图像法在物理中的应用

1. 图像法在物理中的应用

2. 物理图像不仅可以使抽象的概念直观形象，动态变化过程清晰，物理量之间的函数关系明确，还可以恰当地表示用语言难以表达的内涵。用图像法解物理题不但迅速、直观、还可以避免复杂的运算过程。物理图像不仅可以使抽象的概念直观形象，动态变化过程清晰，物理量之间的函数关系明确，还可以恰当地表示用语言难以表达的内涵。用图像法解物理题不但迅速、直观、还可以避免复杂的运算过程。 图像法在物理中的应用很广，在图像的学习中 1.要了解 常见的图线, 2.注意理解图像的 物理意义； 3.搞清楚横、纵轴的物理意义；图像的斜率、截距、 所围面积、极值点、起始点各有什么 意义； 4.明确图像描述的是什么函数关系；对应的物理情景； 能够应用图像判断出相应的 物理过程； 5.或者根据运动过程的分析画出图像， 6.并且借助图像解决有关物理问题。

3. 常见的图象 v/ms-1 v/ms-1 v/ms-1 8 4 0 8 4 0 8 4 0 8 4 0 8 4 0 8 4 0 8 4 0 10 0 -10 t/s 1 2 t/s t/s 5 10 5 10 5 10 5 10 5 10 5 10 5 10 a a a F m 1/m U/V U/V I/A 8 6 4 U/V I/A I/A 5 10 0

4. T/s T2/s2 4 2 0 16 12 8 L/m 4 L/m 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 Ek/10-19 J 4 2 0 5 10 ν/×1014Hz -2 返回 斜率 k= T2 / L= 4π2 /g g=4π2 L/T2=π 2 =9.87m/s2 斜率 k=h=6.6×10-34 J·s W= - 2.5 × 10-19 J ν0=4.0 ×1014Hz

5. 分子力和共振曲线

6. 电源的输出功率 P出 Pm r O R 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示， 而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为

7. 从高h处自由下落的物体,它的机械能随高度变化的关系是图3中的哪一个? ( ) 如图为一轻质弹簧的长度L和弹力f 大小的关系,试由图线确定： (1)弹簧的原长. (2)弹簧的倔强系数. (3)弹簧伸长2.5cm时,弹力的大小. 返回 D 答: 10cm; 200牛/米; 5牛

8. 光电效应方程 Ekm ν 0 ν0 -W 爱因斯坦 Ekm= hν – W 作出方程的图线如图示： 横轴——入射光子的频率 纵轴——打出光电子的最大初动能 横轴截距——极限频率 纵轴截距——逸出功 斜率——普朗克恒量

9. 闭合电路的U-I 图象 u N E U M（I，U） ba β α O I Imi 右图中a 为电源的U-I 图象；b 为外电阻的U-I图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a 的斜率的绝对值表示内阻大小；b 的斜率的绝对值表示外电阻的大小； 当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。

10. U / V B A 3 2 1 0 I / A 0 2 4 6 如图所示的图线，A是某电源的U－I图线，B是电阻R的U－I 图线，这个电源的电动势等于______，内电阻等于 ，电阻R的阻值等于，用这个电源和这个电阻R串联成闭合电路，电源输出的电功率等于______，电源的效率是。 3.0V 0.50Ω 1.0Ω 4.0W 67% 虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率, P出=4W η= P出 / P总=4/6=67%

11. sinα2 A 0.4 0.2 0 θ sinα1 返回 0 0.2 0.4 0.6 0.8 在测定玻璃砖的折射率的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出如图所示的图线，已知直线OA与横轴的夹角θ，光线是由空气射入玻璃砖的，由图可知 （ ） A．入射角为α1，玻璃砖的折射率为tgθ B．入射角为α2，玻璃砖的折射率为tgθ C．入射角为α1，玻璃砖的折射率为ctgθ D．入射角为α2，玻璃砖的折射率为ctgθ C

12. 2001年春 动量大小 动量大小 势能 动能 时间 时间 高度 高度 将物体以一定的初速度竖直上抛．若不计空气阻力，从抛出到落回原地的整个过程中，下列四个图线中正确的是 ( ) B C mgh=mg (v0 t - 1/2 gt2 ) p=mv=︱ m(v0 -gt) ︳ Ek= Ek0 - mgh

