2019-2020年高三物理復(fù)習(xí) 專題八 物理圖像問題講義專題定位本專題主要是解決高中物理的有關(guān)圖象問題，涉及圖象物理意義的理解和應(yīng)用圖象解決問題考試大綱能力要求中明確指出，要求學(xué)生具有閱讀圖象、描述圖象、運(yùn)用圖象解決問題的能力物理圖象能形象地表達(dá)物理規(guī)律、直觀地描述物理過程、鮮明地表示物理量之間的相互關(guān)系，是分析物理問題的有效手段之一，是當(dāng)今高考出題的熱點(diǎn)高考對本專題考查的內(nèi)容及命題形式主要有以下幾個(gè)方面：通過對物理過程的分析找出與之對應(yīng)的圖象并描繪出來；通過對已知圖象的分析尋找其內(nèi)部蘊(yùn)含的物理規(guī)律；圖象的轉(zhuǎn)換用不同的圖象描述同一物理規(guī)律或結(jié)論；綜合應(yīng)用物理圖象分析解決問題應(yīng)考策略圖象問題的處理有兩條途徑：一是根據(jù)圖象反映的函數(shù)關(guān)系，找到圖象所反映的兩個(gè)物理量間的關(guān)系，分析其物理意義和變化規(guī)律二是既能根據(jù)圖象的定義把圖象反映的規(guī)律對應(yīng)到實(shí)際過程中去，又能將實(shí)際過程的抽象規(guī)律對應(yīng)到圖象中去，最終根據(jù)實(shí)際過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷這樣，才抓住了解決圖象問題的根本1 坐標(biāo)軸的物理意義弄清兩個(gè)坐標(biāo)軸表示的物理量及單位注意坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零開始；注意縱軸物理量為矢量情況時(shí)，橫軸以上表示此物理量為正，橫軸以下表示此物理量為負(fù)2 圖線形狀注意觀察圖象形狀是直線、曲線還是折線等，從而弄清圖象所反映的兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，明確圖象反映的物理意義3 斜率圖線上某點(diǎn)的斜率表示兩物理量增量的比值，反映該點(diǎn)處一個(gè)量隨另一個(gè)量變化的快慢幾種常見圖象斜率的物理意義：(1)變速直線運(yùn)動(dòng)的st圖象，縱坐標(biāo)表示位移，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，因此圖線中某兩點(diǎn)連線的斜率表示平均速度，圖線上某一點(diǎn)切線的斜率表示瞬時(shí)速度；(2)vt圖線上兩點(diǎn)連線的斜率和某點(diǎn)切線的斜率，分別表示平均加速度和瞬時(shí)加速度；(3)線圈的t圖象(為磁通量)，斜率表示感應(yīng)電動(dòng)勢；(4)恒力做功的Ws圖象(s為恒力方向上的位移)，斜率表示恒力的大?。?5)沿電場線方向的s圖象(為電勢，s為位移)，其斜率的大小等于電場強(qiáng)度；(6)用自由落體運(yùn)動(dòng)測量重力加速度實(shí)驗(yàn)的v2h圖象(v為速度，h為下落位移)，其斜率為重力加速度的2倍4 面積的物理意義圖線與橫軸所圍的面積常代表一個(gè)物理量，這個(gè)物理量往往就是縱、橫軸所表示的物理量的乘積的物理意義幾種常見圖象面積的物理意義：(1)在直線運(yùn)動(dòng)的vt圖象中，圖線和時(shí)間軸之間的面積，等于速度v與時(shí)間t的乘積，因此它表示相應(yīng)時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的位移；(2)在at圖象中，圖線和時(shí)間軸之間的面積，等于加速度a與時(shí)間t的乘積，表示質(zhì)點(diǎn)在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)速度的變化量；(3)線圈中電磁感應(yīng)的Et圖象(E為感應(yīng)電動(dòng)勢)，圖線跟t坐標(biāo)軸之間的面積表示相應(yīng)時(shí)間內(nèi)線圈磁通量的變化量；(4)力F移動(dòng)物體在力的方向上產(chǎn)生一段位移s，F(xiàn)s圖象中圖線和s坐標(biāo)軸之間的面積表示F做的功，如果F是靜電力，此面積表示電勢能的減小量，如果F是合力，則此面積表示物體動(dòng)能的增加量；(5)靜電場中的Es圖象(E為電場強(qiáng)度，s為沿電場線方向的位移)，圖線和s坐標(biāo)軸之間的面積表示相應(yīng)兩點(diǎn)間的電勢差5 交點(diǎn)、拐點(diǎn)的物理意義交點(diǎn)往往表示不同對象達(dá)到的某一物理量的共同點(diǎn)，如在同一UI坐標(biāo)系中，電阻的UI圖線和電源的UI圖線的交點(diǎn)表示兩者連成閉合電路時(shí)的工作點(diǎn)；拐點(diǎn)既是坐標(biāo)點(diǎn)，又是兩種不同變化情況的交界點(diǎn)，即物理量之間的突變點(diǎn)1 公式與圖象的轉(zhuǎn)化要作出一個(gè)確定的物理圖象，需要得到相關(guān)的函數(shù)關(guān)系式在把物理量之間的關(guān)系式轉(zhuǎn)化為一個(gè)圖象時(shí)，最重要的就是要明確公式中的哪個(gè)量是自變量，哪些是常量，關(guān)系式描述的是哪兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，那么這兩個(gè)物理量就是物理圖象中的兩個(gè)坐標(biāo)軸2 