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1、高考冲刺：物理学中图像法的运用编稿：李传安审稿：张金虎【高考展望】本专题要紧讨论图像法在处置物理征询题中的全然分析办法。分析图像、读清楚图像、处置图像征询题是历年高考抢手。函数图像广泛运用、渗透于高中物理征询题之中，呈现征询题的办法复杂多变，涉及的知识面广，信息容量大年夜，综合性强，难度较大年夜。【知识升华】图像在中学物理中有着广泛运用：1能抽象地表述物理法那么；2能直不雅观地描绘物理过程；3赫然地表示物理量之间的相互关系及变卦趋向。它恳求考生能做到三会：1会识图：见解图像，理解图像的物理意思；2会做图：按照物理现象、物理过程、物理法那么作出图像，且能对图像变形或转换；3会用图：能用图像分析实
2、验，用图像描绘复杂的物理过程，用图像法来处置物理征询题。【办法点拨】一、物理图像及其考察办法1、物理图象及其意思物理图象是分不以差异的物理量为坐标，按照其对应关系在坐标系中描点、连线而失落失落的曲线。因此物理图象反响了两个或几多个物理量间的函数关系，是数与形相结合的产物，是具体与抽象相结合的表达，它可以直不雅观、抽象、繁复的展现两个物理量之间的关系，清晰的表达物理过程，精确地反响实验法那么，运用图象分析物理征询题有着广泛的运用。2、物理图象的考察从物理图象中开掘信息物理图象中包括着丰富的信息，有效地开掘信息是运用图象解题的关键环节之一。考察物理图象应从如下几多个方面入手即做到六看，那么信息一览
3、不足。1看坐标：起首弄清晰图象反响了哪两个物理量之间的关系，同时要弄清坐标的单位。2看变卦：按照图象的走向清楚一个物理量随着另一个物理量变卦的办法跟趋向。具体地说：两个物理量之间的函数关系是增函数仍然减函数，增减的区间是什么关于不单调变卦的关系要寻出最大年夜值跟最小值呈现的形状适当的停顿曲线的伸延清楚物理量的变卦趋向跟开头形状3看歪率：的确是要按照歪率的数学定义跟我们已有的物理不雅观点的定义去清楚歪率的物理意思即自觉的赐与歪率一个物理意思。要点说明：看对边比邻边是什么或者按照直线方程与物理公式比较来看，是什么：比如凡是位移时刻图象不论直线、曲线的歪率是，由速率的定义知，比较不难失落失落，位移时
4、刻图象在某一点的歪率等于这一时刻物体的瞬时速率即；再如速率时刻图象的歪率是加速率；电磁觉得中线圈面积波动、磁觉得强度均匀变卦，发生的觉得电动势为，其歪率的确是，觉得电流的确是一个定值，在图像上的确是水平直线等等。4看截距：的确是分析物理图象与横轴跟纵轴交点坐标的物理意思。只要令纵坐标等于零就可以清楚横截距的物理意思；令横坐标等于零可清楚纵截距的意思。比如在闭合电路中路端电压随电流的变卦图象中：纵截距：令电流等于零时，相当于外电路断路形状，现在路端电压等于电源的电动势E，即纵截距代表电源的电动势；横截距：令路端电压等于零，即令外电阻等于零，相当于外电路短路时的电流，称为短路电流，也的确是说横截距
5、表示短路电流。歪率是：物理意思是内阻。要点说明：在验证牛顿第二定律的实验中：第二个图：加速率为零时，横截距力为0.1牛，意思是所加砝码重力小于0.1牛，小车不加速率，只要当所加砝码重力大年夜于等于0.1牛时才开始就做匀加速运动，显然直线只是原点的缘故是不平衡摩擦力或平衡的不足。第一个图：纵截距表示力为零不加砝码时就有加速率，是什么缘故使小车做加速运动呢，显然直线只是原点的缘故是砝码盘的重力构成的。砝码盘的重力多大年夜呢，横截距是力，交点的确是砝码盘的重力约0.08牛。第三个图：表示不是匀加速了，加速率变小了，缘故是不称心砝码的质量远小于小车的质量。这里不是截距征询题5看面积：分析图线与横轴或纵
