高考物理二轮专题复习专题五力学和电磁学中的图象问题.doc
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1、二轮专题复习物理(创新版)要点提炼1.常考题型(1)由给定的物理过程选出正确的图象。(2)由给定的图象分析物理过程,求解相应的物理量。2读懂图象三步走第一步,关注横、纵坐标:(1)确认横、纵坐标对应的物理量各是什么。(2)注意横、纵坐标是否从零刻度开始。(3)坐标轴对应的物理量的单位不能忽视。第二步,理解斜率、面积、截距的物理意义:(1)图线的斜率:通常能够体现某个物理量的大小、方向及变化情况。(2)面积:由图线与坐标轴所围图形的面积,一般都能表示某个物理量。如vt图象中的面积,表示位移。(3)截距:图线在纵轴上以及横轴上的截距。第三步,分析交点、转折点、渐近线:(1)交点:往往是解决问题的切
2、入点。(2)转折点:往往表示某个物理量发生突变。转折点两边的图线满足两个不同的关系,对解题起关键作用。(3)渐近线:往往可以利用渐近线求出某物理量的极值。高考考向1力学图象问题命题角度1 运动学图象的理解及应用例1(2018全国卷)(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的变化如图所示。下列说法正确的是()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从t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等解析根据xt图象的物理意义可知,在t1时刻两车的位置相同,速度不相等,乙车的速度
3、大于甲车的速度,A错误;从0到t1时间内,乙车走过的路程大于甲车,B错误;从t1到t2时间内,两车都是从x1位置走到x2位置,两车走过的路程相等,C正确;根据xt图象的斜率等于速度可知,从t1到t2时间内的某时刻,有甲图线的切线与乙图线平行、斜率相同,两车速度相等,D正确。答案CD 1xt图象(1)xt图象(x为位移)只能描述研究对象做直线运动的情况。(2)xt图象“斜率”的绝对值表示速度的大小,正负表示速度的方向。(3)xt图象若为抛物线,说明研究对象做匀变速直线运动,符合表达式xv0tat2。2vt图象(1)vt图象(v为速度)只能描述研究对象做直线运动的情况。(2)vt图象“斜率”的绝对
4、值表示加速度的大小,正负表示加速度的方向。(3)vt图象的“面积”表示相应过程的位移,横轴以上说明位移方向为正方向;横轴以下说明位移方向为负方向。3非常规图象非常规图象若为直线,说明纵轴所代表物理量和横轴所代表物理量间的关系为一次函数关系,可先对研究对象涉及的过程选择合适的规律列出方程,然后变形为图象所描述的一次函数,对比表达式和图线的斜率、截距等即可解决问题,也可把图线上两个特殊点对应的数据代入函数表达式解方程组。备课记录:11(2020广东省佛山市高三二模)从地面上以初速度v0竖直上抛一个小球,已知小球在运动过程中所受空气阻力与速度大小成正比,则小球从抛出到落回地面的过程中,以下其速度与时
5、间关系的图象正确的是()答案D解析物体上升过程中有mgkvma上,则随速度的减小,加速度减小;物体下降过程中有mgkvma下,则随速度的增加,加速度减小;因vt图象的斜率等于加速度,可知图象D符合题意。12(2018全国卷)(多选)甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动,其速度时间图象分别如图中甲、乙两条曲线所示。已知两车在t2时刻并排行驶,下列说法正确的是()A两车在t1时刻也并排行驶Bt1时刻甲车在后,乙车在前C甲车的加速度大小先增大后减小D乙车的加速度大小先减小后增大答案BD解析vt图象中图象与t轴所包围的面积代表运动的位移,两车在t2时刻并排行驶,利用逆向思维并借助于面积可知在t1时刻
6、甲车在后,乙车在前,故A错误,B正确;图象的斜率表示加速度,所以甲车的加速度大小先减小后增大,乙车的加速度大小也是先减小后增大,故C错误,D正确。13(2020湖北省七市州教科研协作体高三(下)5月联合考试)为检测某新能源动力车的刹车性能,现在平直公路上做刹车实验,如图所示是某动力车在刹车过程中位移和时间的比值与t之间的关系图象,下列说法正确的是()A动力车的初速度为20 m/sB刹车过程中加速度大小为5 m/s2C刹车过程持续的时间为12 sD从开始刹车时计时,经过8 s,该车的位移大小为60 m答案B解析由图可得数值关系:2.5t30,根据匀变速直线运动的位移时间公式xv0tat2,得at
7、v0,对比可得v030 m/s,a5 m/s2,即动力车的初速度为30 m/s,刹车过程中加速度大小为5 m/s2,故A错误,B正确;刹车过程持续的时间为t0 s6 s,故C错误;从开始刹车时计时,经过6 s,该车就已停止,则经过8 s,该车的位移大小为x0t06 m90 m,故D错误。命题角度2 动力学中的图象分析例2(2019全国卷)(多选)如图a,物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。t0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图b所示,木板的速度v与时间t的关系如图c所示。木板与实