圖象與情景的轉(zhuǎn)化運(yùn)用物理圖象解題，還需要進(jìn)一步建立物理圖象和物理情景的聯(lián)系，根據(jù)物理圖象，想象出圖象所呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象、狀態(tài)、過程和物理變化的具體情景，因?yàn)檫@些情景中隱含著許多解題條件，這些過程中體現(xiàn)了物理量相互制約的規(guī)律，這些狀態(tài)反映了理論結(jié)果是否能與合理的現(xiàn)實(shí)相吻合，這些正是“審題”“分析”“審視答案”等解題環(huán)節(jié)所需要解決的題型1對圖象物理意義的理解例1甲、乙兩車從同一地點(diǎn)沿同一方向做直線運(yùn)動(dòng)，其vt圖象如圖1所示關(guān)于兩車的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是()圖1A在t1 s時(shí)，甲、乙相遇B在t2 s時(shí)，甲、乙的運(yùn)動(dòng)方向均改變C在t4 s時(shí)，乙的加速度方向改變D在t2 s到t6 s內(nèi)，甲相對乙做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析在t1 s時(shí)，甲、乙速度相等，乙車的位移比甲車的大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t2 s時(shí)，甲、乙兩車的速度開始減小，但運(yùn)動(dòng)方向不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；乙在2 s6 s內(nèi)加速度都相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；2 s6 s內(nèi)，甲、乙圖象的斜率相同即加速度相同，故甲相對乙做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確答案D以題說法圖象問題往往隱含著兩個(gè)變量之間的關(guān)系，因此要通過有關(guān)的物理概念和規(guī)律建立函數(shù)關(guān)系，并注意理解其斜率或面積的物理意義(xx新課標(biāo)21)xx年11月，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號(hào)”航空母艦上著艦成功圖2(a)為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對飛機(jī)施加一作用力，使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止，某次降落，以飛機(jī)著艦為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，飛機(jī)在t0.4 s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置，其著艦到停止的速度時(shí)間圖線如圖(b)所示假如無阻攔索，飛機(jī)從著艦到停止需要的滑行距離約為1 000 m已知航母始終靜止，重力加速度的大小為g.則()(a)(b)圖2A從著艦到停止，飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時(shí)的1/10B在0.4 s2.5 s時(shí)間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時(shí)間變化C在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會(huì)超過2.5gD在0.4 s2.5 s時(shí)間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對飛機(jī)做功的功率幾乎不變答案AC解析由vt圖象中圖線與t軸圍成的面積，可估算出飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為103 m，即大約是無阻攔索時(shí)的，A正確由題圖的斜率可知飛機(jī)鉤住阻攔索后加速度大約保持在a27.6 