初中物理中考十一个年年考专题：专题十初中物理图像题考法及其解答技巧 17页

专题十初中物理图像题考法及其解答技巧利用图像分析处理物理问题是一种科学方法，各个版本物理教材在研究物理规律吋，通过实验数据可以得到图像，这个图像能直观形彖的给出两个物理量之间的关系，结合物理公式就能知道其它量的数值。物理学科的力电热光知识体系的问题都离不开图像法。侮年全国各地每年中考试题里都含有图像题，重视图像法解决物理问题是毕业班学生提高成绩的不对忽视的创新举措。一、物理图像题考什么与怎样考1.屮考考什么对于图像类问题，主要考察温度——时间图像；路程——时间图像、速度——时间图像；质量——体积图像；电流——电压图像、电阻——温度图象、电阻——压力图象；压强——深度图像；像距——物距图像；力——时间图像；浮力——深度图像；大气压——高度图像等的认识和理解。从而让学生在深层次上掌握图像和物理规律间的内在联系。利用物理图象比较物理量、根据规律选择图象、利用图象获取信息、利用图象进行计算、绘制图象等。利用图像处理物理问题是课程标准所要求的一种研究物理规律的方法。是考试说明强调的每年必考的知识点。2.中考怎么考图像问题涵盖面广，在选择题、填空题、分析简答题、实验与探究题、综合题中都能经常遇到图像问题，要高度重视。解答图象题的总纲领是：先搞清楚图象中横坐标、纵坐标所表示的物理量；弄清坐标上的分度值；明确图象所表达的物理意义，利用图象的交点坐标、斜率和截距及图象与出标轴所包围的面积等，进行分析、推理、判断和计算；根据图彖对题目中的问题进行数据讣算或做出判断性结论。河北省在屮考试卷中，每年都在最后两道大题其屮的一道题里出现一个涉及利用图象提供信息的计算题。分值可观,加强训练。二、用图像法解决物理问题基本思路解答图象题的总纲领是：先搞清楚图象中横坐标、纵坐标所表示的物理量；弄清坐标上的分度值；明确图彖所表达的物理意义，利用图象的交点坐标、斜率和截距及图象与坐标轴所包围的面积等，进行分析、推理、判断和计算；根据图象对题目屮的问题进行数据计算或做出判断性结论。我省各地市在屮考试卷屮，每年都在最后两道大题其中的一道题里出现一个涉及利用图象提供信息的计算题。分值可观，加强训练。三、运用物理图像解决力热电光问题实例解析1•从图象中获取有用信息，巧用图像的面积解决力学问题。【例题1】小雨通过如图甲所示滑轮组将水川物体匀速提升至空川，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s\n的关系图像如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%,每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。求:（1）物体在空中上升1m,小雨做的功是多少？（2）每个滑轮的重力是多少？（3）物体的密度是多少？答案：（1）物体在空中上升1m,小雨做的功是800J；（2）每个滑轮的重力是60N；（3）物体的密度是1.7xio3kg/m\解析：能根据图像分析出物体在空中运动时的大小和在拉力方向上移动的距离；能根据图像分析出物体没有露出水面之前拉力的大小。（1）由图乙可知，绳子自由端移动的距离为0〜4m吋，拉力为100N不变，此吋物体没有露出水面，4〜6m时，物体开始逐渐露出水面，拉力不断增大，6〜8m时拉力为200N不变，此时物体完全离开水面，故物体在空屮匀速上升过程屮受到的拉力F=200N,ft］图可知，舁=4,所以绳子自由端移动的距离s=nh=4x1m=4m,小雨做的功是^=Fs=200Nx4m=800J。（2）根据巾=0有用/0恵得，物体在空中上升1m做的有用功"有用F"总=85%x800J=680J,根据沪G/z可得，物体的重力G=0有用〃尸680N,根据（G+G动）可得，2G动=4F-G=4x200N-680N=120N,所以每个滑轮的重力为1200N/2=60No（3）物体没有露出水面之前受到的拉力为F=4xl00N=400N,重力G=680N,2个动滑轮的重力为120N,所以，物体完全浸没时受到的浮力F浮=G+2G动一F=680N+120N-400N=400N,\n根据F沪p水gl：可得物体的体积\nV=VFn!p4；^=4xl02m3,物体的质量w=680N/10N/kg=68kg,则物体的密度p=m/v=1.7xl03kg/m\【例题2】放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度V与时间t的关系如下左图和右图所示。