2019屆高考物理二輪復習 第二部分 熱點訓練三 圖像問題.doc

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熱點三　圖像問題 物理圖像能形象地表達物理規(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，是新課標高考命題中的熱點和重點，有以選擇題為主的運動學圖像、電場圖像、電磁感應圖像，也有以計算題為主的動力學圖像，還有以實驗題考查為主的數(shù)據(jù)處理圖像等，主要考查對圖像的理解、選擇、變換、描繪及應用。 考向一　力學圖像 　一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運動，運動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1 A．汽車的功率 B．汽車行駛的最大速度 C．汽車受到的阻力 D．汽車運動到最大速度所需的時間 [解析]　由F－Ff＝ma、P＝Fv可得a＝－，由a－圖像可知，＝k＝40 m2s－3，可求出汽車的功率P，由a＝0時＝0.05 m－1s，可得汽車行駛的最大速度vm＝20 m/s，再由vm＝，可求出汽車受到的阻力Ff，但無法求出汽車運動到最大速度所需的時間。 [答案]　D 考向二　電磁學圖像 　一個面積為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，磁感應強度為B1，圓形金屬框與兩根水平的平行金屬導軌(兩導軌相距L、電阻不計)相連接，導軌間有垂直導軌平面豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B2，一電阻為r的導體棒垂直放在導軌上且與導軌良好接觸，當磁感應強度B1隨時間t按圖乙所示規(guī)律變化時，導體棒在水平外力F的作用下始終不動，規(guī)定外力水平向右為正，磁場方向垂直紙面向里(豎直向下)為正，不計一切摩擦，則在0～5 s內(nèi)外力F隨時間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，所以施加的水平外力與安培力始終等大反向，即F＝F安＝B2IL，由題圖乙知0～1 s內(nèi)恒定，由楞次定律知回路中產(chǎn)生的感應電流為逆時針方向，由左手定則知導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定律知I＝＝是恒定的，即水平外力大小恒定，由題圖乙知在2～3 s內(nèi)是0～1 s內(nèi)的2倍，所以由電流的表達式及安培力表達式得A正確，D錯誤。 [答案]　A 考向三　實驗中的圖像 　某實驗小組用下列器材及圖3甲所示的電路測定電源電動勢E和內(nèi)電阻r。 器材：電阻箱R(阻值范圍0～999.9 Ω)；電壓表V(量程0～3 V，內(nèi)阻約為3 kΩ)；定值電阻(R0＝5 Ω)；開關(guān)、導線若干。 圖3 (1)請根據(jù)圖甲的電路圖，在圖乙中畫出連線，將實線圖補充完整。 (2)實驗時，改變電阻箱R的值，記錄下電壓表的示數(shù)U，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖丙中描出了對應的點，請在圖中畫出－圖線。 (3)由在圖丙中所描的圖像求出電源的電動勢E＝______V(保留兩位有效數(shù)字)，內(nèi)電阻r＝______Ω。 [解析]　(1)實物連線(注意正、負極)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E＝U＋(r＋R0)，化簡得＝＋，由圖乙知圖線在縱軸上的截距為0.35 V－1，斜率為2.0 ΩV－1，即＝0.35 V－1，≈2.0 ΩV－1，所以電源E≈2.9 V，r＝0.8 Ω。 [答案]　(1)見解析圖甲　(2)見解析圖乙 (3)2.9　0.8 1.(2018全國卷Ⅰ)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)處于靜止狀態(tài)?，F(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動。以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧恢復原長前，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kx0＝mg 剛加速時(x＜x0)，F(xiàn)＋k(x0－x)－mg＝ma，F(xiàn)＝ma＋kx，故A正確，BCD錯誤。 答案　A 2．(多選)如圖5甲所示，足夠長的木板B靜止于光滑水平面上，其上放置小滑塊A，木板B受到隨時間t變化的水平拉力F作用時，用傳感器測出木板B的加速度a，得到如圖乙所示的a－F圖像。已知重力加速度g取10 m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則 圖5 A．