m/s22.5g，故C正確；飛機(jī)的速度很大，空氣阻力的影響不能忽略，且阻力隨速度的減小而減小，所以要保持加速度不變，阻攔索的張力要逐漸減小，B錯(cuò)誤；由PFv知，阻攔索對飛機(jī)做功的功率逐漸減小，故D錯(cuò)誤題型2圖象選擇問題例2一小球自由下落，與地面發(fā)生碰撞，原速率反彈若從釋放小球開始計(jì)時(shí)，不計(jì)小球與地面發(fā)生碰撞的時(shí)間及空氣阻力則下列圖中能正確描述小球位移s、速度v、動(dòng)能Ek、機(jī)械能E與時(shí)間t關(guān)系的是()解析小球自由下落，做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)；與地面發(fā)生碰撞，原速率反彈，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，速度圖象B正確；小球下落時(shí)，速度與時(shí)間成正比，位移和動(dòng)能都與時(shí)間的二次方成正比，位移圖象A、動(dòng)能圖象C均錯(cuò)誤；機(jī)械能保持不變，機(jī)械能圖象D正確答案BD以題說法此類問題應(yīng)根據(jù)物理情景，找出兩個(gè)物理量間的變化關(guān)系，尋求兩物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后選擇出正確的圖象；若不能找到準(zhǔn)確的函數(shù)關(guān)系，則應(yīng)定性判斷兩物理量間的變化關(guān)系，特別要注意兩種不同變化的交界點(diǎn)，對應(yīng)圖象中的拐點(diǎn)如圖3所示，質(zhì)量為m的滑塊從斜面底端以平行于斜面的初速度v0沖上固定斜面，沿斜面上升的最大高度為H.已知斜面傾角為，斜面與滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，且<tan ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取斜面底端為零勢能面，則能表示滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能E、動(dòng)能Ek、勢能Ep與上升高度h之間關(guān)系的圖象是()圖3答案D解析滑塊機(jī)械能的變化量等于除重力外其余力做的功，故滑塊機(jī)械能的減小量等于克服阻力做的功，故上行階段：EE0F阻，下行階段：EE0F阻，故B錯(cuò)誤；動(dòng)能的變化量等于外力的總功，故上行階段：mghF阻EkE0，下行階段：mghF阻EkE0，C錯(cuò)，D對；上行階段：Epmgh，下行階段：Epmgh，A錯(cuò)誤如圖4所示，A、B為兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷，O為A、B連線的中點(diǎn)以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)、垂直AB向右為正方向建立Ox軸下列四幅圖分別反映了在x軸上各點(diǎn)的電勢(取無窮遠(yuǎn)處電勢為零)和電場強(qiáng)度E的大小隨坐標(biāo)x的變化關(guān)系，其中正確的是()圖4答案C解析在兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上，O點(diǎn)電勢最高，由于為非勻強(qiáng)電場，選項(xiàng)A、B關(guān)于電勢的圖線錯(cuò)誤O點(diǎn)電場強(qiáng)度為零，無窮遠(yuǎn)處電場強(qiáng)度為零，中間有一點(diǎn)電場強(qiáng)度最大，所以電場強(qiáng)度E的大小隨坐標(biāo)x的變化關(guān)系正確的是C.題型3圖象變換問題例3如圖5甲所示，在圓形線框區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直于紙面向里若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按照圖乙所示規(guī)律變化，則線框中的感應(yīng)電流I(取逆時(shí)針方向的電流為正)隨時(shí)間t的變化圖線是()圖5解析圓形線框內(nèi)，從t0時(shí)刻起磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律可知，此過程產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到最大后開始均勻減小，產(chǎn)生與前面過程中方向相反的恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流；由楞次定律可知，在前半段時(shí)間產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，為正值；后半段時(shí)間產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，為負(fù)值，所以感應(yīng)電流I隨時(shí)間t的變化圖線是A.答案A以題說法對于圖象變換問題，應(yīng)注意劃分不同的時(shí)間段或者運(yùn)動(dòng)過程，逐個(gè)過程畫出與之對應(yīng)的圖象有時(shí)圖象間具有某種關(guān)系，如本題中Bt圖象的斜率表示單位面積內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，其與電流大小成正比，找到這個(gè)關(guān)系后就可以很容易的找到正確選項(xiàng)光滑水平面上靜止的物體，受到一個(gè)水平拉力F作用開始運(yùn)動(dòng)，拉力隨時(shí)間變化的圖象如圖6所示，用Ek、v、s、P分別表示物體的動(dòng)能、速度、位移和水平拉力的功率，下列四個(gè)圖象中分別定性描述了這些物理量隨時(shí)間變化的情況，正確的是()圖6答案BD解析物體在水平拉力F作用下，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；其位移sat2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理，F(xiàn)sFat2Ek，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；水平拉力的功率PFv，選項(xiàng)D正確題型4圖象作圖問題例4(18分)如圖7所示，兩根間距為l1的平行導(dǎo)軌PQ和MN處于同一水平面內(nèi)，左端連接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌平面處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置，棒到導(dǎo)軌左端PM的距離為l2，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻圖7(1)若CD棒固定，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率隨時(shí)間t的變化關(guān)系式為ksin t，求回路中感應(yīng)電流的有效值I；(2)若CD棒不固定，棒與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力為fm，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為Bkt.求從t0到CD棒剛要運(yùn)動(dòng)，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)若CD棒不固定，不計(jì)CD棒與導(dǎo)軌間的摩擦；磁場不隨時(shí)間變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)對CD棒施加水平向右的外力F，使CD棒由靜止開始向右以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)請?jiān)趫D8中定性畫出外力F隨時(shí)間t變化的圖象圖8解析(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢ekl1l2sin t所以，電動(dòng)勢的最大值Emkl1l2(2分)由閉合電路歐姆定律Im(2分)由于感應(yīng)電流是正弦式交變電流，所以I(2分)(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢El1l2kl1l2根據(jù)閉合電路歐姆定律，ICD桿受到的安培力F安BIl1t(2分)當(dāng)CD桿將要開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，滿足：F安fm(2分)由上式解得：CD棒剛要運(yùn)動(dòng)之前，產(chǎn)生電流的時(shí)間t所以，在時(shí)間t內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱QI2Rtfml2(2分)(3)CD棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢EBl1vt時(shí)刻的感應(yīng)電流I(1分)CD棒在加速過程中，根據(jù)由牛頓第二定律FBIl1ma(2分)解得Ftma(1分)根據(jù)上式，可得到外力F隨時(shí)間變化的圖象如圖所示(2分)答案(1)(2)fml2(3)見解析圖13圖象與情景結(jié)合分析物理問題審題示例(14分)如圖9甲所示，光滑水平面上的O處有一質(zhì)量為m2 kg物體物體同時(shí)受到兩個(gè)水平力的作用，F(xiàn)14 N，方向向右，F(xiàn)2的方向向左，大小如圖乙所示，s為物體相對O的位移物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)，問：甲乙圖9(1)當(dāng)位移為s0.5 m時(shí)物體的加速度多大？(2)物體在s0到s2 m內(nèi)何位置物體的加速度最大？最大值為多少？(3)物體在s0到s2 m內(nèi)何位置物體的速度最大？最大值為多少？審題模板答題模板(1)由題圖乙可知F2與s的函數(shù)關(guān)系式為：F2(22s) N當(dāng)s0.5 m時(shí)，F(xiàn)2(220.5) N3 N(2分)F1F2maa m/s20.5 m/s2(2分)(2)物體所受的合力為F合F1F24(22s) N(22s) N(1分)作出F合s圖象如圖所示：從圖中可以看出，當(dāng)s0時(shí)，物體有最大加速度a0F0ma0a0 m/s21 m/s2(2分)當(dāng)s2 m時(shí)，物體也有最大加速度a2.F2ma2a2 m/s21 m/s2負(fù)號(hào)表示加速度方向向左(2分)(3)當(dāng)物體的加速度為零時(shí)速度最大從上述圖中可以看出，當(dāng)s1 m時(shí)，a10，速度v1最大(1分)從s0至s1 m合力所做的功為W合F合s21 