（新课标）2020版高考物理大二轮复习 优化3 图像法的应用课件

思想策略优化第二部分优化3图像法的应用高考对图像的要求包括识别图像、画图像、图像转换等，而把图像作为一种工具处理高中物理问题则是更高层次的要求．若能充分利用图像规律，不但可以简捷、迅速解题，且常常可以解决其他方法解决起来困难的问题，从而达到意想不到的效果．图像问题出现频率较高的章节有：直线运动中的运动学图像、牛顿第二定律中动力学图像、动量与能量有关的图像、电场中电场强度随位置变化的图像和电势能、电势随位置变化的图像、电磁感应中的各种图像、实验中涉及的图像问题等等．题型1运动学图像问题【典例1】一质量为2kg的质点在水平力的作用下沿粗糙的水平面做直线运动，v－t图像如图所示，已知质点与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.1，g取10m/s2，则()BA．4s内质点的位移为10mB．前2s内和后2s内加速度大小之比为4∶1C．4s内质点的平均速度大小为3m/sD．前2s内和后2s内水平力的大小之比为4∶1[解析]v－t图像的斜率表示加速度，由图可知，该质点在前2s内的加速度大小为a1＝4m/s2，后2s内的加速度大小为a2＝1m/s2，则a1∶a2＝4∶1,0～2s时间内质点减速，摩擦力方向与速度方向相反，故与加速度方向相同，有F1＋f＝ma1,2～4s质点加速，摩擦力方向与速度方向相反，故与加速度方向相反，有F2－f＝ma2，式中f＝μmg＝0.1×2×10N＝2N，可得F1＝6N，F2＝4N，即F1∶F2＝3∶2，选项B正确，D错误；v－t图像与坐标轴围成的面积表示位移，可得4s内质点的位移为x＝2×82＋2×－22＝6m，平均速度为v＝xt＝1.5m/s，选项A、C错误．题型2动力学图像问题【典例2】一轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m的小物块a相连，如图所示．质量为35m的小物块b紧靠a静止在斜面上，此时施加一沿斜面向上的力F拉b，使b始终做匀加速直线运动．弹簧的形变量始终在弹性限度内，重力加速度大小为g.用x表示b的位移，下列表示F随x变化关系的图像正确的是()C[解析]a、b静止时弹簧的形变量记为x0，对a、b整体进行受力分析，由平衡条件得kx0＝1.6mgsinθ；从开始拉b到物块a、b分离的过程中，对a、b整体进行受力分析，由牛顿第二定律得F＋k(x0－x)－1.6mgsinθ＝1.6ma0，则F＝1.6ma0＋kx，即该过程中F随x的增大而线性增大；a、b分离后，对b进行受力分析，由牛顿第二定律得F－35mgsinθ＝35ma0，则F＝35ma0＋35mgsinθ，即a、b分离后F恒定．C正确．题型3与能量有关的图像问题【典例3】(多选)(2019·河北六校联考)一质量为m的物体在竖直向上的拉力F作用下沿竖直方向向上运动，运动过程中物体的动能与位移的关系如图所示，其中0～s1为曲线，s1～s2为与横轴平行的直线，s2～s3为倾斜直线，不计空气阻力，关于物体在这段位移内的运动，下列说法正确的是()CDA．0～s1过程中拉力F逐渐增大B．s1～s2过程中物体的重力势能可能不变C．s2～s3过程中拉力F为恒力D．0～s3过程中物体的机械能增加[解析]由动能定理Ek－Ek0＝F合s得，F合＝Ek－Ek0s，即图线切线的斜率表示物体所受合力F合，在0～s1过程中曲线的斜率越来越小，F合越来越小，mg确定，F越来越小，A错误；在s1～s2过程中物体匀速上升，其重力势能一直增加，B错误；在s2～s3过程中斜率是一定值，F合是一定值，所以F是恒力，C正确；在0～s3过程中拉力F一直做正功，物体机械能一直增加，D正确．题型4电场中的图像问题【典例4】(多选)(2019·江西六校联考)以某电场中的一条电场线为x轴，轴上各点的电势变化情况如图所示，a、b是轴上的两点，电子从a点以一定的初速度沿x轴正方向射出．设a、b两点的电场强度大小分别为Ea、Eb，电子在a、b两点的速率分别为va、vb，加速度大小分别为aa、ab，电势能分别为Epa、Epb，运动过程中电子仅受到静电力作用，则有()A．EaEbB．vavbC．aaabD．EpaEpbAC[解析]φ－x图像切线的斜率表示电场强度，从a到b的过程中φ－x图像的切线斜率逐渐减小，可知电场强度在逐渐减小，则电子受力也逐渐减小，加速度逐渐减小，选项A、C正确；从a到b的过程中，电势逐渐升高，电子带负电，电势能逐渐减小，则EpaEpb，选项D错误；电子仅受到静电力作用时，动能和电势能总和保持不变，电势能逐渐减小，则动能逐渐增加，所以vavb，选项B错误．题型5电磁感应中的图像问题【典例5】(多选)(2019·广西北海市一模)如图甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd，导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好，整个装置放置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示，MN始终保持静止．规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由M到N为感应电流的正方向，水平向右为导体棒所受安培力F的正方向，水平向左为导体棒所受摩擦力Ff的正方向，下列图象中正确的是()BD[解析]由题图乙可知，回路中产生的感应电动势先为零，后恒定不变，感应电流先为零，后恒定不变，回路中感应电流方向为逆时针，故A错误，B正确；在0～t1时间内，导体棒MN不受安培力；在t1～t2时间内，导体棒MN所受安培力方向水平向右，由F＝BIL可知，B均匀减小，MN所受安培力均匀减小；在t2～t3时间内，导体棒MN所受安培力方向水平向左，由F＝BIL可知，B均匀增大，MN所受安培力均匀增大；根据平衡条件得到，棒MN受到的摩擦力大小Ff＝F，二者方向相反，即在0～t1时间内，没有摩擦力，而在t1～t2时间内，摩擦力方向向左，大小均匀减小，在t2～t3时间内，摩擦力方向向右，大小均匀增大，故C错误，D正确．