专题八物理图像类问题一、单选题(5题)1. 跳伞运动员从某高度静止的直升机上跳下,经过2 s逐渐打开降落伞,此后再过18 s落地.整个跳伞过程中的v—t图象如图所示.根据图象可知跳伞运动员( )A. 4 s末速度为16 m/sB. 14 s末加速度为零C. 前2 s的机械能守恒D. 下落的总高度约为240 m1. B 解析:4 s末速度为18 m/s,选项A错.前2 s运动员的加速度小于10 m/s2,表明存在空气阻力,机械能不守恒,选项C错.通过计算20 s内v—t图象所围面积可知,下落的总高度不接近240 m,选项D错.由于14 s末v—t图线的切线为零,故14 s末加速度为零,选项D对.2. 如图所示,单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈轴线OO′与磁场边界重合.线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外,cd向纸内).若从图示位置开始计时,并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向,则线圈内的感应电流随时间变化的图象是下列图中的哪个( )2. D 解析:线圈从图示位置开始转动时,由楞次定律可知,在开始阶段,线圈中的感应电流沿a→d→c→b→a方向,即感应电流方向为负,选项A错.由于线框始终有一半处在磁场中,并绕垂直于磁场的轴匀速转动,故线框中产生的应是完整的正弦式交流电,选项B、C均错.3. 如图所示,无限大均匀带正电薄板竖直放置,其周围空间的电场可认为是匀强电场.光滑绝缘细管垂直穿过板中间小孔,一个视为质点的带负电小球在细管内运动.以小孔为原点建立x轴,规定x轴正方向为加速度a和速度v的正方向,下图分别表示x轴上各点的电势φ,小球的加速度a、速度v和动能E k随x的变化图象,其中正确的是( )3. D 解析:由于是匀强电场,故φ—x 图线应为直线,选项A 错.由于小球带负电,故在右侧加速度为负,在左侧加速度为正,选项B 错.由v 2=2ax 可知,v —x 图线应为抛物线,选项C 错.由E k =E k0-qE |x |可知,选项D 对.4. 质量为m 的球从高处由静止开始下落,已知球所受的空气阻力与速度大小成正比.下列图象分别描述了球下落过程中加速度a 、速度v 随时间t 的变化关系和动能E k 、机械能E 随下落位移h 的变化关系,其中可能正确的是( )4. D 解析:由mg -kv =ma 得a =g -k mv ,故随着下落速度v 的增大,加速度a 减小,选项A 错.由于小球做加速度减小的变加速运动,v —t 图线的斜率将逐渐变小,选项B 错.由E k =(mg -kv )h 及v 逐渐增大可知,E k —v 图线为非线性图线,选项C 错.小球的机械能可表示为E =mgH -kvh ,随着球的下落,球的机械能不断减小,同时随着v 逐渐趋向于定值,图线也趋向于直线,选项D 对.5. 在地面上插入一对电极M 和N ,将两个电极与直流电源相连,大地中形成恒定电流和恒定电场.恒定电场的基本性质与静电场相同,其电场线分布如图,P 、Q 是电场中的两点.下列说法正确的是( )A. P 点场强比Q 点场强大B. P 点电势比Q 点电势高C. P 点电子的电势能比Q 点电子的电势能大D. 电子沿直线从N 到M 的过程中所受电场力恒定不变5. B 解析:由电场线疏密判断,P 点场强比Q 点场强小.顺着电场方向移动,电势降低,故P 点电势比Q 点电势高.由于电子带负电,故电子在电势低的地方,电势能大,故P 点电子的电势能比Q 点电子的电势能小.由于电场为非匀强电场,电子沿直线从N 到M 的过程中所受电场力先变小后变大.只有选项B 对.二、多选题(5题)6. 如图所示,斜面ABC 中AB 段光滑,BC 段粗糙.一小物块由A 点静止释放,沿斜面下滑到C 点时速度恰好为零,若物块运动的速度为v ,加速度为a ,位移为x ,物体所受合外力为F ,运动时间为t ,以沿斜面向下为正方向,则下列图象可能正确的是( )6. AB 解析:由题意可知,物块先做匀加速运动,后做匀减速运动,选项A 、B 对.在开始阶段,物块的位移满足x =12at 2,故前半段x —t 图线应为以x 轴为对称轴的抛物线,选项C 错.物块所受合外力先是沿斜面向下后为沿斜面向上,且均为恒力,选项D 错.7. 如图甲所示,一质量为1 kg 的小木块静置于光滑的水平地面上,并且以此位置为坐标原点向右建立坐标系,在如图乙所示的周期性水平外力作用下木块向右运动,则( )A. 在x =4 m 处木块的速度最大B. 在0~2 m 范围内木块做匀加速直线运动C. 在0~8 m 内一直沿+x 方向运动D. 在x =6 m 处木块的速度大小为2 m/s7. ACD 解析:由图可知,在0~2 s 内,木块向右做加速度增大的变加速运动,2~4 s 内向右做加速度减小的变加速运动,4~6 s 内木块向右做加速度增大的变减速运动,6~8 s 内向右做加速度减小的变减速运动.由此可知,在x =4 m 处木块的速度最大,选项A 、C 对,B 错.由于在上述各2 s 内,水平外力的大小均与位移成正比,故可用力对位移的平均值求功,由动能定理有22×4 J-22×2 J=12×1 kg×v 2,解得v =2 m/s ,选项D 对. 8. 