1、1专题十 初中物理图像题考法及其解答技巧利用图像分析处理物理问题是一种科学方法，各个版本物理教材在研究物理规律时，通过实验数据可以得到图像，这个图像能直观形象的给出两个物理量之间的关系，结合物理公式就能知道其它量的数值。物理学科的力电热光知识体系的问题都离不开图像法。每年全国各地每年中考试题里都含有图像题，重视图像法解决物理问题是毕业班学生提高成绩的不可忽视的创新举措。一、物理图像题考什么与怎样考1中考考什么对于图像类问题，主要考察温度时间图像；路程时间图像、速度时间图像；质量体积图像；电流电压图像、电阻温度图象、电阻压力图象；压强深度图像；像距物距图像；力时间图像；浮力深度图像；大气压高度图
2、像等的认识和理解。从而让学生在深层次上掌握图像和物理规律间的内在联系。利用物理图象比较物理量、根据规律选择图象、利用图象获取信息、利用图象进行计算、绘制图象等。利用图像处理物理问题是课程标准所要求的一种研究物理规律的方法。是考试说明强调的每年必考的知识点。2中考怎么考图像问题涵盖面广，在选择题、填空题、分析简答题、实验与探究题、综合题中都能经常遇到图像问题，要高度重视。解答图象题的总纲领是：先搞清楚图象中横坐标、纵坐标所表示的物理量；弄清坐标上的分度值；明确图象所表达的物理意义，利用图象的交点坐标、斜率和截距及图象与坐标轴所包围的面积等，进行分析、推理、判断和计算；根据图象对题目中的问题进行数
3、据计算或做出判断性结论。河北省在中考试卷中，每年都在最后两道大题其中的一道题里出现一个涉及利用图象提供信息的计算题。分值可观，加强训练。二、用图像法解决物理问题基本思路解答图象题的总纲领是：先搞清楚图象中横坐标、纵坐标所表示的物理量；弄清坐标上的分度值；明确图象所表达的物理意义，利用图象的交点坐标、斜率和截距及图象与坐标轴所包围的面积等，进行分析、推理、判断和计算；根据图象对题目中的问题进行数据计算或做出判断性结论。我省各地市在中考试卷中，每年都在最后两道大题其中的一道题里出现一个涉及利用图象提供信息的计算题。分值可观，加强训练。三、运用物理图像解决力热电光问题实例解析1.从图象中获取有用信息
4、，巧用图像的面积解决力学问题。【例题 1】小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力 F 与绳子自由端移动的距2离 s 的关系图像如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为 85%，每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。求：（1）物体在空中上升 1 m，小雨做的功是多少？（2）每个滑轮的重力是多少？（3）物体的密度是多少？答案：（1）物体在空中上升 1 m，小雨做的功是 800 J；（2）每个滑轮的重力是 60 N；（3）物体的密度是 1.7103 kg/m3。解析：能根据图像分析出物体在空中运动时的大小和在拉力方向上移动的距离；能根据图像分析出物体没有露出
5、水面之前拉力的大小。（1）由图乙可知，绳子自由端移动的距离为 04 m 时，拉力为 100 N 不变，此时物体没有露出水面，46 m 时，物体开始逐渐露出水面，拉力不断增大，68 m 时拉力为 200 N 不变，此时物体完全离开水面，故物体在空中匀速上升过程中受到的拉力 F=200 N，由图可知， n=4，所以绳子自由端移动的距离 s=nh=41 m=4 m，小雨做的功是 W=Fs=200 N4 m=800 J。（2）根据 = W 有用 /W 总 得，物体在空中上升 1 m 做的有用功W 有用 = W 总 =85%800 J=680 J，根据 W=Gh 可得，物体的重力G= W 有用 /h=6
6、80 N，根据 F=（ G+G 动 ）可得，2 G 动 =4F G=4200 N680 N=120 N，所以每个滑轮的重力为 1200N/2=60 N。（3）物体没有露出水面之前受到的拉力为 F=4100 N=400 N，重力 G=680 N，2 个动滑轮的重力为 120 N，所以，物体完全浸没时受到的浮力F 浮 =G+2G 动 F=680 N+120 N400 N=400 N，3根据 F 浮 = 水 gV 排 可得物体的体积V=V 排 = F 浮 / 水 g=4102 m3，物体的质量 m=680N/10N/kg=68 kg，则物体的密度 =m/v=1.7103 kg/m3。【例题 2】放在
