高考物理深化复习 命题热点提分专题18图像题的解题方法与技巧
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高考物理图像法解题技巧总结大全高考物理图像法解题技巧高考物理必背知识点高考物理考试注意事项高考物理图像法解题技巧一、方法简介图像法将物理量间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形像、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的.高中物理学习中涉及大量的图像问题,运用图像解题是一种重要的解题方法.在运用图像解题的过程中,如果能分析有关图像所表达的物理意义,抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点,常常就可以方便、简明、快捷地解题.二、典型应用1.把握图像斜率的物理意义在v-t图像中斜率表示物体运动的加速度,在s-t图像中斜率表示物体运动的速度,在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻,不同的物理图像斜率的物理意义不同.2.抓住截距的隐含条件图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方,常常是题目中的隐含条件.例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中,根据得出的一组数据作出U-I图像,如图所示,由图像得出电池的电动势E=______ V,内电阻r=_______ Ω.【解析】电源的U-I图像是经常碰到的,由图线与纵轴的截距容易得出电动势E=1.5 V,图线与横轴的截距0.6 A是路端电压为0.80伏特时的电流,(学生在这里常犯的错误是把图线与横轴的截距0.6 A当作短路电流,而得出r=E/I短=2.5Ω 的错误结论.)故电源的内阻为:r=△U/△I=1.2Ω3.挖掘交点的潜在含意一般物理图像的交点都有潜在的物理含意,解题中往往又是一个重要的条件,需要我们多加关注.如:两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”.例2、A、B两汽车站相距60 km,从A站每隔10 min向B站开出一辆汽车,行驶速度为60 km/h.(1)如果在A站第一辆汽车开出时,B站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A站,问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A 站开出的汽车?(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出,要使B站汽车在途中遇到从A站开出的车数最多,那么B站汽车至少应在A 站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车?【解析】依题意在同一坐标系中作出分别从A、B站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s一t图像,如图所示.从图中可一目了然地看出:(1)当B站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时,B站汽车的s一t图线CD与A站汽车的s-t图线有6个交点(不包括在t轴上的交点),这表明B站汽车在途中(不包括在站上)能遇到6辆从A站开出的汽车.(2)要使B站汽车在途中遇到的车最多,它至少应在A站第一辆车开出50 min后出发,即应与A站第6辆车同时开出此时对应B站汽车的s—t图线MN与A站汽车的s一t图线共有11个交点(不包括t轴上的交点),所以B站汽车在途中(不包括在站上)最多能遇到1l辆从A站开出的车.(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,则B站汽车的s-t 图线(如图中的直线PQ)与A站汽车的s-t图线最多可有12个交点,所以B站汽车在途中最多能遇到12辆车.4.明确面积的物理意义利用图像的面积所代表的物理意义解题,往往带有一定的综合性,常和斜率的物理意义结合起来,其中v一t图像中图线下的面积代表质点运动的位移是最基本也是运用得最多的.例4、在光滑的水平面上有一静止的物体,现以水平恒力甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力乙推这一物体.当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为32 J.则在整个过程中,恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少?【解析】这是一道较好的力学综合题,涉及运动、力、功能关系的问题.粗看物理情景并不复杂,但题意直接给的条件不多,只能深挖题中隐含的条件.下图表达出了整个物理过程,可以从牛顿运动定律、运动学、图像等多个角度解出,应用图像方法,简单、直观.作出速度一时间图像(如图a所示),位移为速度图线与时间轴所夹的面积,依题意,总位移为零,即△0AE的面积与△EBC 面积相等,由几何知识可知△ADC的面积与△ADB面积相等,故△0AB的面积与△DCB面积相等(如图b所示).即:(v1×2t0)= v2t0解得:v2=2v1由题意知, mv22=32J,故 mv12=8J,根据动能定理有W1= mv12=8J, W2= m(v22-v12)=24J5.寻找图中的临界条件物理问题常涉及到许多临界状态,其临界条件常反映在图中,寻找图中的临界条件,可以使物理情景变得清晰.例5、从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A,相隔△t时间后又以初速度v0从地面上竖直上抛另一物体B,要使A、B 能在空中相遇,则△t应满足什么条件?【解析】在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的s-t图像,如图.要A、B在空中相遇,必须使两者相对于抛出点的位移相等,即要求A、B图线必须相交,据此可从图中很快看出:物体B最早抛出时的临界情形是物体B落地时恰好与A相遇;物体B最迟抛出时的临界情形是物体B抛出时恰好与A相遇.故要使A、B能在空中相遇,△t应满足的条件为:2v0/g<△t<4v0/g通过以上讨论可以看到,图像的内涵丰富,综合性比较强,而表达却非常简明,是物理学习中数、形、意的完美统一,体现着对物理问题的深刻理解.运用图像解题不仅仅是一种解题方法,也是一个感悟物理的简洁美的过程.6.把握图像的物理意义例6、如图所示,一宽40 cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20 cm/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行.取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映感应电流随时问变化规律的是【解析】可将切割磁感应线的导体等效为电源按闭合电路来考虑,也可以直接用法拉第电磁感应定律按闭合电路来考虑.当导线框部分进入磁场时,有恒定的感应电流,当整体全部进入磁场时,无感应电流,当导线框部分离开磁场时,又能产生相反方向的感应电流.所以应选C>>>高考物理必背知识点1、大的物体不一定不能看成质点,小的物体不一定能看成质点。
