1、02、物理图像及应用1.认识物理图象1.图象中的横轴与纵轴所代表的物理量和单位2.图象的特征3.截距的物理意义斜率的物理意义 5图象中极限的物理意义6图象中图线与坐标轴所围面积的物理意义2.物理图象的应用（1）在读图时要善于发现图中的隐含条件。例如，物理图象的纵、横截距、斜率和面积以及曲线间平行、相交、重合的关系，有时几个不同的物理图象从不同侧面描述同一物理过程时更要理解它们之间的联系和区别；（2）用作图法处理实验数据时，要理解所谓“拟合曲线”的意义，如何筛选、描线直接影响结果的准确性，同时也是能力具体体现之一。I.从图象中获取信息例1、如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P 总 随电流
2、I的变化图线；抛物线OBC为同一电源内部的发热功率P 随电流I的变化图线。若线段AB对应的横坐标为2A ，那么AB的长度所表示的功率及电流I2A 时所对应的外电阻分别为多大？例2、一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向固定轴转动。线圈匝数 100匝，穿过每匝线圈的磁通量 随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻 5，外电阻R 95。已知感应电动势的最大值E ，其中 为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的交流电流表（内阻力学 热学 电学 光学、原子核 实验位移时间速度时间力时间力位移振动图象共振图象波的图象分子力图象分子势能图象电压电流电压时间电流时间磁
3、通量图象感应电流图象磁感应强度图象衰变图象平均结合能图象弹簧的弹力图象伏安特性曲线路端电压电流不计）的读数。II.根据图象展现物理情境例3、AB连线是某电场中的一条电场线，一正电荷从A点处自由释放，电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点运动过程中的速度图象如图所示，比较A、B两点电势 的高低和场强E的大小。III.从提供的物理情境画出相对应的图象例4、如图所示，abcd为一边长l ，具 有质量的刚导线框，位于水平面内，bc边串 接有电阻R，导线的电阻不计。虚线表示一 匀强磁场区域的边界，它与线框ab边平行， 磁场区域的宽度为2l，磁场磁感应强度为 B，方向竖直向下，线框在一垂直于ab边的小
4、平恒定拉力作用下，沿光滑水平面运动，直 到通过磁场区域，已知ab边刚进入磁场时， 线框便变为匀速运动，此时通过电阻R的电 流的大小为i 0，试在图中的ix坐标上定性 画出，从导线框刚进入磁场到完全离开磁场 的过程中，流过电阻R的电流i的大小，随ab边的位 置坐标x变化的图线。例 5、 一辆汽车在恒定的功率牵引下，在平直公路上由静止出发，经 4min 的时间行驶 1.8km，则在 4min 末汽车的速度（ ）A、等于 7.5m/s B、大于 7.5m/s C、等于 15m/s D、15m/s例 6、 电路如图 8-2， 、 、 分别为理想的电流表和电压表，R 1、R 2 分别为定 A V1 V2
5、值电阻和可变电阻，电池 E 内阻不计， A、R 1 不变时， 读数与 读数之比等于 R1V1 AB、R 2 不变时， 读数与 读数之比等于 R1V1 AC、R 2 改 变 一 定 量 时 ， 读 数 的 变 化 量 与 读 数 变 化 量 之 比 的 绝 对 值 等 于 R1 V2 AD、R 2 改 变 一 定 量 时 ， 读 数 的 变 化 量 与 读 数 变 化 量 之 比 的 绝 对 值 等 于 R1 V1 A例 7、 把一个“10V、5W”的用电器 B（纯电阻）接到这一电源上，A 消耗的功率是 2W；换另一个“10V 、5W ”的用电器 B（纯电阻）接到这一电源上，B 实际消耗的功率可
6、能小于 2W 吗？若有可能则条件是什么？4.利用图象处理实验数据例 8、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压）：I（A）0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50U（V）0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00（1）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围 010） 、电源、小灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小灯泡的 UI 曲线.（3）如果电池的电动势是
