2023年高考物理（深化复习+命题热点提分）专题18图像题的解题方法与技巧

PAGEPAGE13专题18图像题的解题方法与技巧1.一质点做直线运动，其运动的位移x跟时间t的比值eq\f(x,t)与时间t的关系图线为一条过原点的倾斜直线，如图1所示.由图可知，t＝2s时质点的速度大小为()图1A.2m/s B.4m/sC.6m/s D.8m/s答案B2.如图2所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，上端固定，下端连一质量为m的物块A，A放在质量也为m的托盘B上，以FN表示B对A的作用力，x表示弹簧的伸长量.初始时，在竖直向上的力F作用下系统静止，且弹簧处于自然状态(x＝0).现改变力F的大小，使B以eq\f(g,2)的加速度匀加速向下运动(g为重力加速度，空气阻力不计)，此过程中FN或F随x变化的图象正确的选项是()图2答案D解析当弹簧的弹力增大到eq\f(mg,2)时，物块和托盘间的压力为零，在此之前，二者之间的压力由开始运动时的eq\f(mg,2)线性减小到零，力F由开始运动时的mg线性减小到eq\f(mg,2)；此后托盘与物块别离，力F保持eq\f(mg,2)不变，故D正确.3.图3甲是张明同学站在压力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，点P是他的重心位置.图乙是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图线.两图中a～g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出.取重力加速度g＝10m/s2.根据图象分析可知()图3A.张明的重力为1500NB.c点位置张明处于失重状态C.e点位置张明处于超重状态D.张明在d点的加速度小于在f点的加速度答案C4.(多项选择)如图4甲所示，小物块静止在倾角θ＝37°的粗糙斜面上.现对物块施加一个沿斜面向下的推力F，力F的大小随时间t的变化情况如图乙所示，物块的速率v随时间t的变化规律如图丙所示，取sin37°＝0.6、cos37°＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2，以下说法正确的选项是()图4A.物块的质量为1kgB.物块与斜面间的动摩擦因数为0.7C.0～3s内力F做功的平均功率为0.32WD.0～3s内物体克服摩擦力做的功为5.12J答案AD5.如图5所示，在边长为a的正方形区域内有以对角线为边界，垂直于纸面的两个方向相反的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小相等.纸面内一边长为a的正方形导线框沿着x轴匀速穿过磁场区域，在t＝0时，导线框运动到原点O处且恰好开始进入磁场区域.取顺时针方向为导线框中感应电流的正方向，那么以下图象中能够正确表示从t＝0时刻开始感应电流与导线框位移关系的是()图5答案B解析x在0～a范围内，线框右边切割磁感线产生感应电流，感应电流大小i＝eq\f(Ba－xv－Bxv,R)＝eq\f(Bv,R)(a－2x)，其中x在0～eq\f(a,2)范围内感应电流为顺时针，为正方向；x＝eq\f(a,2)时，i＝0；x在eq\f(a,2)～a范围内，感应电流方向沿逆时针，为负方向；x在a～2a内，感应电流大小i＝eq\f(B[a－x－a]v－Bx－av,R)＝eq\f(Bv,R)(3a－2x)，其中，x在a～eq\f(3,2)a感应电流方向沿逆时针，为负方向.x＝eq\f(3,2)a时，i＝0；x在eq\f(3,2)a～2a范围内，感应电流沿顺时针，为正方向，故B正确，A、C、D错误.应选B.6.某空间区域的竖直平面内存在电场，其中竖直的一条电场线如图6甲中虚线所示.一个质量为m、电荷量为q的带正电小球，在电场中从O点由静止开始沿电场线竖直向下运动.以O为坐标原点，取竖直向下为x轴的正方向，小球的机械能E与位移x的关系如图乙所示，不计空气阻力.那么()图6A.电场强度大小恒定，方向沿x轴负方向B.从O到x1的过程中，小球的速率越来越大，加速度越来越小C.从O到x1的过程中，相等的位移内，小球克服电场力做的功相等D.到达x1位置时，小球速度的大小为eq\r(\f(2E1－E0＋mgx1,m))答案D7.(多项选择)两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图7甲所示，一个电荷量为2×10－3C，质量为0.1kg的小物块(可视为质点)从C点静止释放，其运动的v－t图象如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线).