高中物理图像法解题方法专题指导一、方法简介图像法是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像,将物理量间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形像、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的.高中物理学习中涉及大量的图像问题,运用图像解题是一种重要的解题方法.在运用图像解题的过程中,如果能分析有关图像所表达的物理意义,抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点,常常就可以方便、简明、快捷地解题.二、典型应用1.把握图像斜率的物理意义在v-t图像中斜率表示物体运动的加速度,在s-t图像中斜率表示物体运动的速度,在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻,不同的物理图像斜率的物理意义不同.2.抓住截距的隐含条件图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方,常常是题目中的隐含条件.例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中,根据得出的一组数据作出U-I图像,如图所示,由图像得出电池的电动势E=______ V,内电阻r=_______ Ω.3.挖掘交点的潜在含意一般物理图像的交点都有潜在的物理含意,解题中往往又是一个重要的条件,需要我们多加关注.如:两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”.例2、A、B两汽车站相距60 km,从A站每隔10 min向B站开出一辆汽车,行驶速度为60 km/h.(1)如果在A站第一辆汽车开出时,B站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A 站,问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A站开出的汽车?(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出,要使B站汽车在途中遇到从A站开出的车数最多,那么B站汽车至少应在A 站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车?例3、如图是额定电压为100伏的灯泡由实验得到的伏安特曲线,则此灯泡的额定功率为多大?若将规格是“100 v、100W”的定值电阻与此灯泡串联接在100 v的电压上,设定值电阻的阻值不随温度而变化,则此灯泡消耗的实际功率为多大?4.明确面积的物理意义利用图像的面积所代表的物理意义解题,往往带有一定的综合性,常和斜率的物理意义结合起来,其中v一t图像中图线下的面积代表质点运动的位移是最基本也是运用得最多的.例4、在光滑的水平面上有一静止的物体,现以水平恒力甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力乙推这一物体.当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为32 J.则在整个过程中,恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少?5.寻找图中的临界条件物理问题常涉及到许多临界状态,其临界条件常反映在图中,寻找图中的临界条件,可以使物理情景变得清晰.例5、从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A,相隔△t时间后又以初速度v0从地面上竖直上抛另一物体B,要使A、B能在空中相遇,则△t应满足什么条件?6.把握图像的物理意义例6、如图所示,一宽40 cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.一边长为20 cm 的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20 cm/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行.取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映感应电流随时问变化规律的是( )三、针对训练( )1.汽车甲沿着平直的公路以速度v0做匀速直线运动.当它路过某处的同时,该处有一辆汽车乙开始做初速为零的匀加速运动去追赶甲车.根据上述的已知条件A.可求出乙车追上甲车时乙车的速度B.可求出乙车追上甲车时乙车所走的路程C.可求出乙车从开始起动到追上甲车时所用的时间D.不能求出上述三者中任何一个( )2.在有空气阻力的情况下,以初速v1竖直上抛一个物体,经过时间t1,到达最高点.又经过时间t2,物体由最高点落回到抛出点,这时物体的速度为v2,则A.v2=v1, t2=t1 B.v2>v1, t2>t1C.v2<v1, t2>t1 D.v2<v1, t2<t1( )3、一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑的水平面上的木块,设木块对子弹的阻力恒定,则子弹入射速度增大时,下列说法正确的是A、木块获得的动能变大B、木块获得的动能变小C、子弹穿过木块的时间变长D、子弹穿过木块的时间不变4、一火车沿直线轨道从静止发出由A地驶向B地,并停止在B地.A、B两地相距s,火车做加速运动时,其加速度最大为a1,做减速运动时,其加速度的绝对值最大为a2,由此可以判断出该火车由A到B所需的最短时间为__________.5、一质点沿x轴做直线运动,其中v随时间t的变化如图(a)所示,设t=0时,质点位于坐标原点O处.试根据v-t图分别在(b)及图(c)中尽可能准确地画出:(1)表示质点运动的加速度a随时间t变化关系的a-t图;(2)表示质点运动的位移x随时间t变化关系的x-t图.6、物体从某一高度由静止开始滑下,第一次经光滑斜面滑至底端时间为t1,第二次经过光滑曲面ACD滑至底端时间为t2,如图所示,设两次通过的路程相等,试比较t1与t2的大小关系.7、两光滑斜面高度相等,乙斜面的总长度和甲斜面的总长度相等,只是由两部分接成,如图所示.