物理圖象及其應(yīng)用

1、專題 九 物理圖象及其應(yīng)用一、考點(diǎn)回顧在高考的能力要求中“能應(yīng)用圖象進(jìn)行分析”，圖象表達(dá)是處理物理問(wèn)題能力的一個(gè)重要方面。在歷次的高考中，均有一定數(shù)量的圖形考查題出現(xiàn)，且占有相當(dāng)大的比例分值，所以學(xué)會(huì)識(shí)圖，畫(huà)圖和用圖就變得尤為重要。1中學(xué)物理中涉及到的重要圖象力學(xué)中主要包括位移時(shí)間圖象（s-t圖象）、速度時(shí)間圖象（v-t圖象）、振動(dòng)圖象xt圖、波動(dòng)圖象y-x圖等;電學(xué)中的電場(chǎng)線分布圖、磁感線分布圖、等勢(shì)面分布圖、交流電圖象、電磁振蕩圖象I-t圖等；還有氣體圖象p-v圖、v-T圖、p-T圖等；在實(shí)驗(yàn)中也涉及到不少圖象，如驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)要用到a-F圖象、a1/m圖象，用“伏安法”測(cè)電阻時(shí)要畫(huà)出

2、I-u圖象，測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)要畫(huà)u-I圖，用單擺測(cè)重力加速度時(shí)要畫(huà)出的T2-L圖等；在各類習(xí)題中圖象問(wèn)題也是頻頻出現(xiàn)，更有些圖象是教材中未曾出現(xiàn)過(guò)的，如力學(xué)中F-t圖，電磁振蕩中的q-t圖，電磁感應(yīng)中的-t圖、E-t圖等。2對(duì)圖象意義的理解(1)首先應(yīng)明確所給圖象是什么圖象，即認(rèn)清圖象中橫軸、縱軸所代表的物理量及他們的關(guān)系，特別是對(duì)那些圖形相似，容易混淆的圖象，更要注意區(qū)分。例如振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象，s-t圖象和v-t圖象等。(2)要清楚的理解圖象中的“點(diǎn)”，“線”，“斜率”，“面積”的物理意義。如在速度時(shí)間圖象里：A“點(diǎn)”的意義：圖象上的任一點(diǎn)表示這時(shí)物體的速度。B“線”的意義：任一段線段

3、表示在一段時(shí)間內(nèi)物體速度的變化量。C“斜率”的意義：“斜率”表示物體的加速度。D“面積”的意義：圖象圍成的“面積”表示物體在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移。E“截距”的意義：截距表示物體出發(fā)時(shí)的速度，橫軸截距表示物體出發(fā)時(shí)距計(jì)時(shí)起點(diǎn)的時(shí)間間隔。3應(yīng)用圖象解題的意義（1）用圖象解題可使解題過(guò)程簡(jiǎn)化，思路更清晰 圖象法解題不僅思路清晰，而且在很多情況下可使解題過(guò)程得到簡(jiǎn)化，比解析法更巧妙、更靈活。在有些情況下運(yùn)用解析法可能無(wú)能為力，但是圖象法則會(huì)使你豁然開(kāi)朗。（2）利用圖象描述物理過(guò)程更直觀 物理過(guò)程可以用文字表述，也可用數(shù)學(xué)式表達(dá)，還可以用物理圖象描述。而從物理圖象上可以更直觀地觀察出整個(gè)物理過(guò)程的動(dòng)態(tài)特

4、征。誠(chéng)然，不是所有過(guò)程都可以用物理圖象進(jìn)行描述的，但如果能夠用物理圖象描述，一般說(shuō)來(lái)總是會(huì)更直觀且容易理解。利用圖象描述物理過(guò)程一般包括兩個(gè)方面：A將物理過(guò)程表述為物理圖象；B從物理圖象上分析物理過(guò)程； C物理圖象可以使抽象的概念直觀形象，動(dòng)態(tài)變化過(guò)程清晰，物理量之間的函數(shù)關(guān)系明確。圖象法在物理解題中的應(yīng)用很廣。二、經(jīng)典例題剖析1如圖所示，光滑軌道MO和ON底端對(duì)接且2，M、N兩點(diǎn)高度相同。小球自M 點(diǎn)由靜止自由滾下，忽略小球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能損失，以v、s、a、Ek分別表示小球的速度、位移、加速度和動(dòng)能四個(gè)物理量的大小。下列四象中能正確反映小球自M點(diǎn)到N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的是【】A B C D解析：

