熱點(diǎn)三圖像問題物理圖像能形象地表達(dá)物理規(guī)律、直觀地描述物理過程、鮮明地表示物理量間的相互關(guān)系，是分析物理問題的有效手段之一，是新課標(biāo)高考命題中的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，有以選擇題為主的運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像、電場(chǎng)圖像、電磁感應(yīng)圖像，也有以計(jì)算題為主的動(dòng)力學(xué)圖像，還有以實(shí)驗(yàn)題考查為主的數(shù)據(jù)處理圖像等，主要考查對(duì)圖像的理解、選擇、變換、描繪及應(yīng)用?？枷蛞涣W(xué)圖像一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中保持恒定的牽引功率，其加速度a和速度的倒數(shù)的圖像如圖1所示，若已知汽車的質(zhì)量，則根據(jù)圖像所給信息，不能求出的物理量是圖1A汽車的功率B汽車行駛的最大速度C汽車受到的阻力D汽車運(yùn)動(dòng)到最大速度所需的時(shí)間解析由FFfma、PFv可得a，由a圖像可知，k40 m2s3，可求出汽車的功率P，由a0時(shí)0.05 m1s，可得汽車行駛的最大速度vm20 m/s，再由vm，可求出汽車受到的阻力Ff，但無法求出汽車運(yùn)動(dòng)到最大速度所需的時(shí)間。答案D考向二電磁學(xué)圖像一個(gè)面積為S的圓形金屬框置于水平桌面上，如圖2甲所示(俯視圖)，金屬框內(nèi)有一與線框平面垂直的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，圓形金屬框與兩根水平的平行金屬導(dǎo)軌(兩導(dǎo)軌相距L、電阻不計(jì))相連接，導(dǎo)軌間有垂直導(dǎo)軌平面豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，一電阻為r的導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌良好接觸，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)，導(dǎo)體棒在水平外力F的作用下始終不動(dòng)，規(guī)定外力水平向右為正，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里(豎直向下)為正，不計(jì)一切摩擦，則在05 s內(nèi)外力F隨時(shí)間t變化的圖像正確的是圖2解析因?qū)w棒在水平外力F的作用下始終不動(dòng)，所以施加的水平外力與安培力始終等大反向，即FF安B2IL，由題圖乙知01 s內(nèi)恒定，由楞次定律知回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，由左手定則知導(dǎo)體棒所受安培力是水平向左的，即外力水平向右，排除B和C；又由法拉第電磁感應(yīng)定律知I是恒定的，即水平外力大小恒定，由題圖乙知在23 s內(nèi)是01 s內(nèi)的2倍，所以由電流的表達(dá)式及安培力表達(dá)式得A正確，D錯(cuò)誤。答案A考向三實(shí)驗(yàn)中的圖像某實(shí)驗(yàn)小組用下列器材及圖3甲所示的電路測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。器材：電阻箱R(阻值范圍0999.9 )；電壓表V(量程03 V，內(nèi)阻約為3 k)；定值電阻(R05 )；開關(guān)、導(dǎo)線若干。圖3(1)請(qǐng)根據(jù)圖甲的電路圖，在圖乙中畫出連線，將實(shí)線圖補(bǔ)充完整。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變電阻箱R的值，記錄下電壓表的示數(shù)U，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖丙中描出了對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出圖線。(3)由在圖丙中所描的圖像求出電源的電動(dòng)勢(shì)E_V(保留兩位有效數(shù)字)，內(nèi)電阻r_。解析(1)實(shí)物連線(注意正、負(fù)極)如圖甲所示。圖甲(2)連線如圖乙所示。圖乙(3)由閉合電路歐姆定律及所給電路圖知EU(rR0)，化簡(jiǎn)得，由圖乙知圖線在縱軸上的截距為0.35 V1，斜率為2.0 V1，即0.35 V1，2.0 V1，所以電源E2.9 V，r0.8 。答案(1)見解析圖甲(2)見解析圖乙(3)2.90.81.(2018全國卷)如圖4，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)前，下列表示F和x之間關(guān)系的圖像可能正確的是圖4解析靜止時(shí)kx0mg剛加速時(shí)(xx0)，F(xiàn)k(x0x)mgma，F(xiàn)makx，故A正確，BCD錯(cuò)誤。答案A2(多選)如圖5甲所示，足夠長(zhǎng)的木板B靜止于光滑水平面上，其上放置小滑塊A，木板B受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F作用時(shí)，用傳感器測(cè)出木板B的加速度a，得到如圖乙所示的aF圖像。