将两个相同的小球从斜面的顶端同时释放,不计在接头处的能量损失,问哪个先滑到底端?8、A、B两点相距s,将s平分为n等份.今让一物体(可视为质点)从A点由静止开始向B做加速运动,物体通过第一等份时的加速度为a,以后每过一个等分点,加速度都增加a/n,试求该物体到达B点的速度.9、质量m=1 kg的物体A开始时静止在光滑水平地面上,在第1,3,5…奇数秒内,给A施加同向的2 N的水平推力F,在2,4,6…偶数秒内,不给施加力的作用,问经多少时间,A可完成s=100 m的位移.10、一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出,已知爬出速度v的大小与距洞口的距离s成反比,当老鼠到达洞口的距离s1=1m的A点时,速度大小为v1=20cm/s,当老鼠到达洞口的距离s2=2m 的A点时,速度大小为v2为多少?老鼠从A点到达B点所用的时间t为多少?例题解析:例1.【解析】电源的U-I图像是经常碰到的,由图线与纵轴的截距容易得出电动势E=1.5 V,图线与横轴的截距0.6 A是路端电压为0.80伏特时的电流,(学生在这里常犯的错误是把图线与横轴的截距0.6 A当作短路电流,而得出r=E/I短=2.5Ω的错误结论.)故电源的内阻为:r=△U/△I=1.2Ω.例2.【解析】依题意在同一坐标系中作出分别从A、B站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s一t图像,如图所示.从图中可一目了然地看出:(1)当B站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时,B站汽车的s一t图线CD与A站汽车的s-t图线有6个交点(不包括在t轴上的交点),这表明B 站汽车在途中(不包括在站上)能遇到6辆从A站开出的汽车.(2)要使B站汽车在途中遇到的车最多,它至少应在A站第一辆车开出50 min后出发,即应与A站第6辆车同时开出此时对应B站汽车的s—t图线MN与A站汽车的s一t图线共有11个交点(不包括t轴上的交点),所以B站汽车在途中(不包括在站上)最多能遇到1l辆从A站开出的车.(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,则B站汽车的s-t图线(如图中的直线PQ)与A站汽车的s-t 图线最多可有12个交点,所以B站汽车在途中最多能遇到12辆车.例3. 【解析】由图线可知:当U=100 V, I=0.32 A, P=UI=100×0.32=32 W;定值电阻的阻值R=100 Ω由U L+U R=100 V,得:U L+100I=100 V, I=1 100LU作该方程的图线(如图乙中直线),它跟原图线的交点的坐标为:I1=0.29 A,U L1=7l V;此交点就是灯泡的工作点,故灯泡消耗的实际功率:P L1=I1U L1≈20W.例4. 【解析】这是一道较好的力学综合题,涉及运动、力、功能关系的问题.粗看物理情景并不复杂,但题意直接给的条件不多,只能深挖题中隐含的条件.下图表达出了整个物理过程,可以从牛顿运动定律、运动学、图像等多个角度解出,应用图像方法,简单、直观.作出速度一时间图像(如图a所示),位移为速度图线与时间轴所夹的面积,依题意,总位移为零,即△0AE的面积与△EBC面积相等,由几何知识可知△ADC的面积与△ADB面积相等,故△0AB的面积与△DCB面积相等(如图b所示).即:12(v1×2t0)=12v2t0解得:v2=2v1由题意知,12mv22=32J,故12mv12=8J,根据动能定理有 W1=12mv12=8J, W2=12m(v22-v12)=24J例5.【解析】在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的s-t图像,如图.要A、B在空中相遇,必须使两者相对于抛出点的位移相等,即要求A、B图线必须相交,据此可从图中很快看出:物体B最早抛出时的临界情形是物体B落地时恰好与A相遇;物体B最迟抛出时的临界情形是物体B抛出时恰好与A相遇.故要使A、B能在空中相遇,△t应满足的条件为:2v0/g<△t<4v0/g通过以上讨论可以看到,图像的内涵丰富,综合性比较强,而表达却非常简明,是物理学习中数、形、意的完美统一,体现着对物理问题的深刻理解.运用图像解题不仅仅是一种解题方法,也是一个感悟物理的简洁美的过程.例6.【解析】可将切割磁感应线的导体等效为电源按闭合电路来考虑,也可以直接用法拉第电磁感应定律按闭合电路来考虑.当导线框部分进入磁场时,有恒定的感应电流,当整体全部进入磁场时,无感应电流,当导线框部分离开磁场时,又能产生相反方向的感应电流.所以应选C.强化训练参考答案:1.A 2.C 3.B4.【解析】整个过程中火车先做匀加速运动,后做匀减速运动,加速度最大时,所用时间最短,分段运动可用图像法来解.根据题意作v-t图,如图所示.由图可得:a1=v/t1①a2=v/t2②s=12 v(t 1+t 2)= 12vt ③ 由①②③解得:t=2121)(2a a a a s + 5.如图所示: .6.t 1>t 27.乙图中小球先到底端8.v B =)13()21(2n as n n n sa -=-+ 9.13.64 s10. 10 cm/s ; 7.5s。
高物理解题技巧:图像法1物理规律可以用文字描述,也可以用数函数式表示,还可以用图象描述。
图象作为表示物理规律的方法之一,可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系,形象地描述物理规律。
在进行抽象思维的同时,利用图象视觉感知,有助于对物理知识的理解和记忆,准确把握物理量之间的定性和定量关系,深刻理解问题的物理意义。
应用图象不仅可以直接求或读某些待求物理量,还可以用探究某些物理规律,测定某些物理量,分析或解决某些复杂的物理过程。
图象的物理意义主要通过“点”、“线”、“面”、“形”四个方面体现,应从这四方面入手,予以明确。
1、物理图象“点”的物理意义:“点”是认识图象的基础。
物理图象上的“点”代表某一物理状态,它包含着该物理状态的特征和特性。
从“点”着手分析时应注意从以下几个特殊“点”入手分析其物理意义。
(1)截距点。
它反映了当一个物理量为零时,另一个物理的值是多少,也就是说明确表明了研究对象的一个状态。
如图1,图象与纵轴的交点反映当I=0时,U=E即电的电动势;而图象与横轴的交点反映电的短路电流。
这可通过图象的数表达式得。
(2)交点。
即图线与图线相交的点,它反映了两个不同的研究对象此时有相同的物理量。
如图2的P点表示电阻A接在电B两端时的A两端的电压和通过A的电流。
(3)极值点。
它可表明该点附近物理量的变化趋势。
如图3的D 点表明当电流等于时,电有最大的输功率。
(4)拐点。
通常反映物理过程在该点发生突变,物理量由量变到质变的转折点。
拐点分明拐点和暗拐点,对明拐点,生能一眼看其物理量发生了突变。
如图4的P 点反映了加速度方向发生了变化而不是速度方向发生了变化。
而暗拐点,生往往察觉不到物理量的突变。
