1、1热点三 图像问题物理图像能形象地表达物理规律、直观地描述物理过程、鲜明地表示物理量间的相互关系，是分析物理问题的有效手段之一，是新课标高考命题中的热点和重点，有以选择题为主的运动学图像、电场图像、电磁感应图像，也有以计算题为主的动力学图像，还有以实验题考查为主的数据处理图像等，主要考查对图像的理解、选择、变换、描绘及应用。考向一 力学图像一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度 a 和速度的倒数 的图像如图 1 所示，若已知汽车的质量，则根据图像所给信1v息，不能求出的物理量是图 1A汽车的功率B汽车行驶的最大速度C汽车受到的阻力D汽车运动到最大速度所需
2、的时间解析 由 F Ff ma、 P Fv 可得 a ，由 a 图像可知， k40 Pm 1v Ffm 1v Pmm2s3 ，可求出汽车的功率 P，由 a0 时 0.05 m1 s，可得汽车行驶的最大速度1vmvm20 m/s，再由 vm ，可求出汽车受到的阻力 Ff，但无法求出汽车运动到最大速度所PFf需的时间。答案 D考向二 电磁学图像一个面积为 S 的圆形金属框置于水平桌面上，如图 2 甲所示(俯视图)，金属框内有一与线框平面垂直的磁场，磁感应强度为 B1，圆形金属框与两根水平的平行金属导轨(两导轨相距 L、电阻不计)相连接，导轨间有垂直导轨平面竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为 B2，一
3、电阻为 r 的导体棒垂直放在导轨上且与导轨良好接触，当磁感应强度 B1随时间 t 按图乙所示规律变化时，导体棒在水平外力 F 的作用下始终不动，规定外力水平向右为正，磁场方向垂直纸面向里(竖直向下)为正，不计一切摩擦，则在 05 s 内外力 F 随2时间 t 变化的图像正确的是图 2解析 因导体棒在水平外力 F 的作用下始终不动，所以施加的水平外力与安培力始终等大反向，即 F F 安 B2IL，由题图乙知 01 s 内 恒定，由楞次定律知回路中产生 B1 t的感应电流为逆时针方向，由左手定则知导体棒所受安培力是水平向左的，即外力水平向右，排除 B 和 C；又由法拉第电磁感应定律知 I 是恒定的
4、，即水平外力ER r B1 t SR r大小恒定，由题图乙知在 23 s 内 是 01 s 内的 2 倍，所以由电流的表达式及安培 B1 t力表达式得 A 正确，D 错误。答案 A考向三 实验中的图像某实验小组用下列器材及图 3 甲所示的电路测定电源电动势 E 和内电阻 r。器材：电阻箱 R(阻值范围 0999.9 )；电压表 V(量程 03 V，内阻约为 3 k)；定值电阻( R05 )；开关、导线若干。3图 3(1)请根据图甲的电路图，在图乙中画出连线，将实线图补充完整。(2)实验时，改变电阻箱 R 的值，记录下电压表的示数 U，并根据实验数据在图丙中描出了对应的点，请在图中画出 图线。1
5、U 1R(3)由在图丙中所描的图像求出电源的电动势 E_V(保留两位有效数字)，内电阻 r_。解析 (1)实物连线(注意正、负极)如图甲所示。图甲(2)连线如图乙所示。4图乙(3)由闭合电路欧姆定律及所给电路图知 E U (r R0)，化简得 ，UR 1U 1E r R0E 1R由图乙知图线在纵轴上的截距为 0.35 V1 ，斜率为 2.0 V 1 ，即 0.35 1EV1 ， 2.0 V 1 ，所以电源 E2.9 V， r0.8 。r R0E答案 (1)见解析图甲 (2)见解析图乙(3)2.9 0.81.(2018全国卷)如图 4，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块 P 系统处于静止
6、状态。现用一竖直向上的力 F 作用在 P 上，使其向上做匀加速直线运动。以 x 表示 P 离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示 F 和 x 之间关系的图像可能正确的是图 4解析 静止时 kx0 mg刚加速时( x x0)， F k(x0 x) mg ma， F ma kx，故 A 正确，BCD 错误。答案 A2(多选)如图 5 甲所示，足够长的木板 B 静止于光滑水平面上，其上放置小滑块 A，木板 B 受到随时间 t 变化的水平拉力 F 作用时，用传感器测出木板 B 的加速度 a，得到如图乙所示的 a F 图像。已知重力加速度 g 取 10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则5