6、轴所包围面积的物理意思素日的办法是：取特不小的自变量的增量，求出小矩形的面积，然后比照物理法那么清楚小面积的物理意思分析处置征询题。比如图中Ft图线与时刻轴所包围的面积。与冲量的定义比较可知，巨大年夜面积表示力F在巨大年夜时刻内的冲量，全部曲线与时刻轴包围的面积就等于全部时刻内力F的冲量I。同理，力位移图象包围的面积是力在呼应过程中所做的功。要留心区分物理图象中面积正负的物理意思。6看交点：当一致个坐标系中有两个订交图线时，交点的坐标表示两个过程中的共同的物理形状。比如两个速率图线的交点坐标，阐明在这一时刻两物体存在一样的速率；再如跟图线的交点，表示电阻为R的元件与电动势为E内阻为r的电源构成
7、闭合回路时的义务形状。二、稀有的高考抢手图像1、直线运动的s-t图2、直线运动的v-t图3、平抛运动的y-x图4、机车启动的v-t图5、简谐运动的x-t图简谐波的y-x图受迫振动的共振曲线6、部分电路的U-I图闭合电路的U-I图7、闭合电路的P出-R图，8、电磁觉得中的-t图电磁觉得中的e-t图电磁觉得中的i-t图9、分子力随距离变卦的F分-r图分子势能随距离变卦的Ep-r图气体分子速率与分子数目标关系图10、光电效应中的图：11、一些实验探究曲线：12、验证牛顿第二定律的实验：【模典范题】典范一、处置运动学、牛顿运动定律的有关征询题例1、重庆卷假设物质随升落机运动的图像如题图所示竖直向上为正
8、，那么物质受到升落机的支持力与时刻关系的图像可以是【答案】B【分析】由v-t图可知：过程为向下匀加速直线运动加速率向下，失落重，Fmg；过程为向下匀速直线运动平衡，F=mg；过程为向下匀加速直线运动加速率向上，超重，Fmg；过程为向上匀加速直线运动加速率向上，超重，Fmg；过程为向上匀速直线运动平衡，F=mg；过程为向上匀加速直线运动加速率向下，失落重，Fmg；综合各过程可知B精确。【考点】此题考察v-t图图像、超重与失落重、牛顿第二定律。举一反三【变式】两物体甲跟乙在同不时线上运动，它们在00.4s时刻内的v-t图像如以下列图。假设仅在两物体之间存在相互感染，那么物体甲与乙的质量之比跟图中时
9、刻t1分不为A跟0.30sB3跟0.30sC跟0.28sD3跟0.28s【答案】B【分析】此题考察图像征询题。按照速率图像的特征可知甲做匀加速，乙做匀加速。按照得,按照牛顿第二定律有,得,由,得t=0.3s,B精确。例2、(山东省新泰市模拟)如图甲所示，为测定物体冲上粗糙歪面能到达的最大年夜位移x与歪面倾角的关系，将某一物体每次以波动的初速率v0沿充分长的歪面向上推出，调节歪面与水平倾向的夹角，实验测得x与歪面倾角的关系如图乙所示，g取10m/s2，按照图象可求出()A物体的初速率v03m/sB物体与歪面间的动摩擦因数0.75C取差异的倾角，物体在歪面上能到达的位移x的最小值xmin1.44m
10、D当某次30时，物体到达最大年夜位移后将沿歪面下滑【答案】BC【分析】由图可知，当夹角0时，位移为2.40m；而当夹角为90时，位移为1.80m；那么由竖直上抛运动法那么可知：，解得，故A差错；当夹角为0度时，由动能定理可得：；解得：，故B精确；又解得：；当90时，sin()1；现在位移最小，x1.44m；故C精确；假设30时，物体受到的重力的分力为；摩擦力；一般认为最大年夜静摩擦力等于滑动摩擦力；故小球到达最高点后，不会下滑；故D差错举一反三【变式】老鼠离开窟窿沿直线行进，它的速率与到窟窿的距离成反比，当它行进到离窟窿距离为的甲处时速率为，求：1老鼠行进到与离穴距离为的乙处时的速率；2从甲处