7、水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力 F 的作用，F 的大小与时间 t 的关系和物块速度 与时间 t 的关系如下左图和右图所示。已知物块运动时受到的摩擦力是重力的 0.4 倍，取vg10m/s 2。由此两图线可以知道 下列结论错误的是 （ ）A物块的质量为 m0.5kg，物块运动时受到的摩擦力为 f=2N；B物块在 4s6s 时间内水平推力做功为 16J；C物块 02s 时间内在 1N 的水平推力作用下，处于静止状态；D物块 2s4s 时间内的平均速度大小为 4m/s。答案： D解析：巧用图像的面积解决力学问题。本题关键点在于用速度时间图像与横轴围成的面积等于变速运动的物体在一定时间内运
8、动的路程。根据图像可以获得以下相关信息：0 至 2s 时间内物块在 1N 的水平推力作用下静止，所以 C 结论正确；4s至 6s 时间内在 2N 的水平推力作用下，做匀速直线运动，F=f=0.4mg=2N ，m=0.5kg.所以结论 A 正确；由于 F=2N,s=vt=4m/s2s=8m, 水平推力做功 W=Fs=2N8m=16J,所以 B 结论正确；2s 至 4s 时间内做变速直线运动，初中阶段涉及平均速度，求解办法是利用 V=s/t。这时的路程 s 就是速度时间图像上的图线与横轴围成的三角形面积的数值。s=24/2=4V=s/t=4m/2s=2m/s,所以 D 项结论错误。2. 巧用从图象
9、中获取的有用信息，结合物理规律解决热学问题。【例题 3】如图所示是某小组绘制的海波熔化时温度随时间变化规律的图像。由图像可知海波的熔点是_，熔化过程经历了_分钟。由此图像发现熔化时间过短，不易观察熔化过程，请你为此提4出改进方法：_。答案：48，1。增加海波质量（或将酒精灯的火焰调小） 解析：此题通过考查海波的熔化图象，考查了学生对晶体熔化特点的掌握，并能够从熔化图象中总结出相关信息，考查了学生对熔化图象的综合分析由图象可以看出，熔化过程中出现一段温度恒定的时间段，这是晶体的典型特征，根据常识可判断海波是晶体晶体在熔化过程中温度保持不变，这个温度就是晶体的熔点；减慢加热的过程，或增加海波的质量
10、、将酒精灯的火焰调小均可使熔化的时间变长。由图知，海波从第 4 到第 5 分钟，也就是利用 1 分钟时间，温度保持 48不变，所以海波是晶体，其熔点为 48，实验过程中若想要增长熔化时间，可采取的方法有：多加些海波（或将酒精灯的火焰调小）等。【例题 4】某物理兴趣小组的同学，用煤炉给 10kg 的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在 6min 内完全燃烧了 2kg 的煤，水的比热容为 4.2103J/（kg） ，煤的热值约为 3107J/kg。求：（1）煤完全燃烧产生的热量；（2）经过 6min 时间加热，水所吸收的热量；（3）煤炉烧水时的热效率。答案：（1）6
11、10 7J（2）2.5210 6J（3）4.2%。解析：经过 6min 时间加热，水所吸收的热量求解办法就是利用吸收热量公式。Q 吸 =cm 水 （tt 0） 。题中质量、比热已知。初温、末温根据图像就可获得。所以从图像获得初温、末温是突破难点的关键。温度/时间/min0 2 4 6205070805（1）燃料完全燃烧产生的热量：Q 放 =m 煤 q=2kg3107J/kg=6107J（2）从图像分析知道经过 6min 时间加热，水的温度从 20升高到 80. 水的质量 10kg，水的比热容为 4.2103J/（kg） ，根据吸收热量公式得到水所吸收的热量：Q 吸 =cm 水 （tt 0）=4
12、.210 3J/（kg）10kg60=2.5210 6J（3）煤炉烧水时的热效率： 672.511%04.2%J吸放3.从图象中获取相关的信息，巧用图像截距解决电学问题【例题 5】如图甲所示的电路，在滑动变阻器 R2的滑片 P 从 B 向 A 滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是AR 1的阻值是 20B当电流表的示数是 0.4A 时，R 2接入电路的阻值是 30C电源电压是 16V D该电路的最大电功率为 7.2W答案：A解析：抓住图线在横轴上的截距的物理意义，结合欧姆定律建立方程是解决本题关键。本题考点是属于中考必考点。考点是欧姆定律和电功率。横坐标是电
13、流表示数，纵坐标是对应电流表示数时电压表的读数。图像是电压表与电流表示数的变化关系的反映。图线在横轴上的截距 I=0.9A，这时电压表读数为 0.表示甲图中滑动变阻器滑片在 A 端，有：U=0.9R1 .(1)图线在纵轴上的截距，表示电流表示数为 0，电压表的读数，也就等于电源电压 U。但图像没有画出在纵轴上的截距，所以要想求出 U 和 R1，只需再列出一个含有 U 和 R1的等式，和（1）联立，即可解出。滑片在 B 端时，电流表示数为 0.2A，电压表示数为 14V。有：U=0.2 R 1 +14V(2)解得 R1 =20，电源电压 U=18V.I/A0.2 0.4 0.6 0.8 1.04
