江苏省高考物理二轮复习 专题1第1讲 图象问题.doc

第1讲图_象_问_题题型特点图象是描述物理过程，揭示物理规律，解决物理问题的一种重要手段。近几年，高考试题中图象出现的频率很高，涉及各类题型。它是一种特殊且形象的语言和工具，运用数与形的巧妙结合，恰当地表达各种现象的物理过程和物理规律，利用图象可以从不同侧面考查考生观察分析、收集信息、推理判断、作图处理数据的能力。常见的命题方式主要有：(1)通过对物理过程的分析找出与之对应的图象并描绘。(2)通过对已知图象的分析寻找其内部蕴含的物理规律。(3)图象的转换用不同的图象描述同一物理规律或结论。(4)综合应用物理图象分析解决问题。1坐标轴的物理意义弄清两个坐标轴各代表什么物理量，以便了解图象所反映的是哪两个物理量之间的相互转化关系。2图象特征注意观察图象形状是直线、曲线，还是折线等，从而弄清图象所反映的两个物理量之间的关系，明确图象反映的物理内涵。 3斜率的物理意义要理解物理图象中斜率的含义，首先要看清图象的两个坐标轴。(1)变速直线运动的xt图象，纵坐标表示位移，横坐标表示时间，因此图线中某两点连线的斜率表示平均速度，图线上某一点切线的斜率表示瞬时速度。(2)vt图线上两点连线的斜率和某点切线的斜率，分别表示平均加速度和瞬时加速度。(3)线圈的t图象(为磁通量)，斜率表示感应电动势。(4)恒力做功的wl图象(l为恒力方向上的位移)，斜率表示恒力的大小。(5)沿电场线方向的x图象(为电势，x为位移)，其斜率的大小等于电场强度。(6)用自由落体运动测量重力加速度实验的v2x图象(v为速度，x为下落位移)，其斜率为重力加速度的2倍。(7)不同带电粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动的vr图象(v为速度，r为半径)，其斜率跟带电粒子的比荷成正比。4面积的物理意义(1)在直线运动的vt图象中，图线和时间轴之间的一块面积，等于速度v与时间t的乘积，因此它表示相应时间内质点通过的位移。(2)在at图象中，图线和时间轴之间的面积，等于加速度a与时间t的乘积，表示质点在相应时间内速度的变化量。(3)线圈中电磁感应的et图象(e为感应电动势)，图线跟t坐标轴之间的面积表示相应时间内线圈磁通量的变化量。(4)力f移动物体在力的方向上产生一段位移l，fl图象中图线和l坐标轴之间的面积表示f做的功，如果f是静电力，这块面积表示电势能的减小量，如果f是合力，则这块面积表示物体动能的增加量。(5)静电场中的ex图象(e为电场强度，x为沿电场线方向的位移)，图线和x坐标轴之间的面积表示相应两点间的电势差。5交点、拐点的物理意义交点往往表示不同对象达到的某一物理量的共同点，如在同一ui坐标上，电阻的ui图线和电源的ui图线的交点表示两者连成闭合电路时的工作点，拐点既是坐标点，又是两种不同变化情况的交界，即物理量之间的突变点。6坐标的单位及数量级在识图和用图时一定要看清坐标轴所注明的单位，如m、cm、106 m等。例1如图111所示，质量为m的滑块从倾角为30的固定斜面上无初速地释放后匀加速下滑，加速度a，取出发点为参考点，图112中能正确描述滑块的速率v、动能ek、势能ep、机械能e与时间t和位移x关系的是() 图111图112审题指导物体在匀加速下滑的过程中，其速率v、动能ek、势能ep、机械能e随时间t和位移x的变化规律是不同的，因此其对应图象也是不同的，找出各自的变化规律，即可对选项做出判断。解析因为匀加速下滑，由速度公式vat可知a正确；ekmv2ma2t2，可知b错；又epmghmgxsin ，c正确；由mgsin ffma，ffmgmgmg，有摩擦力做功，机械能不守恒，d错。答案ac本题中四个选项的纵、横坐标轴所对应的物理量均不同，故应结合物体运动规律分析各物理量的变化规律，从而得出结果。例2穿过某线圈的磁通量随时间变化的t图象如图113所示，下列说法正确的是()a在t5 s时刻磁通量最大，因此这时线圈的感应电动势最大b在1012 s内磁通量的变化量最小，因此这段时间内线圈的感应电动势最小图113c在1015 s内磁通量的变化率最大，因此这段时间内线圈的感应电动势最大d在1215 s内磁通量的变化量与在05 s内磁通量的变化量相同，因此这两段时间内的感应电动势的大小相等审题指导本题主要考查对t图象的理解及线圈的感应电动势与其磁通量的变化率或变化量的关系，关键是搞清楚感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。解析感应电动势的大小与磁通量的大小及磁通量的变化量大小无关，与磁通量的变化率成正比，而磁通量的变化率即为t图线的斜率，结合t图象可知，只有c正确。答案c在vt图象中斜率表示物体运动的加速度，在xt图象中斜率表示物体运动的速度，在ui图象中斜率表示电学元件的电阻，不同的物理图象斜率的物理意义不同。例3(2012九江七校联考)如图114所示，带正电的物块a放在不带电的小车b上，开始时都静止，处于垂直纸面向里的匀强磁场中。t0时加一个水平恒力f向右拉小车b，tt1时a相对于b开始滑动。已知地面是光滑的。ab间粗糙，a带电量保持不变，小车足够长。 