时,F做功的瞬时功率为( )
A.8 W
B.16 W
C.24 W
D.36 W
1.2 理解图像中的信息
[信息提取与转化]
项目 内容
图像意义 横轴:位移x。纵轴: 水平力F。反映力F随位移的变化规律
图线类型 平行于位移轴的直线
物理规律 功的定义:W=Fxcos θ
面积 力F图线与横轴所围成的面积表示力F做的功
解决
问题 物块运动到x=3 m处时 根据F-x图像可知,物块运动到x=3 m处,F做的总功为WF=3×2 J+2×1 J=8 J,该过程根据动能定理得WF=mv2,解得物块运动到x=3 m处时的速度为v=4 m/s,故此时F做功的瞬时功率为P=Fv=8 W。A项正确
[答案]A
1.2 理解图像中的信息
师语解惑
1.2 理解图像中的信息
1.2.3 电磁学图像
电磁学图像是图像类问题的重要组成部分。例如在电磁感应问题中,回路的电流、电路两端的电压、导体棒所受的安培力、回路的产热功率等都会随时间发生变化。要分析具体规律,需要在具体的问题情境中,根据相关的物理原理写出各物理量与时间的函数关系式,进而确定图像。在静电场中,电场强度和电势都可能会随着位置坐标x而发生变化,不同的变化图像反映出不同的电场,不同的电场有着不同的性质,通过图像考查电场的性质也是考查理解能力的一个重要方向。
1.2 理解图像中的信息
典型 例题
典例4 (多选)(2025重庆卷,10)如图甲所示,小明设计的一种玩具小车由边长为d的正方形金属框efgh做成,小车沿平直绝缘轨道向右运动,轨道内交替分布有边长均为d的正方形匀强磁场和无磁场区域,磁场区域的磁感应强度大小为B,方向竖直向上。gh段在磁场区域运动时,受到水平向右的拉力
F = kv+b(k>0,b>0),且gh两端的电压随时间均匀增加;当gh在无磁场区域运动时,F=0。gh段速度大小v与运动路程s的关系如图乙所示,图中v0为gh每次经过磁场区域左边界时速度大小,忽略摩擦力。则( )
1.2 理解图像中的信息
A.gh在任一磁场区域的运动时间为
B.金属框的总电阻为
C.小车的质量为
D.小车的最大速率为+v0
1.2 理解图像中的信息
[信息提取与转化]
项目 内容
图像意义 横轴: 运动路程s。纵轴: gh段速度大小v。反映gh段速度大小随路程的变化规律
图线类型 周期性变化的曲线
物理规律 法拉第电磁感应定律,闭合电路的欧姆定律,安培力,牛顿第二定律
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题
[答案]BC
1.2 理解图像中的信息
典例5 (2024河北卷,4)R1、R2为两个完全相同的定值电阻,R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图甲所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍),R2两端的电压随时间按正弦规律变化如图乙所示,则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q1∶Q2为( )
A.2∶3
B.4∶3
C.2∶
D.5∶4
1.2 理解图像中的信息
[信息提取与转化]
项目 内容
图像意义 横轴:时间t。纵轴:电阻两端的电压u。反映u随t的变化规律
图线类型 图甲:直线型。图乙:正弦曲线
物理规律 三角形脉冲交流电压的有效值为峰值的
正弦式交变电流的有效值为峰值的
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决问题 图甲 由T=T+T
得U1=U0 Q1∶Q2==4∶3,B项正确
图乙 U2=
[答案]B
1.2 理解图像中的信息
1.2.4 热力学图像
热力学图像包含了与热力学相关的图像,如分子力、分子势能随分子间距离的变化关系。在气体部分,气体状态参量间存在着密切的关系,不同的图像反映了不同的状态变化,如在p-V图像中,双曲线的一支表示气体做等温变化,而在p-T图像中,过原点的直线表示气体做等容变化。气体状态参量间的变化反映了三大气体实验定律和热力学第一、第二定律,因此,考查气体图像即考查对气体三大实验定律及热力学第一、第二定律的理解,归根结底是考查对物理观念的理解能力。
1.2 理解图像中的信息
典型 例题
典例6 (多选)(2024海南卷,11)一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态,已知ab垂直于T轴,bc延长线过O点,下列说法正确的是( )
A.bc过程外界对气体做功
B.ca过程气体压强不变
C.ab过程气体放出热量
D.ca过程气体内能减小
1.2 理解图像中的信息
[信息提取与转化]
项目 内容
图像
意义 横轴:热力学温度T。纵轴:体积V。反映气体体积随热力学温度的变化关系
图线
类型 延长线过原点的倾斜直线和不过坐标原点的直线
物理