J1 J(1分)根據(jù)動(dòng)能定理，有Ek1W合mv1 J(2分)所以當(dāng)s1 m時(shí)，物體的速度最大，為v1 m/s1 m/s(1分)答案(1)0.5 m/s2(2)s0時(shí)有最大加速度a0，a01 m/s2；s2 m時(shí)，也有最大加速度a2，a21 m/s2，負(fù)號(hào)表示加速度方向向左(3)s1 m時(shí)，物體的速度最大，最大為1 m/s如圖10甲所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置，其寬度L1 m，一勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面，導(dǎo)軌的上端M與P之間連接阻值為R0.40 的電阻，質(zhì)量為m0.01 kg、電阻為r0.30 的金屬棒ab緊貼在導(dǎo)軌上現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑，下滑過程中ab始終保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好，其下滑距離s與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，圖象中的OA段為曲線，AB段為直線，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g10 m/s2(忽略ab棒運(yùn)動(dòng)過程中對原磁場的影響)，試求：圖10(1)當(dāng)t1.5 s時(shí)，重力對金屬棒ab做功的功率；(2)金屬棒ab從開始運(yùn)動(dòng)的1.5 s內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量；(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小答案(1)0.7 W(2)0.26 J(3)0.1 T解析(1)金屬棒先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，t1.5 s后以速度vt勻速下落由題圖乙知vt m/s7 m/s由功率定義得t1.5 s時(shí)，重力對金屬棒ab做功的功率PGmgvt0.01107 W0.7 W(2)在01.5 s，以金屬棒ab為研究對象，根據(jù)動(dòng)能定理得mghW安mv0解得W安0.455 J閉合回路中產(chǎn)生的總熱量QW安0.455 J電阻R上產(chǎn)生的熱量QRQ0.26 J(3)當(dāng)金屬棒勻速下落時(shí)，由共點(diǎn)力平衡條件得mgBIL金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢EBLvt則電路中的電流I代入數(shù)據(jù)解得B0.1 T(限時(shí)：45分鐘)1 一質(zhì)點(diǎn)自x軸原點(diǎn)O出發(fā)，沿正方向以加速度a運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過t0時(shí)間速度變?yōu)関0，接著以加速度a運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度變?yōu)闀r(shí)，加速度又變?yōu)閍，直至速度變?yōu)闀r(shí)，加速度再變?yōu)閍，直至速度變?yōu)椋?其vt圖象如圖1所示，則下列說法中正確的是()圖1A質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向一直沿x軸正方向B質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中離原點(diǎn)的最大距離為C質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中離原點(diǎn)的最大距離為v0t0D質(zhì)點(diǎn)最終靜止時(shí)離開原點(diǎn)的距離一定大于v0t0答案C解析質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向先沿x軸正方向，2t0時(shí)間后沿x軸負(fù)方向，再沿x軸正方向，往返運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中離原點(diǎn)的最大距離為v0t0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確由題圖結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)可知，質(zhì)點(diǎn)最終靜止時(shí)離開原點(diǎn)的距離一定小于v0t0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2 