图114从t0开始a、b的速度时间图象，正确的是() 图115审题指导本题的关键是分析a、b两物体在相对滑行过程中速度随时间的变化规律，即分析两物体做匀变速运动还是变加速运动。解析a、b相对滑动之前，由f(mamb)a可知，两物体一起匀加速运动，相对滑动后，a物体因其速度增大，向上的洛伦兹力增大，ab间正压力减小，故a所受向前的摩擦力减小，加速度越来越小，而b物体的加速度越来越大，当aa0时，ab也恒定不变了，故只有选项c正确。答案cvt图线的斜率表示物体的加速度，加速度恒定时其vt图线为倾斜直线，加速度逐渐变化时其vt图线为曲线，不同的图象，斜率的含义不同，图象是直线、曲线、折线所描述的物理内涵也不同。例4测量电容器电容的电路如图116所示。实验器材有带数字显示的学生直流稳压电源、秒表、待测电容器、定值电阻(10 k)、量程为1 ma的电流表、开关、导线若干。首先闭合开关，给电容器充电，然后断开开关使电容器开始放电。在断开开关的同时开始计时，实验时直流稳压电源的示数是10 v，测得电容器放电的时间和电流的 图116关系如下表所示。求电容器的电容。t(s)051015202530354555i/(ma)0.940.600.400.250.150.100.070.040.020.01审题指导测量电容器电容的基本原理是利用公式cq/u。电容器两端电压为10 v，测出电容器的电荷量是解答本题的关键。电容器的带电量在数值上等于电容器放电电流图线与时间轴所围的面积。解析测量电容器电容的基本原理是利用公式cq/u。电容器两端电压为10 v，测出电容器的电荷量是解答本题的关键。计算电荷量的公式是qit。由于题中给出的电流是随时间变化的变量，不能用公式直接计算。我们可以想像，如果画出放电电流与时间的关系图线，它应该是一条曲线。用纵坐标轴表示电流，横坐标轴表示时间。则it图线与时间轴所围面积就是所求的电荷量。如图117所示，先根据表中数据在it图中描点，再用平滑的曲线把它们依次连接起来，图线和横坐标轴所围的面积就是电容器的总放电量，即为原来电容器的带电荷量。 图117图中每小格面积的电荷量相当于0.11035 c0.5103 c。计算时，对于曲线下所围面积中超过小方格一半的，按1个方格的电荷量计算，对于不到小方格一半的舍去。数得小方格共有20个，所以q0200.5103 c1102 c。再由电容的定义式得c f1103 f。答案1103 f不同的物理图象，图线下面的面积的物理意义不同，it图线与t轴所围面积则表示这段时间内回路中流过的电量。例5图118甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线。由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故，参考这条曲线回答下列问题(不计电流表内阻，线路提供电压不变)：图118(1)若把三个这样的电灯串联后，接到电压恒定为12 v的电路上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻；(2)如图乙所示，将两个这样的电灯并联后再与10 的定值电阻r0串联，接在电压恒定为8 v的电路上，求通过电流表的电流值以及每个灯的实际功率。审题指导电灯在实际工作时其阻值大小随工作电压或电流的大小变化而变化，因此不可用(1)问中电灯的阻值直接计算(2)中的问题，将定值电阻r0作为8 v恒定电源的内阻，在电灯的iu图线中作出电源的iu图线，再根据图线交点的意义求解结果。解析(1)由于三个电灯完全相同，所以每个电灯两端的电压为：ul v4 v结合图象可得当ul4 v时，il0.4 a故每个电灯的电阻为：r 10 。 (2)设此时电灯两端的电压为u，流过每个电灯的电流为i，由闭合电路欧姆定律得eu2ir0代入数据得u820i在图甲上画出此直线如图119所示。可得到该直线与曲线的交点(2 v,0.3 a)，即流过电灯的电流为0.3 a，则流过电流表的电流为 图119ia2i0.6 a每个灯的功率为：pui20.3 w0.6 w。答案(1)0.4 a10 (2)0.6 a0.6 w电源的iu图线与电灯的iu图线的交点对应的坐标值u和i，表示将电灯接在电源上时电灯两端的电压和流过电灯的电流值。1.在国庆阅兵式中，我空军某部的直升机梯队在地面上空某高度a位置处于静止待命状态，要求该梯队10时56分40秒由静止状态沿水平方向做匀加速直线运动，经过ab段加速后，进入bc段的匀速受阅区，图111011时准时通过c位置，如图1110所示。已知ab5 km，bc10 km，若取飞机出发的时刻为t0，沿ac方向建立坐标轴，a点作为坐标原点，下列关于直升机的速度v、加速度a和位移x的图象可能正确的是() 图1111解析：选ac飞机在匀加速阶段vat，xat2，由此可以知道b、d选项均错误，再由xabat，xbcatabtbc可求出vm100 m/s，tabtbc100 s，故a、c均正确。2.如图1112所示，直线a是电源的路端电压和电流的关系图线，直线b、c分别是电阻r1、r2的两端电压与电流的关系图线，若这两个电阻分别接到这个电源上，则()ar1接在电源上时，电源的效率高br2接在电源上时，电源的效率高图1112cr1接在电源上时，电源的输出功率大d电源的输出功率一样大解析：选a由电源的效率知外电路电阻越大，电源效率越高，由图象知r1r2，a正确b错误；当rr时输出功率最大，由图象知rr2r1，c、d错。