规律 盖-吕萨克定律:一定质量的理想气体,在压强保持不变的情况下, 体积V与热力学温度T的比值保持不变,即
斜率 图线上各点与坐标原点连线的斜率反映了气体压强的大小,斜率越大,压强越小
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题 A 由图像可知,bc过程图线的斜率不变,气体压强不变,bc过程为等压变化,气体体积减小, 外界对气体做功,A项正确
B 由图像可知,ca过程图线上各点与坐标原点连线的斜率变大,气体压强变小,B项错误
C ab过程为等温变化,气体内能不变,故ΔU=0,根据玻意耳定律可知,气体体积减小,压强增大,外界对气体做功,故W>0,根据热力学第一定律ΔU=Q+W,可得Q<0,ab过程气体放出热量,C项正确
D ca过程,气体温度升高,内能增大,D项错误
[答案]AC
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师语解惑
1.2 理解图像中的信息
1.2.5 简谐运动和简谐波图像
简谐运动的图像与简谐波的图像都是正弦函数图像,两者之间存在密切联系,又有着本质区别,正确区分简谐运动图像与简谐波的图像是解决此类问题的关键。现将简谐运动与简谐波的图像的联系与区别列表如下:
1.2 理解图像中的信息
比较项 简谐运动图像 简谐波图像
图像意义 横轴:时间t。纵轴:位移y 横轴:位置x。纵轴:位移y
描述对象 一个质点 由多个质点运动形成的机械波
物理意义 一个质点振动的位移随时间的变化规律 在某一时刻不同位置的质点相对于平衡位置的位移
周期性 时间的周期性,对应一个周期T 空间的周期性,对应一个波长λ
联系 都是正弦函数图像。简谐运动图像可以反映简谐波中一个质点的振动情况,由简谐运动图像得到的周期T和简谐波图像得到的波长λ,可以求波的传播速度v=
1.2 理解图像中的信息
典型 例题
典例7 (多选)(2024全国新课标卷,19)位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动,振动图像如图所示,所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在x=3.5 m处的质点P开始振动时,波源恰好第2次处于波谷位置,则( )
A.波的周期是0.1 s
B.波的振幅是0.2 m
C.波的传播速度是10 m/s
D.平衡位置在x=4.5 m处的质点Q开始振动时,质点P处于波峰位置
1.2 理解图像中的信息
[信息提取与转化]
项目 内容
图像
信息 波的周期为0.2 s,A项错误
振幅为偏离平衡位置的最大位移,从图像可以看出波的振幅为0.2 m,B项正确
图像
信息 0时刻,波源位于平衡位置向上振动,第1次到达波谷需要个周期,第2次到达波谷需要个周期,t=×0.2 s=0.35 s,波速v= m/s=10 m/s,C项正确
解决
问题 波从P传播到Q需要的时间t'==0.1 s=T,经过半个周期P处于平衡位置,D项错误
[答案]BC
1.2 理解图像中的信息
典例8 (2025海南卷,5)如图所示,实线和虚线分别是沿着x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻和t=0.5 s的波形图,已知波的周期T>0.5 s,则下列关于该列波说法正确的是( )
A.波长为5 cm
B.波速为10 cm/s
C.周期为1 s
D.t=0时刻,质点M向下振动
1.2 理解图像中的信息
[信息提取与转化]
项目 内容
图像
信息 从波的图像上可知波长为10 cm,A项错误
根据波的传播方向与质点振动方向的关系,结合波的图像可知t=0时刻,质点M向下振动,D项正确
解决
问题 波沿着x轴正方向传播,分析t=0时刻到t=0.5 s的波形图可知,t=0时刻到t=0.5 s时间间隔Δt=nT+T,n=0,1,2,…,已知波的周期T>0.5 s,则n只能取0,则T= s,C项错误;
波速为v==15 cm/s,B项错误
[答案]D
1.2 理解图像中的信息
师语解惑
1.2 理解图像中的信息
1.2.6 原子物理图像
图像中往往包含了丰富的信息,原子物理部分也不例外,如不同温度下黑体辐射强度随波长的变化图像、光电流随极板间电压的变化图像、遏止电压随入射光频率的变化图像、比结合能随原子核质量数的变化图像等,这些图像形态各异,但都反映着原子物理世界的变化规律。利用已知的物理规律分析图像是解决图像问题的基本方法。
1.2 理解图像中的信息
典型 例题
典例9 (多选)(2025浙江1月选考,11)如图甲所示,三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器,记录电流表与电压表示数,两者关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
1.2 理解图像中的信息