那么以下说法正确的选项是()图7A.由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大B.B点为中垂线上电场强度最大的点，场强E＝100V/mC.由C点到A点电势逐渐降低D.B、A两点间的电势差UBA＝5V答案BC8.(多项选择)如图8所示，半圆形固定轨道AO段光滑，OB段粗糙且各处粗糙程度相同.一质量为m的滑块从半圆形轨道左侧最高点A处由静止下滑，到达最低点O以后再冲上轨道右侧高度为H的B处.取O点重力势能为零，在滑块从O到B，再从B回到O的过程中，滑块的机械能E、动能Ek随高度h的关系可能是()图8答案AC解析在滑块从O到B，再从B回到O的过程中，由于滑块要克服摩擦力做功，所以滑块的机械能不断减小，经过同一点时，向上运动的速度大于向下运动的速度(除B点以外)，由向心力知识可知，经过同一点向上运动时，滑块所受的轨道支持力大，那么滑块向上运动时对轨道的压力较大，摩擦力较大，由功能关系知：FfΔh＝ΔE，可知E－h图象切线的斜率表示摩擦力大小，那么A图是可能的，B图不可能，故A正确，B错误；由动能定理得：F合Δh＝ΔEk，可知Ek－h图象切线的斜率表示合力大小，滑块在同一点(B点除外)向上运动时受到的合力大于向下运动时受到的合力大小，因此C图可能正确，D不可能，故C正确，D错误.9.如下图，边长为2L、电阻为R的正方形导线框abcd，在纸面内以速度v水平向右匀速穿过一宽为L、磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外．刚开始时线圈的ab边刚好与磁场的左边界重合，规定水平向右为ab边受到安培力的正方向．以下哪个图像能正确反映ab边受到的安培力随运动距离x变化的规律()答案C由楞次定律知，ab边受到安培力方向向左，为负值．线框的位移大于L后，位移在L～2L内线框中磁通量不变，不产生感应电流，ab边不受安培力，位移在2L～3L内，ab边在磁场之外，不受安培力，故C项正确．10．电荷量q＝1×10－4C的带正电的小物块静止在绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的电场，其电场强度E的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v的大小与时间t的关系如图乙所示．重力加速度g＝10m/s2.那么()A．物块在4s内位移是8mB．物块的质量是1kgC．物块与水平面间动摩擦因数是0.4D．物块在4s内电势能减少了14J答案BD由qE2＝μmg，可得μ＝0.2，故B项正确，C项错误；D项，物块在前2s的位移s1＝eq\f(1,2)×2×2m＝2m物块在后2s的位移为s2＝vt2＝4m电场力做正功：W＝qE1s1＋qE2s2＝3×2J＋2×4J＝14J那么电势能减少了14J，故D项正确．11.如下图，一滑块以初速度v0自固定于地面的斜面底端冲上斜面，到达某一高度后又返回底端．取沿斜面向上为正方向．以下表示滑块在斜面上整个运动过程中速度v随时间t变化的图像中，可能正确的选项是()答案A12．四辆小车从同一地点向同一方向运动的情况分别如以下图所示，以下说法正确的选项是()A．甲车做直线运动，乙车做曲线运动B．这四辆车均从静止开始运动C．在0～t2时间内，丙、丁两车在时刻t2相距最远D．在0～t2时间内，丙、丁两车间的距离先增大后减小答案C13．蹦床运动可简化为一个落到竖直放置的轻弹簧的小球运动，如图甲所示．质量为m的小球，从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运动．以小球刚下落开始计时，以竖直向下为正方向，小球的速度v随时间t变化的图线如图乙所示．图线中的OA段为直线，与曲线ABCD相切于A点．不考虑空气阻力，那么关于小球的运动过程，以下说法正确的选项是()A．t2－t1>t3－t2B．下落h高度时小球速度最大C．小球在t4时刻所受弹簧弹力大于2mgD．小球在t2时刻重力势能和弹簧的弹性势能之和最大答案C解析A项，小球在B点时，a＝0，即mg＝kΔxB，AB过程，合外力：F合＝mg－kΔx＝k(ΔxB－Δx)＝kx球B，x球B为球所处位置到平衡位置B的距离，同理可得BC过程也满足上述关系，故小球在AC之间做简谐运动，故t2－t1＝t3－t2，故A项错误；B项，A是下降h高度时的位置，而AB过程，重力大于弹簧的弹力，小球做变加速直线运动，加速度小于g.B点是速度最大的地方，故B项错误；C项，由A中知C点与A点是对称的点，由A点到B点的弹簧长度变化eq\f(mg,k)，由对称性得由B到C的弹簧长度再变化eq\f(mg,k)，故到达D点时形变量要大于2eq\f(mg,k)，所以弹力大于2mg，所以C项正确；D项，系统在整个过程中，只受重力和弹簧弹力作用，系统机械能守恒，小球在t2时刻的速度最大，动能最大，故重力势能和弹簧的弹性势能之和最小，故D项错误．