（新课标）2020版高考物理大二轮复习优化3图像法的应用教学案.docx

优化3图像法的应用高考对图像的要求包括识别图像、画图像、图像转换等，而把图像作为一种工具处理高中物理问题则是更高层次的要求若能充分利用图像规律，不但可以简捷、迅速解题，且常常可以解决其他方法解决起来困难的问题，从而达到意想不到的效果图像问题出现频率较高的章节有：直线运动中的运动学图像、牛顿第二定律中动力学图像、动量与能量有关的图像、电场中电场强度随位置变化的图像和电势能、电势随位置变化的图像、电磁感应中的各种图像、实验中涉及的图像问题等等题型1运动学图像问题【典例1】一质量为2 kg的质点在水平力的作用下沿粗糙的水平面做直线运动，vt图像如图所示，已知质点与水平面间的动摩擦因数为0.1，g取10 m/s2，则()A4 s内质点的位移为10 mB前2 s内和后2 s内加速度大小之比为41C4 s内质点的平均速度大小为3 m/sD前2 s内和后2 s内水平力的大小之比为41解析vt图像的斜率表示加速度，由图可知，该质点在前2 s内的加速度大小为a14 m/s2，后2 s内的加速度大小为a21 m/s2，则a1a241,02 s时间内质点减速，摩擦力方向与速度方向相反，故与加速度方向相同，有F1fma1,24 s质点加速，摩擦力方向与速度方向相反，故与加速度方向相反，有F2fma2，式中fmg0.1210 N2 N，可得F16 N，F24 N，即F1F232，选项B正确，D错误；vt图像与坐标轴围成的面积表示位移，可得4 s内质点的位移为x6 m，平均速度为1.5 m/s，选项A、C错误答案B题型2动力学图像问题【典例2】一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m的小物块a相连，如图所示质量为m的小物块b紧靠a静止在斜面上，此时施加一沿斜面向上的力F拉b，使b始终做匀加速直线运动弹簧的形变量始终在弹性限度内，重力加速度大小为g.用x表示b的位移，下列表示F随x变化关系的图像正确的是()解析a、b静止时弹簧的形变量记为x0，对a、b整体进行受力分析，由平衡条件得kx01.6mgsin；从开始拉b到物块a、b分离的过程中，对a、b整体进行受力分析，由牛顿第二定律得Fk(x0x)1.6mgsin1.6ma0，则F1.6ma0kx，即该过程中F随x的增大而线性增大；a、b分离后，对b进行受力分析，由牛顿第二定律得Fmgsinma0，则Fma0mgsin，即a、b分离后F恒定C正确答案C题型3与能量有关的图像问题【典例3】(多选)(2019河北六校联考)一质量为m的物体在竖直向上的拉力F作用下沿竖直方向向上运动，运动过程中物体的动能与位移的关系如图所示，其中0s1为曲线，s1s2为与横轴平行的直线，s2s3为倾斜直线，不计空气阻力，关于物体在这段位移内的运动，下列说法正确的是()A0s1过程中拉力F逐渐增大Bs1s2过程中物体的重力势能可能不变Cs2s3过程中拉力F为恒力D0s3过程中物体的机械能增加解析由动能定理EkEk0F合s得，F合，即图线切线的斜率表示物体所受合力F合，在0s1过程中曲线的斜率越来越小，F合越来越小，mg确定，F越来越小，A错误；在s1s2过程中物体匀速上升，其重力势能一直增加，B错误；在s2s3过程中斜率是一定值，F合是一定值，所以F是恒力，C正确；在0s3过程中拉力F一直做正功，物体机械能一直增加，D正确答案CD题型4电场中的图像问题【典例4】(多选)(2019江西六校联考)以某电场中的一条电场线为x轴，轴上各点的电势变化情况如图所示，a、b是轴上的两点，电子从a点以一定的初速度沿x轴正方向射出设a、b两点的电场强度大小分别为Ea、Eb，电子在a、b两点的速率分别为va、vb，加速度大小分别为aa、ab，电势能分别为Epa、Epb，运动过程中电子仅受到静电力作用，则有()AEaEbBvavbCaaabDEpaEpb，选项D错误；电子仅受到静电力作用时，动能和电势能总和保持不变，电势能逐渐减小，则动能逐渐增加，所以va201Dx2x3段的电场强度大小、方向均不变解析电势能与电势的关系为Epq，场强与电势的关系为E，解得E，由数学知识可知Epx图线的切线