A.分别射入同一单缝衍射装置时,Q的中央亮纹比R的宽
B.P、Q产生的光电子在K处的最小德布罗意波长,P大于Q
C.氢原子向第一激发态跃迁发光时,三束光中Q对应的能级最高
D.对应于图乙中的M点,单位时间到达阳极A的光电子数目,P多于Q
1.2 理解图像中的信息
[信息提取与转化]
项目 内容
图像意义 横轴:电压U。纵轴:光电流I。反映光电流随AK间电压的变化规律
图线类型 曲线
物理规律 随着电压的增大,光电流逐渐增大,但会达到一个极值,这个极值称为饱和电流,饱和电流的大小与光的强弱有关,入射光越强,饱和电流越大
横轴截距 光电流恰好为零时所加反向电压称为遏止电压Uc,满足eUc=Ekm,Ekm=hν-W0
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题 A 从图乙图像上的横轴截距可知因Q的遏止电压大于R的,根据eUc==hν-W0,可知Q的频率大于R的频率,Q的波长小于R的波长,则分别射入同一单缝衍射装置时,R的衍射现象比Q的更明显,则Q的中央亮纹比R的窄,A项错误
B 根据eUc=,可知P、Q产生的光电子在K处时,Q产生的光电子的最大初动能比P的大,根据λ=,可知P、Q产生的光电子在K处的最小德布罗意波长,P的大于Q的,B项正确
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题 C 因Q对应的光子能量最大,根据hν=Em-E2,可知氢原子向第一激发态跃迁发光时,三束光中Q对应的能级最高,C项正确
D 对应于图乙中的M点,P和Q对应的光电流相等,可知P和Q产生的光电子单位时间到达阳极A的数目相等,D项错误
[答案]BC
1.2 理解图像中的信息
题号 选题理由
1 振动图像和波的图像相结合,考查学生对振动图像和波的图像的理解和识别能力
2 通过p-V图像表示多个热力学变化过程,考查学生对热学中图像的理解
3 以钇90树脂微球手术为情境,借助图像考查半衰期
4 以静电场中电势φ随x变化的图像为情境,考查学生对静电场中图像斜率物理意义的理解
5 以v-t图像为切入点考查学生从图像中挖掘动力学、动量和能量等方面隐含条件的能力
1.2 理解图像中的信息
1.(多选)(2024重庆卷,10)一列沿x轴传播的简谐波,在某时刻的波形图如图甲所示,平衡位置与坐标原点距离为3 m的质点从该时刻开始的振动图像如图乙所示。若该波的波长大于3 m。则( BD )
A.最小波长为 m
B.频率为 Hz
C.最大波速为 m/s
D.从该时刻开始2 s内该质点运动的路程为 cm
1.2 理解图像中的信息
【信息提取与转化】
项目 内容
图像
信息 y-x
图像 波的图像:平衡位置与坐标原点距离为3 m的质点的纵坐标为
y-t
图像 振动图像:从图像上可知两点坐标和(2,0),坐标满足振动方程y=sin(ωt+φ)
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题 A
在题图甲中标出位移为 cm的质点,结合题图乙,若波沿x轴正方向传播则为Q点,有λ=3 m,得λ=9 m;沿x轴负方向传播则为P点,有λ'=3 m,得λ'=18 m,A项错误
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题 B 根据题图乙写出平衡位置与坐标原点距离为3 m的质点的振动方程
y =sin(ωt+φ),代入点和(2,0)解得φ=,ω=,振动周期T==2.4 s,频率f= Hz,B项正确
C 根据v=可知,当λ=18 m时,v=7.5 m/s,当λ'=9 m时,v'=3.75 m/s,C项错误
D 根据题图乙计算该质点从该时刻开始2 s内振动时间t=T,该质点运动的路程为s= cm= cm,D项正确
1.2 理解图像中的信息
2.(多选)(2024全国新课标卷,21)如图所示,一定量理想气体的循环由下面4个过程组成:1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量),2→3为等压过程,3→4为绝热过程,4→1为等容过程。上述4个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是( AD )
A.1→2过程中,气体内能增加
B.2→3过程中,气体向外放热
C.3→4过程中,气体内能不变
D.4→1过程中,气体向外放热
1.2 理解图像中的信息
【信息提取与转化】
项目 内容
图像
意义 横轴:体积V。纵轴:压强p。反映气体压强随气体体积的变化关系
图像
解析 1→2 绝热过程,Q=0,体积减小,W>0,由ΔU=W+Q,可知ΔU>0,气体内能增加,A项正确
2→3 等压变化,根据盖-吕萨克定律,体积增大,温度升高,理想气体内能增加,ΔU>0。体积增大,对外做功,W<0。由ΔU=W+Q,可知Q>0,气体从外界吸收热量,B项错误