已知物块运动时受到的摩擦力是重力的0.4倍，取g=10m/s2o由此两图线可以知道下列结论错误的是（）A.物块的质量为m=0.5kg,物块运动时受到的摩擦力为f=2N：B.物块在4s—6s时间内水平推力做功为16J；C.物块0—2s时间内在1N的水平推力作用下，处于静止状态；D.物块2s—s吋I'可内的平均速度大小为4m/s。答案：D解析：巧用图像的面积解决力学问题。本题关键点在于用速度——时间图像与横轴围成的而积等于变速运动的物体在一定时间内运动的路程。根据图像可以获得以下相关信息：0至2s时间内物块在1N的水平推力作用下静止，所以C结论正确；4s至6s吋间内在2N的水平推力作用下，做匀速直线运动，F=f^0.4mg=2N,m=0.5kg.所以结论A正确；由于F=2N,s=vt=4m/sx2s=8m,水平推力做功W=Fs=2Nx8m=16J,所以B结论正确；2s至4s时间内做变速直线运动，初中阶段涉及平均速度，求解办法是利用V=s/t。这时的路程s就是速度——时间图像上的图线与横轴围成的三角形面积的数值。s=2x4/2=4V=s/t=4m/2s=2m/s,所以D项结论错误。2.巧用从图象中获取的有用信息，结合物理规律解决热学问题。【例题3］如图所示是某小组绘制的海波熔化时温度随时间变化规律的图像。由图像可知海波的熔点是°C,熔化过程经历了分钟。由此图像发现熔化时间过短，不易观察熔化过程，请你为此提出改进方法：。答案：48,1。增加海波质量（或将酒精灯的火焰调小）.\n解析：此题通过考查海波的熔化图象，考查了学生对晶体熔化特点的掌握，并能够从熔化图象中总结出相关信息，考查了学生对熔化图彖的综合分析.由图彖可以看出，熔化过程中出现一段温度恒定的时间段，这是晶体的典型特征，根据常识可判断海波是晶体.晶体在熔化过程中温度保持不变，这个温度就是晶体的熔点；减慢加热的过程，或增加海波的质量、将酒精灯的火焰调小均可使熔化的时间变长。由图知，海波从第4到笫5分钟，也就是利用1分钟时问，温度保持48°C不变，所以海波是晶体，其熔点为48°C,实验过程中若想要增2熔化时间，可采取的方法有：多加些海波（或将酒精灯的火焰调小）等。【例题4】某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10炮的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2x103J/（kg-°C）,煤的热值约为3xl07J/kgo求：（1）煤完全燃烧产生的热量；答案：(1)6x107J(2)2.52x106J(3)4.2%。解析：经过6min时间加热，水所吸收的热量求解办法就是利用吸收热量公式。Q.«=cm水（t-to）o题中质量、比热已知。初温、末温根据图像就可获得。所以从图像获得初温、末温是突破难点的关键。（1）燃料完全燃烧产生的热量：Q^=m^q=2kgx3xlO7J/kg=6xlO7J\n(2)从图像分析知道经过6min时间加热，水的温度从20°C升高到80°C.水的质量10kg,水的比热容为4.2xlO3J/(kg-°C),根据吸收热量公式得到水所吸收的热量：Qi^cm水(t-t0)=4.2“0切(kg-°C)xi0kgx60°C=2.52xl06J(3)煤炉烧水时的热效率：〃=逐x100%=2"X1J丿X100%=4.2%0放6x107丿1.从图象中获取相关的信息，巧用图像截距解决电学问题【例题5】如图甲所示的电路，在滑动变阻器R2的滑片P从B向A滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，则下列说法屮止确的是图乙A.Ri的阻值是20QB.当电流表的示数是0.4A吋，R2接入电路的阻值是30QC.电源电压是16VD.该电路的最大电功率为7.2W答案：A解析：抓住图线在横轴上的截距的物理意义，结合欧姆定律建立方程是解决本题关键。本题考点是属于中考必考点。考点是欧姆定律和电功率。横坐标是电流表示数，纵坐标是对应电流表示数时电压表的读数。图像是电压表与电流表示数的变化关系的反映。图线在横轴上的截距I=0.9A,这时电压表读数为0•表示甲图中滑动变阻器滑片在A端，有：U=0.9R|(1)图线在纵轴上的截距，表示电流表示数为0,电压表的读数，也就等于电源电压U。但图像没有画出在纵轴上的截距，所以要想求出U和R1，只需再列出一个含有U和R|的等式，和(1)联立，即可解出。