的斜率等于，x1处切线的斜率为零，则知x1处电场强度为零，选项A错误由题图可以看出在0x1段图线的切线的斜率不断减小，由上式知场强减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，粒子做非匀变速运动x1x2段图线的切线的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，粒子做非匀变速运动x2x3段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，粒子做匀变速直线运动，选项B错误，D正确根据电势能与电势的关系Epq，粒子带负电，q203，选项C错误答案D9. (多选)(2019安徽省皖南八校联考)某静电场中x轴上电场强度E随x变化的关系如图所示，设x轴正方向为电场强度的正方向一电荷量大小为q的粒子从坐标原点O沿x轴正方向射入，结果粒子刚好能运动到x3x0处，假设粒子仅受电场力作用，E0和x0已知，则()A粒子一定带负电B粒子的初动能大小为qE0x0C粒子沿x轴正方向运动过程中电势能先增大后减小D粒子沿x轴正方向运动过程中最大动能为2qE0x0解析如果粒子带负电，粒子在电场中一定先做减速运动后做加速运动，因此粒子x3x0处的速度不可能为零，故粒子一定带正电，A错误；根据动能定理qE0x02qE02x00Ek0，可得Ek0qE0x0，B正确；粒子向右运动的过程中，电场力先做正功后做负功，因此电势能先减小后增大，C错误；粒子运动到x0处动能最大，根据动能定理qE0x0EkmaxEk0，解得Ekmax2qE0x0，D正确答案BD10(多选)(2019辽宁大连一模)如图所示，光滑平行金属导轨MN、PQ放置在同一水平面内，M、P之间接一定值电阻R，金属棒ab垂直导轨放置，导轨和金属棒的电阻不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中t0时对金属棒施加水平向右的外力F，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动下列关于通过金属棒的电流i、通过导轨横截面的电荷量q、拉力F和拉力的功率P随时间变化的图像，正确的是()解析由题知，金属棒由静止开始做匀加速直线运动，则有xat2，vat，根据法拉第电磁感应定律得EBLvBLat，则感应电流it，故A正确；根据、和qt，得q，而BSBLxBLat2，故qt2，故B错误；根据牛顿第二定律有FF安ma，F安BiLt，解得Fmat，故C正确；根据PFv，得PFvma2tt2，故D错误答案AC11(多选)(2019福建莆田二模)如图所示，水平面上有两根平行且足够长的金属导轨，左端接有一电容器C，导轨上搁置一金属棒，匀强磁场的方向垂直于导轨所在平面现让金属棒在水平恒力F的作用下，由静止向右运动，运动过程中金属棒始终垂直于导轨，设某一时刻金属棒中的电流为I，受到的安培力为FB，瞬时速度为vt，电容器上所带电荷量为Q.不计一切电阻和摩擦下列图像正确的是()解析根据电流的定义I，根据牛顿第二定律得FBILma，代入得FBLma，其中a，联立得a，加速度是定值，所以金属棒做匀加速直线运动，即ICBLa为定值，A正确，C错误；因为FFBma，所以FB恒定，B错误；因为QCUCBLvCBLat，所以电荷量随时间均匀增加，D正确答案AD12(多选)(2018全国卷)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向导线框R中的感应电动势()A在t时为零B在t时改变方向C在t时最大，且沿顺时针方向D在tT时最大，且沿顺时针方向解析由图(b)可知，导线PQ中电流在tT/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在tT/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在tT/2时，导线PQ中电流图像斜率方向不变，即导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在tT/