14、812160U/V图乙图甲AR1 PA BSR2V6当电流表的示数是 0.4A 时，电压表读数为 10V，R 2接入电路的阻值是 25.根据 P=UI 知道。U 一定，I 最大时，电路电功率最大。电路电阻最小，也就是滑动变阻器接入电路阻值为0.这时最大电流 Im=0.9A。 Pmax=U I m=18V0.9A=16.2W综合分析得到正确结果选 A。【例题 6】如图甲所示是某电器中的一个电路， R 是热敏电阻，其阻值随温度变化的图象如图乙所示；电源电压 U 保持不变， R0为定值电阻。闭合开关电路工作时，随着工作环境温度的升高，电压表的示数_（选填“变大” 、 “变小”或“不变” ） ；电路消
15、耗的电功率的表达式 P=_（用题中所给字母表示） ；已知当温度为 40时，定值电阻与热敏电阻的阻值相等，则温度由 40上升到 100时，定值电阻 R0先后消耗的电功率之比是_。答案：变大； ；9:1620UR解析：抓住图像的特点，分别找出温度由 40、100时，热敏电阻的阻值，结合已知条件确定定值电阻R0的阻值，欧姆定律公式和电功率公式分别把前后温度不同时定值电阻消耗的电功率，用数学表达式表示出来，然后就很容易求出比值。由乙图可知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故由欧姆定律可得电路中电流增大，由欧姆定律得，R 0两端的电压增加，即电压表示数增大。电路总电阻为 R 总 =R+R0，根据 P=U
16、2/R 总 得电路总的电功率 P=U2/（R+R 0）当温度为 40时，定值电阻与热敏电阻的阻值相等，即 R1=R0=200 定值电阻消耗的电功率 P1=I12R0= U2R0/（R 1+R0） 2= 200U2/（400） 2=U2/800100时，热敏电阻的阻值 R=100 R 0=200 这时定值电阻消耗的电功率 P2=I22R0= U2R0/（R 2+R0） 2=200U2/（300） 2=2U2/900则温度由 40上升到 100时，定值电阻 R0先后消耗的电功率之比是P1：P 2= U2/800：2 U2/900=9:1674.从图象中获取相关的信息，结合规律解决光学问题。【例题
17、7】小明在探究“物距和物高一定时，物体经小孔所成像的高度和像距的关系”时，所用的实验器材有：用发光二极管做成的物体、有小孔的方纸板、用半透明塑料膜做成的屏、量程为 030 cm 的直尺。实验装置的示意图如图所示。（1）该实验应该在较_（选填“亮”或“暗” ）的环境下进行。（2）记录的实验数据如下表，请在方格纸上画出像高与物距的关系图像。实验次数 1 2 3 4 5 6物距 u/cm 相同物高 h1/cm 相同像距 v/cm 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 24.0像高 h2/cm 2.0 4.1 6.0 8.0 9.9 12.0（3）根据图像，得出的探究结论是：_。（4）另一名同
18、学在做实验时，更换了部分实验器材，其实验装置的示意图如图所示。外筒（足够长）用不透明的材料制成，左端开有小孔；内筒（内径约 14 cm）的筒壁用不透明的材料制成，左端用半透明塑料膜做屏，并可以在外筒中自由地拉出或推入，其他器材不变。和小明使用的装置相比较，请说出该同学用这样的装置做实验的好处和不足（各写一条即可） 。好处_；不足_。答案：（1）暗（2）如图所示（3）物距和物高一定时，物体经小孔所成的像的高度与像距成正比（4）方便改变像距 像高不方便测量8解析：正确分析像距和像高的关系是本题的关键，当第一组数据确定后，看第二组数据、第三组数据、第四组数据。 。 。 。 。 。第六组数据的像距是是
19、开始 2 倍、3 倍、4 倍。 。 。 。 。6 倍时，对应的像高也近似是开始像高的 2 倍、3 倍、4 倍。 。 。 。 。 。6 倍。这样就得出了物距和物高一定时，物体经小孔所成的像的高度与像距成正比。（1）发光二极管在明亮的环境下对比度降低，成像不清楚，实验时应该在较暗的环境好。（2）以像距数据为横坐标，对应的物距数据为纵坐标，描点，用平滑的曲线将各个点连接起来。（3）根据表格数据知道，像的高度随像到小孔的距离增大而增大，且像的高度与像到小孔距离的比值是一个定值。（4）左端用半透膜塑料膜做屏，可以在外筒自由推入或者拉出，也就是说可以方便改变像距。但测量高度不太方便。【例题 8】如图所示是