如图5P 点看起是一条直线,实际上在该点速度方向发生了变化而加速度没有发生变化。
2、物理图象“线”的物理意义:“线”:主要指图象的直线或曲线的切线,其斜率通常具有明确的物理意义。
具有明确的物理意义。
物理图象的斜率代表两个物理量增量之比值物理图象的斜率代表两个物理量增量之比值,其大小往往代表另一物理量值。
高考物理图像法解决物理试题技巧和方法完整版及练习题含解析一、图像法解决物理试题1.一个质量为0.5kg 的物体,从静止开始做直线运动,物体所受合外力F 随时间t 变化的图象如图所示,则在时刻t =8s 时,物体的速度为( )A .2m/sB .8m/sC .16m/sD .42m/s【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】F t -图像的面积表示冲量,在上方为正,在下方为负,故根据动量定理可得11122212222210222mv ⨯+⨯⨯-⨯⨯+⨯+⨯⨯=-,解得第8s 末的速度为16/v m s =,C 正确. 【点睛】F-t 图像的面积是解决本题的关键,在物理中,从图像角度研究问题,需要注意图像的斜率,截图,面积等表示的含义.2.如图所示,分别为汽车甲的位移-时间图象和汽车乙的速度-时间图象,则( )A .甲的加速度大小为25/m sB .乙的加速度大小为25/m sC .甲在4s 内的位移大小为40 mD .乙在4 s 内的位移大小为20 m【答案】B 【解析】A 、在x t -图象中,斜率表示速度,由图象可知:甲做匀速直线运动,加速度为0,故A 错误;B 、在速度-时间图象中,斜率表示加速度,乙的加速度大小为 a 2220/5/4v a m s m s t ===,故B 正确;C 、甲在4s 内的位移大小为20020x m m =-=,故C 错误;D 、由v t -图象与时间轴围成的面积表示位移可知:乙在4s 内的位移大小为204402x m m ⨯==,故D 错误. 点睛:本题的关键要明确x t -图象与v t -图象的区别,知道v-t 图象的斜率表示加速度,x t -图象的斜率表示速度,两种图象不能混淆.3.甲、乙两车在公路上沿同一方向做直线运动,它们的v -t 图象如图3所示.两图象在t =t 1时相交于P 点,P 在横轴上的投影为Q ,△OPQ 的面积为S .在t =0时刻,乙车在甲车前面,相距为d .已知此后两车相遇两次,且第一次相遇的时刻为t ′,则下面四组t ′和d 的组合可能的是 ( )A .t ′=t 1,d =SB .t ′=12t 1,d =14S C .t ′=12t 1,d =12S D .t ′=12t 1,d =34S 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】在t 1时刻如果甲车没有追上乙车,以后就不可能追上了,故t ′<t 1,故A 错误;从图象中甲、乙与坐标轴所围的面积即对应的位移看,甲在t 1时间内运动的位移比乙的多S ,当t ′=0.5t 1时,甲的面积比乙的面积多出34S ,即相距d =34S ,故D 正确,BC 错误.4.A 、B 两个物体在同地点,沿同一直线上做匀变速直线运动,它们的速度图象如图所示,则( )A .A 、B 两物体运动方向一定相反 B .开头4s 内A 、B 两物体的位移相同C .A 物体的加速度比B物体的加速度大D .t =4s 时,A 、B 两物体的速度相同 【答案】D 【解析】由图像知A、B两物体速度为正,表明运动方向均与正方向相同,A 错.A、B两个物体在同地点出发,由图像与横轴包围面积可知,开头4s 内A、物体的位移比B的小,B 错.速度图象斜率表示加速度,B 的斜率大于A ,所以A物体的加速度比B物体的加速度小,C 错.t =4s 时,A、B两物体的速度相同,D 对.5.从同一地点同时开始沿同一方向做直线运动的两个物体Ⅰ、Ⅱ的速度图象如图所示.在00~t 时间内,下列说法中正确的是( )A .Ⅰ、Ⅱ两个物体所受的合外力都在不断减小B .Ⅰ物体所受的合外力不断增大,Ⅱ物体所受的合外力不断减小C .Ⅰ物体的位移不断增大,Ⅱ物体的位移不断减小D .Ⅰ、Ⅱ两个物体的平均速度大小都是122v v + 【答案】A 【解析】 【详解】AB .速度-时间图象上某点的切线的斜率表示该点对应时刻的加速度大小,故物体Ⅰ做加速度不断减小的加速运动,物体Ⅱ做加速度不断减小的减速运动,故A 正确,B 错误; C .图线与时间轴包围的面积表示对应时间内的位移大小,由图象可知:随着时间的推移,Ⅰ、Ⅱ的速度图象与时间轴围城的面积不断变大,故位移不断变大,故C 错误; D .图线与时间轴包围的面积表示对应时间内的位移大小,如果物体的速度从2v 均匀减小到1v ,或从1v 均匀增加到2v ,物体的位移就等于图中梯形的面积,平均速度就等于12 2v v +,故Ⅰ的平均速度大于12 2v v +,Ⅱ的平均速度小于12 2v v +,故D 错误;【点睛】本题关键是根据速度时间图象得到两物体的运动规律,然后根据平均速度的定义和图线与时间轴包围的面积表示对应时间内的位移大小分析处理.6.如图所示,是一质量为m=2kg的物体,从t=0时开始做直线运动的v-t图线那么,下列选项中正确的是()A.在0~6内,物体离出发点最远为30mB.在0~6内,物体经过的位移为40mC.在0~4内,物体的动量变化为20kg·m/sD.在第4~6内,物体所受的合外力的冲量为-20N·s【答案】C【解析】【详解】A. 前5s内质点一直沿正方向运动,后1s内沿负方向运动,所以在5s末质点离出发点最远,最远距离为S=m=35m.故A错误;B. 根据v-t图像的面积等于物体的位移,在0~6内,物体经过的位移为x=m-m=30m,故B错误;C. 在0~4内,物体的动量变化为△p=mv-0=2×10-0kg·m/s=20 kg·m/s,故C正确;D. 根据动量定理,在第4~6内,物体所受的合外力的冲量等于动量的变化量为I=-2×10-2×10 kg·m/s =-40 kg·m/s =-40N·s.故D错误。
图1
A.2m/s
C.6m/s
)
图4
A.物块的质量为1kg
B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.7
C.0~3s内力F做功的平均功率为0.32W
D.0~3s内物体克服摩擦力做的功为5.12J
答案AD
5.如图5所示,在边长为a的正方形区域内有以对角线为边界,垂直于纸面的两个方向相反的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小相等.纸面内一边长为a的正方形导线框沿着x轴匀速穿过磁场区域,在t=0时,导线框运动到原点O处且恰好开始进入磁场区域.取顺时针方向为导线框中感应电流的正方向,则下列图象中能够正确表示从t=0时刻开始感应电流与导线框位移关系的是( )
图5
E1mgx1
答案C
由楞次定律知,ab边受到安培力方向向左,为负值.
线框的位移大于L后,位移在L~2L内线框中磁通量不变,不产生感应电流,ab边不受安培力,位移在2L~3L内,ab边在磁场之外,不受安培力,故C项正确.
