湖南省湘潭市鳳凰中學2015屆高考物理一輪復習 物理圖像及其應用檢測試題

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1、湖南省湘潭市鳳凰中學2015屆高考物理一輪復習 物理圖像及其應用檢測試題 一、運動圖像 物理規(guī)律用數(shù)學表達出來后，實質是一個函數(shù)關系式，如果這個函數(shù)式僅有兩個變量，就可用圖象來描述物理規(guī)律。這樣就將代數(shù)關系轉變?yōu)閹缀侮P系，而幾何關系往往具有直觀、形象、簡明的特點。因此，由圖象處理物理問題可達到化難為易，化繁為簡的目的。若將不同的研究對象的運動規(guī)律或同一研究對象不同階段的運動規(guī)律在同一坐標上的圖象作出來，那么圖象可比較的特點就彰顯出來。因此，圖象可以處理對象多、過程復雜的一些問題。更有一些用文字或公式很難表達清楚地物理規(guī)律、物理過程，也可以用圖象直觀、簡明地表達出來。 力學中，常見圖象

2、有：位移—時間、速度—時間、力（加速度）—時間、力（加速度）—位移等。 v/(m·s-1) 5 -5 0 t/s 2 4 【例題1】如圖，一物體做勻變速直線運動的速度圖象，令t=0時的位置為原點，若只研究前4s的運動情況，則由圖象可知（ ） A．物體始終沿正方向運動 B．物體先沿負方向運動，2s后開始沿正方向運動 C．物體做勻速直線運動 D．t=2s時，物體距原點最遠 【訓練1】某物體運動的速度圖象如圖所示，根據(jù)圖象可知 （ ） t/s υ/m·s-1 O 1 2 3 4 2 A、0—2s 內的加速度為1m/s2 B、0—5s 內的

3、位移為10m C、第1s末與第3s末的速度方向相同 D、第1s末與第5s內的加速度方向相同 x/m s1 0 t/s s2 B t1 t2 【例題2】如圖，同一直線上運動兩質點A、B的位移圖象，由圖可知（ ） A．t=0時，A在B前面 B．B在t2末追上A，并在此后跑在A的前面 C．B的運動速度比A的大 D．B開始速度比A小，t2s后才大于A的速度 【例題3】某物體做直線運動的v—t圖象如圖所示，據(jù)此判斷(F表示物體所受合力，x表示物體的位移)，四個選項中正確的是（ ） 【訓練3】原來靜止在光滑水平面上的物體，在如下圖所示的水平力F作用下運動，則跟

4、該F—t圖象相對應的圖象正確的是( ） 【例題4】水平地面上放著一質量為1 kg的物體，t=0時在一個方向不變的水平拉力作用下運動，t=2 s時撤去拉力，物體在4 s內速度隨時間的變化如圖所示,則物體（ ） A、所受的摩擦力大小為1 N B、第1 s內受到的拉力大小是2 N C、在4 s末回到出發(fā)點 D、在4 s內的平均速度為1.5 m/s 【訓練4.1】如圖甲所示，用一水平力F拉著一個靜止在傾角為θ的光滑斜面上的物體,逐漸增大F，物體做變速運動，其加速度a隨外力F變化的圖象如圖乙所示,若重力加速度g取10m/s2，根據(jù)圖乙中信息可計算出： A、物體的質量

5、 B、斜面的傾角 C、使物體靜止在該斜面上所施加的最小外力 D、加速度為6 m/s2時物體的速度 【例題5】質量為2 kg的物體，放在動摩擦因數(shù)μ=0.1的水平面上，在水平拉力作用下，由靜止開始運動，水平拉力做的功W和物體發(fā)生的位移x 之間的關系如圖所示，g 取10 m/s2，則 （ ） A、此物體在AB段做勻加速直線運動 B、此物體在AB段做勻速直線運動 C、此物體在OA段做勻加速直線運動 D、此物體在OA段做勻速直線運動 【訓練5.1】甲、乙兩個質量相同的物體受到豎直向上的拉力作用從同一高度向上運動,它們的運動圖象如圖所示，則下列說法正確的是 （ ） A．在

