高三物理第二轮复习专题

科目：物理年级：高三编稿老师：广东实验中学余乃明高三物理第二轮复习专题(六)物理图象［知识要点］：物理图象是一种很特别的函数图象。由于用图象可以简明准确、直观形象地表达物理规律，便于有效深入地研究物理问题，而且在科学实践中常常先于公式被发现和记录。所以，学好和纯熟地应用图象，实在很重要。物理图象反映两个特定物理量之间的对应关系，纵坐标表示的量(结果、函数)通常随横坐标表示的量(原因自变量)而变化。要注意，坐标轴都有单位，横坐标的量都需有一定取值范围(定义域)中，应熟悉图线斜率，图线下的面积、图线在坐标轴上的截距，图形的相似和全等，两条图线的交点或切点，图线纵坐标量的最大值最小值，等等，这些都有确切的特定的物理意义。应用物理图象有两个层次的要求：①看懂给出的图象，从中归纳出物理现象的特点，物理过程的细节，正确总结出物理规律。②给出的题未要求用图象解决，但图象明显地能令解决问题大大简便，或有助于我们理解过程细节，我们能根据题意正确作出图象，运用图象解决问题或检验解题结果。用图象记录和处理实验结果，分析实验误差，求解待测量平均值，验证或推演物理公式，更是物理学习的基本功。例1：测得竖直上抛的物体两次经过抛出点上方h高处的时间间隔为Δt，求上抛物速度υ0。解：作出竖上抛的υ-t图象，依题意标出Δt与h，h是个梯形面积h=12(上底+下底)×高即h=12(υ0+g12Δt)(υ0g-12Δt)解出υ0得υ0=29h+g24Δt2例2：两个质量相等的物体，分别由于平拉力F1与F2(F1＞F2)，沿水平粗糙面无初速起动，运行一段距离后光后撤消F1与F2，两物体最后都停下来，已知两ΔtΔ0ghυυ02υ0gt物体的全程位移相等，试比较两个拉力的冲量I1和I2，哪个大？解：作出两个物体运动的υ-t图象，线I的斜率比线Ⅱ大，撤消F后两条线是平行线(a=Mg)，两个三角形的面积相等，很明显，t1＜t2。Ⅰ2=F1t1，Ⅰ2=F2t2，不能依据冲量定义式来比较冲量大小，根据动量定理ΔP=mV未mV初=F合Δt=IfΔt=IF-MmgT，由于两个物体都是V未=V初=0，ΔP=0，∴IF=MmgT，∵T2＞T1，∴Ⅰ2＞Ⅰ1。例3打单击中放在水平光滑水平面上的静止木块并穿出，试论证：木块获得的速度跟子弹入射初速度υ0成什么关系？解：以子弹刚进入木块为零时刻，作子弹和木块运动的V-t图象，假定彼此相互作用力是恒力，所以作得的是直线，梯形υ0abo面积表示木块的长度，是一个恒量。可以很直观地看到，子弹初速υ0越大，子弹未速越大，木块获得的速度越小。穿过木块所用时间越短。例4已知一机械波在t=3秒时刻的波形形如左图，波向x轴正方向传播υ=6米/秒，求作波源的和距波源X=12米处质点的振动图象。解：先得振动周期T=xυ=4秒t=3秒，波源在平衡位置向下运动，X=12米的p点也在平衡位置但向上运动。那么，此前的t=2秒时刻，波源应在波峰P点应在波谷，再前的t=o秒时刻，波源应在波谷P点应在波峰，因此，可先完成O≤t≤3秒的振动图，再完成t=3秒之后的曲线。例5某气缸中18.31mol的理想气体的体积V随热力学温度T变化图象见(a)图中A、B、C、D表示4个状态，AB、BC、CD表示三个变化过程，箭头表示过程方向，试作等效的P-V图和P-T图。υⅠF1=1ⅡF2=1tt1t2T1T20υυ0ba子弹木块T=3秒P122436Y(米)X(米)-5υY(米)t(秒)t(秒)X=0的波源1234567Y(米)X=12米的质点解：根据克拉帕龙方程PV=nRT，可得状态A的PA=nRTAVA=1×105帕。A→B是等温膨胀减压过程，由PAVA=PBVB得PB=23×105帕，B→C是等容升温升压过程，TcTB=PcPB得Pc=2×105帕，C→D是等压降温压缩过程，PD=PC。P-V图见（b），P-T图见（C），过程中压强出现的范围是23×105帕到2×105帕，取好坐标轴上的刻度，就可作图。