高考物理二輪復習專題培優(yōu)練習熱點10 圖像法 （原卷版）

熱點10圖像法圖像在中學物理中有著廣泛應用：（1）能形象地表述物理規(guī)律；（2）能直觀地描述物理過程；（3）鮮明地表示物理量之間的相互關系及變化趨勢。它要求考生能做到三會：（1）會識圖：認識圖像，理解圖像的物理意義；（2）會做圖：依據(jù)物理現(xiàn)象、物理過程、物理規(guī)律作出圖像，且能對圖像變形或轉(zhuǎn)換；（3）會用圖：能用圖像分析實驗，用圖像描述復雜的物理過程，用圖像法來解決物理問題。例題1.如圖所示，由同種材料制成的粗細均勻的正方形金屬線框，以恒定速度通過有理想邊界的勻強磁場，線框的邊長小于有界磁場的寬度。開始計時時線框的ab邊恰與磁場的左邊界重合，在運動過程中線框平面與磁場方向保持垂直，且ab邊保持與磁場邊界平行，則圖中能定性的描述線框中c、d兩點間的電勢差Ucd隨時間變化情況的是（）A． B．C． D．例題2.如圖所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t0時刻閉合開關S，經(jīng)過一段時間后，在tt1時刻斷開S，下列表示燈泡D的電流i隨時間變化的圖像中，正確的是（）A． B．C． D．一、物理圖像及其考查方法1、物理圖象及其意義

物理圖象是分別以不同的物理量為坐標，按照其對應關系在坐標系中描點、連線而得到的曲線。因此物理圖象反映了兩個或幾個物理量間的函數(shù)關系，是數(shù)與形相結(jié)合的產(chǎn)物，是具體與抽象相結(jié)合的體現(xiàn)，它能夠直觀、形象、簡潔的展現(xiàn)兩個物理量之間的關系，清晰的表達物理過程，正確地反映實驗規(guī)律，利用圖象分析物理問題有著廣泛的應用。

2、物理圖象的考察——從物理圖象中挖掘信息

物理圖象中蘊含著豐富的信息，有效地挖掘信息是利用圖象解題的關鍵環(huán)節(jié)之一?？疾煳锢韴D象應從如下幾個方面入手即做到六看，則信息一覽無余。

（1）看坐標：首先弄清楚圖象反映了哪兩個物理量之間的關系，并且要弄清坐標的單位。

（2）看變化：根據(jù)圖象的走向明確一個物理量隨著另一個物理量變化的方式和趨向。

具體地說：

①兩個物理量之間的函數(shù)關系是增函數(shù)還是減函數(shù)，增減的區(qū)間是什么

②對于不單調(diào)變化的關系要找出最大值和最小值出現(xiàn)的狀態(tài)

③適當?shù)倪M行曲線的伸延明確物理量的變化趨勢和收尾狀態(tài)

（3）看斜率：就是要根據(jù)斜率的數(shù)學定義和我們已有的物理概念的定義去明確斜率的物理意義——即自覺的賦予斜率一個物理意義。

要點詮釋：看對邊比鄰邊是什么（或者根據(jù)直線方程SKIPIF1<0與物理公式比較來看，SKIPIF1<0是什么）：例如凡是位移時間圖象（不論直線、曲線）的斜率是SKIPIF1<0，由速度的定義知SKIPIF1<0，比較不難得到，位移時間圖象在某一點的斜率等于這一時刻物體的瞬時速度即SKIPIF1<0；再如速度時間圖象的斜率是加速度；電磁感應中線圈面積不變、磁感應強度均勻變化，產(chǎn)生的感應電動勢為SKIPIF1<0，其斜率就是SKIPIF1<0，感應電流SKIPIF1<0就是一個定值，在SKIPIF1<0圖像上就是水平直線等等。（4）看截距：就是分析物理圖象與橫軸和縱軸交點坐標的物理意義。

