物理高考总复习常考图像类题目专练

物理高考总复习常考图像类题目专练

常考图像类题目专练 ‎1．(2013·平顶山模拟)一个质量为m＝1 kg的物块放在水平光滑地面上，在一水平外力F1＝2 N的作用下从静止开始做直线运动，物体运动5 s后外力撤去，在此时刻再加上一个与F1反向的力F2＝6 N，物体又运动5 s。规定外力F1的方向为正方向，则在物体运动的这个10 s 的时间内，下列关于物体的速度图像，正确的是(　　)‎ ‎2．(多选)某马戏团演员做滑杆表演。已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200 N。在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小。已知演员在滑杆上做完动作之后，先在杆上静止了0.5 s，然后沿杆下滑，3.5 s末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零。整个过程中演员的vt图像和传感器显示的拉力随时间的变化情况如图1所示，g取10 m/s2。则下述说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A．演员的体重为600 N B．演员在第1 s内一直处于超重状态 C．滑杆所受的最小拉力为620 N D．滑杆所受的最大拉力为800 N ‎3．(2015·江南十校联考)如图2甲所示，在水平地面上放置一个质量为m＝4 kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力随位移x变化的图像乙所示。已知物体与地面间的动摩擦因数为μ＝0.5，g＝10 m/s2。下列说法正确的是(　　)‎ 图2‎ A．物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动 B．物体在水平面上运动的最大位移是10 m C．物体运动的最大速度为2 m/s D．物体在运动中的加速度先变小后不变 ‎4.如图3所示，一连同装备总重力为G的滑雪爱好者从滑雪坡道上由静止开始沿坡道ABC向下滑行，滑到B点时滑雪者通过改变滑雪板角度的方式来增大摩擦力的大小，使其到达底端C点时速度刚好减为零。已知AB>BC，设两段运动过程摩擦力均为定值，下列分别为滑雪者位移、速度、加速度、所受摩擦力随时间变化的图像，其中正确的是(　　)‎ 图3‎ ‎5．(2015·上饶二模)在如图4所示的竖直平面内，在水平线MN的下方有足够大的匀强磁场，一个等腰三角形金属线框顶点C与MN重合，线框由静止释放，沿轴线DC方向竖直落入磁场中。忽略空气阻力，从释放到线框完全进入磁场过程中，关于线框运动的vt图，可能正确的是(　　)‎ 图4‎ ‎6．一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图5所示，下列图像中合理的是(　　)‎ 图5‎ ‎7. (多选)(2015·周口模拟)取空间中两等量点电荷间的连线为x轴，轴上各点电势φ随x的变化关系如图6所示，设x轴上B、C两点的电场强度分别是EBx、ECx，下列说法中正确的是(　　)‎ 图6‎ A．该静电场由两个等量同种点电荷产生 B．该静电场由两个等量异种点电荷产生 C．EBx的大小小于ECx的大小 D．负电荷沿x轴从B点移动到C点的过程中，电势能先减小后增大 ‎8. (多选)(2015·日照联考)如图7所示，导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度v向右匀速通过一正方形abcd磁场区域，ac垂直于导轨且平行于导体棒，ac右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向相反，导轨和导体棒的电阻均不计，下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图像正确的是(规定电流从M经R到N为正方向，安培力向左为正方向)(　　)‎ 图7‎ ‎9. (多选)(2015·新泰三模)如图8所示，两平行光滑导轨竖直固定。边界水平的匀强磁场宽度为h，方向垂直于导轨平面。两相同的导体棒a、b中点用长为h的绝缘轻杆相接，形成“工”字型框架，框架置于磁场上方，b棒距磁场上边界的高度为h，两棒与导轨接触良好。保持a、b棒水平，由静止释放框架，b棒刚进入磁场即做匀速运动，不计导轨电阻。设匀强磁场的下边界为重力势能参考平面，则在框架下落过程中，a棒所受轻杆的作用力F及a棒的机械能E随下落的高度h变化的关系图像，可能正确的是(　　)‎ 图8‎ ‎10．