如圖2所示，靠在豎直粗糙墻壁上的物塊在t0時(shí)由無初速度釋放，同時(shí)開始受到一隨時(shí)間變化規(guī)律為Fkt的水平力作用，用a、v、Ff和Ek分別表示物塊的加速度、速度、物塊所受的摩擦力、物塊的動(dòng)能，下列圖象能正確描述上述物理量隨時(shí)間變化規(guī)律的是()圖2答案BC解析根據(jù)題述，物塊與豎直墻壁之間的壓力隨時(shí)間增大，開始，物塊從靜止無初速度釋放，所受摩擦力逐漸增大，物塊做初速度為零、加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度后逐漸減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤由mgktma，選項(xiàng)B正確物塊運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力Ffkt，速度減為零后Ffmg，選項(xiàng)C正確物塊動(dòng)能Ekmv2，隨時(shí)間增大，但不是均勻增大，達(dá)到最大速度后逐漸減小，但不是均勻減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤3 如圖3所示，一輕彈簧豎直固定在水平地面上，彈簧正上方有一個(gè)小球自由下落從小球接觸彈簧上端O點(diǎn)到將彈簧壓縮到最短的過程中，小球的加速度a隨時(shí)間t或者隨距O點(diǎn)的距離s變化的關(guān)系圖線是()圖3答案B解析小球從接觸彈簧上端O點(diǎn)到將彈簧壓縮到最短的過程中，所受彈力Fks，由牛頓第二定律，mgksma，解得ags，小球先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤4 一汽車沿直線由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，汽車的速度和加速度方向始終向右汽車速度的二次方v2與汽車前進(jìn)位移s的圖象如圖4所示，則下列說法正確的是()圖4A汽車從開始運(yùn)動(dòng)到前進(jìn)s1過程中，汽車受到的合外力越來越大B汽車從開始運(yùn)動(dòng)到前進(jìn)s1過程中，汽車受到的合外力越來越小C汽車從開始運(yùn)動(dòng)到前進(jìn)s1過程中，汽車的平均速度大于D汽車從開始運(yùn)動(dòng)到前進(jìn)s1過程中，汽車的平均速度小于答案AD解析由v22as可知，若汽車速度的二次方v2與汽車前進(jìn)位移s的圖象為直線，則汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)由汽車速度的二次方v2與汽車前進(jìn)位移s的圖象可知，汽車的加速度越來越大，汽車受到的合外力越來越大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)汽車做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng)，可畫出速度圖象如圖所示，根據(jù)速度圖象可得出，汽車從開始運(yùn)動(dòng)到前進(jìn)s1過程中，汽車的平均速度小于，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確5 如圖5所示，質(zhì)量為m的滑塊以一定初速度滑上傾角為的固定斜面，同時(shí)施加一沿斜面向上的恒力Fmgsin ；已知滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)tan ，取出發(fā)點(diǎn)為參考點(diǎn)，下列圖象中能正確描述滑塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)過程中產(chǎn)生的熱量Q、滑塊動(dòng)能Ek、勢能Ep、機(jī)械能E隨時(shí)間t、位移s變化關(guān)系的是()圖5答案CD解析根據(jù)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)tan 可知，滑動(dòng)摩擦力等于重力沿斜面向下的分力施加一沿斜面向上的恒力Fmgsin ，物體機(jī)械能保持不變，重力勢能隨位移s均勻增大，選項(xiàng)C、D正確產(chǎn)生的熱量QFfs，隨位移均勻增大，滑塊動(dòng)能Ek隨位移s均勻減小，svt(gsin )t2，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤6 如圖6(a)所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一個(gè)不變形的銅圓環(huán)，規(guī)定從上向下看時(shí)，銅環(huán)中的感應(yīng)電流I沿順時(shí)針方向?yàn)檎较驁D(b)表示銅環(huán)中的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象，則磁場B隨時(shí)間t變化的圖象可能是下圖中的()圖6答案B解析由題圖(b)可知，從1 s到3 s無感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以穿過圓環(huán)的磁通量不變，所以排除C選項(xiàng)，對于A選項(xiàng)，從0到1 s，磁通量不變，感應(yīng)電流也為零，所以可排除；從電流的方向看，對于B選項(xiàng)，從0到1 