高三物理图象问题专题复习(4)

高三物理图象问题专题复习

⑴在左下框中画出实验电路图。 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0 — 10 Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干。 ⑵在右图中画出小灯泡的U – I 曲线。

U(A)

⑶如果将本题中的小灯泡接在电动势是1.5V，内阻是2.0 Ω的电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第⑵小题的方格图中）

【解析】⑴分压器接法（如下图所示）。⑵如下图所示。⑶作出电源的U＝E－Ir图线，该图线与小灯泡的U – I 曲线相交于一点，由此可得小灯泡工作电流为0.35 A，工作电压为0.80 V

【说明】学生在实验复习中已基本掌握，而第⑶问则对实验数据的处理进行了拓展、延伸，对小灯泡的实际功率无计算公式，只能在小灯泡的伏安特性曲线上画出电池的U—I图线，然后找出两曲线的交点，从而确定此时灯泡的工作状态，得到实际工作功率。这考查了学生对小灯泡的伏安特性曲线的理解和实验数据处理的能力。同时也要深入理解图线交点与电路工作状态的对应关系。

通过画电源的U-I图，找到两图线的交点是解决此问题的关键所在！

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4、截――横纵截距的物理意义，

截距是图线与两坐标轴的交点所代表的坐标数值，该数值具有一定的物理意义。如下右图为左图情景中杆的速度v与拉力F的关系图，图线在横轴上的截距表示杆所受到的阻力。同样要注意弹簧的弹力图象、路端电压--电流图象、光电效应中光电子最大初动能—光照频率图象等等的截距表示的物理意义。

经验与技巧：结合具体情景，有时从量纲可以快速判断横纵截距的含义。

v

例7（2009年上海卷22）．如图（a），质量m＝1kg的物体沿倾角 ＝37 的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图（b）所示。求： （1）物体与斜面间的动摩擦因数 ；

a

（2）比例系数k。（sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2） 【解析】 （1）对初始时刻：mgsin － mgcos ＝ma0 ①， 2

由右图读出a0=4 m/s代入①式， －1

gsin －ma解得： ＝ ＝0.25；

gcos

（2）对末时刻加速度为零：mgsin － N－kvcos ＝0 ②，又N＝mgcos ＋kvsin ③，

mg（sin － cos ）

由右图得出此时v=5 m/s代入②③式解得：k＝＝0.84kg/s。

v（ sin ＋cos 例8（2009年全国卷Ⅱ）17．图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3 的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8V。则该电路可能为

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A

B C D

答案B

【解析】本题考查测电源的电动势和内阻的实验。由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6V，内阻为0.5Ω。此电源与三个均为3 的电阻连接成电路时测的路端电压为4.8V，A中的路端电压为4V，B中的路端电压约为4.8V。C中的路端电压约为5.7V，D中的路端电压为5.4V。正确选项：B。

5、斜――图线上某点切线斜率的物理意义

物理图象的斜率代表两个物理量增量的比值，其大小往往代表另一物理量值。如S t图象的斜率为速度，v t图象的斜率为加速度、电场力F―检验电荷q图象斜率是电场强度、电容器Q―U图象斜率是电容等等。若某些量是定值，根据线性图线的特点，可以推理出一些有用结论，比如弹簧k＝F/X=ΔF/ΔX，C=Q/U=ΔQ/ΔU，R=U/I=ΔU/ΔI等等。

当要比较两物体的速度和加速度时，作图象往往会有“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫”的感觉。

例9（2009年江苏卷9）．如图所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法中正确的有

A．当A、B加速度相等时，系统的机械能最大

A FB．当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大 C．当A、B的速度相等时，A的速度达到最大

D．当A、B的速度相等时，弹簧弹性势能最大

【解析】答案：BCD。处理本题的关键是对物体进行

受力分析和运动过程分析，使用图象处理则可以使问

题大大简化。对A、B在水平方向受力分析如图，F1

为弹簧的拉力。两物体运动的v-t图象如图，由图可知

正确答案。

例10（2009年江苏卷8）．空间某一静电场的电势 在x轴上分布如图所示，x

轴上两

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点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx，下列说法中正确的有 A．EBx的大小大于ECx的大小 B．EBx的方向沿x轴正方向

C．电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大

D．负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功，

后做负功 答案：AD。

【解析】本题的入手点在于如何判断EBx和ECx的大小，因为

－x图中斜率为沿x方向的E，可见EBx>ECx，A项正确；同理可知O点场强最小，电荷在该点受到的电场力最小，C项错误；沿电场方向电势降低，在O点左侧，EBx的方向沿x轴负方向，在O点右侧，ECx的方向沿x轴正方向，所以B项错误，D项正确。

6、割――割线的物理意义

有的物理图象中，图线上某点与坐标零点的割线的斜率才有意义，而该点的切线斜率没有意义，比如描绘小灯泡的伏安曲线。

前述例3（2009年福建卷19）

⑴分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图 （填“甲”或“乙”）

⑵在方格纸内画出小灯泡的U—I曲线。分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而 （填“变大”、“变小”或“不变”）

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⑶如图丙所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3V的电源上。已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍，则流过灯泡b的电流约为 A。

【解析】⑴由小灯泡 U—I关系的实验数据可得，电路中灯泡两端的电压可调为0，只有甲电路具有此功能，而乙图的电路不具此功能。故确定实验电路为甲。

⑵U—I曲线如右图所示，由所做出的U—I曲线知，曲线上各点与原点连线的斜率越来越大，说明灯泡的电阻越来越大。 ⑶设b中的电流为I，依题意知a中的电流为3I，由Ua 3IRa，

Ub IRb，Ua Ub E及Rb Ra，可估计Ua

从曲线上得此时Ib 0.07A。

3

E 2.25V。4

7、面――图象中图线与坐标轴所围面积的物理意义

有些物理图象的图线与横轴所围的面积的值，它常代表另一个物理量的大小。如v t

F t图中，图线与t轴所夹的面积代表位移，F s图象中图线与s轴所夹的面积代表功，

i t图象中图线与t s图象中图线与t轴所夹的面积代表冲量，

图象中图线与s轴所夹的面积代表了时间等，端电压－电流图的面积是功率。

例12（2009年海南卷7）．一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，合外力方向不变，大小随时间的变化如图所示。设该物体在t0和2t0时刻相对于出发点的位移分别是x1和x2，速度分别是v1和v2，合外力从开始至t0时刻做的功是W1，

从t0至2t0时刻做的功是W2，则

2F A．x2 5x1 v2 3v1 B．x1 9x2 v2 5v1

C．x2 5x1 W2 8W1 D．v2 3v1 W2 9W1

F1

v

答案：AC

【解析】根据F-t图像面积意义和动量定理有mv1=F0t0， mv2= F0t0+2F0t0，则v2 3v1；应用位移公式知x1＝

v1v vv

t0、x2＝12t0＋1t

0，则

222