只要令縱坐標等于零就可以知道橫截距的物理意義；令橫坐標等于零可知道縱截距的意義。例如在閉合電路中路端電壓隨電流的變化圖象中：

縱截距：令電流等于零時，相當于外電路斷路狀態(tài)，此時路端電壓等于電源的電動勢E，即縱截距代表電源的電動勢；

橫截距：令路端電壓等于零，即令外電阻等于零，相當于外電路短路時的電流，稱為短路電流，也就是說橫截距表示短路電流。斜率是：SKIPIF1<0物理意義是內(nèi)阻。要點詮釋：在驗證牛頓第二定律的實驗中：第二個圖：加速度為零時，橫截距（力）為0.1牛，意思是所加砝碼重力小于0.1牛，小車沒有加速度，只有當所加砝碼重力大于等于0.1牛時才開始就做勻加速運動，顯然直線沒有過原點的原因是沒有平衡摩擦力或平衡的不夠。第一個圖：縱截距表示力為零（沒有加砝碼）時就有加速度，是什么原因使小車做加速運動呢，顯然直線沒有過原點的原因是砝碼盤的重力造成的。砝碼盤的重力多大呢，橫截距是力，交點就是砝碼盤的重力約0.08牛。第三個圖：表示不是勻加速了，加速度變小了，原因是沒有滿足砝碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。（這里不是截距問題）

（5）看面積：分析圖線與橫軸（或縱軸）所包圍面積的物理意義

通常的方法是：取很小的自變量的增量SKIPIF1<0，求出小矩形的面積SKIPIF1<0，然后對照物理規(guī)律明確小面積的物理意義分析解決問題。

例如圖中F—t圖線與時間軸所包圍的面積。SKIPIF1<0與沖量的定義SKIPIF1<0比較可知，微小面積SKIPIF1<0表示力F在微小時間SKIPIF1<0內(nèi)的沖量，全部曲線與時間軸包圍的面積就等于整個時間內(nèi)力F的沖量I。同理，力位移圖象包圍的面積是力在相應過程中所做的功。要注意區(qū)分物理圖象中面積正負的物理意義。（6）看交點：當同一個坐標系中有兩個相交圖線時，交點的坐標表示兩個過程中的共同的物理狀態(tài)。

例如兩個速度圖線的交點坐標，說明在這一時刻兩物體具有相同的速度；再如SKIPIF1<0和SKIPIF1<0圖線的交點，表示電阻為R的元件與電動勢為E內(nèi)阻為r的電源構(gòu)成閉合回路時的工作狀態(tài)。二、常見的高考熱點圖像

1、直線運動的s-t圖2、直線運動的v-t圖3、平拋運動的y-x圖4、機車啟動的v-t圖5、簡諧運動的x-t圖簡諧波的y-x圖受迫振動的共振曲線6、部分電路的U-I圖閉合電路的U-I圖7、閉合電路的P出-R圖，SKIPIF1<08、電磁感應中的Φ-t圖電磁感應中的e-t圖電磁感應中的i-t圖