滑片在B端时，电流表示数为0.2A,电压表示数为14Vo有：U=0.2R|+14V......⑵解得R]=20Q,电源电压U=18V.\n当电流表的示数是0.4A时，电压表读数为10V,R2接入电路的阻值是25Q.\n根据P=UI知道。U—定，I最大时，电路电功率最大。电路电阻最小，也就是滑动变阻器接入电路阻值为0.这时最大电流Im=0.9AoPmax=UIm=18VxO.9A=16.2W综合分析得到正确结果选A。【例题6】如图甲所示是某电器屮的一个电路，人是热敏电阻，其阻值随温度变化的图象如图乙所示；电源电压U保持不变，心为定值电阻。闭合开关电路工作时，随着工作环境温度的升高，电压表的示数（选填“变大”、“变小”或'不变”）；电路消耗的电功率的表达式片（用题中所给字母表示）；已知当温度为40°C吋，定值电阻与热敏电阻的阻值相等，则温度由40°C上升到100°C时，定值电阻局先后消耗的电功率之比是o甲乙答案：变大；上二；9:16R+R（）解析：抓住图像的特点，分別找出温度由40°C、10（）°C时，热敏电阻的阻值，结合已知条件确定定值电阻心的阻值，欧姆定律公式和电功率公式分别把前后温度不同吋定值电阻消耗的电功率，用数学表达式表示出来，然后就很容易求出比值。由乙图可知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故由欧姆定律可得电路中电流增大，由欧姆定律得，Ro两端的电压增加，即电压表示数增大。电路总电阻为Z=R+Ro，根据P=//R总得电路总的电功率P=L/2/（R+Ro）当温度为40°C吋，定值电阻与热敏电阻的阻值相等，即R|=Ro=2OOQ定值电阻消耗的电功率Pi=/i2R（）=t/2R（）/（R|+R（））2=200U1!（400）2=（/2/800100°C时，热敏电阻的阻值R=100QRo=200Q这时定值电阻消耗的电功率P2=/22Ro=（R2+R0）2=200t//（300）2=2t/2/900则温度由40°C上升到100°C时，定值电阻心先后消耗的电功率之比是Pi：P2=t/2/800：2^/900=9:161.从图象中获取相关的信息，结合规律解决光学问题。\n【例题71小明在探究“物距和物高一定时，物体经小孔所成像的高度和像距的关系”时，所用的实验器材有:用发光二极管做成的物体、有小孔的方纸板、用半透明塑料膜做成的屏、量程为0——30cm的直尺。实验装置的示意图如图所示。（1）该实验应该在较—（选填“亮”或，暗”）的环境下进行。（2）记录的实验数据如下表，请在方格纸上画出像高与物距的关系图像。实验次数123456物距u/cm相同物高/?|/cm相同像距v/cm4.08.012.016.020.024.0像高他/cm2.04」6.08.09.912.0（3）根据图像，得出的探究结论是：o（4）另一名同学在做实验时，更换了部分实验器材，其实验装置的示意图如图所示。外筒（足够长）用不透明的材料制成，左端开有小孔；内筒（内径约14cm）的筒壁用不透明的材料制成，左端用半透明塑料膜做屏，并可以在外筒中自由地拉出或推入，其他器材不变。和小明使用的装置相比较，请说出该同学用这样的装置做实验的好处和不足（各写一条即可）。好处;不足□答案：（1）暗（2）如图所示（3）物距和物高一定时，物体经小孔所成的像的高度与像距成正比（4）方便改变像距像高不方便测量\nh“c・解析：正确分析像距和像高的关系是本题的关键，当第一组数据确定后，看第二组数据、第三组数据、第四组数据oooooo第六组数据的像距是是开始2倍、3倍、4倍6倍吋，对应的像高也近似是开始像高的2倍、3倍、4倍。。。。。。6倍。这样就得出了物距和物高一定时，物体经小孔所成的像的高度与像距成正比。（1）发光二极管在明亮的环境下对比度降低，成像不清楚，实验时应该在较暗的环境好。（2）以像距数据为横坐标，对应的物距数据为纵坐标，描点，用平滑的曲线将各个点连接起來。（3）根据表格数据知道，像的高度随像到小孔的距离增大而增大，且像的高度与像到小孔距离的比值是一个定值。（4）左端用半透膜塑料膜做屏，可以在外筒自由推入或者拉出，也就是说可以方便改变像距。但测暈高度不太方便。【例题8］如图所示是某凸透镜成实像时，像距v和物距u的关系图像。分析图像屮有关数据可知（）A.该凸透镜的焦距为10cmB.当物距u=30cm时，像距v=15cmC.物距增大时，像距也增大D.当物距u=15cm时，成的是缩小的像101520~~30w/cm答案：A解析：抓住关键点,即u=20cm时，v=20cm。