图像法在物理解题中的应用.ppt

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1、1,图像法在物理中的应用,2,1. 图象概述及 常见的图线, 2. 图像的 物理意义； 分子力及共振曲线 电源的输出功率 例1 3. 图像的横、纵轴的物理意义；图像的斜率、截距、 所围面积、极值点、起始点的 意义； 光电效应方程 闭合电路的U-I 图象 例2 例3 4.明确图像描述的函数关系；所对应的物理情景；应用图像判 断出相应的 物理过程； 2001年春 例4 例5 例6 5. 根据运动过程的分析画出图像， 例7 例8 例9 例10 6. 借助图像解决有关物理问题。 例11 例12 例13 例14 电热灭蚊器 例15 例16 2001年高考20 2005年苏锡常镇一模12 05年徐州市第二

2、次质量检测12 例17 练习,图像法在物理中的应用,3,物理图像不仅可以使抽象的概念直观形象，动态变化过程清晰，物理量之间的函数关系明确，还可以恰当地表示用语言难以表达的内涵。用图像法解物理题不但迅速、直观、还可以避免复杂的运算过程。 图像法在物理中的应用很广，在图像的学习中 1.要了解 常见的图线, 2.注意理解图像的 物理意义； 3.搞清楚横、纵轴的物理意义；图像的斜率、截距、 所围面积、极值点、起始点各有什么 意义； 4.明确图像描述的是什么函数关系；对应的物理情景； 能够应用图像判断出相应的 物理过程； 5.或者根据运动过程的分析画出图像， 6.并且借助图像解决有关物理问题。,4,常见

3、的图象,5,斜率 k=T2/L=42 /g,则g=42 L/T2=2 =9.87m/s2,斜率 k=h=6.610-34 Js,截距W= 2.5 10-19 J,截距0=4.0 1014Hz,6,分子力和共振曲线,7,电源的输出功率,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，,而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为,8,例1、从高h处自由下落的物体,它的机械能随高度变化的关系是图3中的哪一个? ( ),D,如图为一轻质弹簧的长度L和弹力f 大小的关系,试由图线确定：,(1)弹簧的原长. (2)弹簧的倔强系数. (3)弹簧伸长2.5cm时,弹力的大小.,答: 10cm;,200牛/米;,5

4、牛,9,光电效应方程,爱因斯坦 Ekm= h W,作出方程的图线如图示：,横轴入射光子的频率,纵轴打出光电子的最大初动能,横轴截距极限频率,纵轴截距的绝对值逸出功,斜率普朗克恒量,10,闭合电路的U-I 图象,右图中a 为电源的U-I 图象；b 为外电阻的U-I图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流 和路端电压； 交点和原点之间的矩形的面积表示输出功率； a 的斜率的绝对值表示内阻大小； b 的斜率的绝对值表示外电阻的大小；,当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。,11,例2、如图所示的

5、图线,A是某电源的UI图线,B是电阻R的UI 图线,这个电源的电动势等于_,内电阻等于 ，电阻R的阻值等于 ，用这个电源和这个电阻R串联成闭合电路，电源输出的电功率等于_，电源的效率是 。,3.0V,0.50,1.0,虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率, P出=4W,4.0W,= P出 / P总=4/6=67%,67%,12,例3 、在测定玻璃砖的折射率的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出如图所示的图线，已知直线OA与横轴的夹角，光线是由空气射入玻璃砖的，由图可知 （ ） A入射角为1，玻璃砖的折射率为tg B入射角为2，玻璃砖的折射率为tg C入射角为1，玻璃砖的折射率为ctg

6、D入射角为2，玻璃砖的折射率为ctg,C,13,将物体以一定的初速度竖直上抛若不计空气阻力，从抛出到落回原地的整个过程中，下列四个图线中正确的是 ( ),2001年春,mgh=mg (v0 t - 1/2 gt2 ),B C,p=mv=m(v0 -gt) ,Ek= Ek0 - mgh,动能,14,例4、蹦床有“空中芭蕾”之称。在2001年11月广东举行的第九届全运会上，蹦床首次被列入正式比赛项目，下列图中能反映运动员从高处落到蹦床后又被弹回过程中，加速度随时间变化情况的是 （ ）,C,15,例5、 物体在受到与其初速度方向一致的合外力作用下作直线运动，合外力的大小随时间t 的变化情况如图示，则

7、物体的速度 （ ）,A. 先变大后变小 B. 先变小后变大 C. 一直变小 D. 一直变大,D,练习、如图示的四个图象中，能够正确反映一种元素的同位素原子核的质量数M与其中子数N之间的关系的是 ( ),B,16,例6、正弦交变电流图象如图所示，其感应电动势的最大值为_ _ V，当线圈转速变为原来的 倍时，所产生交变电动势的有效值_V周期为 s,50,50,0.056,17,例7、 一辆汽车在起动过程中，当速度达到5m/s时保持功率不变，从此时起以0.5min钟时间内行驶了300m，则在这0.5min末，汽车的速度 （ ）,A. 可能等于20 m/s B. 小于15 m/s C. 等于15 m/