(2015·南平质检)如图9甲，一带电物块无初速度地放上皮带轮底端，皮带轮以恒定大小的速率沿顺时针传动，该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块由底端E运动至皮带轮顶端F的过程中，其v t图像如图乙所示，物块全程运动的时间为4.5 s，关于带电物块及运动过程的说法正确的是(　　)‎ 图9‎ A．该物块带负电 B．皮带轮的传动速度大小一定为1 m/s C．若已知皮带的长度，可求出该过程中物块与皮带发生的相对位移 D．在2 s～4.5 s内，物块与皮带仍可能有相对运动 ‎11．(2015·福州二模)如图10甲所示，质量m＝1 kg的物块在平行斜面向上的拉力F作用下从静止开始沿斜面向上运动，t＝0.5 s时撤去拉力，利用速度传感器得到其速度随时间的变化关系图像(vt图像)如图乙所示，g取10 m/s2，求：‎ 图10‎ ‎(1)2 s内物块的位移大小x和通过的路程L；‎ ‎(2)沿斜面向上运动两个阶段加速度a1、a2和拉力F三者的大小。‎ ‎12．如图11甲所示，不计电阻的光滑平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝1 m，上端接有电阻R＝2 Ω，虚线OO′下方存在垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量为m＝0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从OO′上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触，且始终保持水平。已知金属杆进入磁场时的速度为v0＝1 m/s，下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示。试求：(g取10 m/s2)‎ ‎(1)垂直于导轨平面向里的匀强磁场的磁感应强度；‎ ‎(2)ab杆下落0.3 m的过程中R上产生的热量和通过R的电荷量。‎ 图11‎ 答 案 ‎1．选D　物体在前5 s内的加速度a1＝＝2 m/s2，5 s末的速度v1＝a1t1＝10 m/s，物体在5～10 s内的加速度大小为a2＝＝6 m/s2，10 s末物体的速度v2＝v1－a2t2＝－20 m/s，D正确。‎ ‎2．选AC　演员在滑杆上静止时，传感器显示的拉力800 N等于演员重力和滑杆的重力之和，则演员的体重为600 N，选项A正确；演员在第1 s内先静止后加速下滑，加速下滑处于失重状态，选项B错误；演员加速下滑时受重力mg和滑杆的摩擦力Ff作用，此时滑杆所受的拉力最小，加速下滑的加速度a1＝3 m/s2, 对演员，由牛顿第二定律，mg－Ff1＝ma1，解得Ff1＝420 N，对滑杆，由平衡条件得，最小拉力F1＝420 N＋200 N＝620 N，选项C正确；演员减速下滑时滑杆所受的拉力最大，减速下滑的加速度大小a2＝1.5 m/s2，对演员，由牛顿第二定律，Ff2－mg＝ma2，解得Ff2＝690 N。对滑杆由平衡条件得，最大拉力F2＝690 N＋200 N＝890 N。选项D错误。‎ ‎3．选B　物体先做加速运动，当推力小于摩擦力时开始做减速运动，故A错误；由图像得到推力对物体做功等于“面积”，得推力做功为：W＝200 J，根据动能定理：W－μmgxm＝0，代入数据解得：xm＝10 m，故B正确；由图像可得推力随位移x是变化的，当推力等于摩擦力时，加速度为0，速度最大，则：F＝μmg＝20 N，由图得到F与x的函数关系式为：F＝100－25 x，代入数据得：x＝3.2 m，由动能定理可得：×3.2－20×3.2＝×4×vm2，解得：vm＝8 m/s，故C错误；拉力一直减小，而摩擦力不变，故加速度先减小后增大，故D错误。‎ ‎4．选B　滑雪者在AB段加速，在BC段减速，在B点速度最大。xt图像中，图线的斜率表示速度，滑雪者在B点时的速度最大而不是零，A错误；由于滑雪者在AB段和BC段所受摩擦力恒定，且重力沿坡道向下的分力大小不变，故滑雪者在AB段和BC段所受合力大小均不变，即加速度大小均不变，滑雪者先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，又AB>BC，故aABFf，又sin θ<1，则AB段下滑过程中Ff比G要小，而不是D项表示的Ff与G相等，D错误。‎ ‎5．选C　线框进入磁场过程受到的安培力：‎ F＝BIL＝BL＝ 线框进入磁场过程中，切割磁感线的有效长度L增大，安培力增大，由牛顿第二定律得：mg－F＝ma，则a＝g－，线框由静止做加速运动，由于L、v不断增大，加速度a减小，则线框进入磁场过程做加速度减小的加速运动，加速度减小，vt图像的斜率减小。