D124.图像在物理解题中的应用

复习精要gk009 2008年高考理综山东卷17026 07 08学年度徐州市六县一区摸底考试3038 08年广东佛山市教学质量检测 一 4026 07 08学年度徐州市六县一区摸底考试6031 上海市静安区07 08学年第一学期期末检测11020 南京一中07 08学年第一次阶段性测试3037 2008届南通市第一次调研考试4gk012 2008年高考理综宁夏卷18012 湖北省黄冈中学08届9月模拟考试4026 07 08学年度徐州市六县一区摸底考试7024 上海市徐汇区07年第一学期期末试卷18gk004 2008年高考物理上海卷8gk005 2008年高考江苏卷5025 上海市黄浦区08年1月期终测评卷17024 上海市徐汇区07年第一学期期末试卷24032 上海虹口区07学年度第一学期期终教学检测13015 08届扬州市期中模拟试卷14052 2008年北京东城区第一次模拟试题21 1 gk011 2008年高考物理海南卷5 图像在物理解题中的应用 物理图象是直观地反映物理量之间关系的一种数学方法 物理图象具有明确的物理意义 图象中包含有丰富的信息 能直观地表示物理状态和过程 用图象分析求解某些物理问题可使求解得以简化 正是由于它具有以上的一些优点 所以在物理学中具有广泛的应用 复习精要 高中物理教材中有很多处都涉及到图象 重要的有 运动学中s t图象 v t图象 振动图象x t图 波动图象y x图等 电学中的电场线分布图 磁感线分布图 等势面分布图 交流电图象 电磁振荡图象I t图等 还有气体图象p V图 V T图 p T图等 图象法解题不仅思路清晰 而且在很多情况下可使解题过程得到简化 比解析法更巧妙 更灵活 在有些情况下运用解析法可能无能为力 但是图象法则会使你豁然开朗 在实验中也涉及到不少图象 如验证牛顿第二定律时要用到a F图象 a 1 m图象 用 伏安法 测电阻时要画出I U图象 测电源电动势和内阻时要画U I图 用单摆测重力加速度时要画出的T2 l图等 在各类习题中图象问题也是频频出现 更有些图象是教材中未曾出现过的 如力学中F t图 电磁振荡中的q t图 电磁感应中的 t图 E t图等 一 用图象解题可使解题过程简化 思路更清晰 物理过程可以用文字表述 也可用数学式表达 还可以用物理图象描述 而从物理图象上可以更直观地观察出整个物理过程的动态特征 诚然 不是所有过程都可以用物理图象进行描述的 但如果能够用物理图象描述 一般说来总是会更直观且容易理解 二 利用图象描述物理过程更直观 利用图象描述物理过程一般包括两个方面 1 将物理过程表述为物理图象 2 从物理图象上分析物理过程 因此作图是解题的关键 作图的过程就是分析 理解题意的过程 在教学中要强化训练 务必让学生掌握作图的方法 能灵活的运用 运用图象处理物理实验数据是物理实验中常用的一种方法 这是因为它除了具有简明 直观 便于比较以及可以减少偶然误差的特点之外 另外还可以求解第三个相关物理量 且运用图象求出的相关物理量也具有误差小的特点 三 用物理图象处理物理实验数据 gk009 2008年高考理综山东卷17 17 质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动 v t图象如图所示 由此可求 A 前25s内汽车的平均速度B 前10s内汽车的加速度C 前10s内汽车所受的阻力D 15 25s内合外力对汽车所做的功 ABD 3 物体A B C均静止在同一水平面上 它们的质量分别为mA mB mC 与水平面的动摩擦因数分别为 A B C 用平行于水平面的拉力F分别拉物体A B C 所得加速度a与拉力F的关系如图所示 A B两直线平行 则以下关系正确的是 A mA mB mCB mA mB mCC A B CD A B C 026 07 08学年度徐州市六县一区摸底考试3 图像的斜率表示质量m的倒数 所以mA mB mC A B错图像的截距的绝对值与重力加速度的比值表示 D正确 解 D 038 08年广东佛山市教学质量检测 一 4 4 小球自由落下 在小球与地面发生碰撞的瞬间 反弹速度与落地速度大小相等 若从释放时开始计时 不计小球与地面发生碰撞的时间及空气阻力 则下图中能正确描述小球各物理量与时间关系的是 D 026 07 08学年度徐州市六县一区摸底考试6 6 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示 P为图线上一点 PN为图线的切线 PQ为U轴的垂线 PM为I轴的垂线 则下列说法中正确的是 ABD 031 上海市静安区07 08学年第一学期期末检测11 11 如图所示 光滑轨道MO和ON底端对接且ON 2MO M N两点高度相同 小球自M点由静止释放后在两斜面上滚动 