10.电荷量q=1×10-4 C的带正电的小物块静止在绝缘水平面上,所在空间存在沿水平方向的电场,其电场强度E的大小与时间t的关系如图甲所示,物块速度v的大小与时间t的关系如图乙所示.重力加速度g=10 m/s2.则( )。
高中物理图像法解决物理试题解题技巧和训练方法及练习题1.问题:一个球从斜面上下滚动,求滚动过程中球心的加速度。
解题方法:通过绘制球在不同位置的速度矢量图,可以发现球心的加速度大小恒定为g*sinθ,方向沿斜面向下。
2.问题:一个火箭垂直向上发射,求其高度和速度随时间的变化关系。
解题方法:绘制高度-时间和速度-时间图像,根据火箭发射时的初速度和加速度,分析其运动状态。
3.问题:一个物体从高处自由落下,求其下落时间和落地时的速度。
解题方法:通过绘制速度-时间图,找到物体的初速度和加速度,并利用运动学公式求解。
4.问题:两个弹簧同时用力拉伸,求弹簧的合力和合力的方向。
解题方法:绘制拉伸弹簧的位移-力图,根据弹簧的弹性系数和拉伸量求解合力大小和方向。
5.问题:一个半径为R的圆盘在水平桌面上绕自身垂直轴心旋转,求其角速度和角加速度。
解题方法:通过绘制角速度-时间和角加速度-时间图像,利用旋转的基本关系式求解。
6.问题:一个抛体做匀速圆周运动,求其速度和加速度的大小。
解题方法:绘制速度-时间和加速度-时间图像,根据圆周运动的特点求解。
7.问题:一个光滑水平桌面上有一个质量为m的物体,另一边有一个质量为2m的物体,求两个物体之间的摩擦力。
解题方法:绘制摩擦力-加速度图像,根据牛顿第二定律和摩擦力公式求解。
8.问题:一个光滑水平桌面上有一个质量为m的物体,通过绳子连接一个质量为2m的物体,求系统的加速度。
解题方法:绘制受力-加速度图像,根据牛顿第二定律和受力平衡条件求解。
9.问题:一个光滑水平桌面上有一个质量为m的物体,与墙面接触,求物体受到的压力大小和方向。
解题方法:绘制压力-受力图像,根据受力平衡条件和压力的定义求解。
10.问题:一个电流为I的导线在磁场中受到力F,求导线的长度和磁场的大小。
解题方法:绘制力-电流图像,利用洛伦兹力公式和导线长度的关系求解。
高考物理图示法图像法解决物理试题常见题型及答题技巧及练习题一、图示法图像法解决物理试题1.如图所示,质量为m 的小物体用不可伸长的轻细线悬挂在天花板上,处于静止状态.现对处于静止状态的物体施加一个大小为F 、与竖直方向夹角为θ的斜向上恒定拉力,平衡时细线与竖直方向的夹角为60o ;保持拉力大小和方向不变,仅将小物体的质量增为2m ,再次平衡时,细线与竖直方向的夹角为30o ,重力加速度为g ,则( )A .F mg =B .3F mg =C .30θ=oD .60θ=o【答案】AD【解析】【分析】 【详解】 以物体为研究对象,设平衡时绳子与竖直方向的夹角为α,受力情况如图所示:当物体重力为mg 时,α=60°,根据正弦定理可得sin 60sin(18060)F mg θ=︒︒-︒-,即sin 60sin(120)F mg θ=︒︒-,当物体的重力为2mg 时,α=30°,根据正弦定理可得:sin 30sin(18030)F mg θ=︒︒-︒-,即sin 30sin(150)F mg θ=︒︒-,联立解得:θ=60°,F =mg ;所以A 、D 正确,B 、C 错误.故选AD .【点睛】本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答.2.如图所示,半径为R的硬橡胶圆环,其上带有均匀分布的负电荷,总电荷量为Q,若在圆环上切去一小段l(l远小于R),则圆心O处产生的电场方向和场强大小应为( )A.方向指向AB B.方向背离ABC.场强大小为 D.场强大小为【答案】BD【解析】【详解】AB段的电量,则AB段在O点产生的电场强度为:,方向指向AB,所以剩余部分在O点产生的场强大小等于,方向背离AB.故B,D正确;A,C错误.故选BD.【点睛】解决本题的关键掌握点电荷的场强公式,以及知道AB段与剩余部分在O点产生的场强大小相等,方向相反.3.如图所示,两个可视为质点的小球a和b,用质量可忽略的刚性细杆相连并放置在光滑的半球面内.已知细杆长度是球半径的2倍,当两球处于静止状态时,细杆与水平面的夹角θ=15°,则()A.杆对a、b球作用力大小相等且方向沿杆方向B.小球a和b2:1C.小球a和b31D.半球面对a、b31【答案】ACD【解析】【详解】A 、对轻杆,受两个球的弹力是一对平衡力,根据牛顿第三定律,杆对a 、b 球作用力大小相等且方向沿杆方向,故A 正确;BC 、两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用,过O 作竖直线交ab 于c 点,受力分析如下图所示:设球面的半径为R ,则△oac 与左侧力三角形相似;△oac 与右侧力三角相似;则由几何关系可得:a m g T OC ac =;b m g T OC bc =,即:a b m bc m ac =;由题,细杆长度是球面的半径的2倍,根据几何知识知图中α=45°,在△oac 中,根据正弦定理,有:sin30sin105ac ao ︒︒=,则3ac bc =,3a b m m =;故B 错误,C 正确; D 、根据平衡条件,有:Na F T oa ac =,Nb F T ob bc =,故31Na Nb F bc F ac ==,故D 正确.4.在绝缘光滑的水平面上相距为6L 的A 、B 两处分别固定正点电荷Q A 、Q B ,两电荷的位置坐标如图甲所示。
高考物理图像法解决物理试题试题类型及其解题技巧含解析一、图像法解决物理试题1.某同学站在电梯底板上,如图所示的v-t图像是计算机显示电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向).根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的是()A.在0-20s内,电梯向上运动,该同学处于超重状态B.在0-5s内,电梯在加速上升,该同学处于失重状态C.在5s-10s内,电梯处于静止状态,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力D.在10s-20s内,电梯在减速上升,该同学处于失重状态【答案】D【解析】图像的斜率表示加速度,故0~5s内斜率为正,加速度为正,方向向上,处于超重状态,速度为正,即电梯向上加速运动;在5~10s过程中,电梯匀速,该同学加速度为零,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力,处于正常状态;10~20s过程中,斜率为负,速度为正,即电梯向上做减速运动,加速度向下,处于失重状态,D正确.【点睛】在速度时间图象中,直线的斜率表示加速度的大小,根据图象求出电梯的加速度,当有向上的加速度时,此时人就处于超重状态,当有向下的加速度时,此时人就处于失重状态.2.平直马路上有同方向前后行驶的电车a和汽车b,它们的v-t图象如图所示。