6、0~t1時間內甲的加速度越來越大 B．在t=t1時刻兩物體的高度相同 C．在t=t1時刻甲所受拉力的瞬時功率大于乙所受拉力的瞬時功率 D．在t=t2時刻甲所受的拉力大于乙所受的拉力 【訓練5.2】(2009上海卷)物體沿直線運動的v-t關系如圖所示，已知在第1秒內合外力對物體做的功為W，則（ ） A．從第1秒末到第3秒末合外力做功為4W。 B．從第3秒末到第5秒末合外力做功為－2W。 C．從第5秒末到第7秒末合外力做功為W。 D．從第3秒末到第4秒末合外力做功為－0.75W。 【訓練5.3】如圖所示，一質量為m的滑塊以初速度v0自固定于地面的斜面底端A開始沖上斜面

7、，到達某一高度后返回A，斜面與滑塊之間有摩擦。下圖分別表示滑塊在斜面上運動的 整個過程中速度v、加速度a、勢能EP和機械能E隨時間的變化圖線，可能正確的是 （ ） 【訓練5.4】一質點豎直向上運動，運動過程中質點的機械能與高度關系的圖象如圖所示，其中0—h1過程的圖線為水平線，h1—h2過程的圖線為傾斜直線．根據(jù)該圖象，下列判斷正確的是（ ） A．質點在0—h1過程中除重力外不受其它力的作用． B．質點在0—h1過程中動能始終不變． C．質點在h1—h2過程中合外力與速度的方向一定相反． D．質點在h1—h2過程中不可能做勻速直線運動

8、 【例題6】如圖所示，在傾角為300的足夠長的光滑斜面上有一質量為m的物體，它受到沿斜面方向的力F的作用。力F可按圖（a）、（b）（c）、（d）所示的四種方式隨時間變化（圖中縱坐標是F與mg的比值，力沿斜面向上為正）。已知此物體在t=0時速度為零，若用v1、v2 、v3 、v4分別表示上述四種受力情況下物體在3秒末的速率，則這四個速率中最大的是（ ） A、v1 B、v2 C、v3 D、v4 【訓練6.1】如圖甲所示，物體沿斜面由靜止滑下，在水平面上滑行一段距離后停止，

9、物體與斜面和水平面間的動摩擦因數(shù)相同，斜面與水平面平滑連接。圖乙中、、和分別表示物體速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。圖乙中正確的是 （ ） 【訓練6.2】地面以速率豎直上拋的一個可以視為質點的小球，由于受空氣阻力，小球落回地面的速率減為，若空氣阻力與運動速率成正比，則整個運動過程中的速度圖像（取豎直向上為正）為（　 　?。? Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 二、圖象法在物理問題中的應用 1.圖象法的在高中物理中常見類型及規(guī)律 （1）線型 此類圖象是利用線性函數(shù)的特點，或是正比例關系，或是一次函數(shù)關系。這種類型是物理學上用得最多也是最重要的一種，它既可以

10、用來進行定性研究，也可以進行定量研究物理量間的關系。凡是用比值法定義的物理量都可以用此類圖象的斜率來表示。 （2）正弦型（或余弦型） 此類圖象一般用來表示振動圖象或波動圖象。主要集中在力學部分的簡諧運動的圖象和波動圖象、電學部分的交流電各物理量(如e、i、u等瞬時值)與時間的關系圖象和振蕩電路中的各物理量（如q、i、E、B等瞬時值）與時間的關系圖象。此類圖象的特點是具有周期性。 （3）拋物型 此類圖象高中階段最主要是用來研究平拋運動（或類平拋）的軌跡。當然還有其它的，如勻變速直線運動的圖象等，但因為其圖象為曲線不便定量研究，大多為定性研究兩物理量的關系。 （4）雙曲型 此類圖象用于

11、成反比關系的兩個物理量之間。如力一定時，a－m圖象；機車功率一定時，圖象等。但此類圖象都可以轉換成線型，故此類較少用。 此外還有其它一些類型如方型、鋸齒型等，這些一般只在特定的環(huán)境下使用。 2.圖象法的優(yōu)越性 （1）利用圖象描述物理過程更直觀 從物理圖象可以更直觀地觀察出物理過程的動態(tài)特征，清晰地表達物理過程，正確地反映物理規(guī)律。 （2）利用圖象解題可以使解題過程簡化，思路更清晰，比解析法更巧妙、更靈活。在有些情況下運用解析法可能無能為力，用圖象法可能使你豁然開朗。 p qq A B C 【例題7】一個固定在水平面上的光滑物塊，其左側面是斜面AB，右側面是曲面AC。已