忽略小球经过O点时的机械能损失 以v s a EK分别表示小球的速度 位移 加速度和动能四个物理量的大小 下列图象中能正确反映小球自M点到N点运动过程的是 A 020 南京一中07 08学年第一次阶段性测试3 3 一物体做加速直线运动 依次通过A B C三点 AB BC 物体在AB段加速度为a1 在BC段加速度为a2 且物体在B点的速度为 则 A a1 a2B a1 a2C a1 a2D 不能确定 解 若a1 a2 画出v t图如图直线示 则S1 S2 由题意AB BC 即S1 S2 v t图如图蓝折线示 a1 a2 C 037 2008届南通市第一次调研考试4 4 一物体由静止开始沿直线运动 其加速度随时间变化规律如图所示 取开始运动方向为正方向 则物体运动的v t图象 正确的是 C gk012 2008年高考理综宁夏卷18 18 一滑块在水平地面上沿直线滑行 t 0时其速度为1m s 从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平面作用F 力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图a和图b所示 设在第1秒内 第2秒内 第3秒内力F对滑块做的功分别为W1 W2 W3 则以下关系正确的是 A W1 W2 W3B W1 W2 W3C W1 W3 W2D W1 W2 W3 B 解见下页 解析 本题考查v t图像 功的概念 力F做功等于每段恒力F与该段滑块运动的位移 v t图像中图像与坐标轴围成的面积 的乘积 第1秒内 位移为一个小三角形面积S 第2秒内 位移也为一个小三角形面积S 第3秒内 位移为两个小三角形面积2S 故W1 1 S W2 3 S W3 2 2S 4S W1 W2 W3 012 湖北省黄冈中学08届9月模拟考试4 4 如图所示 一个小物体沿光滑斜面由A点上方从静止开始加速下滑 在它通过的路径中取AE并分成相等的四段 vB表示通过B点的瞬时速度 v表示AE段的平均速度 则vB与v的关系是 A vBvD 以上三种均有可能性 A 解见下页 解 设每段位移为s 由匀变速运动规律知 若从A点开始运动 即初速度为0 t1时间内的位移为s 2t1时间内的位移为4s 则有vB v v t图如图A示 若不是从A点开始运动 即初速度vA不为0 v t图如图B示 t1时间内的位移为s t1时间末的速度为vB 通过位移为4s的时间一定大于2t1 AE段的平均速度v等于这段时间中间时刻的瞬时速度 则有vB v 026 07 08学年度徐州市六县一区摸底考试7 7 一匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象如图所示 在该匀强电场中 有一个带电粒子在t 0时刻由静止释放 若带电粒子只受电场力作用 则下列说法中正确的是 A 带电粒子只向一个方向运动B 0 2s内 电场力的功等于零C 2s末带电粒子回到原出发点D 4s末带电粒子回到原出发点 BD 解见下页 解 画出v t图线如图示 由v t图线可见 速度有正值有负值 带电粒子不是向一个方向运动 所以A错误 2秒末速度为0 2秒内动能不变 电场力的功等于零 B正确 但2秒内位移不为0 C错误 而4秒内位移为0 4s末带电粒子回到原出发点 D正确 024 上海市徐汇区07年第一学期期末试卷18 18 一个质量为4kg的物体静止在足够大的水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为 0 1 从t 0开始 物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用 力F随时间的变化规律如图所示 83s内物体的位移大小为 m 力F对物体所做的功为 J 解 物体在0 2s内 加速度为a1 2m s2 物体在2 4s内 加速度为a2 2m s2 画出v t图像如图示 在一个4秒时间内的位移为8m 84s内的位移等于21 8 168m 由图像和比例关系知 在3s末物体的速度大小为2m s 在3 4秒时间内的位移为1m 83s末物体的速度大小为v83 2m s 83内物体的位移大小为S 167m 由动能定理 力F对物体所做的功为 gk004 2008年高考物理上海卷8 8 物体做自由落体 Ek代表动能 EP代表势能 h代表下落的距离 以水平地面为零势能面 下列所示图像中 能正确反映各物理量之间关系的是 B 解见下页 由机械能守恒定律 EP E EK 则EP E mgh 故势能与速度的图像为开口向下的抛物线 B对 势能与时间的图像也为开口向下的抛物线 A错 同理 由动能定理 解析 故势能与动能的图像为倾斜的直线 C错 故势能与h的图像也为倾斜的直线 D错 