例6、直线OAC是某直流电源总功率P总随电流I变化的图线，抛物线OBC是同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线，A、B的横坐标都是2安，则线段AB表示什么？I=2A对应的外阻多大？解：直线OAC方程是P总=KI，∴K=E=3伏，抛物线OBC的方程是Pr=2I2，2=r=1欧，线段AB表示当I=2安时，EI-I2r=P出=2瓦，此时的外电阻为R。∵2瓦22R，∴R=12欧。例7、在身强不在场中水平放金属平行光滑导轨，且与大螺线管接通，磁力线与平行导轨垂直，大螺线管B内同轴放置小螺线管A，A跟一个正弦交流电e=EmSinwt连接，开始时棒静止，0交流电接通后跨放在平行导轨上的导体棒MN如何运动？说明：iA产生不在场B时，BociA，B与IA同相，iB=EBRB=SBRB△B△t∝△eA△t,IB正比于eA-t曲线的斜率。速度周期与eA周期相等，都是2π10,所以MN棒做频率为102π的振动，以14T和0264321V(升)T(102K)(a)DCB21P(X105(帕)+(10弓K)CA23B(C)D13221P(X105(帕)V(升)DCBA23(b)P(瓦)132963ABI(安)tI(安)14T顺时针为正T234T逆时针为负T向左向左XX··向左向右向右向右向右向左iA产生的B，B变化产生iB,MN棒受力，MN棒速度43T时所在位置为平衡位置。例8，在x-y坐标系里有一系列曲线，其横纵坐标各代表的物理量见下表，请指出表中各量的函数关系分别属于哪一种曲线。用字母代号填在空白栏中：yx空白栏1一定质量气体在一定温度下的压强气体体积E2一定质量气体在一定压强下的体积气体温度℃A3光在真空中的速度光频率D4恒定电压下平行板电容器中的场强板间距离E5一定质量物体的加速度作用力B6在一定地点的单提的周期提长C7电压一定时用电器的电功率用电器电阻E8光电被应中的反向截止电压入射光频率F9以不变额定功率牵引，无初速起动的汽车速度时间C10小车质量不变的验证牛二律实验，因斜度倾角过小的加速度沙桶重量F[模拟试题]1、物体自由下落、相对于地面的重力势能Er和下落速度V的关系，应是以下图象中的那一个？U(向右为正)tT14T12T34TyFAABADECxEr0-(A)VEr0(B)V0(C)VEr0(D)VEr2、物体以某一初速Vo沿斜面向上滑，其速度V随时间t的变化关系图线如图所示，其中不可能发生的是：3、一个质量在m的物体在水平面上受拉力作用运动，设水平向右为加速度a的正方向，测得物体加速度a和拉力F之间关系图线如图，可知：物体质量是多少？物体与水平面间磨擦系数是多少？4、M=1.5千克，L=1米，左端有竖直挡板的木板B，以Vo=4米/秒初速在光滑水平面向右运动，把一个m=0.5千克的质点轻放于B右端，结果质点跟左端挡板发生碰撞而最后恰好滑到B右端相对静止。碰撞无机械能损失，碰撞时间可忽略。求作木板B运动的V-t图象，求M与B之间的滑动摩擦系数。5、M=2千克的平板小车后端放m=3千克的小铁块，两者滑动摩擦系数u=0.5，开始两者共同以Vo=3米/秒速度在光滑水平面上向右运动，车与竖直墙发生无机械能损失的碰撞，且碰撞时间不计，本身足够长，小铁块始终无碰墙，g取10米/秒2，小车与墙第一次碰后小车所运行的总路程是多少？6、一定质量理想气体经历如图所示abcd的状态变化过程，有可能向外放热的是过程的哪些阶级？Vo0(A)VtVo0(B)VtVo0(C)VtVo0(C)VtmF正42-20-30-100102030F(牛)a(米/秒2)MBLmV005432100.20.40.60.80.10秒tV(米/秒)MmV0Pt0C0-273aCdb7、水平固定的气缸活塞面积分别是SA=20㎝2,SB=10㎝2,由一根细绳相连，B通过水平细绳跨过理想定滑轮跟质量为m的重物连接，静止时缸中气压P=1.2P，大气压为Po，初温T=600K，两气柱长度都是ρ，不计摩擦，g=10米/秒2，（1）求m。