13. 蹦床有“空中芭蕾”之称。在2001年11月广东举行的第九届全运会上，蹦床首次被列入正式比赛项目，下列图中能反映运动员从高处落到蹦床后又被弹回过程中，加速度随时间变化情况的是 （ ） C

14. M F M M M N t N N N 0 0 0 0 0 物体在受到与其初速度方向一致的合外力作用下作直线运动，合外力的大小随时间t 的变化情况如图示，则物体的速度 （ ） D A. 先变大后变小 B. 先变小后变大 C. 一直变小 D. 一直变大 如图示的四个图象中，能够正确反映一种元素的同位素原子核的质量数M与其中子数N之间的关系的是 ( ) B

15. 正弦交变电流图象如图6所示，其感应电动势的最大值为__ ___ V，当线圈转速变为原来的 倍时，所产生交变电动势的有效值______V．周期为 s． 返回 50 0.056 50

16. v/ms-1 t/s 5 0 30 一辆汽车在起动过程中，当速度达到5m/s时保持功率不变，从此时起以0.5min钟时间内行驶了300m，则在这0.5min末，汽车的速度（ ） B A. 可能等于20 m/s B. 小于15 m/s C. 等于15 m/s D. 大于15 m/s 解：汽车功率保持不变，速度逐渐增大，加速度逐渐减小，画出汽车的速度图线， 若为匀变速运动，如图虚线示，则 v=15m/s， 可见应选B

17. v/ms-1 甲 乙 t/s 0 t1 t2 如图示是甲、乙两物体从同一地点同一方向运动的v-t 图像，其中 t2=2t1，则下列结论中正确的是 ( ) A. 在t 1 时刻乙物体在前，甲物体在后 B. 甲的加速度比乙大 C. 在t 1时刻甲、乙两物体相遇 D. 在t2时刻甲、乙两物体相遇 B D

18. v v a v C A B D t t t t 0 0 0 0 雨滴从高中由静止落下，若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，下列图象可能正确反映雨滴下落运动情况的是 （ ） C

19. v mg v v t P t1 t2 t3 0 t1 t2 t3 t 0 返回 起重机提起重物时，重物运动的v-t 图线如图示，请定性作出起重机的输入功率随时间变化的图象。 解：0—t1内 F1=m(g+a1) P1= F1 v1 = F1 a1t t=t 1 P1′= F1 a1t1 > mg v t1—t2内 F2=mg P2= F2 v = mgv t2—t3内 F3=m(g-a2) P3= F3 v3 =m (g-a2)(v- a2t) t=t2 P2′ = mgv > m (g-a2)v 画出图象如图示

20. I/A 0.3 0.2 0.1 U/V 0 50 100 如图是额定电压为100伏的灯泡由实验得到的图线,则此灯泡的额定功率为多大?若将规格是“100V、100W”的定值电阻与此灯泡串联接在100V 的电压上，设定值电阻的阻值不随温度而变化，则此灯泡消耗的实际功率为多大？ 解:由图线可知：当U=100V I=0.32A P=UI=100×0.32==32W UL +100I =100V UL+UR =100V 即I =1.00 - UL /100 作该方程的图线， 它跟原图线的交点的坐标为 I1 =0.28A UL1 =72V PL1=I1 UL1 =20W

21. 例: 图1为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像，下列判断正确的是 [ ] A．电动势E1＝E2，发生短路时的电流 I1＞ I2 B． 电动势E1=E2，内阻 r1＞r2 C．电动势E1＞E2，内阻 r1＜ r2 D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路 端电压变化大 A D U 解: 容易看出,电动势 E1＝E2， 发生短路时的电流 I1＞ I2 选A 直线2的斜率大, r2 > r1 , B C 错 2 1 I 对选项 D，分析如下：…… 可见D正确

