专题18 图像题的解题方法与技巧（命题猜想）-2018年高考物理命题猜想与仿真押题

专题18 图像题的解题方法与技巧（命题猜想）-2018年高考物理命题猜想与仿真押题

‎【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、甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v t图像如图1所示．已知两车在t＝3 s时并排行驶，则(　　)‎ 图1‎ A．在t＝1 s时，甲车在乙车后 B．在t＝0时，甲车在乙车前‎7.5 m C．两车另一次并排行驶的时刻是t＝2 s D．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Ep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Ep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、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aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则(　　)‎ 图1‎ A．aa>ab>ac，va>vc>vb B．aa>ab>ac，vb>vc>va C．ab>ac>aa，vb>vc>va D．ab>ac>aa，va>vc>vb ‎【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 B．由x1运动到x3的过程中电势能增大 C．由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小 D．由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大 ‎【答案】　BC ‎【命题热点突破四】交流电中的图像问题 交流电的图像问题包含，电压时间图像、电流时间关系、有关变压器的原副线圈电压电流随时间变化的关系等图像问题．‎ 例4、如图甲，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd 间的电压如图乙所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是(　　)‎ ‎【解析】　因为线圈cd中每个时间段内电流大小不变化，则每个时间段内产生的感应电动势不变；根据法拉第电磁感应定律，得E＝nS＝S，即为恒量，只有C选项符合要求，A、B、D选项均错误．‎ ‎【答案】　C ‎【变式探究】‎ ‎　(2014·四川)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则(　　)‎ A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz B．发电机输出交流电的电压有效值是500 V C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上的损失的功率减小 ‎【答案】　D ‎【命题热点突破五】电磁感应中的图像问题 ‎1．导体棒切割磁感线或闭合电路中磁通量发生变化产生的感应电流，其中电压、电流随时间的图像关系．‎ ‎2．解题的关键是抓临界点或转折点，从感应电流的大小或方向均可判断．‎ 例5、如图1所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F＝F0＋kv(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图像可能正确的有(　　)‎ 图1‎ 图1‎ ‎【答案】BC　【解析】设金属棒在某一时刻速度为v，由题意可知，感应电动势E＝Blv，感应电流I＝＝v，即I∝v；安培力FA＝BIl＝v，方向水平向左，即FA∝v；R两端电压UR＝IR＝v，‎ ‎(2)若k>，F合随v增大而增大，即a随v增大而增大，说明金属棒在做加速度增大的加速运动，根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合；‎ ‎(3)若k<，F合随v增大而减小，即a随v增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C选项符合；‎ 综上所述，B、C选项符合题意．‎ ‎【变式探究】纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化．一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω.t＝0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示，若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是(　　)‎ ‎【答案】　C ‎【变式探究】‎ 如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为a.正三角形导线框ABC从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是(　　)‎ ‎2a时，I＝0；x在2a－3a内，由楞次定律可知，电流方向为逆时针，为正方向；有效切割的长度为L＝(3a－x)，感应电动势为E＝BLv，感应电流为I＝，随着x的增大，I均匀减小，当x＝2a时，I＝＝I0；当x＝3a时，I＝0；故根据数学知识可知B项正确．‎ ‎【答案】　B ‎【命题热点突破六】实验题中的图像问题 实验题中的图像问题，一般利用描点连线的方法来处理实验数据，因此需要将图像化曲为直，需要确定函数与自变量．‎ 例6、有一特殊电池，它的电动势约为9 V，内阻约为40 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻RA＝5 Ω，R为电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω，R0为定值电阻，对电源起保护作用．‎ ‎(1)本实验中的R0应选________(填字母)．‎ A．10 Ω B．50 Ω C．150 Ω D．500 Ω ‎(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势为E＝________V，内阻r＝________ Ω.‎ 由图得＝斜率＝得E＝10 V，由纵轴的截距＝5＝推出r＝45 Ω.‎ ‎【答案】　(1)C　(2)10　45‎ ‎【名师点拨】　依据为E＝I(R＋r)，整理可得＝＋，这是一个将函数线性化的过程，其中为函数，R为自变量，测出多组数据描点连线，画出函数图像，利用图像求出斜率，截距，最终求出定值E、r.‎ ‎【方法技巧】 ‎ ‎1．解图像问题往往有简单的方法，在选择题中，比较选项之间的区别，也就是只需要判断有区别的地方即可排除部分选项，从而迅速解题．‎ ‎2．明确物体的实际运动，利用相应的物理规律列出函数方程，可以帮助深刻理解函数图像，有时又是解决复杂图像问题的关键．‎ ‎3．利用所给的图像建立与实际运动的关系，利用图像中特殊点的坐标解题可简化解题过程．‎