已知重力加速度g取10 m/s2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則圖5A滑塊A的質(zhì)量為4 kgB木板B的質(zhì)量為1 kgC當(dāng)F10 N時(shí)木板B的加速度為4 m/s2D滑塊A與木板B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1答案BC3(多選)如圖6所示，直線a、拋物線b和c為某一穩(wěn)恒直流電源在純電阻電路中的總功率PE、輸出功率PR、電源內(nèi)部發(fā)熱功率Pr隨路端電壓U變化的圖像，但具體對(duì)應(yīng)關(guān)系未知，根據(jù)圖像可判斷圖6APEU圖像對(duì)應(yīng)圖線a；由圖知電動(dòng)勢(shì)為9 V，內(nèi)阻為3 BPrU圖像對(duì)應(yīng)圖線b；由圖知電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻為1 CPRU圖像對(duì)應(yīng)圖線c；圖像中任意電壓值對(duì)應(yīng)的功率關(guān)系為PEPrPRD外電路電阻為1.5 時(shí)，輸出功率最大為2.25 W解析設(shè)路端電壓為U，電源電動(dòng)勢(shì)為E，電源內(nèi)阻為r，電源的總功率PEEU，故PEU圖像對(duì)應(yīng)圖線a，由題圖知，3，9，解得E3 V，r1 ，電源內(nèi)部發(fā)熱功率Pr(EU)，故PrU圖像對(duì)應(yīng)圖線b，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；輸出功率PRUU2U，故PRU圖像對(duì)應(yīng)圖線c，由能量守恒定律知PEPrPR，選項(xiàng)C正確；當(dāng)外電路的電阻等于電源內(nèi)阻r1 時(shí)，輸出功率最大，最大功率P()2r2.25 W，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案BC4(多選)如圖7所示，圖甲中M為一電動(dòng)機(jī)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的觸頭從左端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙所示。已知電流表讀數(shù)在0.2 A以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，不考慮電表對(duì)電路的影響，以下判斷正確的是圖7A電路中電源電動(dòng)勢(shì)為3.6 VB變阻器向右滑動(dòng)時(shí)，V2讀數(shù)逐漸減小C電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為0.54 WD變阻器的最大阻值為36 解析在電動(dòng)機(jī)沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，沒有機(jī)械能輸出，電動(dòng)機(jī)可看成純電阻電路，其電壓與電流成正比，由題圖乙下方的一段直線斜率可知電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為RM4 ，電壓表V2示數(shù)等于路端電壓，隨外電流的增大而減小，其變化圖線為圖乙中上方的直線，由斜率可得電源的內(nèi)阻r2 ，由U2EIr，利用圖乙中上方的直線上點(diǎn)坐標(biāo)(0.1,3.4)代入可得E3.6 V，A正確。變阻器向右滑動(dòng)，連入電路的電阻增大，總電阻值增大，路端電壓逐漸增大，B錯(cuò)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端電壓最大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率最大，PU1mII2RM0.54 W，C正確。變阻器阻值最大時(shí)，電路中電流最小，此時(shí)I0.1 A，變阻器兩端電壓UU2U13 V，由R可得變阻器的最大阻值為30 ，D錯(cuò)。答案AC5實(shí)驗(yàn)室有一待測(cè)電阻Rx，阻值約為18 ，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上只擺放以下器材：A電流表(量程15 mA，內(nèi)阻約為50 )B電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻約為1 )C電阻箱(最大電阻99.99 )D電阻箱(最大電阻999.9 )E電源(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻1 )F單刀單擲開關(guān)兩個(gè)G導(dǎo)線若干(1)甲同學(xué)為了進(jìn)一步精確測(cè)量該電阻的阻值，因儀器的限制，故設(shè)計(jì)了如圖8甲所示的電路圖，現(xiàn)按照以下實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)： 圖8調(diào)節(jié)電阻箱，使電阻箱有合適的阻值R1，僅閉合S1，使電流表指針有較大的偏轉(zhuǎn)且讀數(shù)為I0；調(diào)節(jié)電阻箱，保持開關(guān)S1閉合，閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R2，使電流表讀數(shù)仍為I0。a根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)器材規(guī)格可知，電流表應(yīng)選擇_，電阻箱應(yīng)選擇_(填器材前字母)。b根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟可知，待測(cè)電阻Rx_(用題目所給測(cè)量量表示)。(2)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，閉合S1、S2，調(diào)節(jié)電阻箱，可測(cè)量出電流表的內(nèi)阻RA，乙同學(xué)通過調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱阻值R和電流表讀數(shù)I，作出R圖像如圖乙所示，則圖像中斜率的意義是_，若縱軸截距為1 A1，則電流表內(nèi)阻RA_。解析(1)因電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V，僅閉合S1時(shí)，要求電流表指針有較大的偏轉(zhuǎn)，故電流表選用A，電阻箱選用D。根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)和閉合電路歐姆定律，由步驟可得EI0(rR1RARx)，由步驟可得EI0(rRAR2)，聯(lián)立可得RxR2R1。(2)根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)和閉合電路歐姆定律，有EI(rRRA)，可得R，可知圖像的斜率為，縱軸截距為1 A1，故RA2 。答案(1)a.ADbR2R1(2)2