8、s D. 大于15 m/s,解：汽车功率保持不变，速度逐渐增大，加速度逐渐减小，画出汽车的速度图线，,若为匀变速运动，如图虚线示，则 v=15m/s，,可见应选B,B,18,例8、 如图示是甲、乙两物体从同一地点同一方向运动的v-t 图像，其中 t2=2t1，则下列结论中正确的是 ( ) A. 在t 1 时刻乙物体在前，甲物体在后 B. 甲的加速度比乙大 C. 在t 1时刻甲、乙两物体相遇 D. 在t2 时刻甲、乙两物体相遇,B D,19,例9、雨滴从高中由静止落下，若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，下列图象可能正确反映雨滴下落运动情况的是 （ ）,C,20,例10、起重机

9、提起重物时,重物运动的v-t 图线如图示,请定性作出起重机的输入功率随时间变化的图象。,解：0t1内 F1=m(g+a1),P1= F1v1= F1 a1t,t=t 1 P1= F1 a1t1 mg v,t1t2内 F2=mg P2= F2 v = mgv,t2t3内 F3=m(g-a2),P3= F3 v3 =m (g-a2)(v- a2t),t=t2 P2= mgv m (g-a2)v,画出图象如图示,21,例11、如图是额定电压为100伏的灯泡由实验得到的图线,则此灯泡的额定功率为多大?若将规格是“100V、100W”的定值电阻与此灯泡串联接在100V 的电压上，设定值电阻的阻值不随温度

10、而变化，则此灯泡消耗的实际功率为多大？,解: 由图线可知：当U=100V I=0.32A P=UI=1000.32=32W,UL+UR =100V,UL +100I =100V,即I =1.00 - UL /100,作该方程的图线，,它跟原图线的交点的坐标为 I1 =0.28A UL1 =72V,PL1=I1UL1 =20W,22,例12、如图示，两个光滑斜面的总长度相等、高度也相等，两小球分别由静止从顶端下滑，若小球在图中转折点无能量损耗，则 （ ） A. 两球同时落地 B. b球先落地 C. a球先落地 D.无法确定,解：若用公式求解此题很繁琐，应用v-t图分析较简单。,b球下滑的加速度开

11、始大于a球，后来的加速度小于a球.,因为下落高度相等，所以最终速度相等；,因为路程相等， 所以图线所围的面积相等。,v-t图线如图示：,不难看出， tb ta,所以b球先落地,B,23,例13、 图1为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像，下列判断正确的是 A电动势E1E2，发生短路时的电流 I1 I2 B 电动势E1=E2，内阻 r1r2 C电动势E1E2，内阻 r1 r2 D当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路 端电压变化大,解: 容易看出,电动势 E1E2， 发生短路时的电流 I1 I2 选A 直线2的斜率大, r2 r1 , B C 错,对选项 D，分析如下：,可见D正确,

12、A D,I,U,2,1,24,例14、 一只老鼠从洞口爬出后沿一直线运动,其速度大小与其离开洞口的距离成反比,当其到达距洞口为d 1 的A点时速度为v 1，若B点离洞口的距离为d 2 (d 2 d 1 )，求老鼠由A 运动到B 所需的时间,解：v1=k/d1 k=d1 v1 1/v1= d1 / k,v2=k/d2= d1v1 / d2 1/v2= d2 / d1 v1,作出vd图线，见图线，,将vd图线转化为1/v-d图线，,取一小段位移d，可看作匀速运动，,t= d/v= d1/v即为小窄条的面积。,同理可得梯形总面积即 为所求时间,t =1/2(1/v2+1/v1)(d2-d1) =(d

13、2-d1)2 /2d1v1,25,家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能，对此以下判断中正确的是 （ ） A. 通电后，其电功率先增大后减小 B. 通电后，其电功率先减小后增大 C. 当其产生的热量与散发的热量 相等时，温度保持在t1或t2不变 当其产生的热量与散发的热量 相等时，温度保持在tlt2的某 一值不变.,电热灭蚊器,A、D,26,例15、 下图为在温度为10左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图,箱内的电阻 R1=20k,R2=10k,R3=40k.R

14、t为热敏电阻，它的电阻随温度变化的曲线如图乙所示。当a、b端电压Uab0时，电压鉴别器会令开关接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab0时，电压监别器使K断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在 。,35,27,例16、一质量为M=1kg 的小车上固定有一质量为m = 0.2 kg ，高 l = 0.05m、电阻 R=100的100匝矩形线圈，一起静止在光滑水平面上，现有一质量为m0 的子弹以v0=110m/s 的水平速度射入小车中，并随小车线圈一起进入一与线圈平面垂直，磁感强度 B=1.0T 的水平匀强磁场中如图甲所地， 小车运动过程的vs 图象如图乙所示。求： （1）子弹的质量m0

