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專題復習攻略二 物理圖像專題 圖像是一種形象、直觀的語言，在物理學中應用十分廣泛。它能表達物理規(guī)律，能描述物理過程(如熔化圖線等)，能表示物理量之間的關系(如電阻的伏安特性曲線等)，能使復雜問題變得簡單明了。近年來通過圖像來考查同學們的相關能力已是一種趨勢，也是各地學業(yè)水平考試命題的熱點。此類題目主要考查學生從圖像中獲取信息的能力、運用數(shù)學工具的能力以及靈活運用一些重要物理概念、規(guī)律和原理解決簡單問題的能力。 圖像一般都含有題目所需的信息，或是問題成立的條件，或是問題產(chǎn)生和存在必備的數(shù)據(jù)等。 物理圖像題一般分為以下兩類： 1.利用所給的實驗數(shù)據(jù)作圖像 (1)確定坐標軸，注意符號和單位；(2)確定特殊點(起點、拐點、終點)；(3)用平滑的直線或曲線連接各點。 2.利用圖像獲取信息解決實際問題 (1)識別或認定圖像橫坐標和縱坐標所表示的物理量(對象)，以便了解圖像所反映的是哪兩個物理量之間的關系，弄清情景所描述的物理過程及其有關的因素和控制條件。 (2)分析圖像的變化趨勢或規(guī)律，弄清圖像所表達的物理意義(圖像拐點、起點、終點的含義)。 (3)根據(jù)圖像的變化情況確定兩個物理量之間的關系，并給予正確描述或做出正確判斷。 (4)結合題目和圖像以及從圖像中獲取信息解決問題。 圖像中各部分的物理意義：(1)“線”表示一個特定的物理量；(2)“線段”表示一個物理過程；(3)“點”表示一個物理狀態(tài)；(4)“面”可能表示一個物理量。 有些物理圖像的圖線與橫軸所圍的面積的值，它常代表另一個物理量的大小。如v-t圖像中，圖像與t軸所夾的面積代表路程。物理圖像的“斜率”代表兩個物理量增量的比值，其大小往往代表另一個物理量。如s-t圖像的斜率代表速度等。 題型1 聲學圖像 【例1】 (xx益陽)如圖專2-1所示為聲波的波形圖，下列說法正確的是( ) 甲 乙 丙 圖專2-1 A.甲、乙、丙三者的音色不同 B.甲、乙、丙三者的響度不同 C.甲、乙、丙三者的音調(diào)不同 D.甲、乙、丙三者的音調(diào)、響度、音色都不同 【解析】從題圖中可以看出，相同時間內(nèi)，甲、乙、丙振動的快慢相同，故頻率相同，所以音調(diào)相同，故選項C錯誤；甲、乙、丙的振動的幅度相同，故響度相同，故選項B錯誤；甲、乙、丙的波形不同，故三者的音色不相同，故選項A正確，選項D錯誤。 【答案】A 【點評】解決此類問題要結合聲音特征中的音調(diào)和響度定義去分析解答。此外還要通過波形圖來認識聲音的特征，對波形圖的各種特征要了解。 題型2 熱學圖像 【例2】 (xx湘潭)在“探究晶體熔化和凝固規(guī)律”的實驗中，繪制出了如圖專2-2所示的圖像。 圖專2-2 (1)圖中，海波的熔化過程是________段(用圖中字母表示)，此過程中海波________(選填“吸”或“放”)熱。 (2)圖中，海波在D點是________態(tài)，在G點是________(均選填“固”或“液”)態(tài)。 (3)為了探究不同晶體熔化時吸收的熱量是否相同，在相同的燒杯中分別裝上80 g的冰和萘，用________(選填“相同”或“不同”)的酒精燈加熱，測出它們?nèi)刍^程所用的時間如下表。由此可知，質量相同的不同晶體熔化時吸收的熱量是________(選填“相同”或“不同”)的。 物質 熔化時間/min 冰 9 萘 4 【解析】(1)BC段表示海波的熔化過程，此過程中海波處于固液共存態(tài)，此時海波雖然繼續(xù)吸熱，但溫度保持不變。(2)由圖像可知，AB段表示海波還沒有熔化處于固態(tài)，BC段是海波的熔化過程，CD段表示海波已經(jīng)熔化完畢，故D點處于液態(tài)，EF段表示凝固過程，在F點已經(jīng)凝固完畢，故G點處于固態(tài)。(3)在相同的燒杯中分別裝上80 g的冰和萘，用同樣的酒精燈加熱，根據(jù)圖表物質熔化的時間可以看出：質量相同的不同晶體熔化成液體時吸收的熱量是不同的。 