专题10高中物理图像

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1、专题十高中物理图像专题探究【专题解读】一、x-t图线x-t图线反映物体的位移随时间变化的关系，图线的斜率可以表示物体运动的速度．x-t图线反映的物理量较少，原理也很简单，因此此类试题很少出现，但v-t图线在求解多物体、多过程的匀速直线运动问题时有着不可低估的作用。例1、如图1(A）所示的是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测车辆的速度．图1(B）中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是pl、p2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，pl、p2之间的时间间隔△t=1.0s,超声波在

2、空气中传播的速度是v=340m/s，若汽车是匀速行驶的，求：(1）汽车在接收到pl、p2两个信号之间的时间内前进的距离；〔2）汽车的速度．解析：从图1(B）中可以看出pl、p2对应的长度为30格，即每格对应1/30s，因此，n1pl、n1n2和n2p2对应的时间间隔分别为。0.4s、0.9s和0.3s。根据题意作超声波和汽车的位移－时间图线，如图2所示，p1B和p2C分别为超声波p1、p2的x-t图线，AC为汽车的x-t图线，其中p1A的长度表示初始时刻测速仪与汽车的距离．B、C两点表示两列超声波遇到汽车的时刻，两列超声波反射后的x-t图线为Bnl和Cn2．设超声波和汽车的速

3、率分别为v1和v2，由x-t图线物理意义可知：由几何关系可得：12结合以上关系，代人数据可得汽车在接收到pl、p2两个信号之间的时间内前进的距离BF=17m汽车的速度v2=17.9m/s二、x-图线由公式t=可知，图线与坐标轴围成的面积表示物体运动的时间．例2、老鼠离开洞穴沿直线前进，他的速度与到洞穴的距离成反比，当他行进到离洞穴距离为xl的甲处时的速度为v1，求老鼠从甲处到离洞穴距离为x2的乙处需多长时间？解析：根据题意，老鼠行进的速度与到洞穴的距离成反比，设，即：老鼠在离洞穴距离为x2的乙处的速度为：作x-图线，如图3所示，图线与坐标轴所围面积为所求时间t，则三、F-t图

4、线由I=Ft可知，F-t图线与坐标轴围成的面积表示力的冲量，求变力的冲量可以采用计算面积的方法．12例3、将一根粗细均匀的长木棒竖直地匀速按人水中，从木棒刚进人水中开始计时，若在第1s内浮力对木棒的冲量为I0．求第n秒内浮力对木棒的冲量为多大？解析：设水的密度为ρ，木棒的横截面积为S，木棒匀速运动的速度为v。，则经时间t木棒受到的浮力为：F＝ρgSvt浮力随时间变化．作F-t图线，如图4所示，图中三角形的面积表示第1s内浮力对木棒的冲量，大小为I0，梯形的面积表示第n秒内浮力对木棒的冲量I,由数学知识可知I=(2n一1)I0四、F-x图线由公式W=Fx可知，F-x图线与坐标轴

5、围成的面积表示力所做的功．例4：如图5所示，有一劲度系数为k的轻弹簧左端与竖直墙连接．右端有水平力F拉动弹簧使弹簧从原长缓慢伸长x0。求这一过程中水平力F所做的功．解析：弹簧缓慢伸长，可认为拉力等于弹簧的弹力，即F=kx，x为弹簧的伸长量．可见，弹簧的弹力是随位移变化的变力．作F-x图线，如图6所示，图中三角形的面积表示弹簧从原长缓慢伸长x0的过程中水平力所做的功，由几何关系可知：由功能关系可知弹簧的弹性势能将增加，弹簧伸长x0时弹性势能为：五、P-t图线当功率随时间发生变化时，可以用P-t图线与坐标轴围成的面积来表示力所做的功．例5、质量为m=4×103kg的汽车从静止以a

6、=0．5m/s2的加速度做匀加速运动，12汽车所受的阻力为Ff=2.0×103N，求在汽车开始的第1s内发动机牵引力所做的功．解析:设汽车的牵引力为F，由牛顿第二定律可知F一Ff=ma解得F=4.0×103N.汽车的速度为v=at,牵引力的功率为P=Fv=Fat作P-t图线，如图7所示，由图线可求得:W=1.0×103J.六、i-t图线由公式Q=i·t可知，i-t图线与坐标轴围成的面积表示电量．例6、（高电阻放电测电容）如图8所示的是一种测定电容的实验电路图，实验是通过对高阻值电阻放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的电容C实验步骤如下：(

7、l）按如图8所示的电路图接好电路；(2）接通开关S，凋节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表A的示数I0、电压表V的示数U0，I0、U0。分别是电容器放电时的初始电流和电压；(3）断开开关S，同时开始计时，每隔5s或10s测读一次电流i的值，将测得数据填入表格，并标示在图上（时间t为横坐标，电流i为纵坐标），结果用图中小黑点表示，如图9所示．12（4）们画出i-t图线，图线与坐标轴所围成面积表示电容器所放出的电量Q，电容器的电容七、Q-U图线由公式W=QU可知，Q-U图线与