5、首先弄清楚物體在om段和on段的運(yùn)動(dòng)特征，om段勻加速，on段勻減速，得出各個(gè)物理量之間的關(guān)系，然后根據(jù)關(guān)系式結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)畫(huà)出圖形。答案：A點(diǎn)評(píng)：理解物理過(guò)程的同時(shí)，多注意數(shù)形的結(jié)合，注意傾角不同的意義。v/m·s-1ABOt1t2t/s2如圖所示為A、B兩質(zhì)點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象，已知兩質(zhì)點(diǎn)在同一直線上運(yùn)動(dòng)，由圖可知【】A兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)一定從同一位置出發(fā)B兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)一定同時(shí)靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)Ct2秒末兩質(zhì)點(diǎn)相遇D0t2秒時(shí)間內(nèi)B質(zhì)點(diǎn)一直領(lǐng)先A解析：v-t圖縱軸截距表示物體出發(fā)時(shí)的速度，橫軸截距表示物體出發(fā)時(shí)距計(jì)時(shí)起點(diǎn)的時(shí)間間隔；圖線和橫軸所圍的面積表示物體在某段時(shí)間內(nèi)的位移；兩圖線的交點(diǎn)表示兩

6、物體在該時(shí)刻速度相等。所以B對(duì)A錯(cuò)、C錯(cuò)。0t2時(shí)間內(nèi)B物體的位移比A物體的位移大，但因不明確A、B的起始位置，故無(wú)法說(shuō)明B一直領(lǐng)先A。答案：選B正確。點(diǎn)評(píng)：看圖時(shí)要理解橫縱軸截距、面積、點(diǎn)、線等的物理意義，恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用可以減少?gòu)?fù)雜的計(jì)算。3質(zhì)量為m的物體放在一水平放置的粗糙木板上，緩慢抬起木板的一端，在如下圖所示的幾個(gè)圖線中，哪一個(gè)最能表示物體的加速度與木板傾角的關(guān)系【】OAOBCOOD解析：物體放在木板上，當(dāng)斜面斜角為 時(shí)，有方程mgsinmgcos時(shí)，物體才開(kāi)始下滑，當(dāng)角小于此值時(shí)，物體在斜面上靜止，加速度a=0，當(dāng)角大于此值時(shí)，物體開(kāi)始加速下可見(jiàn)a與的關(guān)系為非線性關(guān)系。答案：所以D正確。

7、點(diǎn)評(píng)：解答關(guān)鍵在于判斷物體運(yùn)動(dòng)的條件及何時(shí)產(chǎn)生加速度。0510-5-1012435F/Nt/s4如圖所示，圖線表示作用在某物體上的合外力跟時(shí)間變化的關(guān)系，若物體開(kāi)始時(shí)是靜止的，那么【】A從t=0開(kāi)始，3s內(nèi)作用在物體上的沖量為零B前4s內(nèi)物體的位移為零C第4s末物體的速度為零D前3s內(nèi)外力對(duì)物體做的功的和為零解析：從t=0時(shí)開(kāi)始，物體首先在10N的力的作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在第1秒內(nèi)，物體受到的沖量為F·t=10×1=10N·S。第2、3秒內(nèi)，物體受到反方向的沖量，大小為Ft=5×2=10N·S。所以，物體在前3s內(nèi)所受外力的沖量為零。物體在第1s末