9、分子力隨距離變化的F分-r圖分子勢能隨距離變化的Ep-r圖氣體分子速率與分子數(shù)目的關系圖

10、光電效應中的SKIPIF1<0圖：SKIPIF1<0

11、一些實驗探究曲線：

SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<012、驗證牛頓第二定律的實驗：（建議用時：30分鐘）一、單選題1．在如圖所示的圖像中，直線A為某一電源的路端電壓與電流的關系圖像，直線B為某一電阻R的伏安特性曲線，用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路，由圖像可知（）A．電源的電動勢為3V，內(nèi)阻為2? B．電源的輸出功率為2WC．電阻R的阻值為1? D．電源的效率為33.3%2．如圖甲所示，正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場中，金屬框平面與磁場方向垂直。磁感應強度B隨時間t變化規(guī)律如圖乙所示。在0~0.2s內(nèi)與0.2s~0.6s內(nèi)（）A．通過金屬框的電流之比為SKIPIF1<0 B．通過金屬框橫截面的電荷量之比為SKIPIF1<0C．金屬框中電動勢之比為SKIPIF1<0 D．金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱之比為SKIPIF1<03．如圖所示電路，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r。閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，電壓表示數(shù)為U、電流表示數(shù)為I。電源的總功率P與電壓U、電流I的關系正確的是（）A． B． C． D．4．如圖甲所示，三個電量相等的點電荷位于等邊三角形的三個頂點上，其中SKIPIF1<0處電荷帶負電，其余兩電荷帶正電且關于x軸對稱。一試探電荷沿x軸正方向運動，所受電場力隨位置的變化圖像如圖乙所示（以x軸正向為電場力的正方向）。設無窮遠處電勢為零。則下列說法正確的是（）A．試探電荷帶負電B．乙圖中的SKIPIF1<0與甲圖中的SKIPIF1<0相等C．在x軸正半軸上，SKIPIF1<0處電場強度最小，電勢最高D．在x軸正半軸上，SKIPIF1<0處電場強度最大，電勢最低5．一電子只在電場力作用下沿x軸正方向運動，其電勢能Ep隨位移x變化的關系如圖所示，其中0~x1段是曲線，x1~x2段是平行于x軸的直線，x2~x3段是傾斜直線，下列說法正確的是（）A．從O到x1電勢逐漸降低 B．x1處的電勢比x3處高C．x1~x2段電場強度不為零 D．x2~x3段的電場強度減小二、多選題6．圖甲中，兩滑塊A和B疊放在光滑水平地面上，A的質(zhì)量為m1，B的質(zhì)量為m2，設A、B間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，作用在SKIPIF1<0上的水平拉力為SKIPIF1<0，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。圖乙為SKIPIF1<0與SKIPIF1<0的關系圖像，其直線方程為SKIPIF1<0SKIPIF1<0下列說法正確的有（）A．SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的值位于SKIPIF1<0區(qū)域時，A、B相對滑動B．SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的值位于SKIPIF1<0區(qū)域時，A、B相對靜止C．SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的值位于SKIPIF1<0區(qū)域時，A、B相對滑動D．SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的值位于SKIPIF1<0區(qū)域時，A、B相對靜止7．沿電場線所在直線建立如圖所示Ox軸，x軸上各點電勢φ隨x的變化規(guī)律如圖所示，坐標點0、x1、x2和x3分別與x軸上O、A、B、C四點相對應，O點電勢為零。帶電量為－e的電子從O點由靜止釋放，僅受電場力作用，下列說法正確的是（）A．在0~x3區(qū)間內(nèi)，電場方向始終指向x軸正方向B．電子到達B點時動能為SKIPIF1<0C．電子從A運動到C，加速度先減小后增大D．若在B點給電子一個沿x軸方向的初速度，電子一定會在AC間做往復運動三、解答題8．如圖甲所示，金屬導軌MN和PQ平行，間距L＝1m，與水平面之間的夾角α＝37°，勻強磁場磁感應強度大小B＝2.0T，方向垂直于導軌平面向上，MP間接有阻值R＝1.5Ω的電阻，質(zhì)量m＝0.5kg，接入電路中電阻r＝0.5Ω的金屬桿ab垂直導軌放置，金屬桿與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2。現(xiàn)用恒力F沿導軌平面向上拉金屬桿ab，使其由靜止開始運動，當金屬桿上滑的位移x＝3.8m時達到穩(wěn)定狀態(tài)，金屬桿始終與導軌接觸良好，對應過程的v－t圖像如圖乙所示。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，導軌足夠長且電阻不計。求：（1）恒力F的大小及金屬桿的速度為0.4m/s時的加速度大?。唬?）從金屬桿開始運動到剛達到穩(wěn)定狀態(tài)，通過電阻R的電荷量；（3）從金屬桿開始運動到剛達到穩(wěn)定狀態(tài)，金屬