高考新课标三维物理 通用版 备考策略指南 图象问题

高考新课标三维物理 通用版 备考策略指南 图象问题内容摘要：

1、第 1 讲 图_象_问_题题型特点图象是描述物理过程，揭示物理规律，解决物理问题的一种重要手段。 近几年，高考试题中图象出现的频率很高，涉及各类题型。 它是一种特殊且形象的语言和工具，运用数与形的巧妙结合，恰当地表达各种现象的物理过程和物理规律，利用图象可以从不同侧面考查考生观察分析、收集信息、推理判断、作图处理数据的能力。 常见的命题方式主要有：(1)通过对物理过程的分析找出与之对应的图象并描绘。 (2)通过对已知图象的分析寻找其内部蕴含的物理规律。 (3)图象的转换用不同的图象描述同一物理规律或结论。 (4)综合应用物理图象分析解决问题。 1坐标轴的物理意义弄清两个坐标轴各代表什么物理量，以便了解图象所 2、反映的是哪两个物理量之间的相互转化关系。 2图象特征注意观察图象形状是直线、曲线，还是折线等，从而弄清图象所反映的两个物理量之间的关系，明确图象反映的物理内涵。 3斜率的物理意义要理解物理图象中斜率的含义，首先要看清图象的两个坐标轴。 (1)变速直线运动的 xt 图象，纵坐标表示位移，横坐标表示时间，因此图线中某两点连线的斜率表示平均速度，图线上某一点切线的斜率表示瞬时速度。 (2)vt 图线上两点连线的斜率和某点切线的斜率，分别表示平均加速度和瞬时加速度。 (3)线圈的 t 图象( 为磁通量)，斜率表示感应电动势。 (4)恒力做功的 Wl 图象(l 为恒力方向上的位移)，斜率表示恒力的大小。 (5)沿电 3、场线方向的 x 图象( 为电势，x 为位移) ，其斜率的大小等于电场强度。 (6)用自由落体运动测量重力加速度实验的 v2x 图象(v 为速度，x 为下落位移)，其斜率为重力加速度的 2 倍。 (7)不同带电粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动的 v r 图象( v 为速度，r 为半径)，其斜率跟带电粒子的比荷成正比。 4面积的物理意义(1)在直线运动的 vt 图象中，图线和时间轴之间的一块面积，等于速度 v 与时间 t 的乘积，因此它表示相应时间内质点通过的位移。 (2)在 at 图象中，图线和时间轴之间的面积，等于加速度 a 与时间 t 的乘积，表示质点在相应时间内速度的变化量。 (3)线圈中电磁感应 4、的 Et 图象(E 为感应电动势)，图线跟 t 坐标轴之间的面积表示相应时间内线圈磁通量的变化量。 (4)力 F 移动物体在力的方向上产生一段位移 l，Fl 图象中图线和 l 坐标轴之间的面积表示 F 做的功，如果 F 是静电力，这块面积表示电势能的减小量，如果 F 是合力，则这块面积表示物体动能的增加量。 (5)静电场中的 Ex 图象(E 为电场强度，x 为沿电场线方向的位移)，图线和 x 坐标轴之间的面积表示相应两点间的电势差。 5交点、拐点的物理意义交点往往表示不同对象达到的某一物理量的共同点，如在同一 UI 坐标上，电阻的UI 图线和电源的 UI 图线的交点表示两者连成闭合电路时的工作点，拐 5、点既是坐标点，又是两种不同变化情况的交界，即物理量之间的突变点。 6坐标的单位及数量级在识图和用图时一定要看清坐标轴所注明的单位，如 m、10 6 m 等。 坐标轴的物理意义例 1如图 111 所示，质量为 m 的滑块从倾角为 30的固定斜面上无初速地释放后匀加速下滑，加速度 a ，取出发点为参 112 中能正确描述滑块的速率 v、动能 能 械能 E 与 图111时间 t 和位移 x 关系的是( )图 112审题指导物体在匀加速下滑的过程中，其速率 v、动能 能 械能 E 随时间 t 和位移 x 的变化规律是不同的，因此其对应图象也是不同的，找出各自的变化规律，即可对选项做出判断。 解析 因为匀加速 6、下滑，由速度公式 v知 A 正确；E k 知 2错；又 ，C 正确；由 Ff f 12 14 14摩擦力做功，机械能不守恒，D 错。 答案 题 通 法 本题中四个选项的纵、横坐标轴所对应的物理量均不同，故应结合物体运动规律分析各物理量的变化规律，从而得出结果。 图象斜率的物理意义例 2穿过某线圈的磁通量随时间变化的 t 图象如图113 所示，下列说法正确的是()A在 t5 s 时刻磁通量最大，因此这时线圈的感应电动势最大B在 1012 s 内磁通量的变化量最小，因此这段时间内线圈的 图 113感应电动势最小C在 1015 s 内磁通量的变化率最大，因此这段时间内线圈的感应电动势最大D在 1215 7、s 内磁通量的变化量与在 05 s 内磁通量的变化量相同，因此这两段时间内的感应电动势的大小相等审题指导本题主要考查对 t 图象的理解及线圈的感应电动势与其磁通量的变化率或变化量的关系，关键是搞清楚感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。 