滑塊A的質(zhì)量為4 kg B．木板B的質(zhì)量為1 kg C．當F＝10 N時木板B的加速度為4 m/s2 D．滑塊A與木板B之間的動摩擦因數(shù)為0.1 答案　BC 3．(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，但具體對應關(guān)系未知，根據(jù)圖像可判斷 圖6 A．PE－U圖像對應圖線a；由圖知電動勢為9 V，內(nèi)阻為3 Ω B．Pr－U圖像對應圖線b；由圖知電動勢為3 V，內(nèi)阻為1 Ω C．PR－U圖像對應圖線c；圖像中任意電壓值對應的功率關(guān)系為PE＝Pr＋PR D．外電路電阻為1.5 Ω時，輸出功率最大為2.25 W 解析　設路端電壓為U，電源電動勢為E，電源內(nèi)阻為r，電源的總功率PE＝E＝－U＋，故PE－U圖像對應圖線a，由題圖知，＝3，＝9，解得E＝3 V，r＝1 Ω，電源內(nèi)部發(fā)熱功率Pr＝(E－U)，故Pr－U圖像對應圖線b，選項A錯誤，選項B正確；輸出功率PR＝U＝－U2＋U，故PR－U圖像對應圖線c，由能量守恒定律知PE＝Pr＋PR，選項C正確；當外電路的電阻等于電源內(nèi)阻r＝1 Ω時，輸出功率最大，最大功率P＝()2r＝2.25 W，選項D錯誤。 答案　BC 4．(多選)如圖7所示，圖甲中M為一電動機，當滑動變阻器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，電動機沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動，不考慮電表對電路的影響，以下判斷正確的是 圖7 A．電路中電源電動勢為3.6 V B．變阻器向右滑動時，V2讀數(shù)逐漸減小 C．電動機的最大輸出功率為0.54 W D．變阻器的最大阻值為36 Ω 解析　在電動機沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動的情況下，沒有機械能輸出，電動機可看成純電阻電路，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機的內(nèi)阻為RM＝4 Ω，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r＝2 Ω，由U2＝E－Ir，利用圖乙中上方的直線上點坐標(0.1,3.4)代入可得E＝3.6 V，A正確。變阻器向右滑動，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。當電動機兩端電壓最大時，電動機的輸出功率最大，P＝U1mI－I2RM＝0.54 W，C正確。變阻器阻值最大時，電路中電流最小，此時I＝0.1 A，變阻器兩端電壓U＝U2－U1＝3 V，由R＝可得變阻器的最大阻值為30 Ω，D錯。 答案　AC 5．實驗室有一待測電阻Rx，阻值約為18 Ω，實驗臺上只擺放以下器材： A．電流表(量程15 mA，內(nèi)阻約為50 Ω) B．電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻約為1 Ω) C．電阻箱(最大電阻99.99 Ω) D．電阻箱(最大電阻999.9 Ω) E．電源(電動勢3 V，內(nèi)阻1 Ω) F．單刀單擲開關(guān)兩個 G．導線若干 (1)甲同學為了進一步精確測量該電阻的阻值，因儀器的限制，故設計了如圖8甲所示的電路圖，現(xiàn)按照以下實驗步驟完成實驗： 　 圖8 ①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； ②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)實驗步驟和實驗器材規(guī)格可知，電流表應選擇________，電阻箱應選擇________(填器材前字母)。 b．根據(jù)實驗步驟可知，待測電阻Rx＝________(用題目所給測量量表示)。 (2)利用圖甲所示的實驗電路，閉合S1、S2，調(diào)節(jié)電阻箱，可測量出電流表的內(nèi)阻RA，乙同學通過調(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 A－1，則電流表內(nèi)阻RA＝________Ω。 解析　(1)因電源的電動勢為3 V，僅閉合S1時，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)電路特點和閉合電路歐姆定律，由步驟①可得E＝I0(r＋R1＋RA＋Rx)，由步驟②可得E＝I0(r＋RA＋R2)，聯(lián)立可得Rx＝R2－R1。 (2)根據(jù)串并聯(lián)電路特點和閉合電路歐姆定律，有E＝I(r＋R＋RA)，可得＝＋R，可知圖像的斜率為，縱軸截距為＝1 A－1，故RA＝2 Ω。 答案　(1)a.A　D　b．R2－R1　(2)　2