s，磁通量增大，由楞次定律可知感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，對于D選項(xiàng)，從0到1 s感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，故選項(xiàng)B正確7 如圖7甲所示，圓環(huán)形線圈P用四根互相對稱的輕繩吊在水平的天棚上，四根繩的結(jié)點(diǎn)將環(huán)分成四等份，圖中只畫出平面圖中的兩根繩，每根繩都與天棚成30角，圓環(huán)形線圈P靜止且環(huán)面水平，其正下方固定一螺線管Q，P和Q共軸，Q中通有按正弦函數(shù)規(guī)律變化的電流，其it圖象如圖乙所示，線圈P所受的重力為mg，每根繩受的拉力用FT表示則()甲乙圖7A在t1.5 s時(shí)，穿過線圈P的磁通量最大，感應(yīng)電流最大B在t1.5 s時(shí)，穿過線圈P的磁通量最大，此時(shí)FT0.5mgC在t3 s時(shí)，穿過線圈P的磁通量的變化率為零D在03 s內(nèi)，線圈P受到的安培力先變大再變小答案B解析由題圖可知，t1.5 s時(shí)螺線管中的電流最大，磁場最強(qiáng)，所以穿過P環(huán)的磁通量最大，但是此時(shí)磁通量的變化率為零，故P環(huán)中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢即沒有感應(yīng)電流，也就不受安培力的作用，所以選項(xiàng)A錯(cuò)，B正確，同理可知，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤8 如圖8，靜止在光滑地面上的小車，由光滑的斜面AB和粗糙的平面BC組成(它們在B處平滑連接)，小車右側(cè)與豎直墻壁之間連接著一個(gè)力傳感器，當(dāng)傳感器受壓時(shí)，其示數(shù)為正值，當(dāng)傳感器被拉時(shí)，其示數(shù)為負(fù)值一個(gè)小滑塊從小車A點(diǎn)由靜止開始下滑至C點(diǎn)的過程中，傳感器記錄到的力F與時(shí)間t的關(guān)系圖中可能正確的是()圖8答案D解析小滑塊從小車A點(diǎn)由靜止開始沿斜面(斜面傾角為)下滑時(shí)，對斜面壓力等于mgcos ，該力在水平方向的分力mgcos sin ，方向水平向右；小滑塊由B點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn)的過程，BC面對小滑塊有向右的摩擦力，滑塊對BC面有向左的滑動(dòng)摩擦力，所以，傳感器記錄到的力F隨時(shí)間t的關(guān)系圖中可能正確的是D.9 如圖9，在直角坐標(biāo)系y軸上關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)固定有兩等量點(diǎn)電荷，若以無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)，則關(guān)于x軸上各點(diǎn)電勢隨x坐標(biāo)變化圖線的說法正確的是()圖9A若為等量異種點(diǎn)電荷，則為圖線B若為等量異種點(diǎn)電荷，則為圖線C若為等量正點(diǎn)電荷，則為圖線D若為等量正點(diǎn)電荷，則為圖線答案AD解析若為等量異種點(diǎn)電荷，x軸上各點(diǎn)電勢相等，各點(diǎn)電勢隨x坐標(biāo)變化的圖線則為圖線，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤若為等量正點(diǎn)電荷，坐標(biāo)原點(diǎn)電勢最高，沿x軸正方向和負(fù)方向電勢逐漸降低，各點(diǎn)電勢隨x坐標(biāo)變化的圖線則為圖線，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確10圖10甲中的變壓器為理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1與副線圈匝數(shù)n2之比為101，變壓器的原線圈接如圖乙所示的正弦式交流電，電阻R1R2R320 和電容器C連接成如圖甲所示的電路，其中，電容器的擊穿電壓為8 V，電壓表為理想交流電表，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則()圖10A電壓表的讀數(shù)約為7.07 VB電流表的讀數(shù)約為0.05 AC電阻R2上消耗的功率為2.5 WD若閉合開關(guān)S，電容器會(huì)被擊穿答案AC解析由變壓器變壓公式，副線圈輸出電壓最大值為20 V，電壓表的讀數(shù)為UR2 V7.07 V，選項(xiàng)A正確；變壓器輸出功率為P2U2I2 W5.0 W，U1 V100 V，由P1U1I15.0 W可得電流表的讀數(shù)為 A0.035 A，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電阻R2上消耗的功率為2.5 W，選項(xiàng)C正確；若閉合開關(guān)S，R1和R3并聯(lián)部分電壓最大值為 V<8 V，電容器不會(huì)被擊穿，選項(xiàng)D錯(cuò)誤11一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時(shí)其速度為2.0 m/s.