解析 感应电动势的大小与磁通量的大小及磁通量的变化量大小无关，与磁通量的变化率成正比，而磁通量的变化率即为 t 图线的斜率，结合 t 图象可知，只有 C 正确。 答案 C类 题 通 法 在 vt 图象中斜率表示物体运动的加速度，在 xt 图象中斜率表示物体运动的速度，在 UI 图象中斜率表示电学元件的电阻，不同的物理图象斜率的物理意义不同。 图象特征例 3(201 8、2九江七校联考 )如图 114 所示，带正电的物块 A 放在不带电的小车 B 上，开始时都静止，处于垂直纸面向里的匀强磁场中。 t0 时加一个水平恒力 F 向右拉小车 B，t t 1 时A 相对于 B 开始滑动。 已知地面是光滑的。 粗糙，A 带电量保持不变，小车 图114足够长。 从 t0 开始 A、B 的速度时间图象，正确的是()图 115审题指导本题的关键是分析 A、B 两物体在相对滑行过程中速度随时间的变化规律，即分析两物体做匀变速运动还是变加速运动。 解析 A、B 相对滑动之前，由 F(m Am B)a 可知，两物体一起匀加速运动，相对滑动后，A 物体因其速度增大，向上的洛伦兹力增大，正压力减 9、小，故 A 所受向前的摩擦力减小，加速度越来越小，而 B 物体的加速度越来越大，当 时，a B 也恒定只有选项 C 正确。 答案 C类 题 通 法 vt 图线的斜率表示物体的加速度，加速度恒定时其 vt 图线为倾斜直线，加速度逐渐变化时其 vt 图线为曲线，不同的图象，斜率的含义不同，图象是直线、曲线、折线所描述的物理内涵也不同。 面积的物理意义例 4测量电容器电容的电路如图 116 所示。 实验器材有带数字显示的学生直流稳压电源、秒表、待测电容器、定值电阻(10 量程为 1 电流表、开关、导线若干。 首先闭合开关，给电容器充电，然后断开开关使电容器开始放电。 在断开开关 图 116的同时开始计时，实验 10、时直流稳压电源的示数是 10 V，测得电容器放电的时间和电流的关系如下表所示。 求电容器的电容。 t(s) 0 5 10 15 20 25 30 35 45 55I/(题指导测量电容器电容的基本原理是利用公式 CQ/U。 电容器两端电压为 10 V，测出电容器的电荷量是解答本题的关键。 电容器的带电量在数值上等于电容器放电电流图线与时间轴所围的面积。 解析 测量电容器电容的基本原理是利用公式 CQ/U。 电容器两端电压为 10 V，测出电容器的电荷量是解答本题的关键。 图 117计算电荷量的公式是 Q于题中给出的电流是随时间变化的变量，不能用公式直接计算。 我们可以想像，如果画出放电电流与时间的关系图线，它应 11、该是一条曲线。 用纵坐标轴表示电流，横坐标轴表示时间。 则 It 图线与时间轴所围面积就是所求的电荷量。 如图 117 所示，先根据表中数据在 It 图中描点，再用平滑的曲线把它们依次连接起来，图线和横坐标轴所围的面积就是电容器的总放电量，即为原来电容器的带电荷量。 图中每小格面积的电荷量相当于 03 5 C0 3 C。 计算时，对于曲线下所围面积中超过小方格一半的，按 1 个方格的电荷量计算，对于不到小方格一半的舍去。 数得小方格共有 20 个，所以 0 03 C110 2 C。 再由电容的定义式得 C 10 3 F。 110 210答案 110 3 F类 题 通 法 不同的物理图象，图线下面的面积的物理意 12、义不同，It 图线与 t 轴所围面积则表示这段时间内回路中流过的电量。 交点、拐点的物理意义例 5图 118 甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线。 由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故，参考这条曲线回答下列问题( 不计电流表内阻，线路提供电压不变 )：图 118(1)若把三个这样的电灯串联后，接到电压恒定为 12 V 的电路上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻；(2)如图乙所示，将两个这样的电灯并联后再与 10 的定值电阻 联，接在电压恒定为 8 V 的电路上，求通过电流表的电流值以及每个灯的实际功率。 审题指导电灯在实际工作时其阻值大小随工作电压或电 13、流的大小变化而变化，因此不可用(1)问中电灯的阻值直接计算(2)中的问题，将定值电阻 V 恒定电源的内阻，在电灯的 IU 图线中作出电源的 IU 图线，再根据图线交点的意义求解结果。 解析 (1)由于三个电灯完全相同，所以每个电灯两端的电压为：U L V4 L4 V 时，I L故每个电灯的电阻为：R 10。 19(2)设此时电灯两端的电压为 U，流过每个电灯的电流为 I，由闭合电路欧姆定律得EU 2代入数据得 U82019 所示。 可得到该直线与曲线的交点(2 V,)，即流过电灯的电流为 ，则流过电流表的电流为I每个灯的功率为：P2。 答案 (1)10 (2) 类 题 通 法 电源的 IU 图线与电灯的 IU 图线的交点对应的坐标值 U 和 I，表示将电灯接在电源上时电灯两端的电压和流过电灯的电流值。