8、的速度最大，第3s末的速度為零，第4s開(kāi)始返回，但前4s內(nèi)位移不可能為零，B錯(cuò)、C錯(cuò)。因第3s末物體速度為零，0時(shí)刻物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以，可知前3s內(nèi)物體動(dòng)能增量為零，根據(jù)動(dòng)能定理，得前3s內(nèi)外力對(duì)物體做功和為零。答案：A、D點(diǎn)評(píng)：先根據(jù)圖形把物體受力的具體情況搞清楚，分時(shí)段把物體受力求出來(lái)，在求物體的運(yùn)動(dòng)情況。05101015205t/sv/(m/s)b(乙)a(甲)5甲乙兩輛汽車在平直的公路上沿同一方向作直線運(yùn)動(dòng)，t0時(shí)刻同時(shí)經(jīng)過(guò)公路旁的同一個(gè)路標(biāo)。在描述兩車運(yùn)動(dòng)的vt圖中（如圖），直線a、b分別描述了甲乙兩車在020 s的運(yùn)動(dòng)情況。關(guān)于兩車之間的位置關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是【】A在010

9、 s內(nèi)兩車逐漸靠近B在1020 s內(nèi)兩車逐漸遠(yuǎn)離C在515 s內(nèi)兩車的位移相等D在t10 s時(shí)兩車在公路上相遇解析：由圖可以知道甲車勻速，乙車勻減速，位移相等及“面積”要相等，相遇及位移要相等。在10秒時(shí)，速度相等，在甲追乙中距離最遠(yuǎn)。答案：C點(diǎn)評(píng)：圖形中可以得出兩物體的初速度及運(yùn)動(dòng)特征，再結(jié)合一維圖形可以得出速度關(guān)系所對(duì)應(yīng)的位移關(guān)系1234560100u/Vt/102 s6一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知下列說(shuō)法中正確的是【】A該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u100sin(25t)VB該交流電的頻率為25 HzC該交流電的電壓的有效值為100VD若將該交流電壓加在阻值R1

10、00 的電阻兩端，則電阻消耗的功率時(shí)50 W解析：由圖形中可以得出u的最大值100伏，周期T是4秒，因?yàn)門(mén)等于f的倒數(shù)，因而可以求出f。有效值等于最大值除以。答案：BD點(diǎn)評(píng)：此題的關(guān)鍵在于從圖上讀出它含有的物理信息7平行板間加如圖（a）所示周期變化的電壓，重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中央，從t=0時(shí)刻開(kāi)始將其釋放，運(yùn)動(dòng)過(guò)程無(wú)碰板情況。下列四圖中，能定性描述粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象正確的是【】A B C D解析：先結(jié)合u-t圖在平行板間加上相對(duì)應(yīng)的電壓，得出相應(yīng)電場(chǎng)，判斷帶電粒子的受力情況，在0-T/2的時(shí)間內(nèi)，它向某一極板勻加速，在T/2-T內(nèi)，帶電粒子并不反向，而是向開(kāi)始方向勻減速，有對(duì)稱性，在

11、T時(shí)，v=0，然后又繼續(xù)向前加速，方向一直不變。答案：A點(diǎn)評(píng)：先結(jié)合u-t圖在平行板間加上相對(duì)應(yīng)的電壓，得出相應(yīng)電場(chǎng)，判斷帶電粒子的受力情況，從而得出它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)8如圖是一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖，已知圖中b位置的質(zhì)點(diǎn)起振比a位置的質(zhì)點(diǎn)晚0.5s，b和c之間的距離是5m，則此列波的波長(zhǎng)和頻率應(yīng)分別為【】A5m，1HzB10m，2HzC5m，2HzD10m，1Hz解析：從圖上可知道，因?yàn)閎比a晚，所以波沿x的正方向，而ab相差T/2,所以T是1秒，bc是兩相鄰的波谷，所以相差一個(gè)波長(zhǎng)。答案：A點(diǎn)評(píng)：先區(qū)分是波動(dòng)還是振動(dòng)圖象，然后在從圖象上找出相應(yīng)的物理量。三、方法總結(jié)與高考預(yù)測(cè)（一）方法總結(jié)1