22. v v1 v2 d 0 d1 d2 1/v 1/v2 1/v 1/v1 d d 0 d1 d2 一只老鼠从洞口爬出后沿一直线运动，其速度大小与其离开洞口的距离成反比，当其到达距洞口为d 1的A点时速度为v 1，若B点离洞口的距离为d 2（d 2 > d 1），求老鼠由A 运动到B 所需的时间 解：v1=k/d1 k=d1 v1 1/v1= d1 / k v2=k/d2= d1v1 / d2 1/v2= d2 / d1 v1 作出v—d图线，见图线， 将v—d图线转化为1/v--d图线， 取一小段位移d，可看作匀速运动， t= d/v= d×1/v即为小窄条的面积。 同理可得梯形总面积即 为所求时间 t =1/2×(1/v2+1/v1)(d2-d1) =(d2-d1)2 /2d1v1

23. 电热灭蚊器 ρ t/ ℃ t2 t1 家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电用器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能，对此．以下判断中正确的是 （ ） A. 通电后，其电功率先增大后减小 B. 通电后，其电功率先减小后增大 C. 当其产生的热量与散发的热量 相等时，温度保持在t1或t2不变 D. 当其产生的热量与散发 的热量相等时，温度保持 在tl—t2的某一值不变. A、D

24. Rt /10KΩ 5 4 3 2 1 0 R1 R2 a b R3 Rt t/ ℃ 10 20 30 40 50 60 下图为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图,箱内的电阻 R1=20k,R2=10k,R3=40k.Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的曲线如图乙所示。当a、b端电压Uab＜0时，电压鉴别器会令开关接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab＞0时，电压监别器使K断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在 ℃。 35

25. V/ms－1 10 8 5 v0 l 2 s/cm 0 10 20 30 40 50 一质量为M=1kg 的小车上固定有一质量为m = 0.2 kg ，高 l= 0.05m、电阻 R=100Ω的100匝矩形线圈，一起静止在光滑水平面上，现有一质量为m0 的子弹以v0=110m/s 的水平速度射入小车中，并随小车线圈一起进入一与线圈平面垂直，磁感强度 B=1.0T 的水平匀强磁场中如图甲所地， 小车运动过程的v－s 图象如图乙所示。求： （1）子弹的质量m0为。 （2）图乙中s =10cm时线圈中的电流强度I为。 （3在进入过程中通过线圈某一截面的电量为。 （4）求出线圈小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量为 。

26. ⑴由图象可知：进入磁场时 ，v1=10m/s 解： 由动量守恒定律m0v0 =(M+m+m0)v1 m0 =0.12kg ⑵由图象可知：s=10cm v2 =8m/s E=nBLv2=100×1×0.05×8=40V I=E/R=0.4A ⑶由图象可知：线圈宽度为 d=10cm q=I Δ t=n Δ Ф/R=100×1×0.1×0.05/100=5×10-3 C ⑷由图象可知：出磁场时 ，vt=2m/s Q=1/2×(M+m+m0)(v12 –vt2)=1/2×1.32×(100-4)=63.4J 思考：为什么v-s图象是三段折线？ 参见课件《能量转化和守恒定律》例4 的备注。

27. 2001年高考/20 F/N 4 3 2 1 0 × × × × × B × × × × × R F × × × × × t/s 15 30 如图示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距 l=0.20m，电阻R=1.0Ω，有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.50T 的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，现用一外力F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t 的关系如图示，求杆的质量m 和加速度a .

28. F/N 4 3 2 v f F 1 × t/s 返回 0 15 30 B 解： 导体杆在轨道上做匀加速运动，则有 v=at 杆切割磁感应线，产生感应电动势 E=BLv 回路中产生感应电流 I=E/R=BLv/R 杆受到安培力为 f = BIL=B2 L2v/R 根据牛顿第二定律 F - f =ma 联立解以上各式 得 F=ma+ B2 L2at / R 由图线上取两点： t=0 F=1N t=30s F=4N 代入上式 ma=1 4=ma+0.01×30a 解得a=10m/s2 m=0.1kg

29. a b v a b vt t 0 tb ta 例、如图示，两个光滑斜面的总长度相等、高度也相等，两小球分别由静止从顶端下滑，若小球在图中转折点无能量损耗，则 （ ） A. 两球同时落地 B. b球先落地 C. a球先落地 D.无法确定 B 解：若用公式求解此题很繁琐，应用v-t图分析较简单。 b球下滑的加速度开始大于a球，后来的加速度小于a球. 因为下落高度相等，所以最终速度相等； 因为路程相等， 所以图线所围的面积相等。 v-t图线如图示： 不难看出， tb < ta 所以b球先落地