11、到乙所在用的时刻。【答案】【分析】1因老鼠行进速率与它到窟窿的距离成反比，即，k为比例常数，依题意有，因此。2老鼠运动速率，其图象是一条双曲线，而的图象却是一条过坐标原点的直线，如以下列图，与运用v-t图象求位移类比，可知老鼠从甲处行进到乙所在用时刻等于图中画有歪线的梯形“面积值，因此，将，代入上式得：。典范二、处置功、能量、能量转化、冲量、动量跟动量守恒定律中的有关征询题例3、用加速率传感器探究物体从运动开始做直线运动的法那么，失落失落了加速率随时刻变卦的关系图线，如以下列图。物体的质量为1kg,由图可得出A从t4.0s到t6.0s的时刻内物体做匀加速直线运动B物体在tC物体在10.0s内所
12、受合外力的冲量大小约为50NsD从t10.0s到t12.0s的时刻内合外力对物体做的功约为7.3J【思路点拨】由油膜法测分子直径失落失落启示，可以采用数格数的办法，每小格的物理意思是加速率乘以时刻，的确是速率。【答案】D【分析】这是加速率随时刻变卦的图像，从t4.0s到t6.0s的时刻内物体加速率逐渐减小，是变加速运动，是加速率减小的加速运动，速率越来越大年夜，A差错。坐标格的启示，可以数格数，每小格的物理意思是加速率乘以时刻，的确是速率，每一小格代表0.1m/s,在t10.0s时，有68小格，即速率6.8m/s,B差错。按照动量定理，合外力的冲量等于动量的变卦，I=mv=6.8kgm/s,C
13、差错。12秒末的速率为7.8m/s,按照动能定理，合外力对物体做的功等于物体动能的增量，可以打算出约为7.3J。D精确。【总结升华】由油膜法测分子直径失落失落启示，可以采用数格数的办法，同时还要清楚每一格的物理意思，用横坐标乘以纵坐标，看单位是什么物理量的单位，的确是其物理意思，再敏锐运用呼应的物理定理、定律。举一反三【高清课堂：369029图像及相关征询题研究例9】【变式】水平推力F1、F2分不感染于一致物体，分不感染一段时刻后撤去，使物体都从运动开始运动到最后停下，假设物体在两种情况下的总位移相当，且F1F2，那么A、F2的冲量大年夜B、F1的冲量大年夜C、F1跟F2的冲量相当D、无法比较
14、F1跟F2的冲量大小值【答案】A【分析】按照题意画出图像如图，有，撤去水平推力后，在摩擦力感染下加速，加速率相当，平行于，由于面积相当，。摩擦力相当，初态、末态速率均为零，那么推力的冲量等于摩擦力的冲量，因此F2的冲量大年夜于F1的冲量。A精确。【高清课堂：369029图像及相关征询题研究例6】例4、在检测某电动车功用的实验中，电动车由运动开始沿平直公路行驶，到达的最大年夜速率为15m/s，测得此过程中差异时刻电动车的牵引力F与对应的速率v，并描绘出图象图中AB、BO均为直线。假设电动车行驶中阻力恒定。按照图线ABC，揣摸该电动车做什么运动？【思路点拨】读清楚图像，横坐标是速率的倒数，右边速率
15、小，右边速率大年夜，从右边往右边看图像。【答案】见解析。【分析】横坐标是速率的倒数，右边速率小，右边速率大年夜，要从右边往右边看图像。A到B速率越来越大年夜，牵引力波动，做匀加速运动，到B点到达额定功率，B到C功率保持波动，牵引力减小，做加速率减小的加速运动，到C点速率到达最大年夜为15m/s，现在牵引力等于阻力，等于400N，做匀速运动。【总结升华】要看清楚横坐标表示的速率的倒数，向左速率增大年夜。题目中给出到达的最大年夜速率为15m/s，到达C点。此题可以求出电动车的额定功率、阻力、到达B点的速率，假设给出电动车的质量为800kg，就可以求出机车启动一类题中所有的物理量。例5、一颗速率较大
16、年夜的子弹，水平击穿原本运动在光滑水平面上的木块，设木块对子弹的阻力恒定，那么当子弹入射速率增大年夜时，以下说法精确的选项是A.木块获得的动能变大年夜B.木块获得的动能变小C.子弹穿过木块的时刻变长D.子弹穿过木块的时刻变短【思路点拨】子弹在木块中时，分析子弹、木块的运动；子弹穿出后，分析木块的运动，画出速率时刻图像，再分析不的物理量。【答案】BD【分析】子弹在木块中时，子弹做匀加速运动，木块做匀加速运动，子弹穿出后，木块做匀速运动，速率时刻图像如以下列图。的面积表示子弹的位移，的面积表示木块的位移，与的差值的面积表示木块的长度。当子弹的速率增大年夜到时，阻力波动，子弹仍然做匀加速运动，加速率