【答案】(1)BC 吸 (2)液 固 (3)相同 不同 題型3 光學圖像 【例3】 (xx婁底)某班同學在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，記錄并繪制了像到凸透鏡的距離v跟物體到凸透鏡的距離u之間的圖像，如圖專2-3所示，下列判斷正確的是( ) 圖專2-3 A.該凸透鏡的焦距是4 cm B.當u＝3.5 cm時，在光屏上能得到一個縮小的像 C.當u＝5 cm時成放大的像，投影儀就是根據(jù)這一原理制成的 D.把物體從距凸透鏡3 cm處移動到8 cm處的過程中，像逐漸變小 【解析】由題圖知，當物距為4 cm時，像距也為4 cm，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，物距等于2倍焦距時，成倒立等大的實像，此時像距與物距相等，所以2f＝4 cm，則f＝2 cm，故選項A錯誤；f＝2 cm，2f＝4 cm，當u＝3.5 cm時，物距處于f和2f之間，所以成倒立、放大的實像，故選項B錯誤；當物距u＝5 cm時，物距大于2倍焦距，所以此時成倒立、縮小的實像，照相機是利用這一原理制成的，故選項C錯誤；把物體從距凸透鏡3 cm處移到8 cm處的過程中，物距逐漸增大，所以成的像逐漸減小，故選項D正確。 【答案】D 題型4 力學圖像 【例4】 如圖專2-4甲所示，放在水平地面上的物體，受到方向不變的水平拉力F的作用，其F-t和v-t圖像分別如圖專2-4乙、丙所示，由圖像可知，當t=1 s時，物體受到的摩擦力是________N，當t=3 s時，物體受到的摩擦力是________N。 甲 乙 丙 圖專2-4 【解析】物體在水平方向受水平的拉力F與摩擦力f作用；由題圖像丙知，物體在0～2 s內(nèi)靜止，處于平衡狀態(tài);在4 s～6 s內(nèi)物體做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)。由題圖像乙知，在0～2 s內(nèi)物體受的拉力F=3 N，由二力平衡條件得：t=1 s時，物體受到的摩擦力f=F=3 N；在4 s～6 s內(nèi)，物體受的拉力F′=5 N，由二力平衡條件得摩擦力f′=F′=5 N。在t=3 s時物體做加速運動，物體受到滑動摩擦力作用，由于滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關，與拉力大小無關，因此在2 s～6 s內(nèi)物體受到的滑動摩擦力不變，故t=3 s時，物體受到的摩擦力為5 N。 【答案】3 5 【點評】本題考查了應用F-t、v-t圖像來分析解決物理問題的能力。解決此題時，可根據(jù)圖像信息判斷物體的運動狀態(tài)，根據(jù)平衡狀態(tài)中二力平衡找出力的大小。 題型5 電磁學圖像 【例5】 (xx南京)如圖專2-5甲所示電路，電源電壓不變，是定值電阻，是滑動變阻器。閉合開關，將滑動變阻器滑片由一端移到另一端的過程中，電路中電流表示數(shù)和電壓表示數(shù)的關系如圖乙所示。則滑動變阻器滑片由一端移到另一端的過程中( ) 甲 乙 圖專2-5 A.電路總功率的最小值為1.8 W B.電路總功率的最大值為5.4 W C.定值電阻電功率的最小值為1.35 W D.定值電阻電功率的變化為4.05 W 【解析】由題圖甲可知，滑片在左端時，電壓表被短路，示數(shù)為0，電流為＝1.2 A，滑片在右端時，電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓＝4.5 V，電流為＝0.3 A，根據(jù)歐姆定律可得：，兩式聯(lián)立：＝，解得＝5 Ω，U＝6 V，電路總功率的最小值：＝＝6 V0.3 A＝1.8 W，故A選項正確；電路總功率的最大值：＝＝6 V1.2 A＝7.2 W，故B選項錯誤；定值電阻電功率的最小值：＝＝5 Ω＝0.45 W，故C選項錯誤；定值電阻電功率的最大值：＝＝5 Ω＝7.2 W，定值電阻電功率的變化：ΔP＝＝7.2 W-0.45 W＝6.75 W，故D選項錯誤。 