從此刻開始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平拉力F，力F和滑塊的速度v隨時(shí)間t的變化規(guī)律分別如圖11甲和乙所示設(shè)在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)力F對滑塊做功的平均功率分別為P1、P2、P3，則()圖11AP1>P2>P3BP1<P2<P3C02 s內(nèi)力F對滑塊做功為4 JD02 s內(nèi)摩擦力對滑塊做功為4 J答案BC解析第1 s內(nèi)力F對滑塊做功的平均功率為P1F1111 W1 W；第2 s內(nèi)力F對滑塊做功的平均功率為P2F2231 W3 W；第3 s內(nèi)力F對滑塊做功的平均功率分別為P3F3v322 W4 W；所以，P1<P2<P3，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；02 s內(nèi)力F對滑塊做功為WF1s1F2s211 J31 J4 J，選項(xiàng)C正確；滑塊所受摩擦力Ff2 N,02 s內(nèi)滑塊位移s2 m，摩擦力對滑塊做功為Ffscos 1804 J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤12如圖12甲，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成30角固定，M、P之間接電阻箱R，電阻箱的阻值范圍為04 ，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.5 T質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r.現(xiàn)從靜止釋放桿ab，測得最大速度為vm.改變電阻箱的阻值R，得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示已知軌距為L2 m，重力加速度g10 m/s2.軌道足夠長且電阻不計(jì)圖12(1)當(dāng)R0時(shí)，求桿ab勻速下滑過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢E的大小及桿中的電流方向；(2)求金屬桿的質(zhì)量m和阻值r；(3)求金屬桿勻速下滑時(shí)電阻箱消耗電功率的最大值Pm；(4)當(dāng)R4 時(shí)，隨著桿ab下滑，求回路瞬時(shí)電功率每增大1 W的過程中合外力對桿做的功W.答案(1)2 V，電流方向由ba(2)0.2 kg2 (3)4 W(4)0.6 J解析(1)由題圖乙可知，當(dāng)R0時(shí)，桿最終以v2 m/s勻速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢EBLv0.522 V2 V桿中電流方向從ba(2)最大速度為vm，桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢EBLvm由閉合電路歐姆定律：I桿達(dá)到最大速度時(shí)滿足mgsin BIL0解得：vmRr由題圖乙可知：斜率為k m/(s)1 m/(s)，縱截距為v02 m/s即rv0，k解得m0.2 kg，r2 (3)金屬桿勻速下滑時(shí)電流恒定mgsin BIL0I1 APmI2Rm4 W(4)由題意：EBLv，P得PP由動(dòng)能定理得Wmvmv故WP代入數(shù)據(jù)，解得W0.6 J13. 雜技中的“頂竿”由兩個(gè)演員共同表演，站在地面上的演員肩部頂住一根長竹竿，另一演員爬至竹竿頂端完成各種動(dòng)作后下滑若竿上演員自竿頂由靜止開始下滑，滑到竿底時(shí)速度正好為零已知有一傳感器記錄了竿上演員下滑時(shí)的速度隨時(shí)間變化的情況，如圖13所示竿上演員質(zhì)量為m140 kg，長竹竿質(zhì)量m210 kg，g10 m/s2.圖13(1)求下滑過程中，竿上演員克服摩擦力做的功；(2)求下滑過程中，竿上演員受到的摩擦力；(3)請畫出地面上的演員肩部承受的壓力隨時(shí)間變化的圖象，不用寫計(jì)算過程，但要標(biāo)出相關(guān)數(shù)據(jù)答案(1)4 800 J(2)、(3)見解析解析(1)根據(jù)vt圖象，下滑過程中的位移為：h46 m12 m由動(dòng)能定理，m1ghWf0，解得Wf4 800 J(2)在加速下滑過程中，加速度a11 m/s2由牛頓第二定律，m1gFf1ma1解得：Ff1360 N在減速下滑過程中，加速度大小a22 m/s2由牛頓第二定律，F(xiàn)f2m1gma2解得：Ff2480 N(3)地面上的演員肩部對長竹竿的支持力等于長竹竿的重力大小和演員對竹竿的摩擦力大小之和，由牛頓第三定律可知，地面上的演員肩部承受的壓力大小等于其對長竹竿的支持力在04 s時(shí)間內(nèi)，為m2gFf1460 N在4 s6 s時(shí)間內(nèi)，為m2gFf2580 N.圖象如圖所示