12、知AB和AC的長度相同。兩個小球p、q同時從A點分別沿AB和AC由靜止開始下滑，比較它們到達水平面所用的時間 p小球先到 q小球先到 C.兩小球同時到 D.無法確定 【訓練7.1】如圖所示為一物體做直線運動的速度圖象，初速度為，末速度為，則物體在該段時間內的平均速度為：（ ） A、 B、 C、 D、無法判斷 【訓練7.2】甲、乙、丙三輛汽車在平直的公路上行駛，同時經(jīng)過某一路標時速度相同，從此時開始,甲車一直做勻速直線運動，乙車先加速后減速，丙車先減速后加速，它們經(jīng)過下一個路標時速度又相同.則　　(　 ) 　A. 甲

13、車先通過下一個路標　 B. 乙車先通過下一個路標 　C. 丙車先通過下一個路標　 D. 條件不足，無法判斷 （3）利用圖象分析、解決問題，可以培養(yǎng)學生的空間想象能力和形象思維能力。 （4）利用圖象分析物理實驗 運用圖象處理物理實驗數(shù)據(jù)和研究兩個物理量之間關系是物理實驗中常用的一種方法，這是因為它除了具有簡明、直觀、便于比較和減少偶然誤差的特點外，還可以用圖象求第三個相關物理量、運用圖象求出的相關物理量誤差也比較小。 3.圖象法本身的幾何規(guī)律及在高中物理中的相關應用 （1）利用圖象上坐標點 因為圖象是自變量與因變量所對應坐標構成的一系列點連接而成的，只要知道其中一個變量

14、，就可以求另一個變量。因此物理中常常利用圖象中的點來求解物理問題，特別是“起點”、“終點”、“交點”、“極值點”、“拐點”，它們往往對應一個特殊狀態(tài)，因為這些點具有特殊的物理意義。如圖象與縱軸或橫軸的交點：從數(shù)學的角度看，這些點取值容易，且計算方便；從物理角度看，這些點具有鮮明的物理意義。如在閉合電路的路端電壓U和總電流I的U-I圖象中：圖象與縱軸的交點表示電源的電動勢,與橫軸的交點表示短路電流（路端電壓從零開始計數(shù)）。 【例題8】如圖所示，A，B兩條直線是在A，B兩地分別用豎直向上的力F拉質量分別是和的物體實驗得出的兩個加速度a與力F的關系圖線，由圖分析可知 A． B．兩地重力加速度

15、 C． D．兩地重力加速度 【例題9】某同學做了如下的力學實驗：一個質量為ｍ的物體放在水平面上，物體受到向右的水平拉力F的作用后運動，設水平向右為加速度的正方向，如圖7-27-3（a）所示現(xiàn)測得物體的加速度ａ與拉力F之間的關系如圖(b)所示，由圖象求物體的質量及物體與水平面間的動摩擦因數(shù)。0.4 5kg （2）利用過圖象上某點切線所確定的斜率 斜率所反應是一個變量相對另一個變量的變化率。因此在物理學中經(jīng)常用兩個物理量構成的線型關系或非線型關系來判斷兩個物理量之間的關系，以及由這兩個物理量斜率所確定物理量的變化規(guī)律。常見應用如下： ①比值法定義的物理量。如

16、：-t圖象的斜率確定的速度v、v-t圖象的斜率確定的加速度a、φ-t圖象的斜率確定的電動勢E等等。由斜率確定的這些物理量當圖象為直線時，物理量的大小和方向恒定；當圖象為曲線時，物理量的大小和方向隨斜率的變化而變化，其中方向由斜率的正負決定。因此只有理解這些規(guī)律才能靈活加以運用。如下圖中甲圖表示物體做勻速運動，斜率表示物理的速度大小和方向；乙圖表示物體做變速運動，乙圖上各點的斜率隨時間t的增大而增大，則可知物體的速度越來越大；由此規(guī)律就可知丙圖振動圖象中的各時刻振動物體的速度大小和方向。以此類推，v-t圖象、φ-t圖象等都可從直線變?yōu)榍€，只要理解了斜率的物理意義，這樣就可以輕松面對和運用此類變