17、波动，即歪率波动；木块做匀加速运动，加速率波动，子弹还能穿出木块表示的意思是：的面积表示子弹绝对木块穿出的长度，显然等于木块的长度。绝对位移都表示木块的长度，要使两者面积相当，那么子弹穿出的速率更大年夜，木块获得的速率变小。BD精确。【总结升华】此题作图时要精确理解敏锐运用v-t图像下的面积表示的是位移，分析清晰哪是木块的位移，哪是子弹的位移，两者的差值表示的是木块的长度。尚有一个关键条件是：速率增大年夜后，子弹相关于木块的位移相当，即木块的长度波动。举一反三【变式】质量为m的子弹以速率水平击穿放在光滑水平面上的木块，木块长为L，质量为M。子弹穿过木块后木块获得的动能为，系统丧失落的呆板能为，
18、假设修改木块质量M、子弹质量m或子弹初速率发生变卦，但子弹仍能穿过木块，那么设木块对子弹的阻力及木块长均波动A.M波动，m变小，波动，那么木块获得的动能肯定变大年夜B.M变小，m波动，波动，那么子弹丧失落的动能肯定变小C.M波动，m波动，变小，那么木块获得的动能肯定波动D.不论、m、M怎么样变卦，系统丧失落的呆板能肯定波动【答案】AD典范三、处置电场中的有关征询题例6、如图(a所示，AB是某电场中的一条电场线假设有一电子以某一初速率同时仅在电场力的感染下，沿AB由点A运动到点B，其速率图像如图b所示以下关于A、B两点的电势跟电场强度E大小的揣摸精确的选项是A.B.C.D.【思路点拨】分析速率时
19、刻图像，速率越来越小，阐明电场力做什么功？歪率是加速率，加速率越来越小，阐明电场力电场线如何样变卦呢？【答案】A【分析】一电子仅在电场力的感染下，沿AB由点A运动到点B，速率越来越小，阐明电场力做负功，电场力倾向与位移倾向相反，电场力倾向从B指向A，由因此负电荷，因此电场线倾向由A指向B，沿场强倾向电势落低，可知A点电势高于B点电势，C、D都差错。由图像可以看出，歪率越来越小，即加速率越来越小。由于电场线越密的所在场强越大年夜，对一致点电荷而言，电场力越大年夜加速率越大年夜，因此A点的场微小于B点的场强，A精确。【总结升华】分析电场强度大小时，应抓住曲线歪率的变卦，歪率大年夜的所在加速率大年夜
20、，电场线密，电场强度大年夜，电场力大年夜。分析场强倾向时，应抓住速率的变卦法那么，做正功时电场力的倾向与位移倾向一样速率变大年夜时是电场力做正功，速率变小时是电场力做负功，做负功时电场力的倾向与位移倾向相反。举一反三【变式】如以下列图，A、B是某电场中一条电场线上的两点。一个带负电的点电荷仅受电场力感染，从A点沿电场线运动到B点。在此过程中，该点电荷的速率随时刻t变卦的法那么如以下列图。那么以下说法中精确的选项是AA点的电场强度比B点的大年夜BA、B两点的电场强度相当CA点的电势比B点的电势高DA点的电势比B点的电势低【答案】C典范四、处置磁场、电磁觉得中的有关征询题例7、矩形导线框abcd结
21、实在匀强磁场中，磁感线的倾向与导线框所在平面垂直，规那么磁场的正倾向垂直纸面向里，磁觉得强度B随时刻变卦的法那么如以下列图。假设规那么顺时针倾向为觉得电流I的正倾向，以下各图中精确的选项是【思路点拨】磁觉得强度均匀变卦，表示歪率为肯定值，觉得电动势也为定值，导线框电阻肯定，觉得电流也是定值。【答案】D【分析】按照法拉第电磁觉得定律，导线框面积波动，为肯定值，觉得电动势也为定值，觉得电流也为定值，因此A差错。0-1s磁觉得强度随时刻增大年夜，按照楞次定律，觉得电流的倾向为逆时针，为负，C差错。1-3s歪率一样即一样为负，与第一段的大小相当，觉得电动势、觉得电流大小相当，倾向一样为顺时针倾向，为正