故A、B、D错误，C正确。‎ ‎6．选D　带电粒子在电场中运动时，其电势能的变化规律是非线性的。由Epx图像知，带电粒子的电势能不是均匀变化的，电场力是恒力，故选项A错误；带电粒子仅受静电力作用，故电势能和动能相互转化，电势能的减少量等于动能的增加量，即动能增加得越来越慢，故选项B错误；由于静电力不是恒力，加速度a应该越来越小，故选项C错误，选项D正确。‎ ‎7．选AD　如果该电场由等量异种电荷产生，则两点电荷连线的中垂线是等势面，故连线中点为零电势点，可知静电场由两个等量同种点电荷产生。故A正确，B错误。该图像的斜率等于场强E，斜率越大，场强越大，则知EBx的大小大于ECx的大小，故C错误；负电荷沿x轴从B点移动到C点的过程中，电势先升高后降低，根据公式Ep＝qφ，电势能先减小后增加，故D正确。‎ ‎8．选AC　导体棒在左半区域时，根据右手定则，通过棒的电流方向向上，电流从M经R到N为正值，且逐渐变大，导体棒在右半区域时，根据右手定则，通过棒的电流方向向下，电流为负值，且逐渐减小，且满足经过分界线时感应电流大小突然加倍，A正确，B错误；第一段时间内安培力大小F＝BIL∝L2，第二段时间内F＝2BIL∝L2，C正确，D错误。‎ ‎9．选BC　框架在进入磁场前做自由落体运动，轻杆对a作用力为零，b进入磁场后，框做匀速运动，a处于平衡状态，杆对a的作用力F＝mg，方向向上，当框架下落2h，a棒进入磁场后，a受到轻杆的作用力大小等于重力，方向向下，故A错误，B正确；框架进入磁场前做自由落体运动，机械能守恒，机械能不变，线框进入磁场后做匀速直线运动，动能不变，重力势能减小，机械能减少，框架完全离开磁场后，只受重力作用，机械能守恒，故C正确，D错误。‎ ‎10．选D　由图乙可知，物块做加速度逐渐减小的加速运动。物块的最大速度是1 m/s。对物块进行受力分析可知，开始时物块受到重力、支持力和摩擦力的作用，设动摩擦因数为μ，沿斜面的方向：μFN－mgsin θ＝ma　①物块运动后，又受到洛伦兹力的作用，加速度逐渐减小，由①式可知，物块的加速度逐渐减小，一定是FN逐渐减小，而开始时：FN＝mgcos θ，后来：FN′＝mgcos θ－F洛，即洛伦兹力的方向是向上的。物块沿传送带向上运动，由左手定则可知，物块带正电。故A错误；物块向上运动的过程中，洛伦兹力越来越大，则受到的支持力越来越小，结合①式可知，物块的加速度也越来越小，当加速度等于0时，物块达到最大速度，此时：mgsin θ＝μ(mgcos θ－F洛)　②由②‎ 可知，只要传送带的速度大于等于1 m/s，则物块达到最大速度的条件与传送带的速度无关，所以传送带的速度可能是1 m/s，有可能是大于1 m/s，物块可能相对于传送带静止，也可能相对于传送带不静止。故B错误，D正确；由以上的分析可知，传送带的速度不能判断，所以即使已知皮带的长度，也不能求出该过程中物块与皮带发生的相对位移。故C错误。‎ ‎11．解析：(1)物块上升的距离：x1＝×2×1 m＝1 m；‎ 物块下滑的距离：x2＝×1×1 m＝0.5 m；‎ 位移x＝x1－x2＝(1－0.5)m＝0.5 m 路程L＝x1＋x2＝(1＋0.5)m＝1.5 m。‎ ‎(2)由图乙知，各阶段加速度 a1＝ m/s2＝4 m/s2‎ a2＝ m/s2＝－4 m/s2‎ 设斜面倾角为θ，斜面对物块的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律 ‎0～0.5 s内F－Ff－mgsin θ＝ma1；‎ ‎0．5～1 s内－Ff－mgsin θ＝ma2；‎ 联立解得：F＝8 N。‎ 答案：(1)0.5 m　1.5 m　(2)4 m/s2　4 m/s2　8 N ‎12．解析：(1)由ah图像可知，金属杆ab刚进入磁场时a0＝10 m/s2，方向竖直向上 由牛顿第二定律有BI0L－mg＝ma0‎ 设ab杆进入磁场时的速度为v0，有I0＝，E0＝BLv0‎ 联立以上各式，代入数据得磁场的磁感应强度B＝2 T。‎ ‎(2)由ah图像知，h＝0.3 m时，a＝0，表明金属杆受到的重力与安培力平衡，即mg＝BIL，其中I＝，E＝BLv 可得下落0.3 m时金属杆的速度v＝＝0.5 m/s 下落0.3 m的过程中，由能量守恒定律有 mgh＝Q＋mv2‎ 解得Q＝0.287 5 J 金属杆自由下落的距离满足2gh0＝v02，h0＝0.05 m 所以金属杆在磁场中运动的距离x＝h－h0＝0.25 m，‎ 则q＝＝x＝0.25 C。‎ 答案：(1)2 T　(2)0.287 5 J　0.25 C