7、图 5A滑块 A 的质量为 4 kgB木板 B 的质量为 1 kgC当 F10 N 时木板 B 的加速度为 4 m/s2D滑块 A 与木板 B 之间的动摩擦因数为 0.1答案 BC3(多选)如图 6 所示，直线 a、抛物线 b 和 c 为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率 PE、输出功率 PR、电源内部发热功率 Pr随路端电压 U 变化的图像，但具体对应关系未知，根据图像可判断图 6A PE U 图像对应图线 a；由图知电动势为 9 V，内阻为 3 B Pr U 图像对应图线 b；由图知电动势为 3 V，内阻为 1 C PR U 图像对应图线 c；图像中任意电压值对应的功率关系为 PE P
8、r PRD外电路电阻为 1.5 时，输出功率最大为 2.25 W解析 设路端电压为 U，电源电动势为 E，电源内阻为 r，电源的总功率PE E U ，故 PE U 图像对应图线 a，由题图知， 3， 9，解得 E3 E Ur Er E2r Er E2rV， r1 ，电源内部发热功率 Pr (E U)，故 Pr U 图像对应图线 b，选项 A 错E Ur误，选项 B 正确；输出功率 PR U U2 U，故 PR U 图像对应图线 c，由能量守E Ur 1r Er恒定律知 PE Pr PR，选项 C 正确；当外电路的电阻等于电源内阻 r1 时，输出功率最大，最大功率 P( )2r2.25 W，选项
9、 D 错误。E2r答案 BC4(多选)如图 7 所示，图甲中 M 为一电动机，当滑动变阻器 R 的触头从左端滑到另一6端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2 A 以下时，电动机没有发生转动，不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是图 7A电路中电源电动势为 3.6 VB变阻器向右滑动时，V 2读数逐渐减小C电动机的最大输出功率为 0.54 WD变阻器的最大阻值为 36 解析 在电动机没有发生转动的情况下，没有机械能输出，电动机可看成纯电阻电路，其电压与电流成正比，由题图乙下方的一段直线斜率可知电动机的内阻为 RM4 ，电压表 V2示数等于路端电压，随
10、外电流的增大而减小，其变化图线为图乙中上方的直线，由斜率可得电源的内阻 r2 ，由 U2 E Ir，利用图乙中上方的直线上点坐标(0.1,3.4)代入可得 E3.6 V，A 正确。变阻器向右滑动，连入电路的电阻增大，总电阻值增大，路端电压逐渐增大，B 错。当电动机两端电压最大时，电动机的输出功率最大，P U1mI I2RM0.54 W，C 正确。变阻器阻值最大时，电路中电流最小，此时 I0.1 A，变阻器两端电压 U U2 U13 V，由 R 可得变阻器的最大阻值为 30 ，D 错。UI答案 AC5实验室有一待测电阻 Rx，阻值约为 18 ，实验台上只摆放以下器材：A电流表(量程 15 mA，
11、内阻约为 50 )B电流表(量程 0.6 A，内阻约为 1 )C电阻箱(最大电阻 99.99 )D电阻箱(最大电阻 999.9 )E电源(电动势 3 V，内阻 1 )F单刀单掷开关两个G导线若干(1)甲同学为了进一步精确测量该电阻的阻值，因仪器的限制，故设计了如图 8 甲所示的电路图，现按照以下实验步骤完成实验：7图 8调节电阻箱，使电阻箱有合适的阻值 R1，仅闭合 S1，使电流表指针有较大的偏转且读数为 I0；调节电阻箱，保持开关 S1闭合，闭合 S2，调节电阻箱的阻值为 R2，使电流表读数仍为 I0。a根据实验步骤和实验器材规格可知，电流表应选择_，电阻箱应选择_(填器材前字母)。b根据实
12、验步骤可知，待测电阻 Rx_(用题目所给测量量表示)。(2)利用图甲所示的实验电路，闭合 S1、S 2，调节电阻箱，可测量出电流表的内阻 RA，乙同学通过调节电阻箱，读出多组电阻箱阻值 R 和电流表读数 I，作出 R 图像如图乙所1I示，则图像中斜率的意义是_，若纵轴截距为 1 A1 ，则电流表内阻RA_。解析 (1)因电源的电动势为 3 V，仅闭合 S1时，要求电流表指针有较大的偏转，故电流表选用 A，电阻箱选用 D。根据串并联电路特点和闭合电路欧姆定律，由步骤可得E I0(r R1 RA Rx)，由步骤可得 E I0(r RA R2)，联立可得 Rx R2 R1。(2)根据串并联电路特点和闭合电路欧姆定律，有 E I(r R RA)，可得 R，可知图像的斜率为 ，纵轴截距为 1 A 1 ，故 RA2 。1I r RAE 1E 1E r RAE答案 (1)a.A D b R2 R1 (2) 21E