22、，因此B差错，D精确。【总结升华】歪率是一个定值，要敏锐运用法拉第电磁觉得定律这里定性分析。1-3s可以分段分析揣摸觉得电流的倾向，速率太慢，这里充分运用1-2s跟2-3s是一致个歪率，觉得电动势、觉得电流大小相当倾向一样，不雅观点清晰，解题速率快。举一反三【变式】2016青海自破招生等离子气流由左方连续以v0射入P1跟P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接。线圈A内有随图2所示的变卦磁场，且磁场B的正倾向规那么为向左，如图1所示，那么以下表达精确的选项是A.01s内ab、cd导线相互排斥B.12s内ab、cd导线相互吸引C.23s内ab、cd导线相互吸引
23、D.34s内ab、cd导线相互排斥【答案】BD【分析】按照右手定那么揣摸导线ab中电流倾向为由a到b。02s内，线圈A发生的觉得磁场向右，cd导线上电流倾向为由c到d，现在ab、cd导线通有同向电流相互吸引。同理24s内，线圈A中电流反向，ab、cd导线通有反向电流相互排斥。BD精确，AC错。应选BD。典范五、处置恒定电流中的有关征询题【高清课堂：369029图像及相关征询题研究例4】例8、如以下列图，直线OAC为某不时流电源的总功率随着电流变卦的图线，抛物线OBC为同不时流电源内部的热功率随电流I变卦的图线。请阐明图像的含义跟A、B、C、的物理意思。【思路点拨】由知，功率电流图像为一倾歪直线
24、，C点表示的物理意思什么呢？A、B两点表示的物理意思是什么呢？【答案】见解析。【分析】OAC为电源的总功率，OBC为电源内部的热功率，C点表示电源内部的热功率与电源的总功率相当，由，求出电动势，由求出内阻，。表示电源的功率全部消耗在内阻上，C点的电流理论上的确是短路电流。A点表示的物理意思：当电流为2安培时，电源的总功率，B点表示的物理意思：当电流为2安培时，电源内部消耗的功率，AB这段距离表示的是电源的输出功率。【总结升华】要精确理解函数图像，就要控制住轴、线、点等的物理意思。举一反三【变式】用电压表跟电流表测一节干电池的电动势跟内电阻，伏安图像如以下列图，试求两值。【答案】【分析】图像与纵
25、轴的交点表示电动势，图像歪率的绝对值表示电源内阻，求得内阻。典范六、处置实验中的有关征询题【高清课堂：369029图像及相关征询题研究例1】例9、按照实验数据绘出如以下列图的图线。由图像得出电池组的电动势E=V，内电阻r=。【思路点拨】处置此类实验征询题最要紧的确实是按照闭合电路的欧姆定律写出直线方程，打算出歪率、寻出截距。【答案】【分析】图像本身是直线，什么缘故是线性关系，称心什么样的函数关系呢？按照闭合电路的欧姆定律，写出倒数，可得可以看出的确是线性关系，截距是，歪率是。由图读出截距是0.35，即，求得电动势：再求歪率内阻：【总结升华】按照全电路的欧姆定律，用坐标轴表示的物理量，精确写出直线方程，理解截距、歪率的物理意思，在图上读出截距，在直线上取两点便于读数的打算出歪率，最后求出内阻。举一反三【变式】1按照如图甲所示电路，某同学接入符合恳求的R0后，闭合开关S，调解电阻箱的阻值读出电压表的示数U，再修改电阻箱阻值，获得多组数据，作出了如图乙的图线。那么按照该同学所作的图线可知图像的横坐标与纵坐标的比值表示。2按照乙图所作出的图像求得该电池的电动势E为V，内电阻r为。【答案】1回路中电流210V4650【分析】1，由图像可知横坐标与纵坐标的比值表示回路中电流。2写成办法，得可知截距的倒数为电动势，因此。歪率，由图乙求歪率因此内阻。