17、化。 ②控制變量法研究物理規(guī)律時，被假定不變的物理量一定與斜率有關。如物體質量一定時，加速度與合外力的圖線的斜率就與質量有關，這樣就可通過斜率來研究這個此類物理量。 【例題10】空間某一靜電場的電勢在軸上分布如圖所示，軸上兩點B、C點電場強度在方向上的分量分別是、，下列說法中正確的有 A．EBx的大小大于ECx的大小 B．EBx的方向沿x軸正方向 C．電荷在點受到的電場力在方向上的分量最大 D．負電荷沿軸從移到的過程中，電場力先做正功，后做負功 （3）利用圖象與坐標軸所圍成的面積 這個面積與兩個變量的乘積有關。因此物理學中只要是兩個物理量

18、的乘積確定的物理量都可以用面積而表示，如圖中，圖線與t軸所夾的面積代表位移，圖象中圖線與s軸所夾的面積代表功， 圖象中圖線與t軸所夾的面積代表電量，圖象中圖線與s軸所夾的面積代表了時間等，端電壓圖的面積是功率。如右圖所示a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；兩者的交點M坐標表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓；該點和原點之間的矩形OPMQ的面積表示輸出功率,當M點在a圖線從上往下移動的過程中，矩形所圍面積先增大后減小，從而推出電源輸出功率的變化規(guī)律；另外a的斜率的絕對值表示內阻大?。?b的斜率的絕對值表示外電阻的大??；當兩個斜率相等時（即內、外電阻相等時）圖中矩形面積最大，即輸出

19、功率最大（可以看出當時路端電壓是電動勢的一半，電流是最大電流的一半）。此圖很好地把恒定電流的知識融于其中，充分利用了圖象法的上述各個特點，也充分地展現(xiàn)了圖象法的優(yōu)越性。 【例題11】一物體在外力的作用下從靜止開始做直線運動，合外力方向不變，大小隨時間的變化如圖所示。設該物體在t0和2t0時刻相對于出發(fā)點的位移分別是x1和x2，速度分別是v1和v2，合外力從開始至t0時刻做的功是W1，從t0至2t0時刻做的功是W2，則 A． B． C． D． 【訓練11】在消防演習中，消防隊員從一根豎直的長直輕繩上由靜止滑下，經(jīng)一段時間落地．為了獲得演習中的一些數(shù)

20、據(jù)，以提高訓練質量，研究人員在輕繩上端安裝一個力傳感器并與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連接，用來記錄消防隊員下滑過程中輕繩受到的拉力與消防隊員重力的比值隨時問變化的情況．已知某隊員在一次演習中的數(shù)據(jù)如圖所示，經(jīng)2.5s時間落地。(取)求： (1)該消防隊員下滑過程中，在0～1s內的加速度是多少? (2)該消防隊員在下滑過程中的最大速度是多少? (3)該消防隊員在下滑過程中落地速度是多少? 綜上所述，高中物理中的圖象法充分地利用了數(shù)學圖象的“點”、“線”、“面”。只不過在物理學中，不同物理圖象中的“點”、“線”、“面”具有不同的物理意義，這是理解和利用圖象法的關鍵所在。

21、 4.用圖象法解決物理問題的常見題型 （1）選圖題 這類問題可用“排除法”,即排除與題目要求相違背的圖象，留下正確圖象；也可用“對照法”，即按照題目要求畫出正確草圖，再與選項對照。解決此類問題的關鍵就是把握圖象特點、分析相關物理量的函數(shù)關系或物理過程的變化規(guī)律。 【例題12】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下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) （2）作圖題 此類題首先和解常規(guī)題一樣，仔細分析物理現(xiàn)象，弄清物理

22、過程，求解有關物理量或分析其與相關物理量間的變化關系，然后正確無誤地作出圖象.在描繪圖象時，要注意物理量的單位，坐標軸標度的適當選擇及函數(shù)圖象的特征等，此類題在實驗和計算題中比較常見。 （3）圖象轉換題 此類題首先要識圖，即讀懂已知圖象表示的物理規(guī)律或物理過程，然后再根據(jù)所求圖象與已知圖象的聯(lián)系，進行圖象間的變換。 【例題13】下圖左圖為某物體的v—t圖象，將此圖象轉換為a—t圖象（見下圖） （4）利用圖象法求解物理問題 此類題要根據(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,運用前面總結出來的圖象的規(guī)律分析解決物理問題