这时u=v=2f=20cm,解出f=10cm.收集信息和处理信息能力的试题是今后中考的热点。是创新能力培养的重要举措。本题考查凸透镜成像的规律以及运用图像给出的信息解决问题的能力。A.由图象可知，u=v=2f^20cm,所以凸透镜的焦距是10cm,故A正确；B.当物距u=30cm>2f=20cm时，2f>v>f,即20cm>v>10cm,故B错误；C.凸透镜成实像时，物距增大时像距减小，故C错误；\nA.当物距u=15cm,此时2f>u>f,成倒立放大的实像，故D错误.1.从图象屮获取相关的信息，结合规律解决综合问题。【例题9】如图所示，是我们常见的图彖，这种图象如果在横纵坐标加上适当的物理量及单位，可以用来描述（）///A.弹簧的伸长与弹簧所受拉力的关系B.通电导体的电阻与其两端电压的关系C.物体所受重力与质量的关系D.匀速直线运动中路程与时间的关系答案：ACD.解析：本题考查不同量之间的关系，理解图象中物理量之间的比例关系是解题的关键。从图象上可以看出，该图象反应的物理量之间成正比关系，然后根据各选项之间的关系选择即可.由图象可知，横坐标表示的物理量和纵坐标表示的物理量是成正比的关系；A.在弹性限度内，弹簧的伸长与弹簧所受拉力成正比，可以用该图象描述；B.电阻是导体本身的一种性质，与其两端电压无关，不能用该图彖描述；C.物体的重力和质量成正比，可以用该图象描述；D.匀速直线运动的物体，速度是一定值，路程和吋间成正比，可以用该图象描述四、与图像有关的和中考难度一致的精品训练试题（含答案）1.在“比较不同物质吸热能力”的实验屮，将甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内，用相同的电加热器同时加热.记录相关数据，并绘制出如图所示的图象.（不计热量损失），则（）\nA.实验时，选用初温和质量均相等的甲、乙两种液体.B.加热lOmim甲吸收的热量大于乙吸收的热量，C.甲液体的沸点是60°C.D.乙液体的比热容是甲液体比热容的2倍.答案：ABD1.如图甲所示，长方体实心金属块在细绳竖直向上的拉力作用下从水中开始一直向上做匀速直线运动，上升到离开水面一定高度处，如图乙是绳子的拉力F随时间t变化的图象，下列判断正确的是（）W乙A.该金属块的密度是2.7xlO3kg/m3B.该金属块重力的大小为34NC.浸没在水屮的金属块受到的浮力大小是30ND.在h至t2时段，金属块在水中受到的浮力逐渐增大答案：A.2.如图所示，由冰的熔化曲线可知A.冰是非晶体。B.冰的熔点为LC。C.冰的熔化过程经历了5min。D.冰在熔化过程屮，吸收热量，温度持续升高答案：B3.如图所示，能正确表示通过某定值电阻的电流与它两端电压之间关系的图象是（\n答案：B.1.图甲是小灯泡的电压——电流图像。将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5V的电路中（如图乙），闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.75W吋,A.电流表的示数为0.2AB.滑动变阻器R接入电路中的电阻为15QC.电路消耗的总功率为1.35W。D.10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J答案：C2.如图甲所示，把标有“6V3W“的灯泡L和滑动变阻器R串联接入恒定电压为9V的电源上，通过L的电流I与L两端电压U的关系如图乙所示，则L正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻是Q；当电路屮电流为0.4A时，L的实际功率是W.答案：6；1.6.3.学校新近买了30套总质量为300kg的物理实验器材，每套一箱。现在，某实验员需要把这批实验器材搬运到14m高的物理实验室。（1）该实验员需要做多少功？（不考虑他克服自身重力所做的功，取g二10N/kg）（2）假设他身体可以提供的功率P如图那样取决于所搬运物体的质量加。若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么他每次搬运的箱子数应为个。\nAP/W80604020（3）不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，求他搬运这批实验器材的最短时间。