2013屆高考物理 不容忽視的關節(jié)點 圖像問題

2013屆高考物理不容忽視的關節(jié)點：圖像問題圖像問題【高考導航】 物理圖像能形象地表達物理規(guī)律、直觀地描述物理過程、鮮明地表示物理量之間的相互關系.因此, 圖像在中學物理中應用廣泛，是分析物理問題的有效手段之一.高考考綱明確指出，必要時考生能運用幾何圖形、函數(shù)圖像進行表達、分析。2004年考試大綱涉及到圖像知識的內容包括：勻速直線運動的s-t圖、v-t圖、勻變速運動運動的v-t圖;簡諧運動的振動圖像；橫波的圖像；分子間相互作用力及分子勢能與分子間距離關系圖像；電場線；磁感線；伏安特性曲線、電源的外特性曲線；正弦式交流電的圖像；平面鏡成像作圖法核子平均質量與原子序數(shù)的關系等. 在高考試題中對圖像問題的考查主要集中在作圖（即直接根據(jù)題目要求作圖）、用圖（包括從題給圖像中獲取信息幫助解題以及根據(jù)題意作出相關圖像來幫助解題）兩個方面。對作圖題，在描繪圖像時，要注意物理量的單位、坐標軸標度的適當選擇及函數(shù)圖像的特征等,特別要注意把相關物理量的數(shù)值在坐標軸上標示清楚.對用圖題中要求從題給圖像獲取信息幫助解題類問題，要注意正確理解圖像的內涵：如明確圖像所代表的物理過程；弄清坐標所代表的物理量及其單位，進而弄清圖線上各點讀數(shù)的物理意義；弄清圖線與坐標軸上的截距的物理意義；弄清圖線與坐標軸所圍面積的物理意義；弄清圖線漸近線的物理意義；弄清圖線上一些特殊點（如圖線的拐點、端點、極值點及兩條圖線的交點等）的物理意義等.對用圖題中要求根據(jù)題意作出相關圖像來幫助解題類問題，要根據(jù)題意把抽象的物理過程用圖線表示出來，將物理量間的代數(shù)關系轉化為幾何關系,運用圖像直觀、簡明的特點，分析解決物理問題.【典型例題】例1一個標有“220V，60W”的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到220V，在此過程中，電壓U和電流I的關系可用圖像來表示，圖中給出的四個圖線，肯定不符合實際的是 ( ACD ) 例2一質點從A點沿直線向B點運動，開始時以加速度a1加速運動到AB之間的某一點C，然后又以加速度a2繼續(xù)作勻加速運動到達B點；若該質點反向從B點開始以加速度a2(a1a2)運動到C點，接著又以加速度a1繼續(xù)作勻加速運動到達A點，則兩次運動的過程中( CD )A.由于相同的路段加速度相同，所以兩次所經歷的時間相同B.由于相同的路段加速度相同，所以兩次的平均速度大小相同C.雖然相同的路段加速度相同，但先后加速的加速度順序不同，所用時間肯定不同D.由于相同的路段加速度相同，它們的位移大小相同，所以兩次的末速度大小相同例3如圖所示，豎直放置的螺線管與導線abcd構成回路，導線所圍區(qū)域內有一垂直紙面向里的勻強磁場，螺線管下方水平桌面上有一導體圓環(huán)，導線abcd所圍區(qū)域內磁場的磁感應強度按12-9圖中哪一種圖線隨時間變化時，導體圓環(huán)將受到向上的磁場力？ ( A)12-9(c)例4一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強磁場中，設向里為磁感應強度B的正方向。線圈中的電流i沿順時針方向為正方向，如圖(a)所示，已知線圈中感應電流i隨時間而變化的圖象如圖(b)所示，則磁感應強度B隨時間而變化的圖象在圖 (c)中可能是 ( CD )例5如圖所示為分子間相互作用力f隨分子間距離r變化的圖線，根據(jù)圖線表達的情況，以下說法中正確的是(取無窮遠為零勢能點)( BCD) A. r=r1時，分子間作用力為零，分子勢能也為零B. r=r1時，分子間作用力最小，分子勢能也最小C. rr1時，分子間表現(xiàn)為引力，分子勢能隨r的增大而增大D. r<r1時，分子間表現(xiàn)為斥力，分子勢能隨r減小而增大例6質量為2kg的物體靜止在水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.1，作用在物體上的水平推力F與時間t的關系圖線如圖所示，求物體在前14s內的位移。