23、。 5.用圖象法解決物理問題時應注意以下幾點 （1）確定坐標軸所表示的物理量，明確圖象的含意 在數(shù)學中大部分變量都用x、y表示，沒有什么實際意義，但物理圖象卻不同，坐標表示的物理量不同，圖象所表達的物理意義也就不同，因此在識別圖象時，必須首先弄清楚坐標軸所表達的是什么物理量。 如圖中的三個圖象中，圖線的形狀完全相同，但由于坐標軸的物理量不同，所以它們所表達的含義就有根本的不同。圖1表示質點作勻加速直線運動，且與縱軸交點表示初速度；圖2表示質點作勻速直線運動，與縱軸交點表示初位移；圖3表示質點作變速運動，與縱軸交點表示初加速度。 （2）圖象中的圖線并不表示物體實際運動的軌跡 如勻速直

24、線運動的-t圖象是一條斜向上的直線，不是實際運動的軌跡。 （3）理解物理量正負的意義 物理量分為標量和矢量：矢量的正負表示是方向，而并不是表示大小。如右圖中的v－t圖象就表示速度先減小后增大，但斜率一直為正且不變，表示物體做勻變速直線運動。而標量一部分只能取正值（如時間、質量、速率等）,故這些物理量就不能取負；一部分標量有正負之分，但正負號表示不同的物理意義。如功，正功表示這個力是動力，結果會導致物體的動能增加；負功表示這個力是阻力，結果會導致物體的動能減少。電量Ｑ的正負表示電性；電勢（或電勢差）表示某點相對參考點（或某兩點）的電勢的高低。磁通量φ的正負表示磁感線從不同的側面穿過某一面積。

25、等等，我們可以看出物理中的正負與數(shù)學中的正負是有區(qū)別的，但也有和數(shù)學有相同意義的物理量。在用圖象法時要特別注意不同物理量正負的意義和區(qū)別。 （4）注意物理圖象中不同的物理量的定義域和值域 物理量是有其實際意義的，正因為如此，在用圖象法解決物理問題時，一定要注意各物理量的取值范圍，如時間不能為負，閉合電路Ｕ－Ｉ圖象只能是如右圖所示的一條線段。故在作圖或用圖時要注意各物理量的取值范圍。 （5）要數(shù)學和物理相結合從物理意義上去認識圖象 很多情況下，需要寫出物理量的解析式與圖象對照，這樣有助于理解圖象物理意義。因為物理圖象，它不僅僅是一種純粹的數(shù)學表達，它也包含著豐富的內容。除搞清物理圖象的物

26、理意義外，還應加深理解圖象對物理過程的反映；反過來，能由物理過程描繪出準確的圖象，這是運用圖象解決問題的困難所在。這就要求我們在教學過程中，盡量有意識地把一些物理過程用圖象表達，讓兩者有機結合起來，相互滲透。 （6）割線的物理意義 有的物理圖象中，圖線上某點與坐標零點的割線的斜率才有意義，比如描繪小燈泡的伏安特性曲線。 【例題14】如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率隨著電流變化的圖線，拋物線OBC為同一直流電源內部的熱功率隨電流I變化的圖線。若A、B對應的橫坐標為2A，則下面說法中正確的是（ ） A.電源的電動勢為3V，內阻為1Ω B.線段AB表示的功率為2W C.電流為2A時，外電路電阻為0.5Ω D.電流為3A時，外電路電阻為2Ω 評析：本題充分說明了在用圖象法解題時，常常要把物理規(guī)律和物理圖象相結合，才能真正理解圖象中斜率、交點、截距和所圍面積的實際物理意義。 【訓練14】在如圖所示電路中，電源電動勢為3.0V，內阻不計，L1、L2、L3為3個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。當開關閉合后，下列判斷正確的是： A.燈泡L1的電阻為12Ω　　　　　　　 B.通過燈泡L1的電流為燈泡L2電流的2倍 C.燈泡L1消耗的電功率為0.75W　　　 D.燈泡L2消耗的電功率為0.30W