当t=10s时,两车刚好相遇,由图可知A.开始时电车a在前汽车b在后B.开始时两车相距25mC.t=20s时两车相距50 mD.t=10s后两车还会再相遇【答案】B【解析】【详解】A.从图像可以看出在前10s内a图像包围的面积大于b图像包围的面积,故一开始a在后b 在前,故A错误;B.图像包围的面积代表各自运动走过的位移,所以两者一开始相距的距离为151025ms=⨯⨯=,故B正确;2C.从面积上可以看出t=20s时两车相距25m,故C错误;D.t=10s后,b的速度一直大于a的速度,所以两车不会再相遇,故D错误3.甲、乙两个物体由同一地点沿同一方向做直线运动,其v-t图象如图所示,关于两物体的运动情况,下列说法正确的是( )A.t=1s时,甲在乙前方B.t=2s时,甲、乙相遇C.t=4s时,乙的加速度方向开始改变D.0-6s内,甲、乙平均速度相同【答案】B【解析】【分析】【详解】A.甲、乙两个物体从同一地点沿同一方向做直线运动,当位移相等时,两者相遇,根据速度时间图象与坐标轴围成面积表示位移,可知,在t=1s时,乙的位移大于甲的位移,说明乙在甲的前方,故A错误;B.根据速度图象与坐标轴围成面积表示位移可知,在t=2s时,乙的位移等于甲的位移,说明两者相遇,故B正确;C.速度图象的斜率表示加速度,由数学知识得知,在t=2s~t=6s内,乙的加速度方向一直沿负方向,没有改变,故C错误.D.由图可知,0~6s内,甲的位移一定大于乙的位移,而时间相等,因此甲的平均速度大于乙的平均速度,故D错误。
2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题(18)应用牛顿运动定律解决“四类”热点问题(解析版)命题热点一:动力学图象问题1.常见图象v-t图象、a-t图象、F-t图象、F-a图象等.2.题型分类(1)已知物体受到的力随时间变化的图线,要求分析物体的运动情况.(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线,要求分析物体的受力情况.(3)由已知条件确定某物理量的变化图象.3.解题策略|(1)分清图象的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义,掌握物理图象所反映的物理过程,会分析临界点.(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义:图线与横、纵坐标的交点,图线的转折点,两图线的交点等.(3)明确能从图象中获得哪些信息:把图象与具体的题意、情景结合起来,应用物理规律列出与图象对应的函数方程式,进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断.【例1】(多选)如图(a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平.t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4 s时撤去外力.细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示.木板与实验台之间的摩擦可以忽略.重力加速度取10 m/s2.由题给数据可以得出( )A.木板的质量为1 kgB.2~4 s内,力F的大小为 NC.0~2 s内,力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为【答案】AB|解析由题图(c)可知木板在0~2 s内处于静止状态,再结合题图(b)中细绳对物块的拉力f在0~2 s内逐渐增大,可知物块受到木板的摩擦力逐渐增大,故可以判断木板受到的水平外力F也逐渐增大,选项C 错误;由题图(c)可知木板在2~4 s内做匀加速运动,其加速度大小为a1=错误! m/s2= m/s2,对木板进行受力分析,由牛顿第二定律可得F-F f=ma1,在4~5 s内做匀减速运动,其加速度大小为a2=错误! m/s2= m/s2,F f=ma2,另外由于物块静止不动,同时结合题图(b)可知物块与木板之间的滑动摩擦力F f= N,解得m=1 kg、F= N,选项A、B正确;由于不知道物块的质量,所以不能求出物块与木板之间的动摩擦因数,选项D错误.【变式1】已知雨滴在空中运动时所受空气阻力F阻=kr2v2,其中k为比例系数,r为雨滴半径,v为其运动速率.t=0时,雨滴由静止开始下落,加速度用a表示.落地前雨滴已做匀速运动,速率为v0.下列图象中不正确的是( )【答案】D解析由mg-F阻=ma得,雨滴先加速下落,随着v增大,阻力F阻增大,a减小,a=0时,v=v0不再变化,故A、B正确;又mg=kr2v02,v02=mgkr2,又m=43πρr3,得v02=4πρg3kr,故v20与r成正比关系,故C正确,D错误.命题热点二:动力学中的连接体问题1.连接体的类型(1)弹簧连接体(2)物物叠放连接体!(3)轻绳连接体(4)轻杆连接体2.连接体的运动特点轻绳——轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等.轻杆——轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比.轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速度不一定相等;在弹簧形变最大时,两端连接体的速率相等.3.处理连接体问题的方法【例2】如图所示,两个质量相同的物体1和2紧靠在一起,放在光滑的水平桌面上.若它们分别受到水平推力F 1和F 2作用,而且F 1>F 2,则物体1对物体2的作用力大小为( )A .F 1B .F 2 (F 1+F 2) (F 1-F 2)[【答案】C解析 设物体1和2的质量都为m ,加速度为a ,以整体为研究对象,由牛顿第二定律得a =F 1-F 22m,以物体2为研究对象,有a =F 12-F 2m ,解得F 12=F 1+F 22,故C 选项正确.【变式2】如图所示,质量分别为2m 和3m 的两个小球静止于光滑水平面上,且固定在劲度系数为k 的轻质弹簧的两端.今在质量为2m 的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为F 的水平拉力,使两球一起做匀加速直线运动,则稳定后弹簧的伸长量为( )【答案】C解析 对整体分析,整体的加速度a =F5m,对质量为3m 的小球分析,根据牛顿第二定律有:F 弹=kx =3ma ,可得x =3F5k,故A 、B 、D 错误,C 正确.【变式3】(多选)如图所示,倾角为θ的斜面体放在粗糙的水平地面上,现有一带固定支架的滑块m 正沿斜面加速下滑.支架上用细线悬挂的小球达到稳定(与滑块相对静止)后,悬线的方向与竖直方向的夹角也为θ,斜面体始终保持静止,则下列说法正确的是( )A .斜面光滑 !B .斜面粗糙C .达到稳定状态后,地面对斜面体的摩擦力水平向左D .达到稳定状态后,地面对斜面体的摩擦力水平向右 【答案】AC解析 隔离小球,可知小球的加速度方向沿斜面向下,大小为g sin θ,小球稳定后,支架系统的加速度与小球的加速度相同,对支架系统进行分析,只有斜面光滑,支架系统的加速度才是g sin θ,所以A 正确,B 错误.隔离斜面体,斜面体受到的力有自身重力、地面的支持力、支架系统对它垂直斜面向下的压力,因斜面体始终保持静止,则斜面体还应受到地面对它水平向左的摩擦力,C 正确,D 错误. 命题热点三:临界和极值问题 1.临界或极值条件的标志(1)题目中“刚好”“恰好”“正好”等关键词句,明显表明题述的过程存在着临界点.(2)题目中“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词句,表明题述过程存在着“起止点”,而这些“起止点”一般对应着临界状态.(3)题目中“最大”“最小”“至多”“至少”等词句,表明题述的过程存在着极值,这个极值点往往是临界点. ,2.常见临界问题的条件(1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是弹力F N =0. (2)相对滑动的临界条件:静摩擦力达到最大值.