12、物理問(wèn)題中圖像的作用（1）直接根據(jù)圖像給出函數(shù)間的關(guān)系求解問(wèn)題（2）根據(jù)題設(shè)條件做出圖像，探索物理規(guī)律（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出圖像，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論2運(yùn)用圖像解答物理問(wèn)題的重要步驟（1）認(rèn)真審題，從題中所需求解的物理量，結(jié)合相應(yīng)的物理規(guī)律確定所需的橫縱坐標(biāo)表示的物理量。（2）根據(jù)題意，找出兩物理量的制約關(guān)系，結(jié)合具體的物理過(guò)程和相應(yīng)的物理規(guī)律作出函數(shù)圖象。（3）由所作圖象結(jié)合題意，運(yùn)用函數(shù)圖象進(jìn)行表達(dá)、分析和推理從而找出相應(yīng)的變化規(guī)律，再結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具（即方程）求出相應(yīng)的物理量。 （二）高考預(yù)測(cè)高考在突出考查考生基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論、基本技能的同時(shí)，更加注重考查考生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能

13、力。試題以能力測(cè)試為主導(dǎo)，重視科學(xué)素養(yǎng)的考查，注重理論聯(lián)系實(shí)際。1圖象的物理意義，能借助圖象信息分析解決問(wèn)題。2注重能力考查的高考物理試題，往往出現(xiàn)圖象的理解及其應(yīng)用，尤其是選擇題中常常出現(xiàn)。3數(shù)和形的巧妙結(jié)合依然是高考的熱點(diǎn)和解題的一種好方法。四、強(qiáng)化訓(xùn)練（一）選擇題1一單擺做小角度擺動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖，以下說(shuō)法正確的是【】At1時(shí)刻擺球速度最大，懸線對(duì)它的拉力最小Bt2時(shí)刻擺球速度為零，懸線對(duì)它的拉力最小Ct3時(shí)刻擺球速度為零，懸線對(duì)它的拉力最大Dt4時(shí)刻擺球速度最大，懸線對(duì)它的拉力最大2在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖1所示，當(dāng)磁

14、場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t如圖2變化時(shí)，下圖中正確表示線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E變化的是【】A B C Dx/cmy/cm02 4 6 8 P R S 3右圖為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)的波形。當(dāng)R點(diǎn)在t0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到S點(diǎn)時(shí)，PR范圍內(nèi)（含P、R）有一些質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，這些質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)取值范圍是【】A2cmx4cmB2cmx4cmC2cmx4cmD2cmx4cm4.一列簡(jiǎn)諸橫波沿x軸負(fù)方向傳播，波速v=4 m/s，已知坐標(biāo)原點(diǎn)（x=0）處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖a所示，在下列四幅圖中能夠正確表示t=0.15s時(shí)波形的是【】5如圖所示，LOOL為一折線，它所形成的兩個(gè)角LOO和OOL均

15、為45°。折線的右邊有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其方向垂直于紙面向里。一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框沿垂直于OO的方向以速度v作勻速直線運(yùn)動(dòng)，在t0的刻恰好位于圖中所示位置。以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示電流-時(shí)間（I-t）關(guān)系的是（時(shí)間以I/v為單位）【】6如圖所示，在傾角為30°的足夠長(zhǎng)的斜面上有一質(zhì)量為的物體，它受到沿斜面方向的力F的作用。力F可按圖（a）、（b）、(c)、（d）所示的兩種方式隨時(shí)間變化（圖中縱坐標(biāo)是F與mg的比值，為沿斜面向上為正）已知此物體在t0時(shí)速度為零，若用V1、V2、V3、分別表示上述四種受力情況下物體在3秒末的速率，則這四個(gè)速率

16、中最大的是【】AV1BV2CV3DV4t/sy/cm42208121626101411圖3圖2y/cm2440468135722t/s圖17一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖1所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng)。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)。把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)動(dòng)力的周期。若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖線如圖2所示。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，砝碼的振動(dòng)圖線如圖3所示。若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，Y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則【

17、】A由圖線可知T0=4sB由圖線可知T0=8sC當(dāng)T在4s附近時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí)，Y很小D當(dāng)T在8s附近時(shí)，Y顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí)，Y很?。ǘ┨羁疹}8某研究性學(xué)習(xí)小組利用右圖所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如下圖所示的R1/I圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E_V，r_。9甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E及電阻R1和R2的阻值。實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)電源E(不計(jì)內(nèi)阻)，待測(cè)電阻R1，待測(cè)電阻R2，電壓表V(量程為1.5V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(09999)；單刀單擲開(kāi)關(guān)S1，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2，導(dǎo)線若干。先測(cè)