【答案】A 【例6】 如圖專2-6所示，一根條形磁鐵，左端為S極，右端為N極，下列圖像(如圖專2-7)表示沿磁鐵表面從O點經(jīng)a點移動到b點的過程中磁性強弱變化情況，其中正確的是( ) A B C D 圖專2-6 圖專2-7 【解析】A圖從左端到右端，磁性逐漸減弱，不符合題意；B圖從左端到右端，磁性逐漸增強，不符合題意；C圖從左端到右端，磁性不變，不符合題意；D圖從左端到右端，磁性先變?nèi)踉僮儚姡项}意。故選D。 【答案】D 【點評】圖像法是物理學習中的一種重要的方法，在學習中要注意分析。本題通過圖像考查了條形磁鐵磁性的變化，使學生真正理解條形磁鐵兩端磁性最強，中間磁性最弱，是解決本題的關鍵。 1.如圖專2-8所示，呂梅同學用示波器、鋼鋸條和臺鉗研究聲音的響度。她將鋼鋸條的下端夾緊在臺鉗上，上端用手扳動一下，使鋼鋸條振動發(fā)聲。實驗中，她進行了兩次實驗，第一次鋼鋸條發(fā)出的聲音響，第二次鋼鋸條發(fā)出的聲音輕，她同時觀察到示波器上顯示的波形幅度分別如圖b、c所示，則她得出的實驗結論是：聲音的響度與________有關。圖d、e是兩種聲音的波形圖，可知：________是噪聲的波形。 a b c d e 圖專2-8 答案：振幅 e 2.(xx自貢)如圖專2-9所示的圖像中，描述的是同一種運動形式的是________。 A B C D 圖專2-9 答案：BC 解析：如果是s-t圖像，則橫軸表示時間，縱軸表示距離，因速度不變，s與t成正比，所以圖像是過點O的射線，如圖C所示。如果是v-t圖像，則橫軸表示時間，縱軸表示速度，因速度不變，所以圖像是平行于橫軸的射線，如圖B所示。 3.(xx河源)繪制圖像是對物理過程分析和實驗數(shù)據(jù)處理的一種常用方法，它可以直觀地反映各物理量之間的關系。如圖專2-10所示的圖像中，正確的是( ) A.汽車的勻速直線運動圖像 B.鋁的質量與體積的關系圖像 C.電阻一定時，通過它的電流跟它兩端電壓關系圖像 D.海波的熔化圖像 圖專2-10 答案：A 解析：汽車做勻速直線運動時，速度一定，路程與時間成正比。如果用橫軸表示時間，縱軸表示路程，則A圖像就是一條斜線，故選項A正確；同種物質密度一定，質量與體積成正比，用圖像表示應該是一條斜向上的直線。而如果是一條平行于橫軸的直線，則它所表達的意思就不是質量與體積成正比，故選項B錯誤；電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，用圖像表示應該是一條斜向上的直線，而不是一條斜向下的直線，斜向下表示電流隨著電壓的增大在減小，這違背了歐姆定律，故選項C錯誤；海波是晶體，晶體在熔化過程中雖然吸熱，但溫度保持不變，晶體在熔化時有確定的溫度，而圖像中并沒有確定的熔化溫度，故選項D錯誤。 4.(xx濱州)甲、乙、丙三種物質的質量與體積的關系如圖專2-11所示。、、、分別代表甲、乙、丙三種物質和水的密度，據(jù)圖可知( ) 圖專2-11 A.＞＞，且＞ B.＞＞，且＜ C.＞＞，且＝ D.＞＞，且＞ 答案：B 解析：由題圖像可知，當甲、乙、丙三種物質的體積相等時，它們的質量關系為＞＞，由ρ=可知，＞＞，故選項C、D錯誤；當＝10 g時，＝10 ，則＝＝＝1.0 ＝，所以＜，故選項A錯誤，選項B正確。 5.(xx泰安)如圖專2-12所示電路，電源電壓保持不變。閉合開關S，當滑動變阻器的滑片P從a端滑到b端的過程中，、的U-I關系圖像如圖專2-13所示。則下列判斷正確的是( ) 圖專2-12 圖專2-13 ①圖線甲是電阻的“U-I”關系圖像 ②電源電壓為12 V ③電阻的最小電功率為2.7 W ④滑動變阻器的最大阻值為30 Ω A.只有①③正確 B.只有①④正確 C.只有②④正確 D.只有②③正確 答案：C 解析：①從U-I關系圖像可以看出，甲為滑動變阻器的U-I關系圖像，因為最后電壓變?yōu)?，此時滑動變阻器的電阻為0；乙為電阻的U-I圖像。②由U-I圖像得，I=0.3 A時，=3 V，=9 V，電源電壓=3 V+9 V=12 V。