(3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子断裂的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力;绳子松弛的临界条件是F T =0.(4)最终速度(收尾速度)的临界条件:物体所受合外力为零. 3.解题基本思路(1)认真审题,详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段); (2)寻找过程中变化的物理量;(3)探索物理量的变化规律;(4)确定临界状态,分析临界条件,找出临界关系..4.解题技巧方法【例3】如图所示,小球A质量为m,木块B质量为2m,两物体通过竖直轻弹簧连接放置在水平面上静止.现对A施加一个竖直向上的恒力F,使小球A在竖直方向上运动,弹簧原长时小球A速度恰好最大,已知重力加速度为g.则在木块B对地面压力为零时,小球A的加速度大小为( )-A.3g B. C.2g D.【答案】C解析弹簧原长时小球A速度恰好最大,则此时小球加速度为零,则恒力F=mg;木块B对地面压力为零时,由平衡条件知弹簧的弹力为2mg,对小球A,由牛顿第二定律得:F-mg-2mg=ma,解得小球A的加速度a =-2g,则加速度大小为2g,方向向下,故C正确.【变式4】如图,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A 恰好不滑动,B刚好不下滑.已知A与B间的动摩擦因数为μ1,A与地面间的动摩擦因数为μ2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.A与B的质量之比为( )【答案】B解析对滑块A、B整体在水平方向上有F=μ2(m A+m B)g,对滑块B在竖直方向上有μ1F=m B g,联立解得:m A m B =1-μ1μ2μ1μ2,选项B正确.命题热点三:动力学方法分析多运动过程问题·1.基本思路(1)将“多过程”分解为许多“子过程”,各“子过程”间由“衔接点”连接. (2)对各“衔接点”进行受力分析和运动分析,必要时画出受力图和过程示意图. (3)根据“子过程”“衔接点”的模型特点选择合适的物理规律列方程.(4)分析“衔接点”速度、加速度等的关联,确定各段间的时间关联,并列出相关的辅助方程. (5)联立方程组,分析求解,对结果进行必要的验证或讨论. 2.解题关键(1)注意应用v -t 图象和情景示意图帮助分析运动过程. (2)抓住两个分析:受力分析和运动过程分析.【例4】某次新能源汽车性能测试中,如图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化的关系,但由于机械故障,速度传感器只传回了第25 s 以后的数据,如图乙所示.已知汽车质量为1 500 kg ,若测试平台是水平的,且汽车由静止开始做直线运动,设汽车所受阻力恒定.求: {(1)18 s 末汽车的速度是多少 (2)前25 s 内的汽车的位移是多少 【答案】(1)26 m/s (2)608 m解析 (1)0~6 s 内由牛顿第二定律得:F 1-F f =ma 1 6 s 末车速为:v 1=a 1t 1在6~18 s 内,由牛顿第二定律得:F 2-F f =ma 2 第18 s 末车速为:v 2=v 1+a 2t 2由题图知18 s 后汽车匀速直线运动,牵引力等于阻力,故有:F f =F =1 500 N ,[解得:v 1=30 m/s ,v 2=26 m/s ;(2)汽车在0~6 s 内的位移为:x 1=v 12t 1=90 m ,汽车在6~18 s 内的位移为:x 2=v 1+v 22t 2=336 m ,汽车在18~25 s 内的位移为:x 3=v 2t 3=182m 故汽车在前25 s 内的位移为:x =x 1+x 2+x 3=608 m.【变式5】哈利法塔是目前世界最高的建筑.游客乘坐观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需50秒,运行的最大速度为15 m/s.观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景,可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底,颇为壮观.一位游客用便携式拉力传感器测得在加速阶段质量为1 kg 的物体受到的竖直向上拉力为11 N ,若电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g 取10 m/s 2),求: (1)电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间;(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等,求观景台的高度;(3)若电梯设计安装有辅助牵引系统,电梯出现故障,绳索牵引力突然消失,电梯从观景台处自由下落,为防止电梯落地引发人员伤亡,电梯启动辅助牵引装置使其减速到速度为零,牵引力为重力的3倍,下落过程所有阻力不计,则电梯自由下落最长多少时间必须启动辅助牵引装置 【答案】(1)1 m/s 215 s (2)525 m (3)70 s 。
专题18 图像题的解题方法与技巧【考向解读】物理图像是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像,将物理量间的代数关系转变为图像关系,运用图像直观、形象、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的.1.解图像问题首先要分析物体的实际运动,判断运动分几个过程.2.针对物体运动的不同过程选择恰当的物理规律,列方程,将方程导成函数关系式的形式(纵轴为函数,横轴为自变量).3.根据函数关系式对照题目中函数图像,明确图像斜率、截距、面积、转折点等准确含义,进一步解决问题.【命题热点突破一】力与运动的图像问题力与运动的图像中涉及到,速度时间图像、位移时间图像、力时间图像、加速度时间图像、速度与位移关系图像等.常见的是多个物体的运动图像相比较,及单个物体的多个运动问题.例1、[2016·全国卷Ⅰ] 甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其vt图像如图1所示.已知两车在t=3 s 时并排行驶,则( )图1A.在t=1 s时,甲车在乙车后B.在t=0时,甲车在乙车前7.5 mC.两车另一次并排行驶的时刻是t=2 sD.甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m【变式探究】(2015·广东)甲乙两人同时同地出发骑自行车做直线运动,前1小时内的位移-时间图像如图所示.下列表述正确的是( )A.0.2-0.5小时内,甲的加速度比乙的大B.0.2-0.5小时内,甲的速度比乙的大C.0.6-0.8小时内,甲的位移比乙的小D.0.8小时内,甲、乙骑行的路程相等【答案】 B【变式探究】如图所示,水平传送带以速度v1匀速运动.小物体P,Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连.t=0时刻P在传送带左端具有速度v2,P与定滑轮间的绳水平.t=t0时刻P离开传送带.不计定滑轮质量和摩擦.绳足够长.正确描述小物体P速度随时间变化的图像可能是( )【答案】 BC【命题热点突破二】 涉及能量的图像问题有关能量的图像问题包括,能量与时间的关系、能量与位移的关系、功率与时间的关系等问题.例2、静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力.