专题(22)图象法在高考物理中的应用(原卷版)

第 1 页 共 10 页
2021年高考物理二轮重点专题整合突破
专题（22）图象法在高考物理中的应用（原卷版）
处理物理规律、解决物理问题的方法可以用语言来描述，也可以用数学函数式来表示，还可以用图象来描述．利用图象描述物理规律、解决物理问题的方法称之为图象法．图象包含的信息内容非常丰富，可考查学生的“数形结合”能力和提取“信息”的能力，具有形象、直观、动态变化过程清晰等特点，能使物理问题简化明了． 一、常见的图象
k ＝v
k ＝a
k ＝2a
k ＝a 2
k＝1
m
k＝F合
第2页共10页
图线(或某点与原点
连线)斜率表示电阻
|k|＝r，截距
表示电动势E
k＝h
二、图象的应用
1．识图——利用图象找信息
(1)看清坐标轴所表示的物理量：是运动学图象(v－t、x－t、a－t)，还是动力学图象(F－a、F－t、F－x)，明确因变量与自变量的制约关系．
(2)看图线本身：识别两个相关量的变化趋势，进而分析具体的物理过程．
(3)看交点、斜率和面积：明确图线与图线的交点、图线与坐标轴的交点、图线斜率、图线与坐标轴所围面积的物理意义．
【例1】(2020·福建龙岩市检测)甲、乙两辆汽车在平直的高速公路上以相同的速度v0＝24 m/s一前一后同向匀速行驶．甲车在前乙车在后．正常行驶时，两车间距为100 m．某时刻因前方突发状况，两车同时刹车，以此时刻为t＝0时刻，两车速度—时间图象如图1所示，比较两车刹车过程，则()
第3页共10页
图1
A．t＝2 s时，两车相距最远
B．两车刹车过程中的平均速度均为12 m/s
C．甲车的加速度大于乙车的加速度
D．甲车的前进距离大于乙车的前进距离
【变式训练】
1.（多选）甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动．甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图2所示．下列说法正确的是()
图2
A．在t1时刻两车速度相等
B．从0到t1时间内，两车走过的路程相等
C．从t1到t2时间内，两车走过的路程相等
D．在t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等
2.(多选)(2020·四川攀枝花市高三下学期第三次统考)如图3甲所示，物块A、B静止叠放在水平地面上，B 受到大小从零开始逐渐增大的水平拉力F作用，A、B间的摩擦力F f1、B与地面间的摩擦力F f2随水平拉力F变化的情况如图乙所示，已知物块A的质量m＝3 kg，重力加速度g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则()
第4页共10页
第 5 页 共 10 页
图3
A ．物块
B 的质量为4 kg B ．A 、B 间的动摩擦因数为0.2
C ．B 与水平地面间的动摩擦因数为0.2
D ．当F ＝10 N 时，A 物块的加速度大小为1.5 m/s 2 2．选图
(1)排除法可从以下几个方面突破：物理量正负，增大与减小，图线的曲直，斜率的增大与减小等． (2)根据需要由物理规律写出两物理量的函数关系，把函数关系与图象进行比对，是正比例函数，一次函数还是二次函数，从而选出符合题意的选项．
【例2】如图4所示，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B ，磁场在y 轴方向足够宽，在x 轴方向宽度为a .一直角三角形导线框ABC (BC 边的长度为a )从图示位置向右匀速穿过磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在图乙中感应电流i 、BC 两端的电压U BC 与导线框移动的距离x 的关系图象正确的是( )
图4
第 6 页 共 10 页
【变式训练】
3.(2020·湖北随州市3月调研)某物体在水平面上从静止开始向右做直线运动，其加速度随时间变化的图象如图5所示，下列关于物体所受合外力F 、瞬时速度v 、距起始点的距离x 、合外力做功的功率P 随时间t 变化的大致图象正确的是( )
图5
4.（多选）如图6所示，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab 、cd 静止在导轨上。

t ＝0时，棒ab 以初速度v 0向右滑动。

运动过程中，ab 、cd 始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v 1、v 2表示，回路中的电流用I 表示。

