高考物理图像问题赏析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇高考物理图像问题赏析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

《考试大纲》中明确指出,考生必须具有阅读图像、描述图像、运用图像解决问题的能力。从近几年的高考情况来看,图像问题出现的频率很高,全国和各省市高考试题中均把物理图像作为重要的考查内容。

本文将对2009年高考中出现的物理图像试题归类整理,并归纳解答此类试题的基本思路和方法,希望对今后的备考有所启示和帮助。

物理图像蕴含的信息,主要体现在图像的坐标原点、纵横坐标轴、截距、斜率、所围面积、图像交点等方面的物理意义。分析图像,不仅要获取图像所反映的物理信息,而且要挖掘图像的隐含条件,把握图像反映的物理量之间的关系,以使问题得以解决。

例1(海南8)甲乙两车在一平直道路上同向运动,v-t其图像如图所示,图中OPQ和OQT的面积分别为S1和S2 (S1

A.若S0=S1+S2,两车不会相遇

B.若S0

C.若S0=S1,两车相遇1次

D.若S0=S2,两车相遇1次

【解析】由图可知甲的加速度a1比乙a2大,在达到速度相等的时间T内两车相对位移为S1。若S0=S1+S2,速度相等时甲比乙位移多S1

【点评】本题属于典型的追及相遇问题,考查了匀加速直线运动、图像的识别辨析能力及运用数学处理物理问题的能力等。解答此类问题的关键是对各自的运动进行独自分析,挖掘隐含条件――速度相等,再结合图形关系或相关的运动学公式即可解决。

根据题目所给的条件,把某些物理量之间的关系,在坐标系中作出或选择正确图像,它能很好地考查学生对物理过程动态特征的理解以及将物理现象转化为图像问题的能力。求解此类题目的方法是,首先要仔细分析物理现象,弄清物理过程,求解有关物理量或分析其与相关物理量之间的变化关系,然后正确描绘或选择图像。

例2(山东17)某物体做直线运动的v-t图像如图甲所示,据此判断图乙(F表示物体所受合力,x表示物体的位移)四个选项中正确的是( )

【解析】由图甲可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动,所以前两秒受力恒定,2s-4s做正方向匀加速直线运动,所以受力为负,且恒定,4s-6s做负方向匀加速直线运动,所以受力为负,恒定,6s-8s做负方向匀减速直线运动,所以受力为正,恒定,综上分析B正确。

【点评】本题考查v-t图像、牛顿第二定律。在v-t图像中倾斜的直线表示物体做匀变速直线运动,加速度恒定,受力恒定。

例3(宁夏19)如图所示,一导体圆环位于纸面内,O为圆心。环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等,方向相反且均与纸面垂直。导体杆OM可绕O转动,M端通过滑动触点与圆环良好接触。在圆心和圆环间连有电阻R。杆OM以匀角速度ω逆时针转动,t=0时恰好在图示位置。规定从a到b流经电阻R的电流方向为正,圆环和导体杆的电阻忽略不计,则杆从t=0开始转动一周的过程中,电流随ωt变化的图像是:

【解析】依据右手定则,可知在0―π/2内,电流方向M到O,在电阻R内则是由b到a,为负值,且大小为I=BL2ω/2R为一定值,π/2―π内没有感应电流,π―3π/2内电流的方向相反,即沿正方向,3π/2―2π内没有感应电流,因此C正确。所以答案为C。

【点评】电磁感应中的图像问题,能综合考查运用楞次定律确定感应电流的方向,运用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小,以及对图像的理解和识别能力,因此成为高考命题的热点之一。

用图像解题可以更直观地观察出整个物理过程的动态特征,在有些情况下运用解析法可能无能为力,但是图像法则会使人豁然开朗。另一方面,在中学物理实验中有很多采用图像处理实验数据,是有效减小试验误差的一种方法,更是探寻研究物理量之间变化规律的有效途径,也是近几年高考的命题方向。

例4(江苏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

B.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,弹簧的弹性势能最大

【解析】处理本题的关键是对物体进行受力分析和运动过程分析,使用图像处理则可以使问题大大简化。对A、B受力分析如上图,依据牛顿第二定律建立方程,对A有F-F1=maA,对B有F1=maB,在整个过程中A的加速度一直减小而B的加速度一直增大,在达到共同加速度之前A的加速度一直大于B的加速度,之后A的加速度一直小于B的加速度。两物体运动的v-t图像如上图,tl时刻,两物体加速度相等,斜率相同,速度差最大,t2时刻两物体的速度相等,A速度达到最大值,两实线之间围成的面积有最大值即两物体的相对位移最大,弹簧被拉到最长;除重力和弹簧弹力外其它力对系统正功,系统机械能增加,tl时刻之后拉力依然做正功,即加速度相等时,系统机械能并非最大值。所以答案为BCD。

【点评】构造一个图像分析物理过程,可以使某些题(特别是选择题)在进行定性分析时,如能借助图像分析物理过程,常能使复杂问题变得简单,解题过程变得简捷,达到“事半功倍”的效果。

例5(江苏11)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。

(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s2(结果保留两位有效数字)。

(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:

请根据实验数据作出a-F的关系图像。

(3)根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点,请说明主要原因。

【答案】(1)0.16(0.15也算对) (2)(见图) (3)未计入砝码盘的重力

【解析】(1)处理匀变速直线运动中所打出的纸带,求解加速度用公式x=at2,连续两点的时间间隔为t=0.1s,x=(3.68-3.52)×10-2m,带入可得加速度a=0.16m/s2。

(2)根据图中的数据,合理的设计横纵坐标的刻度值,使图线倾斜程度太小也不能太大,以与水平方向夹角45°左右为宜。由此确定F的范围从0设置到1N较合适,而a则从0到3m/s2较合适。设好刻度,根据数据确定个点的位置,将个点用一条直线连起来,延长交与坐标轴某一点。如下图所示。

(3)图线与纵坐标相交而不过原点,该交点说明当不挂砝码时,小车仍有加速度,即绳对小车仍有拉力,从此拉力的来源考虑很容易得到答案,是因为砝码盘的重力。

【点评】利用图像法处理和分析实验数据,在高考要求的实验,几乎每个实验都或多或少地涉及到图像的应用,应用主要体现在求未知物理量和误差分析两方面,定量计算的图像仅限于直线型图像。

总之,图像和文字叙述、表达式一样,可以描述物理概念和物理规律,平时加强三者之间的联系,多练习。图像问题中,识图、作图和用图在很多时候相互联系、相互依存,它们更应该是一个完整的统一体。