14．如下图为某汽车在平直公路上启动时发动机功率P随时间t变化的图像，P0为发动机的额定功率．在t2时刻汽车的速度已经到达最大vm，汽车受到的空气阻力与地面摩擦力之和随速度增大而增大．由此可得()A．在0～t1时间内，汽车一定做匀加速运动B．在t1～t2时间内，汽车一定做匀速运动C．在t2～t3时间内，汽车一定做匀速运动D．在t3时刻，汽车速度一定等于vm答案CD15．如图a所示，小物体从竖直弹簧上方离地高h1处由静止释放，其动能Ek与离地高度h的关系如图b所示．其中高度从h1下降到h2，图像为直线，其余局部为曲线，h3对应图像的最高点，轻弹簧劲度系数为k，小物体质量为m，重力加速度为g.以下说法正确的选项是()A．小物体下降至高度h3时，弹簧形变量为0B．小物体下落至高度h5时，加速度为0C．小物体从高度h2下降到h4，弹簧的弹性势能增加了eq\f(m2g2,k)D．小物体从高度h1下降到h5，弹簧的最大弹性势能为mg(h1－h5)答案D16．x轴上O点右侧各点的电场方向与x轴方向一致，O点左侧各点的电场方向与x轴方向相反，假设规定向右的方向为正方向，x轴上各点的电场强度E随x变化的图像如下图，该图像关于O点对称，x1和－x1为x轴上的两点．以下说法正确的选项是()A．O点的电势最低B．x1和－x1两点的电势相等C．电子在x1处的电势能大于在－x1处的电势能D．电子从x1处由静止释放后，假设向O点运动，那么到达O点时速度最大答案BD解析从图像可以看出，电场强度的大小和方向都沿x轴对称分布，沿着电场强度的方向，电势一定降低，故根据其电场强度E随x变化的图像容易判断，O点的电势最高，A项错误；由于x1和－x1两点关于x轴对称，且电场强度的大小也相等，故从O点到x1和从O点到－x1电势降落相等，故x1和－x1两点的电势相等，B项正确；x1和－x1两点的电势相等，电子在x1处的电势能等于在－x1处的电势能，C项错误；电子从x1处由静止释放后，假设向O点运动，O点的电势最高，电子在O点电势能最低，所以动能最大，所以速度最大，D项正确．17．某同学用如图甲所示电路测量电源的电动势和内阻，其中R是电阻箱，R0是定值电阻，且R0＝3000Ω，G是理想电流计．改变R的阻值分别读出电流计的读数，作出eq\f(1,R)－eq\f(1,I)图像如图乙所示，那么：电源的电动势是________，内阻是________．答案3V1Ω18．如图甲所示，有一倾角为30°的光滑固定斜面，斜面底端的水平面上放一质量为M的木板．开始时质量为m＝1kg的滑块在水平向左的力F作用下静止在斜面上，今将水平力F变为水平向右，当滑块滑到木板上时撤去力F，木块滑上木板的过程不考虑能量损失．此后滑块和木板在水平面上运动的v－t图像如图乙所示，g＝10m/s2.求：(1)水平作用力F的大小；(2)滑块开始下滑时的高度；(3)木板的质量．答案(1)eq\f(10\r(3),3)N(2)2.5m(3)1.5kg解析(3)由图像可知，二者先发生相对滑动，当到达共速后一块做匀减速运动，设木板与地面间的动摩擦因数为μ1，滑块与木板间的动摩擦因数为μ2二者共同减速时的加速度大小a1＝1m/s2，发生相对滑动时，木板的加速度a2＝1m/s2，滑块减速的加速度大小为：a3＝4m/s2对整体受力分析，可得a1＝eq\f(μ1M＋mg,M＋m)＝μ1g可得μ1＝0.1在0～2s内分别对m和M做受力分析可得对M：μ2mg－μ1(M＋m)g＝Ma2对m：μ2mg＝ma3带入数据解方程可得M＝1.5kg19.如图9(a)所示，平行且光滑的长直金属导轨MN、PQ水平放置，间距L＝0.4m.导轨右端接有阻值R＝1Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒接入电路的电阻r＝1Ω，导轨电阻不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L.从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，假设使棒在导轨上始终以速度v＝1m/s做直线运动，求：图9(1)棒进入磁场前，电阻R中电流的大小和方向；(2)棒通过abcd区域的过程中通过电阻R的电量；(3)棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式.答案(1)0.02AQ到N(2)0.02C(3)i＝eq\f(1,2)(t－1)A(1.0s≤t≤1.2s)解析(1)棒进入磁场前，正方形区域abcd的磁场均匀增大，由楞次定律可知，通过R的电流方向为Q到N由法拉