（2）如果温度缓慢降低，试在P-T图标出缸中封闭空气状态变化过程，指出图线拐点处的温度。8、甲图所示电路中不计电表内阻景响，改变滑线电阻值，给出电压表V1与V2随电流表A示数变化的两条图线，其中线表示电压表V1随电流表A变化的关系，由图象可求出电池内阻r是多少？9、真空中足够的两个相互平行的金属板a与b距离为d，板间电压Uab以周期T随时间周期性变化，t=0时刻一个带正电粒子仅在电场力作用下从a板无初速向b板运动，并于t=nT（n为正整数）时刻恰好到达b板，求如果粒子在t=16T时刻才开始从a板运动，（1）经nT时间粒子离a板多远？10、图形线圈开口处接一个平行板电容器，线圈一部分置于周期性变化的匀强碰场中，设○×的磁力线变示磁场正方向，开始时一电子静止在下板附近，t=0之后在磁场变化的一个周期内电子都没有碰到上板，试描绘电子在一个周期中的运动。[模拟试题解答]:1、选（c）；设初始高度为H，由机械能守恒mgH=Er+12mV2,∴Er=mgH-12mV2=a-kV2,这就是曲线（c）的方程。2、选（c）；直线斜率表示加速度，（A）是光滑斜面，（B）是粗糙斜面，向上滑时的a比向下滑时大；（D）是摩擦很大的斜面，速度为0后不再下滑。3、根据图象中F=0时,a=4米/秒2向右。说明物体速度向左，摩擦力向右，一mSBeSAeI1I2I(安)乙V1V2V3V(伏)abV2AV1甲abVOVT2TttOB·××××××直在减速。F=0时，f=umg=ma得a=Mg,u=ag=410。F=-30牛向左时，a=0即30=umg，m=30ug=7.5千克。4、全程有：MV0=（M+m）V共，得V共=MVoM+m=3米/秒，12MV02-12（M+m）V共2=umg2L得u=0.3，半程有：MVo=MV1+mu1,12MV02=12MV12+12mu12+umgL，解出V1=6+22米/秒=3.7米/秒，U1=6-22米/秒=2.3米/秒，由MV1-MVo=-umgt1得：t1=0.3秒，MV1+mu1=MV2+mu2,12MV12+12mu12=12MV22+12mu22,求得V2=6-22米/秒=2.3米/秒，MV共-MV2=umgtz，得tz=0.7秒。5、图象中打斜线的面积之和代表小车运动总路程，横轴下方的梯形面积=对应的横轴上方三角形面积。∵mVo-MVo=（m+M）V共，∴V共=m-Mm+MVo=0.6米/秒，面积S1面积S2=（VoV共）2=25，S总=2S1+2S2+2S3+2S4+………………=2×(S1+S125+S1252+S1253+…………)，S总=2×0.6×(1+125+1252+1253+………………)=1.2×11-125=1.2×2524=54米。6、看图线，依据△E=W+Q。a→b等容升温，W=0，△E0，∴Q0吸热。b→c等温减压膨胀，△E=0，W0，∴Q0吸热。c→d，等压升温膨胀，△E0，W0，∴Q0，也是吸热。结论：无一阶级放热。7、气缸内细绳假定有张力，隔离两活塞做受力分析：PoSA+T=P1SA，PoSB+T=mg+P1SB，消去T得mg=（P1-Po）（SA-SB），∴m=2千克。T缓慢下降时，气体压强不变，活塞右移，气体体积变小，移动最大距离ρ，V(米/秒)43120.20.60.40.81.02.3tT(秒)U共S2S10.4V向左为正V0-V0M斜率=mg=5米/秒2M斜率=UmgM=7.5米/秒204001.20.80.4200600P（X105帕）T(K)8003体积从3SBρ变为2SBρ，由TT'=3SBρ2SBρ得T’=23T=400K之后体积不变，P1变少，∴T变小，直至线顶力变为零，气压变为P2,考察B活塞（这时A活塞受到向左的未知压力），得P2SB=PoSB-mg,得P2=0.8P。T'T=P1P2得T2”=23T’=8003K.之后再降温，线松驰，气压不变，活塞B向左移，体积变小。8、a线，a线的斜率表示电池内阻，r=U3-U2I2-