20、某凸透镜成实像时，像距 v 和物距 u 的关系图像。分析图像中有关数据可知 （ ）A该凸透镜的焦距为 10cm B当物距 u=30cm 时，像距 v=15cmC物距增大时，像距也增大 D当物距 u=15cm 时，成的是缩小的像答案：A解析：抓住关键点，即 u=20cm 时，v=20cm。这时 u=v=2f=20cm，解出 f=10cm.收集信息和处理信息能力的试题是今后中考的热点。是创新能力培养的重要举措。本题考查凸透镜成像的规律以及运用图像给出的信息解决问题的能力。A由图象可知，u=v=2f=20cm，所以凸透镜的焦距是 10cm，故 A 正确；10 20203030101515u/cmv/
21、cm9B当物距 u=30cm2f=20cm 时，2fvf，即 20cmv10cm，故 B 错误；C凸透镜成实像时，物距增大时像距减小，故 C 错误；D当物距 u=15cm，此时 2fuf，成倒立放大的实像，故 D 错误5.从图象中获取相关的信息，结合规律解决综合问题。【例题 9】如图所示，是我们常见的图象，这种图象如果在横纵坐标加上适当的物理量及单位，可以用来描述 （ ） A.弹簧的伸长与弹簧所受拉力的关系B.通电导体的电阻与其两端电压的关系C.物体所受重力与质量的关系D.匀速直线运动中路程与时间的关系答案：ACD解析：本题考查不同量之间的关系，理解图象中物理量之间的比例关系是解题的关键。从图
22、象上可以看出，该图象反应的物理量之间成正比关系，然后根据各选项之间的关系选择即可由图象可知，横坐标表示的物理量和纵坐标表示的物理量是成正比的关系；A.在弹性限度内，弹簧的伸长与弹簧所受拉力成正比，可以用该图象描述；B.电阻是导体本身的一种性质，与其两端电压无关，不能用该图象描述；C.物体的重力和质量成正比，可以用该图象描述；D.匀速直线运动的物体，速度是一定值，路程和时间成正比，可以用该图象描述四、与图像有关的和中考难度一致的精品训练试题（含答案）1.在“比较不同物质吸热能力”的实验中，将甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内，用相同的电加热器同时加热记录相关数据，并绘制出如图所示的图象
23、 （不计热量损失）,则（ ）温度/甲乙时间/min806040200 5 20151010A.实验时，选用初温和质量均相等的甲、乙两种液体B.加热 10min，甲吸收的热量大于乙吸收的热量，C.甲液体的沸点是 60D.乙液体的比热容是甲液体比热容的 2 倍答案：ABD2如图甲所示，长方体实心金属块在细绳竖直向上的拉力作用下从水中开始一直向上做匀速直线运动，上升到离开水面一定高度处，如图乙是绳子的拉力 F 随时间 t 变化的图象，下列判断正确的是（ ）A该金属块的密度是 2.7103kg/m3B该金属块重力的大小为 34NC浸没在水中的金属块受到的浮力大小是 30ND在 t1至 t2时段，金属块
24、在水中受到的浮力逐渐增大答案：A3如图所示，由冰的熔化曲线可知A冰是非晶体。 B冰的熔点为 0。C冰的熔化过程经历了 5min。 D冰在熔化过程中，吸收热量，温度持续升高答案：B4如图所示，能正 确表示通过某定值电阻的电流与它两端电压之间关系的图象是（ ）11A B C D答案：B5.图甲是小灯泡的电压电流图像。将此灯泡 L 与滑动变阻器 R 串联在电压为 4.5V 的电路中（如图乙），闭合开关，移动滑片 P，当小灯泡的功率为 0.75W 时，A电流表的示数为 0.2A B滑动变阻器 R 接入电路中的电阻为 15C电路消耗的总功率为 1.35W。 D10s 内滑动变阻器 R 产生的热量为 13
25、.5J答案：C6如图甲所示，把标有“6V 3W“的灯泡 L 和滑动变阻器 R 串联接入恒定电压为 9 V 的电源上，通过 L的电流 I 与 L 两端电压 U 的关系如图乙所示，则 L 正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻是 ； 当电路中电流为 0.4A 时，L 的实际功率是 W答案：6；1.67.学校新近买了 30 套总质量为 300 kg 的物理实验器材，每套一箱。现在，某实验员需要把这批实验器材搬运到 14 m 高的物理实验室。 （1）该实验员需要做多少功？（不考虑他克服自身重力所做的功，取 g = 10 N/kg）（2）假设他身体可以提供的功率 P 如图那样取决于所搬运物体的质量 m。若