答案：（1）4.2x10°J（2）3（3）600s=10min1.图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量60吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为ldo'w,若接收的太阳能只用来驱动船前进.在一次航行中，从某一吋刻开始，太阳能船收到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图2乙所示.（g取10N/kg）尺(XWN)1•1•150甲100f'sS1求：（1）满载吋太阳能船受到的浮力；（2）第50s到第100s内牵引力做的功;（3）第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率.答案：（1）满载时太阳能船受到的浮力为6xlO5N；（2）第50s到第100s内牵引力做的功为2x106J；（3）第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率为25%.2.随着人们生活水平的提高，小汽车已经逐步进入家庭.某品牌小汽车质量是1600kg,车上载有人和物品质量共为200kg,车轮与地面的总接触面积为2.0xl0_2m2.若小汽车以输出功率60kW在市区外水平路面上做匀速直线运动，运动速度vi=72km/h；当汽车将要进入市区时，司机减小了油门，使汽车的输出功率立即减小为24kW并保持该功率继续直线行驶，汽车的速度与时间的关系如图所示，设运动过程中汽车所受阻力不变，g取10N/kg.求：（1）该汽车静止时对水平路面的压强.（2）汽车运动过程屮受到的阻力；\n（3）t2时间后汽车运动的速度V2的大小.\n答案：（1）该汽车静止时对水平路面的压强为9xlO?Pa.（2）汽车运动过程中受到的阻力为3000N；（3）t2吋间后汽车运动的速度V2的大小为8m/s.1.图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路，继电器线圈的电阻为150欧，当线圈屮电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源"是恒温箱加热器的电源.2.1,牘（1）从图甲中可得50°C吋热敏电阻的阻值为欧.（2）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端?（3）若恒温箱内的温度达到100C时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？（4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将（选填“变大”“不变”或'变小”）.答案：（1）90；（2）恒温箱的加热器应接在A、B端；（3）若恒温箱内的温度达到100°C吋，通过计算分析恒温箱加热器不处于工作状态；（4）变大；11.某款油电混合动力小汽车，具有省油、能量利用率高等特点，其相关信息如表.在某次水平道路测试中，该车以中速匀速行驶170km,共消耗汽油10L.测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送，此时，内燃机和电动机共同驱动车辆前进.之后，工作人员又进行了制动测试，描绘出了制动距离（从刹车开始到车停止的距离）与制动时的速度关系图象,如图所示.驱动模式纯电动启动、低速\n油电混动中速纯燃油高速汽车质量1200kg车轮与地面总接触面积0.096m3(1)由图彖可知，车速越_,制动距离越长.(2)该车空载静止时，对水平地面的压强是多少？(g取10N/kg)(3)在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为1000N,牵引力做的功是多少?(4)在水平道路中速匀速行驶测试中，若该车内燃机的效率为53%,此过程最终使蓄电池增加了多少能量?(忽略蓄电池和电动机的热损失，p汽油収0.7x10'kg/nF,q汽沪4.6x1(fj/kg)答案：(1)大；(2)该车空载静止时，对水平地面的压强是1.25xlO5Pa；(3)在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为1000N,牵引力做的功是1.7x108J.(4)此过程最终使蓄电池增加T6.6x105J能量.