7、 1.5V，内阻是 2.0.问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格图中）图像专题测试一选择题1氢原子从第三能级跃迁到第二能级时，辐射的光子照射到某种金属，刚好能发生光电效应。现有大量氢原子处于 n4 的激发态，则在向低能级跃迁时所辐射的各种能量的光子中，可使这种金属发生光电效应的种数为 （ ）A、3 种 B、4 种 C、5 种 D、6 种2A、B 两车由静止开始运动，运动方向不变，运动总位移相同，A 行驶的前一半时间以加速度 a1 做匀加速运动，后一半时间以加速度 a2 做匀加速运动，而 B 则是前一半时间以加速度
8、a2 做匀加速度运动，后一半时间以加速度 a1 做匀加速运动，已知 a1a2，设A 的行驶时间 tA、未速度 VA，B 的行驶时间 tB,未速度 vB,则： （ ）A、t AtB, VAVB B、t AtB, VA=VB D、t AR， E1E2，则（ ）A、r 1r2 B、r 1P2 D、P 1uc 时，带电微粒能够沿一个方向运动，一直到从 B 孔射出，求 uc 的大小？（2）加速电压 u 多大时？带电微粒不会从 B 孔射出？17 （18 分）图 1 所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块 A，上端固定在 C 点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连 .已知有一质量为 m0 的子弹
9、 B 沿水平方向以速度 v0 射入 A 内（未穿透） ，接着两者一起绕 C 点在竖直面内做圆周运动，在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力 F 随时间 的变化关系如图 2 所示。t已知子弹射入的时间极短，且图 2 中 t0 为 A、B 开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如 A 的质量）及 A、B 一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？18 （18 分）示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示被检测的电压波形它的工作原理等效成下列情况：如图甲所示，真空室中阴极 K 逸出电子（初速不计），经过电压为 U1
10、的加速电场后，由小孔 S 沿水平金属极板 A、B 间的中心线射入两板间金属极板 A、B 长均为 l，相距为 d，在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，周期为 T前半个周期内 B 板的电势高于 A 板的电势，电场全部集中在两板之间，且分布均匀在每个电子通过两板间的短时间内，电场视作恒定的在两极板右侧与极板右端相距 D 处有一个与两极板中心线垂直的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交荧光屏足够大，能从两极板间穿出的所有电子都能打在荧光屏上当 t0 时，某一个电子恰好到达荧光屏坐标原点 O，这时，使荧光屏以恒定速度 v 沿水平 x 轴向负方向运动，每经过一定的时间后，在一个极短时间内（时间可忽略不计
11、）荧光屏又跳回初始位置，然后做同样的匀速运动已知电子的质量为 m，带电荷量为e，不计电子的重力求：（1）电子刚进入金属极板 A、B 间时的初速度（2）要使所有的电子都能打在荧光屏上，图乙中电压的最大值 U0 应满足什么条件？（3）若已知 U0 且满足（2）中的条件，要使荧光屏上能显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置？计算这个波形的峰值和长度，并在图丙中画出这个波形Oyx丙uO TU0U 0乙t答案例 5、解析 汽车在恒定功率下由静止启动是加速度越来越小的变加速运动，很难通过运动方程求瞬时速度，一般的方法是由动能定理求出动能、再求速度但这必须要知道牵引力、阻力所做的功。而现在这