26、要尽可能快地把这批器材搬上12去，那么他每次搬运的箱子数应为 个。（3）不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，求他搬运这批实验器材的最短时间。答案：（1）4.210 4 J（2）3（3） 600 s=10 min8图 1 是一艘完全依 靠太阳能驱动的船，该船长 30 米，宽 15 米，排水量 60 吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为 1.6105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船收到水平方向的牵引力 F 随时间 t 的变化关系如图 2 甲所示，船的运动速度 v 随时间 t的变化关系如图 2 乙所示 （g 取 10N/kg）求：（1）满载时太
27、阳能船受到的浮力；（2）第 50s 到第 100s 内牵引力做的功；（3）第 50s 到第 100s 的运动过程中，太阳能船的效率答案：（1）满载时太阳能船受到的浮力为 6105N；（2）第 50s 到第 100s 内牵引力做的功为 2106J；（3）第 50s 到第 100s 的运动过程中，太阳能船的效率为 25%9随着人们生活水平的提高，小汽车已经逐步进入家庭某品牌小汽车质量是 1600kg，车上载有人和物品质量共为 200kg，车轮与地面的总接触面积为 2.0102 m2若小汽车以输出功率 60kW 在市区外水平路面上做匀速直线运动，运动速度 v1=72km/h；当汽车将要进入市区时，司
28、机减小了油门，使汽车的输出功率立即减小为 24kW 并保持该功率继续直线行驶，汽车的速度与时间的关系如图所示，设运动过程中汽车所受阻力不变，g 取 10N/kg求：（1）该汽车静止时对水平路面的压强（2）汽车运动过程中受到的阻力；13（3）t 2时间后汽车运动的速度 v2的大小答案：（1）该汽车静止时对水平路面的压强为 9105Pa（2）汽车运动过程中受到的阻力为 3000N；（3）t 2时间后汽车运动的速度 v2的大小为 8m/s10图甲为热敏电阻的 Rt 图象，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组成的恒温箱的简单温控电路，继电器线圈的电阻为 150 欧，当线圈中电流大于或等于 28 毫安时，
29、继电器的 衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为 6 伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源（1）从图甲中可得 50时热敏电阻的阻值为 欧（2）恒温箱的加热器应接在 A、B 端还是 C、D 端？（3）若恒温箱内的温度达到 100时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？（4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将 （选填“变大” “不变”或“变小” ） 答案：（1）90；（2）恒温箱的加热器应接在 A、B 端；（3）若恒温箱内的温度达到 100时，通过计算分析恒温箱加热器不处于工作状态；（4）变大；11某款油电混合动力小汽车，具有省油、能量
30、利用率高等特点，其相关信息如表在某次水平道路测试中，该车以中速匀速行驶 170km，共消耗汽油 10L测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送，此时，内燃机和电动机共同驱动车辆前进之后，工作人员又进行了制动测试，描绘出了制动距离（从刹车开始到车停止的距离）与制动时的速度关系图象，如图所示14纯电动 启动、低速油电混动 中速驱动模式纯燃油 高速汽车质量 1200kg车轮与地面总接触面积 0.096m3（1）由图象可知，车速越 ，制动距离越长（2）该车空载静止时，对水平地面的压强是多少？（g 取 10N/kg）（3）在水平道路中速匀速行驶测 试中，若平均阻力为 1000N，牵引力做的功是多少？（4）在水平道路中速匀速行驶测试中，若该车内燃机的效率为 53%，此过程最终使蓄电池增加了多少能量？（忽略蓄电池和电动机的热损失， 汽油 取 0.7103kg/m3，q 汽油 =4.6107J/kg）答案：（1）大；（2）该车空载静止时，对水平地面的压强是 1.25105Pa；（3）在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为 1000N，牵引力做的功是 1.7108J （4）此过程最终使蓄电池增加了 6.6105J 能量