3→4 绝热过程,Q=0,体积增大,W<0,由ΔU=W+Q,可知ΔU<0,气体内能减少,C项错误
4→1 等容变化,W=0。根据查理定律,压强减小,温度降低,理想气体内能减少,ΔU<0。由ΔU=W+Q,可知Q<0,即气体向外放热,D项正确
1.2 理解图像中的信息
3.(2025江西南昌二模)钇90树脂微球手术是核医学与介入治疗相结合的尖端技术,属于选择性内放射治疗的代表性手段。钇90是一种放射性元素,对于质量为m0的钇90,经过时间t后剩余的钇90质量为m,其-t图像如图所示。若0.16 g钇90经历一段时间t0后,经检测剩余钇90的质量约为0.04 g,则时间t0约为( D )
A.26.6 h
B.53.2 h
C.64.1 h
D.128.2 h
1.2 理解图像中的信息
【信息提取与转化】
项目 内容
图像意义 横轴:t。纵轴:。反映剩余钇90的质量m与原来总质量m0的比值随时间的变化规律
图线类型 曲线
物理规律 放射性同位素衰变的规律m=m0
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题 根据放射性同位素衰变的规律m=m0,
由图像可得,解得钇90的半衰期约为τ=64.1 h,结合题意可得,解得t0=128.2 h,D项正确
1.2 理解图像中的信息
4.(多选)(2024天津卷,8)某静电场在x轴正半轴的电势φ随x变化的图像如图所示,a、b、c、d为x轴上的四个点。一负电荷仅在静电力作用下,以一定初速度从d点开始沿x轴负方向运动到a点,则该电荷( BD )
A.在b点电势能最小
B.在c点时速度最小
C.所受静电力始终做负功
D.在a点所受静电力沿x轴负方向
1.2 理解图像中的信息
【信息提取与转化】
项目 内容
图像意义 横轴:位置x。纵轴:电势φ。反映电势φ随位置x变化的规律
图线类型 曲线
物理规律 电势能Ep=qφ
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题 AB 根据题意,由公式Ep=qφ可知,负电荷在高电势位置的电势能较小,由图可知,a点的电势最大,该电荷在a点电势能最小,同理可知,c点的电势最小,则在c点电势能最大,该电荷仅受电场力作用,电荷的电势能和动能之和不变,可知电势能最大时,动能最小,则该电荷在c点时动能最小,即速度最小,A项错误,B项正确
CD 根据沿电场线方向电势逐渐降低,结合题图可知,c点左侧电场方向沿x轴正方向,c点右侧电场方向沿x轴负方向,则在c点右侧负电荷受沿x轴正方向的静电力,在c点左侧负电荷受沿x轴负方向的静电力,该电荷在a点所受静电力沿x轴负方向,从d点开始沿x轴负方向运动到a点,静电力先做负功再做正功,C项错误,D项正确
1.2 理解图像中的信息
5.(2025广东卷,7)如图所示,光滑水平面上,小球M、N分别在水平恒力F1和F2作用下,由静止开始沿同一直线相向运动,在t1时刻发生正碰后各自反向运动。已知F1和F2始终大小相等,方向相反。从开始运动到碰撞后第1次速度减为0的过程中,两小球速度v随时间t变化的图像,可能正确的是( A )
1.2 理解图像中的信息
【信息提取与转化】
项目 内容
图像
意义 纵轴:速度v。横轴:时间t。反映物体速度随时间的变化规律
图线
类型 倾斜直线
物理
规律 牛顿第二定律,动量守恒定律
斜率 图线的斜率表示加速度a
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题 v-t图线的斜率表示加速度a,根据碰撞之前两图线的斜率可知M、N的加速度大小之比为aM∶aN=4∶6=2∶3,根据牛顿第二定律F=ma,得a=,两物体受外力F大小相等,可知M、N的质量之比为mM∶mN=3∶2,设小球M、N的质量分别为3m和2m,M、N碰前的速度分别为4v和6v,因M、N系统受合力为零,以向右为正方向,则系统动量守恒,由动量守恒定律得3m·4v-2m·6v=3mv1+2mv2,如果此碰撞为弹性碰撞,由机械能守恒定律得·3m(4v)2+·2m(6v)2=·3m·2m,解得v1=-4v,v2=6v,碰撞之后M、N均反向运动,B项中碰撞之后M、N速度方向不变,则B项错误
1.2 理解图像中的信息
项目 内容
解决
问题 因M、N的加速度大小之比仍为2∶3,则停止运动的时间之比为1∶1,即两小球一起停止,D项错误
如果此碰撞不是弹性碰撞,有3m·4v-2m·6v=3mv1+2mv2,可知碰后速度大小之比为v1∶v2=2∶3
假设v1'=2v,则v2'=3v,此时满足·3m(4v)2+·2m(6v)2>·3mv1'2+·2mv2'2
则假设成立,因M、N的加速度大小之比仍为2∶3,则停止运动的时间之比为1∶1,对M来说碰撞前后的速度之比为4v∶2v=2∶1,可知碰撞前后运动时间之比为2∶1,A项正确,C项错误
1.2 理解图像中的信息
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