不计空气阻力,在整个上升过程中,物体机械能随时间变化关系是( )【答案】 C【变式探究】如图所示,A、B为某电场中一条直线上的两个点,现将正点电荷从A点静止释放,仅在电场力作用下运动一段距离到达B点,其电势能E p随位移x的变化关系如图所示.从A到B过程中,下列说法正确的是( )A.电场力对电荷一直做正功B.电势一直升高C.电荷所受电场力先减小后增大D.电荷所受电场力先增大后减小【思路点拨】根据题意和图像正确判断出电子的运动形式是解题的关键,由图可知,电子通过相同位移时,电势能的减小量越来越小,说明电场力做功越来越小,由W=Fs可知电场力逐渐减小,因此电子做加速度逐渐减小的加速运动,知道了运动形式即可正确解答本题.解题过程中要把握问题的核心,要找准突破点,如本题中根据图像获取有关电子的运动、受力情况即为本题的突破点.【解析】A项,电势能先减小后增大,则电场力先做正功后做负功.故A项错误.B项,正电荷从A到B 电场力先做正功,后做负功,则说明电场力方向变化,即电场线方向先向右,后向左,所以电势先降低后升高.故B项错误.C项,电势能E p随位移x的变化关系图像的斜率表示电场力的大小,因此电场力先减小后增大.故C项正确,D项错误.【答案】 C【命题热点突破三】涉及电场的图像问题涉及电场的图像问题包括,电势与位移的关系、场强与时间的关系、场强与位置的关系等图像.例3、【2016·全国卷Ⅱ】如图1所示,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆.带电粒子Q在P的电场中运动.运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点.若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为a a、a b、a c,速度大小分别为v a、v b、v c,则( )图1A.a a>a b>a c,v a>v c>v bB.a a>a b>a c,v b>v c>v aC.a b>a c>a a,v b>v c>v aD.a b>a c>a a,v a>v c>v b【变式探究】静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示,x轴正向为场强正方向,带正电的点电荷沿x轴运动,则点电荷( )A.在x2和x4处电势能相等。
专题18 图像题的解题方法与技巧
1.一质点做直线运动,其运动的位移x 跟时间t 的比值x t
与时间t 的关系图线为一条过原点的倾斜直线,如图1所示.由图可知,t =2s 时质点的速度大小为( )
图1 A.2m/s B.4 m/s C.6m/s D.8 m/s
答案 B
2.如图2所示,一劲度系数为k 的轻质弹簧,上端固定,下端连一质量为m 的物块A ,A 放在质量也为m 的托盘B 上,以F N 表示B 对A 的作用力,x 表示弹簧的伸长量.初始时,在竖直向上的力F 作用下系统静止,且弹簧处于自然状态(x =0).现改变力F 的大小,使B 以g
2的加速度匀加速向下运动(g 为重力加速度,空气
阻力不计),此过程中F N 或F 随x 变化的图象正确的是( )
图2
答案 D
解析 当弹簧的弹力增大到
mg
2
时,物块和托盘间的压力为零,在此之前,二者之间的压力由开始运动时的
mg
2
线性减小到零,力F 由开始运动时的mg 线性减小到mg 2;此后托盘与物块分离,力F 保持mg
2不变,故D 正确.
3.图3甲是张明同学站在压力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图,点P 是他的重心位置.图乙是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图线.两图中a ~g 各点均对应,其中有几个点在图甲中没有画出.取重力加速度g =10m/s 2
.根据图象分析可知( )
图3
A.张明的重力为1500N
B.c 点位置张明处于失重状态
C.e 点位置张明处于超重状态
D.张明在d 点的加速度小于在f 点的加速度 答案 C
4.(多选)如图4甲所示,小物块静止在倾角θ=37°的粗糙斜面上.现对物块施加一个沿斜面向下的推力F,力F的大小随时间t的变化情况如图乙所示,物块的速率v随时间t的变化规律如图丙所示,取sin37°=0.6、cos37°=0.8,重力加速度取g=10m/s2,下列说法正确的是( )
图4
A.物块的质量为1kg
B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.7
C.0~3s内力F做功的平均功率为0.32W
D.0~3s内物体克服摩擦力做的功为5.12J
答案AD
5.如图5所示,在边长为a的正方形区域内有以对角线为边界,垂直于纸面的两个方向相反的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小相等.纸面内一边长为a的正方形导线框沿着x轴匀速穿过磁场区域,在t=0时,导线框运动到原点O处且恰好开始进入磁场区域.取顺时针方向为导线框中感应电流的正方向,则下列图象中能够正确表示从t=0时刻开始感应电流与导线框位移关系的是( )
图5
答案 B
解析 x 在0~a 范围内,线框右边切割磁感线产生感应电流,感应电流大小i =
B a -x v -Bxv R =Bv
R
(a -
2x ),其中x 在0~a 2范围内感应电流为顺时针,为正方向;x =a 2时,i =0;x 在a
2~a 范围内,感应电流方向
沿逆时针,为负方向;x 在a ~2a 内,感应电流大小i =
B [a - x -a ]v -B x -a v R =Bv
R
(3a -2x ),其
中,x 在a ~32a 感应电流方向沿逆时针,为负方向.x =32a 时,i =0;x 在3
2a ~2a 范围内,感应电流沿顺时
针,为正方向,故B 正确,A 、C 、D 错误.故选B.
6.某空间区域的竖直平面内存在电场,其中竖直的一条电场线如图6甲中虚线所示.一个质量为m 、电荷量为q 的带正电小球,在电场中从O 点由静止开始沿电场线竖直向下运动.以O 为坐标原点,取竖直向下为x 轴的正方向,小球的机械能E 与位移x 的关系如图乙所示,不计空气阻力.则( )
图6
A.电场强度大小恒定,方向沿x 轴负方向
B.从O 到x 1的过程中,小球的速率越来越大,加速度越来越小
C.从O 到x 1的过程中,相等的位移内,小球克服电场力做的功相等
D.到达x 1位置时,小球速度的大小为2 E 1-E 0+mgx 1
m
答案 D
7.(多选)两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线中垂线上有A、B、C三点,如图7甲所示,一个电荷量为2×10-3C,质量为0.1kg的小物块(可视为质点)从C点静止释放,其运动的v-t图象如图乙所示,其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线).则下列说法正确的是( )
图7
A.由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大
B.B点为中垂线上电场强度最大的点,场强E=100V/m
C.由C点到A点电势逐渐降低
D.B、A两点间的电势差U BA=5V
答案BC
8.(多选)如图8所示,半圆形固定轨道AO段光滑,OB段粗糙且各处粗糙程度相同.一质量为m的滑块从半圆形轨道左侧最高点A处由静止下滑,到达最低点O以后再冲上轨道右侧高度为H的B处.取O点重力势能为零,在滑块从O到B,再从B回到O的过程中,滑块的机械能E、动能E k随高度h的关系可能是( )
图8。