18、電阻R1的阻值。請(qǐng)將甲同學(xué)的操作補(bǔ)充完整：閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)r和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U1，保持電阻箱示數(shù)不變，_，讀出電壓表的示數(shù)U2。則電阻R=的表達(dá)式為R1=_。甲同學(xué)已經(jīng)測(cè)得電阻R1=4.8，繼續(xù)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2的阻值。該同學(xué)的做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖所示的圖線，則電源電動(dòng)勢(shì)E=_V，電阻R2=_。利用甲同學(xué)設(shè)計(jì)的電路和測(cè)得的電阻R1，乙同學(xué)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2的阻值的做法是：閉合S1，將S2切換到b，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U，

19、由測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪出了相應(yīng)的圖線，根據(jù)圖線得到電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2。這種做法與甲同學(xué)的做法比較，由于電壓表測(cè)得的數(shù)據(jù)范圍_(選填“較大”、“較小”或“相同”)，所以_同學(xué)的做法更恰當(dāng)些。10沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)的波形如圖所示，P、Q兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置分別位于x3.5m和x6.5m處。在t10.5s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P恰好此后第二次處于波峰位置；則t2_s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q此后第二次在平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)；當(dāng)t10.9s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的位移為_(kāi)cm。（三）解答題11如圖所示，在x0與x0的區(qū)域中，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1與B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面向里，且B1B2。一個(gè)帶負(fù)電荷的粒子從坐標(biāo)原

20、點(diǎn)O以速度v沿x軸負(fù)方向射出，要使該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后又經(jīng)過(guò)O點(diǎn)，B1與B2的比值應(yīng)滿足什么條件？12一質(zhì)量為m40kg的小孩子站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上。電梯從t0時(shí)刻由靜止開(kāi)始上升，在0到6s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的變化如圖所示。試問(wèn)：在這段時(shí)間內(nèi)電梯上升的高度是多少？取重力加速度g10m/s2。x2loFcbdal13圖中abcd為一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、具有質(zhì)量的剛性導(dǎo)線框，位于水平面內(nèi)，bc邊中串接有電阻R，導(dǎo)線的電阻不計(jì)，虛線表示一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的邊界，它與線框的ab邊平行，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為2L，磁感強(qiáng)度為B，方向豎直向下，線框在一垂直于ab邊的水平恒定拉力F作用下，沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，直到通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。已知a

21、b邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框便變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，此時(shí)通過(guò)電阻R的電流的大小為I0，試在右邊的坐標(biāo)系中定性畫(huà)出：從導(dǎo)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電流i的大小隨ab邊的位置坐標(biāo)x變化的曲線。0.5l1l1.5l2l2.5l3l3.5lOi0xi01231230.10.08Px/my/mt1.2 s14圖為沿x軸向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t1.2 s時(shí)的波形，位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的觀察者測(cè)到在4 s內(nèi)有10個(gè)完整的波經(jīng)過(guò)該點(diǎn)。求該波的波幅、頻率、周期和波速。畫(huà)出平衡位置在x軸上P點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)在00.6 s內(nèi)的振動(dòng)圖象。15如圖（a）所示，一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L，距左端L處的中間一段被彎成半徑

22、為H的1/4圓弧，導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng)，右段區(qū)域存在磁場(chǎng)B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)B（t），如圖（b）所示，兩磁場(chǎng)方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑到圓弧頂端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g。（1）問(wèn)金屬棒在圓弧內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？（2）求0到時(shí)間t0內(nèi)，回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。（3）探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間，回路中感應(yīng)電流的大小和方向。16如圖1所示，真空中

23、相距d5cm的兩塊平行金屬板A、B與電源連接（圖中未畫(huà)出），其中B板接地（電勢(shì)為零），A板電勢(shì)變化的規(guī)律如圖2所示。將一個(gè)質(zhì)量m=2.0×10-27kg，電量q+1.6×10-19 C的帶電粒子從緊臨B板處釋放，不計(jì)重力。求（1）在t0時(shí)刻釋放該帶電粒子，釋放瞬間粒子加速度的大??；（2）若A板電勢(shì)變化周期T1.0×10-5 s，在t0時(shí)將帶電粒子從緊臨B板處無(wú)初速釋放，粒子達(dá)到A板時(shí)動(dòng)量的大小；（3）A板電勢(shì)變化頻率多大時(shí)，在t到t時(shí)間內(nèi)從緊臨B板處無(wú)初速釋放該帶電粒子，粒子不能到達(dá)A板。（四）創(chuàng)新試題17如圖（a）所示，光滑的平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，間距為