15、为 。 （2）图乙中s =10cm时线圈中的电流强度I为 。 （3在进入过程中通过线圈某一截面的电量为 。 （4）求出线圈小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量为 。,28,解：,由图象可知：进入磁场时 ，v1=10m/s,由动量守恒定律m0v0 =(M+m+m0)v1 m0 =0.12kg,由图象可知：s=10cm v2 =8m/s,E=nBLv2=10010.058=40V I=E/R=0.4A,由图象可知：线圈宽度为 d=10cm,q=I t=n /R=10010.10.05/100=510-3 C,由图象可知：出磁场时 ，vt=2m/s,Q=1/2(M+m+m0)(v12 vt2)=1/

16、21.32(100-4)=63.4J,思考：为什么v-s图象是三段折线？,参见课件能量转化和守恒定律例4 的备注。,29,如图示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距 l=0.20m，电阻R=1.0，有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.50T 的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，现用一外力F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t 的关系如图示，求杆的质量m 和加速度a .,2001年高考/20,30,解：,导体杆在轨道上做匀加速运动，则有 v=at,杆切割磁感应线，产生感应电动势 E=BLv,回路中产生感应电

17、流 I=E/R=BLv/R,杆受到安培力为 f = BIL=B2 L2v/R,根据牛顿第二定律 F - f =ma,联立解以上各式 得 F=ma+ B2 L2at / R,由图线上取两点： t=0 F=1N t=30s F=4N,代入上式 ma=1 4=ma+0.0130a,解得 a=10m/s2 m=0.1kg,31,05年苏锡常镇一模12,(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格: 10 , 2.5W B. 100 , 1.0W C. 200 ,1.0W D. 2000, 5.0W 本实验应选哪一种规格? 答: ( ),现有一种特殊的电池,它的电动势为E,约为9V,内阻约为50,已知该

18、电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,阻值范围0-9999 ,R0是定值电阻,起保护电路的作用,C,32,(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电压表的示数U,再改变电阻箱的阻值,取得多组数据,作出了如图(b)所示的图线,(已知该直线的截距为0.1V-1 ),则根据该同学所作出的图线,可求得电池的电动势E为 V,内阻r为 .,解:由闭合电路欧姆定律得,化简得,可见图线的截距为1/E,E=10V,图线的斜率为,r/E=(0.65-0.1)/0.

19、12=4.6,r=46 ,10V,46,注：原题图中数据有问题。,33,某同学在实验室先后完成下面二个实验： 测定一节干电池的电动势和内电阻； 描绘小灯泡的伏安特性曲线 (1)用实验测量得到数据作出U一I图线如图中a线, 实验所测干电池的 电动势为 V, 内电阻为 .,05年徐州市第二次质量检测12、,1.50,0.75,34,(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误差,方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取 E总阻值15，最大允许电流2A的滑动变阻器 F总阻值200，最大允许电流2A的滑动

20、变阻器 G总阻值1000，最大允许电流1A的滑动变阻器,C,E,35,(3)将实验中得到的数据在实验中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验中的电池与实验中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 ， 若将两节与实验中相同的干电池串联后与该小 灯泡组成闭合回路， 则此时小灯泡的 电压为 ， 实际功率为 .,P1=0.601.20=0.72W,0.720.02W,画出这时的U-I图线如图c示,0.850.88V,P2=0.881.40=1.23W,1.21.3W,36,例17、将一个力电传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力F

21、的大小随时间t 变化的曲线如图示，某同学根据此图提供的信息做出了以下判断，其中正确的是 ( ) A. 摆球摆动的周期T=1.4s B. t=0.2s时，摆球正经过最低点 C. t=1.1s时，摆球正经过最低点 D. 摆球在摆动过程中机械能减小,B D,37,练习：静止在光滑水平面上的物体，受到如图所示力F 的作用,关于物体的运动,以下说法中正确的是 ( ),A . t1 时刻的速度最大，加速度也最大 B . t2时刻的速度最大，位移也最大 C . t3时刻的加速度最大，速度最小 D . t4时刻的速度最小，位移最大,D,38,如图甲所示是一种测量电容器电容的实验电路图。实验是通过对高阻值电阻放

22、电的方法测出电容器充电至电压为U 时所带的电荷量Q，从而再求出待测电容器，某同学在一次实验时的情况如下： A.按如图甲所示的电路图接好电路 B.接通开关S，调节电阻箱R 的阻值，使电流表的指针偏转接近满刻度记下此时电流表的示数是I0490A，电压表的示数U08.0V C.断开开关S，同时开始计时，每隔5s测读一次电流 i 的值，将测得数据填入表格.并标示在图乙的坐标纸上（以时间t 为横坐标.电流 i 为纵坐标）, 如图乙中的 小 黑点所示 .,39,(1)在图乙中画出i -t 图线 (2)图乙中图线与坐标轴所围面积的物理意义是 ， (3)该电容器的电容约为 F （保留两位有效数字）； (4)若某同学实验时把电压表接在E、D两端，则电容的测量值比它的真实值 （填“大”“小”或“相等”。）,开始放电时电容器的带电量Q,解: (3)图线与坐标轴所围面积约有32个小方格,每格面积为2510-5 C,Q=8 10-3 C,C=Q/U0 = 1.010-3 F,1.010-3,(4)电压表接在E、D两端，一部分电量通过电压表放电，使通过电流表的电量减小，所以图线下“面积”减小，C测减小。,小,