如图所示,用电流传感器研究自感现象,电源内阻不可忽略,线圈的自感系数较大,其直流电阻小于电阻R 的阻值.t =0时刻闭合开关S ,电路稳定后,t 1时刻断开S ,电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流I L 和电阻中的电流I R 随时间t 变化的图象.下列图象可能正确的是( )8. AD 解析:电路接通瞬间,电感支路相当于开路,电阻中电流立即达到最大值.由于电源内阻不可忽略,故随着电感支路中电流逐渐增大,电源的路端电压不断减小,电阻R 中的电流也不断减小,最终电感、电阻中电流同时达到稳定值.电路稳定后断开S ,电感与电阻构成放电回路,电感中电流保持原方向逐渐减小,而电阻中电流大小及方向均发生突变,最终L 、R 回路中电流减为零,故选项A 、D 对,B 、C 错.9. 一物体悬挂在细绳下端,由静止开始沿竖直方向运动,运动过程中物体的机械能E 与物体位移s 关系的图象如图所示,其中O ~s 1过程的图线为曲线,s 1~s 2过程的图线为直线.由此可以判断( )A. O ~s 1过程中物体所受拉力是变力,且一定不断增大B. O ~s 1过程中物体的动能一定是不断减小C. s 1~s 2过程中物体一定做匀速运动D. s 1~s 2过程中物体可能做匀加速运动9. AD 解析:物体机械能减少,表明细线拉力F 做负功,物体由静止开始向下运动,且E =E 0-~s 1过程中E —s 图线为斜率逐渐变大的曲线,表明所受拉力是变力,且在不断增大,A 对.O ~s 1过程首先做加速度减小的加速运动,B 错.同理分析可知,s 1~s 2过程中物体受到细线拉力大小保持不变,物体可能匀速下降,也可能匀加速或匀减速下降,C 错、D 对.10. 如图甲所示,在x 轴上有两个固定的点电荷Q 1、Q 2,其中Q 1带正电处于原点O.现有一个正电荷q 以一定的初速度沿x 轴正方向运动(只受电场力作用),其v —t 图象如图乙所示,q 经过a 、b 两点时速度分别为v a 、v b .则以下判断正确的是( )A. Q 2带负电且电荷量小于Q 1B. b 点的场强比a 点的场强大C. a 点的电势比b 点的电势高D. q 在a 点的电势能小于在b 点的电势能10. AD 解析:由v —t 图可知,在t 时刻正电荷q 加速度为零,即在Q 1、Q 2连线上Q 2右侧存在合场强为零的位置,故可知Q 2带负电且电荷量小于Q 1,选项A 对.由于b 点的场强为零,选项B 错.在b 点左侧合场强方向向左,b 点右侧合场强方向向右,根据沿电场方向电势降低可知,a 点的电势比b 点的电势低,正电荷q 在a 点的电势能小于在b 点的电势能,选项C 错、D 对.三、简答题(3题)11.图甲为一列简谐横波在t =2 s 时的波形图,图乙为介质中平衡位置在x =1.5 m 处的质点的振动图像,P 是平衡位置为x =2 m 的质点。
求:(1)波的传播方向及波速大小(2)0~2 s 时间内,P 运动的路程大小。
11解析:(1)在x =1.5 m 处的质点在t =2 s 时振动方向向下,所以该波向左传播由题图甲可知该简谐横波波长为2 m ,由题图乙知周期为4 s ,则波速为v =λT =24m/s =0.5 m/s ,(2)由于t =2 s 时,质点P 在波谷,且2 s =,所以质点P 的路程为2A =8 cm12.如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。
用波长λ= μm 的绿光照射阴极K ,实验测得流过Ⓖ表的电流I 与AK 之间的电势差U AK 满足如图乙所示规律,取h =×10-34 J·s。
结合图像,求:(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K 时的最大动能。
(2)该阴极材料的极限波长。
12解析:(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A ,阴极每秒钟发射的光电子的个数n =I m e=错误!(个)=×1012(个) 光电子的最大初动能为:E km =eU 0=×10-19 C× V=×10-20 J 。
(2)设阴极材料的极限波长为λ0,根据爱因斯坦光电效应方程:E km =h c λ-hc λ0,代入数据得λ0= μm。
13.如图甲所示,物体A 、B 的质量分别是4 kg 和8 kg 。
由轻质弹簧连接,放在光滑的水平面上,物体B 左侧与竖直墙壁接触,另有一个物体C 水平向左运动,在t =5 s 时与物体A 相碰,并立即与A 有相同的速度,一起向左运动,物块C 的速度-时间图像如乙所示。
求:(1)物体C 的质量;(2)在5~15 s 的时间内,墙壁对物体B 的作用力的冲量。
13.解析:(1)由题图乙可得:物体C 以速度v 0=6 m/s 与A 相碰,碰撞后两者立即有相同的速度v =2 m/s ,A 、C 在碰撞过程中动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒得:m C v 0=(m A +m C )v ,代入数据解得:m C =2 kg 。
(2)在5~15 s 内,墙壁对B 的作用力F 等于轻弹簧的弹力,轻弹簧的弹力使物体A 和C 的速度由2 m/s 减到0,再反弹到2 m/s ,则弹力的冲量等于F 的冲量:I =(m A +m C )v -[-(m A +m C )v ]解得:I =24 N·s,方向向右。