24、L、導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，且接觸良好。在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。開(kāi)始時(shí)，導(dǎo)體棒靜止于磁場(chǎng)區(qū)域的右端，當(dāng)磁場(chǎng)以速度v1勻速向右移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒隨之開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達(dá)到恒定速度，此時(shí)導(dǎo)體棒仍處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。（1）求導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2；（2）為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，阻力最大不能超過(guò)多少？（3）導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大？（4）若t0時(shí)磁場(chǎng)由靜止開(kāi)始水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)較短時(shí)間后，導(dǎo)體棒

25、也做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其v-t關(guān)系如圖（b）所示，已知在時(shí)刻t導(dǎo)體棒瞬時(shí)速度大小為vt，求導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小。18如圖所示，物體從光滑斜面上的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后進(jìn)入水平面（設(shè)經(jīng)過(guò)B點(diǎn)前后速度大小不變），最后停在C點(diǎn)。每隔0.2秒鐘通過(guò)速度傳感器測(cè)量物體的瞬時(shí)速度，下表給出了部分測(cè)量數(shù)據(jù)。（重力加速度g10m/s2）求：（1）斜面的傾角a；（2）物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)m；（3）t0.6s時(shí)的瞬時(shí)速度v。參考答案一、選擇題1、D 2、A 3、C 4、A 5、D 6、C 7、AC二、填空題82.2；0.99將s2切換到b， 143(或)， 12； 較小， 甲。100

26、.6，2三、簡(jiǎn)答題11解：粒子在整個(gè)過(guò)程中的速度大小恒為v,交替在Xy平面中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，都是半個(gè)圓周，設(shè)粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q,半徑為R1，R2,有R1=mv/B1q R2=mv/B2q粒子再次回到Y(jié)軸，與起點(diǎn)相差d=2(R2-R1),設(shè)粒子經(jīng)過(guò)n次后即相差nd=2R1粒子再經(jīng)過(guò)半圓就能過(guò)起點(diǎn)，式中n=1，2，3，為回旋次數(shù)從以上可得：R1：R2=n/(n+1).n=1,2,3,.所以B1，B2應(yīng)滿足的條件：B1：B2=n/(n+1) n=1,2,3,.12解：在0-2s內(nèi)，物體勻加速上升，a1=(F-mg)/m=1m/s2，上升高度h1=a1(t1)2/2=2m,此時(shí)升降機(jī)的速率為2

27、m/s在2-5秒內(nèi)，因F=mg,升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)，上升高度h2=vt=6m在5-6秒內(nèi)，升降機(jī)減速運(yùn)動(dòng)，a2=-2m/s2,上升高度h3=1m故這段時(shí)間內(nèi)共上升H=9m13解：如圖由右手定則可判斷在導(dǎo)線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流I0大小不變，方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍ㄔ?l段）。在ab從L2L段，R上無(wú)電流，安培力為0，只受水平恒力作勻加速運(yùn)動(dòng)，并以較大速度從2L處開(kāi)始離開(kāi)磁場(chǎng)；cd段切割磁感線產(chǎn)生較在感應(yīng)電流i>i0，此時(shí)受到的安培力大于F，作減速運(yùn)動(dòng)，i逐漸變??；在2L至3L段隨x減小，但在x=3L處i> I0；在x=3L處，導(dǎo)線框完全離開(kāi)磁場(chǎng)，（注意：此題關(guān)鍵在經(jīng)2L處離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，速度比進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)大，因而i> I0，F(xiàn)安>F拉，作減速運(yùn)動(dòng)，速度逐漸變小。）1l2l3lOxi14A0.1 m0.10.20.30.40.50.60.10.080.080.1y/mt/s15（本題考查考生對(duì)電磁學(xué)、力學(xué)基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解，考查理解能力、分析綜