(g=10m/s2)f=2N例7用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢和內電阻，伏安圖像如圖所示，根據(jù)圖線回答：（1）干電池的電動勢和內電阻各多大？1.5V, 0.2歐（2）圖線上a點對應的外電路電阻是多大？電源此時內部熱耗功率是多少？（3）圖線上a、b兩點對應的外電路電阻之比是多大？對應的輸出功率之比是多大？（4）在此實驗中，電源最大輸出功率是多大？ 例8如圖甲所示，在水平面MN上方有沿水平方向的勻強磁場，矩形金屬框abcd位于磁場下方，ab邊長50cm，且平行于MN，線框回路總電阻為0.5?，F(xiàn)在要用豎直向上的力F，將線框從距磁場邊界MN為h的位置由靜止開始向上拉動，并作勻加速運動，線框進入磁場時，剛好能做勻速運動。研究表明，h數(shù)值不同，滿足上述要求的拉力F也不同，它們的關系如圖乙所示。試求線框的質量m和磁場的磁感應強度B。（g=10m/s2）例9真空中足夠大的兩塊互相平行的金屬板a和b間距為d，板間電壓Uab隨時間以周期T變化，如圖所示，t=0時刻一個帶正電粒子(不計重力)在電場力作用下從a板無初速向b板運動，并于t=nT(n為正整數(shù))時刻恰好到達b板。問如果粒子不在t=0而是t=T/6時刻才開始從a板起動，經nT時間粒子離a板多遠?經歷多長時間能到達b板? 簡析:設加速度大小為a，則粒子在t=0時刻出發(fā)時，一個周期內位移S0為 S0=a×2=aT2.若粒子從t=時刻出發(fā)，一個周期內位移S= S1S2，其中 S1=a×2=aT2S2=a()2×2= 所以 S= S1 S2= 即粒子在一個周期內位移為原來的，所以經歷相同時間，將運動到距a板處。若粒子運動不受b板限制，則經t=3nT位移為d。但實際上在此前粒子已打到b板上?？紤]最后一個周期，如圖所示，設在圖中陰影區(qū)域初始時刻粒子打到b板，則應有 at2=S2= t= 所以粒子經歷時間 3nT×2=打到b板?！倦S堂訓練】1. 一列簡諧橫波，在t=0時刻的波形如圖所示，自右向左傳播，已知在t1=0.7 s時，P點出現(xiàn)第二次波峰（0.7 s內P點出現(xiàn)兩次波峰），Q點的坐標是（-7，0），則以下判斷中正確的是A.質點A和質點B在t=0時刻的位移是相等的B.在t=0時刻，質點C向上運動C.在t2=0.9 s末，Q點第一次出現(xiàn)波峰D.在t3=1.26 s末，Q點第一次出現(xiàn)波峰 ( )2.物體A、B都靜止在同一水平面上，它們的質量分別為mA、mB，與水平面間的動摩擦因數(shù)分別為A、B，平等于水平面的拉力F分別拉物體A、B，測得加速度與拉力F關系圖如圖A、B所示，則可知A_B，mA_mB，AmA_ BmB。(填“”“=”或“”)3. 圖(a)中abcd為邊長為L，具有質量的剛性導線框，位于水平面內，ac邊中串接有電阻R，導線電阻不計，虛線表示一勻強磁場區(qū)域的邊界，它與線框的ab邊平行，磁場區(qū)域的寬度為2L，磁感應強度為B，方向垂直向下，線框在一垂直于ab邊的水平恒定拉力作用下，沿光滑水平面運動，直到通過磁場區(qū)域，已知ab邊剛進入磁場時，線框便變?yōu)閯蛩龠\動，此時通過電阻R的電流的大小為i。，試在圖(b)中的ix坐標系上定性畫出：從導線框剛進入磁場到完全離開磁場的過程中，流過電阻R的電流i的大小隨ab邊位置坐標x變化的曲線4.