③由U-I圖像得，I=0.3 A時，=3 V，所以電阻的最小電功率為=3 V0.3 A=0.9 W。④當滑動變阻器的阻值最大時，兩電阻串聯(lián)，電路中電流最??；由題圖像知：電路電流I=0.3 A，滑動變阻器兩端的電壓=9 V，滑動變阻器的最大阻值為===30 Ω。故選C。 6.(xx麗水)潛水器從剛好浸沒時開始下潛到返回水面共計10分鐘，顯示器上分別顯示全過程深度曲線和速度圖像如圖專2-14，下列對潛水器分析正確的是( ) 甲 乙 圖專2-14 A.在1～3分鐘，受到水的壓強逐漸減小 B.在1～3分鐘，受到水的浮力逐漸變大 C.在4～6分鐘，都是處于水下靜止狀態(tài) D.在6～8分鐘，都是處于受力平衡狀態(tài) 答案：C 解析：由h-t圖像可知，在1～3 min內(nèi)潛水器所處的深度逐漸增大，由p=ρgh可知，受到水的壓強逐漸增大，故選項A錯誤；在1～3 min內(nèi)，潛水器排開水的體積不變，由可知，受到水的浮力不變，故選項B錯誤；由v-t圖像可知，在4～6 min內(nèi)，潛水器的速度為0，處于靜止狀態(tài)，故選項C正確；由v-t圖像可知，在6～8 min內(nèi)，潛水器加速上升，處于非平衡狀態(tài)，故選項D錯誤。 7.(xx自貢)小明同學對冰加熱，他將冰熔化成水直至沸騰的過程，繪制成如圖專2-15所示的溫度隨時間變化的圖像，下列分析正確的是( ) 圖專2-15 A.水沸騰時溫度不變，說明沸騰過程不需要吸熱 B.冰熔化時溫度不變，內(nèi)能不變 C.冰的升溫比水快，說明冰的比熱容比水小 D.圖中DE段表示冰的熔化過程 答案：C 解析：水沸騰時溫度不變，但需要不停吸熱，如果停止加熱，沸騰也馬上停止，故選項A錯誤；圖中BC段是冰的熔化過程，即該過程中，吸熱但溫度不變，內(nèi)能增加，故選項B錯誤；由于冰和水的質量相同，又是同一個酒精燈加熱，水升溫比冰慢，說明水的比熱容比冰大，故選項C正確；據(jù)圖可知，DE為水沸騰過程，故選項D錯誤。 8.(xx隨州)質量相等、初溫相同的甲、乙兩種不同液體，分別用兩個完全相同的加熱器加熱，加熱過程中，溫度隨時間變化的圖線如圖專2-16所示。根據(jù)圖線可知( ) 圖專2-16 A.甲液體的內(nèi)能比乙的大 B.溫度升高液體分子運動變慢 C.甲液體的比熱容比乙的大 D.乙液體的比熱容比甲的大 答案：D 解析：兩種液體雖然質量和初溫相同，但是不同物質，內(nèi)能多少不能比較，故選項A錯誤；物質溫度升高內(nèi)能增加，分子無規(guī)則運動更劇烈，故選項B錯誤；由題圖可以看出，當加熱時間相同時，即吸收的熱量相同時，甲的溫度升高得快，利用熱量的計算公式=cmΔt可知，在質量相等、初溫相同、吸熱也相同的情況下，誰的溫度升高得快，誰的比熱容小，所以甲的比熱容較小，乙的比熱容較大，故選項C錯誤，選項D正確。 9.(xx內(nèi)江)如圖專2-17甲所示，是某同學“探究定值電阻的發(fā)熱功率、滑動變阻器R消耗的電功率和電源總功率隨電流I變化的關系”的實驗電路圖，通過實驗得到的數(shù)據(jù)用描點法在同一坐標系中作出了a、b、c三條圖線，如圖乙所示。根據(jù)圖像可知，其中，反映電源的總功率隨電流I變化的關系圖像是________(選填“a”“b”或“c”)，滑動變阻器R消耗的最大電功率為________W。 甲 乙 圖專2-17 答案：a 2.25 解析：電源總功率與電流I成正比，圖像是一條傾斜的直線，由題圖像可知，電源總功率隨電流I變化的關系圖線是a；由題圖像可知，電源功率＝9 W時，電流I＝3 A，則電源電壓U＝＝＝3 V；由題圖像可知，定值電阻的功率＝9 W時，電路電流I＝3 A，電阻阻值＝＝＝1 Ω，此時定值電阻兩端電壓為＝＝3 A1 Ω＝3 V，故曲線b為定值電阻的發(fā)熱功率曲線；曲線c為滑動變阻器的電功率變化曲線，由題圖可知：電路電流I＝1.5 A時，滑動變阻器消耗的電功率最大，此時電路總電阻＝＝＝2 Ω，滑動變阻器接入電路的阻值＝＝2 Ω-1 Ω＝1 Ω，故滑動變阻器消耗的最大功率為：＝＝1 Ω＝2.25 W。