8、验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由题给数据可以得出()A木板的质量为1 kgB24 s内,力F的大小为0.4 NC02 s内,力F的大小保持不变D物块与木板之间的动摩擦因数为0.2解析木板和实验台间的摩擦忽略不计,由题图b知,2 s后物块和木板间的滑动摩擦力大小F摩0.2 N。由题图c知,24 s内,木板的加速度大小a1 m/s20.2 m/s2,撤去外力F后的加速度大小a2 m/s20.2 m/s2,设木板质量为m,根据牛顿第二定律,24 s内:FF摩ma1,4 s以后:F摩ma2,解得m1 kg,F0.4 N,A、B正确。02 s内,Ff,由题图b知,F随时间是均匀增加
9、的,C错误。因物块质量不可求,故由F摩m物g可知动摩擦因数不可求,D错误。答案AB 当图线为几段不平滑连接的直线或曲线时,一般需要分段分析。一般来说,每段对应不同的过程,应用不同的物理规律。备课记录:21(2020广东省汕头市高三第一次模拟考试)(多选)如图甲,固定在竖直面内的光滑圆形管道内有一小球在做圆周运动,小球直径略小于管道内径,管道最低处N装有连着数字计时器的光电门,可测球经过N点时的速率vN,最高处M装有力传感器,可测出球经过M点时对管道的作用力F(竖直向上为正),用同一小球以不同的初速度重复试验,得到F与v的关系图象如图乙,c为图象与横轴交点的横坐标,b为图象延长线与纵轴交点的纵坐
10、标,重力加速度为g,则下列说法中正确的是()A若小球经过N点时满足vc,则经过M点时对管道无压力B若小球经过N点时满足vc,则经过M点时对内管道壁有压力C小球做圆周运动的半径为DFb表示小球经过N点时速度等于0答案AC解析由图可知,若小球经过N点时满足vc,则经过M点时对管道无压力,A正确;由图可知,若小球经过N点时满足vcc,则经过M点时对管道的压力为正值,即对外管道壁有压力,B错误;若小球经过N点时满足vc,则在M点时有mgm,由机械能守恒定律可得mvmg2Rmv,联立解得R,C正确;Fb是对实验数据进行处理的结果,实际上v0时小球不能到达M点,故D错误。22(2020湖北省七市州教科研协
11、作体高三(下)5月联合考试)如图甲所示,A、B两个物体靠在一起,静止在光滑的水平面上,它们的质量分别为mA1 kg、mB3 kg,现用水平力FA推A,用水平力FB拉B,FA和FB随时间t变化的关系如图乙所示,则()AA、B脱离之前,A所受的合外力逐渐减小Bt3 s时,A、B脱离CA、B脱离前,它们一起运动的位移为6 mDA、B脱离后,A做减速运动,B做加速运动答案C解析由图乙可知当各物理量都取国际单位时,有数值关系:FA93t,FB33t,在A、B脱离之前,整体受力向右,且大小不变,恒定为FAFB12 N,匀加速运动的加速度a m/s23 m/s2,则A、B脱离之前,A所受的合外力不变,故A错
12、误;脱离时A、B加速度相同,且A、B间弹力为零,有3 m/s2,解得t2 s,故B错误;A、B脱离前,它们一起运动的位移为xat2322 m6 m,故C正确;A、B脱离后的1 s内,A仍然受到向右的推力,所以A仍然做加速运动,在t3 s后A不受推力,A将做匀速直线运动,物体B一直受到向右的拉力而做加速运动,故D错误。命题角度3 与能量相关的图象分析例3(2020全国卷)(多选)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑,其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线、所示,重力加速度取10 m/s2。则()A物块下滑过程中机械能不守恒B物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C物块
13、下滑时加速度的大小为6.0 m/s2D当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J解析物块下滑5 m的过程中,重力势能减少30 J,动能增加10 J,增加的动能小于减少的重力势能,所以机械能不守恒,A正确。斜面高h3.0 m、长L5.0 m,则斜面倾角的正弦值sin 0.6;物块在斜面底端的重力势能为零,则在斜面顶端的重力势能为mgh30 J,可得物块的质量m1.0 kg;物块下滑5 m的过程中,由功能关系可知,机械能的减少量等于克服摩擦力做的功,即mg cos L20 J,可求得0.5,B正确。由牛顿第二定律,有mg sin mg cos ma,可求得a2.0 m/s2,C错误。当物块下滑2.