如圖所示，AB是平面鏡，P1P2是水平放置的米尺（有刻度的一面朝向平面鏡），MN是屏，三者相互平行，屏MN上的ab表示一條豎直縫，已知尺鏡距離L，縫寬D,S與縫的a邊緣間距離為d，若要求此人眼睛緊貼小孔S通過縫看不到米尺上任何一部分在平面鏡中的像，試作出相關的光路圖，并求出屏與平面鏡之間的距離X應滿足的條件。 【參考答案】【典型例題】1.B.簡析：本題是一道聯(lián)系實際的圖像類問題.題目的原型是定值電阻的U-I圖線.要正確求解本題,首先應能看懂四張圖所反映的燈絲電阻隨溫度變化的規(guī)律,同時還應考慮到燈絲電阻隨溫度升高而發(fā)生的變化.白熾燈泡的燈絲在電壓由零逐漸增大到220V過程中,其溫度由室溫升高到近2000°C,達到白熾狀態(tài),由金屬的電阻率隨溫度的升高而增大的規(guī)律可知,此過程中,燈絲的電阻增大.故A、C、D三種情況是不符合實際的,本題應選B.2. CD.簡析：設質點第一次到達C點的速度為vc1,第一次的末速度為vB,那么在第一次的運動中有 , 所以 在第二次到達C點的速度為vc2,第二次的末速度為為vA,則 , 所以 從上兩式可以看出兩次末速度的大小是相等的.由于兩段路程上的加速度不同,所以假設a1a2,分別作出質點在兩次運動中的v-t圖如圖所示,曲線與時間軸所圍的面積相等,顯然第一次所用時間少此,故C、D正確。3A 4、CD 5、BCD 6、51m。簡析：物體與地面的摩擦力f=mg=2N。在06s內拉力F=4N，故a1=(4-2)/2=1m/s2，S1=st2=18m在610s內，F(xiàn)=2N，等于摩擦力，故作勻速運動，S2=vt=24m在1014s內，勻減速到零停止，a3=2m/s2，故只需3s便停止運動，最后一秒時間停止不動，故S3=v2/2a3=9m。在14s內的總位移為51m。7（1）1.5 V,0.2 （2）0.4 ,1.25 W（3）4：1,1：12.81 W解析:（1）開路時（I=0）的路端電壓即電源電動勢，因此E=1.5 V，內電阻r= =0.2 也可由圖線斜率的絕對值求內阻，有r= =0.2 （2）a點對應外電阻Ra= =0.4 此時電源內部的熱耗功率Pr=Ia2r=2.52×0.2=1.25 W，也可以由面積差求得Pr=IaE-IaUa=2.5×(1.5-1.0) W=1.25 W（4）電源最大輸出功率出現(xiàn)在內、外電阻相等時，此時路端電壓U=E/2，干路電流I=I短/2，因而最大輸出功率P出m=× W=2.81 W8m=0.1kg；B=1T。簡析：當h=0時，F(xiàn)=mg，即1=mg得m=0.1kg。而當h=0.8m時，F(xiàn)=5N，故a=40m/s2,v=8m/sF安=4N=得B=1T。9 簡析:設加速度大小為a，則粒子在t=0時刻出發(fā)時，一個周期內位移S0為 S0=a×2=aT2.若粒子從t=時刻出發(fā)，一個周期內位移S= S1S2，其中 S1=a×2=aT2S2=a()2×2= 所以 S= S1 S2= 即粒子在一個周期內位移為原來的，所以經歷相同時間，將運動到距a板處。若粒子運動不受b板限制，則經t=3nT位移為d。但實際上在此前粒子已打到b板上?？紤]最后一個周期，如圖所示，設在圖中陰影區(qū)域初始時刻粒子打到b板，則應有 at2=S2= t= 所以粒子經歷時間 3nT×2=打到b板?！井斕梅答仭?BC 2. 答: =3 解析:由右手定則可判斷在導線框勻速進入磁場時，感應電流i大小不變，方向為逆時針(在0L段)；在ab從L2L段R上無電流，安培力為零，只受水平恒力作勻加速運動，并由較大速度從2L處開始離開磁場，cd段切割磁感線產生較大感應電流ii。，同時受到的安培力大于F作減速運動，i逐漸變小，故在2L一3L，i隨x增大而減小， 但在x3L時，導線框完全離開磁場，因此，在3L以后，線框中即無感應電流所以，此過程中流過電阻R的電流i的大小隨ab邊的位置坐標x變化的曲線如圖所示4. 解析:由題意作出臨界光路如圖所示,則有 即當Lx時,s處的眼睛將看不到米尺上任何一部分在平面鏡中的像