gk005 2008年高考江苏卷5 5 如图所示 粗糙的斜面与光滑的水平面相连接 滑块沿水平面以速度v0运动 设滑块运动到A点的时刻为t 0 距A点的水平距离为x 水平速度为vx 由于v0不同 从A点到B点的几种可能的运动图象如下列选项所示 其中表示摩擦力做功最大的是 D 解见下页 本题考查非常灵活 但考查内容非常基础 抓住水平位移与水平速度与时间的关系 然后与平抛运动的思想结合起来 是为破解点 解析 考查平抛运动的分解与牛顿运动定律 从A选项的水平位移与时间的正比关系可知 滑块做平抛运动 摩擦力必定为零 B选项先平抛后在水平地面运动 水平速度突然增大 摩擦力依然为零 对C选项 水平速度不变 为平抛运动 摩擦力为零 对D选项水平速度与时间成正比 说明滑块在斜面上做匀加速直线运动 有摩擦力 故摩擦力做功最大的是D图像所显示的情景 D对 025 上海市黄浦区08年1月期终测评卷17 17 质点P以O点为平衡位置从O点开始向上做简谐运动 同时质点Q也从O点被竖直上抛 它们恰好同时到达最高点 且高度相同 在此过程中 两质点在同一时刻的瞬时速度vP和vQ的关系是 D 解见下页 解 作出两者运动的v t图线 它们恰好同时到达最高点 且高度相同 则图像交于t轴同一点 且跟坐标轴所围面积相等 做简谐振动物体的v t图线是余弦曲线 四分之一周期 如图示 做竖直上抛运动物体的速度随时间变化的图线如图蓝线所示 由图线可见 两质点在同一时刻的瞬时速度vP和vQ的关系是 开始时vPvQ 最后vP vQ 0 024 上海市徐汇区07年第一学期期末试卷24 24 如图甲所示 光滑且足够长的平行金属导轨MN PQ固定在同一水平面上 两导轨间距为L 1m 定值电阻R1 4 R2 2 导轨上放一质量为m 1kg的金属杆 导轨和金属杆的电阻不计 整个装置处于磁感应强度为B 0 8T的匀强磁场中 磁场的方向垂直导轨平面向下 现用一拉力F沿水平方向拉杆 使金属杆由静止开始运动 图乙所示为通过R1中的电流平方随时间变化的I12 t图线 求 1 5s末金属杆的动能 2 5s末安培力的功率 3 5s内拉力F做的功 解 1 E BLv I1R1 2 PA I12R1 I22R2 3I12R1 2 4W 或 PA FAv 2 4W 3 由PA 3I12R1和图线可知 PA t 所以WA 1 2PAmt 6J 或根据图线 I12t即为图线与时间轴包围的面积 所以WA 3I12R1t 3 1 2 5 0 2 4 6J 又WF WA Ek 得拉力F做功WF WA Ek 8 5J 032 上海虹口区07学年度第一学期期终教学检测13 13 图中 A B两直线分别表示两个电源的U I图线 外电路为纯电阻电路 若电源的内电阻始终小于外电阻 当两电源内电阻的发热功率相等时 则电源 的输出功率较大 当两电源的输出功率相等时 则电源的内电路上发热功率较大 解 由图像知两个电源的电动势相等 内阻rA rB 若两电源内电阻的发热功率相等 A 作出外电阻R的U I图像与电源的U I图像交于M点 两图像与I轴的夹角的正切分别表示外电阻和内阻的大小 当 时 有R r 可知上下两个矩形阴影的面积表示内电阻的发热功率和输出功率 当两电源的输出功率相等时 作出外电阻R的U I图像 阴影矩形的面积表示输出功率 所以电源B的内电路上发热功率较大 015 08届扬州市期中模拟试卷14 14 两个完全相同的物块a b质量为m 0 8kg 在水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动 图中的两条直线表示物体受到水平拉力F作用和不受拉力作用的v t图象 求 物块b所受拉力F的大小 8s末a b间的距离 若在8s末将作用在其中一个物体上的水平拉力F换到另外一物体上 则何时它们相距最远 最远距离为多少 解 设a b两物块的加速度分别为a1 a2 由v t图可得 对a b两物块由牛顿第二定律得 f ma1 F f ma2 由 式可得 F 1 8N 设a b两物块8s内的位移分别为s1 s2 由图象得 所以8s末a b间的距离为s2 s1 60m 在8s末将作用在b物体上的水平拉力F换到a物体上 画出后来的v t图像如图蓝线示 当两者速度相等时 它们相距最远 再经16 3s它们相距最远 s 2 s 1 32m 最远距离为 s2 s1 s 2 s 1 92m 题目 052 2008年北京东城区第一次模拟试题21 1 21 1 6分 利用单摆验证小球平抛运动规律 设计方案如图 a 所示 在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P 当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断 MN为水平木板 已知悬线