12、些条件都未知，但在恒定功率下，其 4min 内的平均速度，由于加速度变小，所以末速度 ，同时由于位移关系 ，smtv/5.7 vtvt2其 图象如图，为一上凸的曲线。打斜线部分“面积”相等，即位移为，如果 ，则位移 ；而 则位移k604.8.1smvt/5.7kms8.1svt/15，故 ，正确选项是 BD。sst1/57例 6、解析：由题高， 、 分别测出 R1、R 2 两端电压， 测出通过 R1、R 2 的电V1 V2 A流，因此：、1IRU且2，E1当 R2 为某一值时，R1、R 2 的伏安特性曲线如图（a）所示（如 R1R2） ，在图中， 的关系很难表示出来，如果，将 R2 的EU21
13、伏安特性曲线的横轴反向，即 U 轴向左，如（ b）图，再把 、b 两图按a的关系画在（2）图中，那末电流、电压关系就非常直观了。EU1特别是可变电阻 R2 改变一定量时（如增大为 ）2R；电流变为 ，增大 ，如1122 II图（C ）所示，显然，满足。故正确选项是 BCDIUIUR211例 7、解析：用电器 A、B 的电阻分别为502AP20PR由于 ，所以 B 接入电路时，电压 ，P B5W，但能否小于 2W 呢？BRVU1A 接入时： 则WRrEPABA2 VrRPrEA510)(换上 B 后，由题设 则ABP 可见，条件是 ； 即可。VrE51010如果，从电源做伏安特性曲线 来看，当
14、时，IrUBA有临界内阻 ，及临界电动势BAsRr，由于 不变，当 、VEs)102(WP2BAP时，其解在 PB 伏安特性曲线的 OP 段（如图）之内，因为BPA、B 消耗的功率是 U-I 图象中的 “面积” ；在过 Q 点，又过 OP 线段的 E、r 即为所求，可见，本题的所有解就是 、 的电源。sEsr例 8、 （1）见下图（2）见右图（3）作出 U= 图线，可得小灯泡工作电流为 0.35 安，Ir工作电压为 0.80 伏，因此小灯泡实际功率为 0.28 瓦参考答案:1C 2B 3BC 4A 5AC 6BCD 7A 8AD 9BD 10BD11超过弹簧的弹性限度；66.7N/m ；200
15、N/m ；A12A14C15解：（1）从甲图可知，小球第二次过最高点时，速度大小为 5m/s，而 由乙图可知，此时轨道与球间弹力为零， 代RmvqBg/2入数据，得 B=0.1T（2）从图乙可知，小球第一次过最低点时，轨道与球面之间的弹力为F=5.0102 N，根据牛顿第二定律，代入数据，得 v0=8m/s。Rmvqg/20016 （1）变速运动（或变加速运动、加速度减小的加速运动，加速运动） 。（2）感应电动势 BL感应电流 RI安培力 vFM2由图线可知金属杆受拉力、安增力和阻力作用，匀速时合力为零。fRLvB2)(2fF由图线可以得到直线的斜率 k=2， （T） 12kLRB（3）由直线
16、的截距可以求得金属杆受到的阻力 f，f =2（N） 若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数 4.017u c= u c=20md8Tq4230mdTqu18由图 2 可直接看出，A、 B 一起做周期性运动，运动的周期 T2t 0 令 表示 A 的质量， 表示绳长 . 表示 B 陷入 A 内时即 时 A、B 的速度（即l1vt圆周运动最低点的速度） ， 表示运动到最高点时的速度，F 1 表示运动到最低点时绳的2拉力，F 2 表示运动到最高点时绳的拉力，根据动量守恒定律，得100)(vmv在最低点和最高点处运用牛顿定律可得 tvmgF21001)()( 根据机械能守恒定律可得tvm
17、gF2002)()(201)(vl 由图 2 可知 由以上各式可解得，反映系统性质的物理量是2mF 06mgFgvl20536A、B 一起运动过程中的守恒量是机械能 E，若以最低点为势能的零点，则 由式解得 210)(vEgFvm20319 （1）电子加速，由动能定理： ，解得 201veUeU10（2）要使所有的电子都能打在荧光屏上，最大侧移必须满足 20daty而 ，me0vl即 12dUy解得 0l（3）要使荧光屏上能显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔时间 T 回到初始位置 对于确定的 U0，电子在两极板间的最大侧移为 201vlmdey电子可以看作从偏转电场的中点飞出，由相似三角形（如图所示）可得 2LDy解得波形的峰值 104)(dUm波形的长度 xvT 波形如图所示 y ymD2L OyxvTymy m
