2026高考蓝皮书高考关键能力培养与应用1.2理解图像中的信息

物理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: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2μC.小物块与木板的质量之比为3∶4D.t=4t0之后小物块和木板一起做匀速运动题给的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t03t0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项正确时刻/时间信息转化解决问题3t0~4t0对小物块有μ2mg=ma2,解得μ2=2μ,B项正确对木板有μ(m木+m)g+2μmg-F=m木a1',整理得m∶m木=1∶2,C项错误时刻/时间信息转化解决问题4t0小物块与木板的速度相同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: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。1.2.1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。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[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项目内容解决问题项目内容解决问题项目内容解决问题[答案]B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(

)[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师语解惑

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。典型

例题

典例3

(2024贵州卷,6)质量为1kg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=3m处时,F做功的瞬时功率为(

)A.8W

B.16WC.24W

D.36W[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[答案]A师语解惑

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。典型

例题

[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,牛顿第二定律项目内容解决问题项目内容解决问题项目内容解决问题[答案]BC

[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:正弦曲线物理规律项目内容解决问题图甲图乙[答案]B1.2.4

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。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[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Cab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Dca过程,气体温度升高,内能增大,D项错误[答案]AC

师语解惑

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: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=3.5m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0.1sB.波的振幅是0.2mC.波的传播速度是10m/sD.平衡位置在x=4.5m处的质点Q开始振动时,质点P处于波峰位置[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项正确图像信息解决问题[答案]BC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=0.5s的波形图,已知波的周期T>0.5s,则下列关于该列波说法正确的是(

)A.波长为5cmB.波速为10cm/sC.周期为1sD.t=0时刻,质点M向下振动[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[答案]D师语解惑

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。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(

)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QC.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[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项目内容解决问题AB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

【信息提取与转化】

项目内容图像信息y-x图像y-t图像项目内容解决问题A项目内容解决问题BCD2.(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【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

【信息提取与转化】

项目内容图像意义图线类型曲线物理规律项目内容解决问题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.