14、0 m时,重力势能减少12 J,动能增加4 J,所以机械能损失了8 J,D错误。答案AB 对于与能量相关的图象问题,关键是在动力学分析的基础上,结合功能关系或能量守恒定律等对图象进行分析求解。经常用到的功能关系有:W合Ek,WGEpG,W弹Ep弹,W其他E机。由功能关系可得出结论:Ex图象斜率的绝对值表示W对应力的大小。备课记录:3(2020江苏高考)如图所示,一小物块由静止开始沿斜面向下滑动,最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接,且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中,物块的动能Ek与水平位移x关系的图象是()答案A解析设斜面倾角为,物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数分
15、别为1、2。物块在斜面上运动时,根据动能定理有mgx tan 1mg cos Ek0,整理可得Ek(mg tan 1mg)x,即在斜面上运动时,物块的动能Ek与x成线性关系;设物块到达斜面底端时动能为Ek0,水平位移为x0,物块在水平地面上运动时,根据动能定理有2mg(xx0)EkEk0,整理可得Ek2mgxEk02mgx0,即在水平地面上运动时,物块的动能Ek与x也成线性关系。综上分析可知A正确。高考考向2电磁学图象问题命题角度1 电场中的图象分析例4(2020四川省遂宁市普通高中高三(下)三诊模拟)(多选)在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定正电荷QA、QB,两电荷的位置坐标
16、如图甲所示。若在A、B间不同位置放置一个电荷量为q的带电滑块C(可视为质点),滑块的电势能随x变化关系如图乙所示,图中xL点为图线的最低点。现让滑块从x2L处由静止释放,下列有关说法正确的是()A滑块在xL处的速度最大B滑块一定可以到达x2L点处Cx0和x2L处场强大小相等D.固定在A处和B处的电荷的电荷量之比为QAQB41解析滑块C受重力、支持力和电场力,其中重力和支持力在竖直方向且平衡,滑块C所受的合外力为电场力,则电势能与动能之和保持不变,由图乙可知,滑块在xL处电势能最小,则在xL处的动能最大,速度最大,A正确;由图乙可知,滑块在x2L处的电势能大于在x2L处的电势能,又因滑块从x2L
17、处由静止释放,故滑块不能到达x2L处,B错误;滑块在xL处电势能最小,即正电荷QA、QB在xL处的电场强度等大反向,有,解得QAQB41,所以x0和x2L处场强大小分别为E0,E2L,C错误,D正确。答案AD 几种常见图象中的常用解题规律(以下表格中涉及的x坐标轴沿电场线所在直线)Epx图象Epx图象斜率的绝对值表示电场力的大小,可以根据斜率绝对值的变化判断出电场力大小的变化,进而判断场强E大小的变化。图象斜率的正负表示电场力的方向,由斜率正负的变化可以判断电场力方向以及场强方向的变化。由Epx图象的总体变化情况可判定电场力做功情况。比如:Ep增大,则F电一定做负功,反之做正功Ex图象反映了电
18、场强度随位移变化的规律。E0表示场强沿x轴正方向;E0知,MN减速,且随v减小,I2减小,a减小,I2与v成正比,故I2随t减小得越来越慢,直至匀速,这时I2I1,It图象如图D所示。答案AD 1解决电磁感应图象问题的“三点关注”(1)关注图象所描述的物理量,明确各种“”“”的含义。(2)关注变化过程,看电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图象变化相对应,一般进磁场或出磁场、磁通量最大或最小、有效切割长度最大或最小等是分段的关键点。(3)关注大小、方向的变化趋势,看图线斜率、图线的曲直是否和物理过程对应。2解决电磁感应问题的两种方法(1)函数法根据题目所给条件定量地写出两个物理量之
19、间的函数关系,然后由函数关系对图象作出分析和判断,这未必是最简捷的方法,但却是最准确有效的方法。(2)排除法定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是物理量的正负,排除错误的选项。有不少题目优先判断方向对错会起到意想不到的效果。备课记录:5. (2020贵州省贵阳市高三下学期3月调研考试)(多选)一正三角形导线框ABC(高度为a)从图示位置沿x轴正向匀速穿过两匀强磁场区域。两磁场区域磁感应强度大小均为B、方向相反、垂直于xOy平面、宽度均为a。下列反映感应电流I(以逆时针方向为电流的正方向)、AB边所受安培力(以向右为正方向)与线框移动
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