3(2012洛阳一模)显像管原理的示意图如图1113所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的o点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是() 图1113图1114解析：选a电子向a侧偏时，由楞次定律可知磁场方向垂直于纸面向外，同理，电子向b侧偏时，磁场垂直于纸面向里，由此可知只有a项正确。4(2012苏北四市调研)如图1115所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨cd、ef，导轨上放有一金属棒mn。现从t0时刻起，给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即ikt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图象，可能正确的是() 图1115图1116解析：选bd棒向下运动阶段，mgbilma，ikt得：agt由此可知，c错误，d正确，因a在运动过程中先减小后反向增大，故a错误，b正确。5(2012湖南联考)一个质量为0.3 kg的物体沿水平面做直线运动，如图1117所示，图线a表示物体受水平拉力时的vt图象，图线b表示撤去水平拉力后物体继续运动的vt图象，下列说法中正确的是()a水平拉力的大小为0.1 n，方向与摩擦力方向相同 图1117b水平拉力对物体做功的数值为1.2 jc撤去拉力后物体还能滑行7.5 md物体与水平面间的动摩擦因数为0.1解析：选ab图线a表示的vt图象加速度较大，说明物体所受的拉力与摩擦力方向相同，则fffmaa0.2 n，图线b表示物体只在摩擦力作用下匀减速运动，有ffmab0.1 n，解得ff f0.1 n，a项正确；有水平拉力时，物体位移为x3 m12 m，故拉力做功的数值为wfx1.2 j，b正确；撤去拉力后物体能滑行13.5 m，c项错误；动摩擦因数，d项错误。6(2012衡水期末)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的o、m两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图1118所示，其中a、n两点的电势均为零，nd段中的c点电势最高，则()图1118an点的电场强度大小为零ba点的电场强度大小为零cnc间场强方向指向x轴正方向d将一负点电荷从n点移到d点，电场力先做正功后做负功解析：选dx图线的斜率表示电场强度，n、a两点斜率均不为零，a、b均错误；nc间图线斜率均为正，场强方向沿x方向，c错误；cd段斜率为负，场强方向沿x方向，由此可判断负点电荷从n点移到d点，电场力先做正功再做负功，d正确。7.如图1119所示，一有界匀强磁场的宽度为2l，磁感应强度为b，方向垂直纸面向里。正方形闭合线框abcd各边电阻相同，边长为l，在线框以速度v匀速穿过磁场区域的过程中，以下图象中能表示a、b两点电势差uab随时间t变化的是() 图1119图1120解析：选d在0l距离内，ab边切割磁感线，uabblv；在l2l距离内，uabblv；2l3l距离内，cd边切割磁感线，uabblv，d正确。8(2012上海嘉定期末)质量为2 kg的物体，放在动摩擦因数为0.1 的水平面上，在水平拉力f的作用下，由静止开始运动，拉力做的功w和物体发生的位移x之间的关系如图1121所示，g10 m/s2。下列说法中正确的是()图1121a此物体在ab段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15 wb此物体在ab段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为6 wc此物体在ab段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为6 wd此物体在ab段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15 w解析：选bwx图线的斜率表示水平拉力f的大小，由图可知，foa5 n，fab2 n，又ffmg2 n，所以物体在oa段匀加速运动，foaffma，v2axoa，可得va3 m/s，物体在ab段做匀速运动，pffabva6 w，b正确，a、c、d均错误。9如图1122甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l0.20 m，电阻r1.0 。有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度b0.50 t的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下。现用一外力f沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力f与时间t的关系如图乙所示，杆的质量