下列图象中可能正确的是( )
图6
A B C D 3．作图——紧扣物理情景，反映物理规律
【例3】如图7所示为一宽度为L ＝40 cm ，磁感应强度B ＝1 T 的匀强磁场区域，边长为l ＝20 cm 的正方形导线框abcd ，每边电阻相等，4个边总电阻为R ＝0.1 Ω，沿垂直于磁场方向以速度v ＝0.2 m/s 匀速通过磁场．从ab 边刚进入磁场(即ab 边恰与图中左边虚线重合)开始计时到cd 边刚离开磁场(即cd
边恰与图中右边虚线重
第 7 页 共 10 页
合)的过程中，
图7
(1)规定a →b →c →d →a 方向作为电流的正方向，画出线框中感应电流I 随时间t 变化的图象； (2)画出线框ab 两端的电压U ab 随时间t 变化的图象．
4．用图——以图象为工具，巧解物理问题
有一些物理问题，用常规方法比较复杂或不能解决，利用图象法可避开繁琐的计算，巧妙的解决问题． 【例4】将如图8所示的交变电压加在平行板电容器A 、B 两板上，开始B 板电势比A 板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设A 、B 两极板间的距离足够大，下列说法正确的是( )
图8
A ．电子一直向着A 板运动
B ．电子一直向着B 板运动
C ．电子先向A 板运动，然后返回向B 板运动，之后在A 、B 两板间做周期性往复运动
D ．电子先向B 板运动，然后返回向A 板运动，之后在A 、B 两板间做周期性往复运动
第 8 页 共 10 页
【变式训练】
5.(多选)(2020·皖江名校联盟高三下学期第五次联考)2019年1月3日，嫦娥四号月球探测器平稳降落在月球背面南极——艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，震惊了全世界．嫦娥四号展开的太阳能电池帆板在有光照时，可以将光能转化为电能，太阳能电池板作为电源，其路端电压与干路电流的关系如图9所示，则下列说法正确的是( )
图9
A ．该电池板的电动势为2.80 V
B ．随着外电路电阻增大，其内阻逐渐增大
C ．外电路阻值为1 kΩ时电源输出功率约为3.2 W
D ．外电路阻值为1 kΩ时电源效率约为64%
6.（多选）如图10(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ，R 在PQ 的右侧．导线PQ 中通有正弦交流电i ，i 的变化如图10(b)所示，规定从Q 到P 为电流正方向．导线框R 中的感应电动势( )
图10(a) 图10(b) A ．在t ＝T
4时为零
B ．在t
＝
T
2
时改变方向
C ．在t ＝T
2
时最大，且沿顺时针方向
第 9 页 共 10 页
D ．在t ＝T 时最大，且沿顺时针方向 5．数形结合的应用
【例5】(2020·北京市高三学业考试)如图11甲，小球用不可伸长的轻绳连接绕定点O 在竖直面内做圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v ，此时绳子拉力大小为F T ，拉力F T 与速度的平方v 2的关系如图乙所示，图象中的数据a 和b 以及重力加速度g 都为已知量，以下说法正确的是( )
图11
A ．数据a 与小球的质量有关
B ．数据b 与小球的质量无关
C ．比值b
a 只与小球的质量有关，与圆周轨道半径无关
D ．利用数据a 、b 和g 能够求出小球的质量和圆周轨道半径 【变式训练】
7.(2020·新乡市高三上学期第一次模拟节选)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，用一电阻箱R ，结合电流表
用图12甲所示的电路测量水果电池b 的电动势E 和内阻r .实验时通过改变电阻箱R 的阻值测得多组
数据，作出1
I －R 图象如图乙所示，已知电流表
内阻为100 Ω，则水果电池b 的电动势E ＝________ V ，
内阻r ＝________ Ω.
图12
8.如图13，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态．现用一竖直向上的力F 作用在P上，使其向上做匀加速直线运动．以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是()
图13
A B C D
9.在某个电场中，x轴上各点的电场强度E随x坐标变化的图线如图14所示，图线关于原点O中心对称。

一质量为m、电荷量为q的粒子只在电场力作用下沿x轴做直线运动，x轴上x＝x1和x＝－x1是粒子运动轨迹上的两点，下列说法中正确的是()
图14
A．x轴上x＝x1和x＝－x1两点电场强度和电势都相同
B．粒子从x＝－x1点到x＝x1点的运动过程中，经过x＝x1和x＝－x1两点时速度一定相同
C．粒子运动过程中，经过x＝x1点的加速度与经过x＝－x1点的加速度相同
D．粒子从x＝－x1点到x＝x1点的运动过程中电势能先增大后减小
第10页共10页。